Palier pour pompe centrifuge ambivalente

Description

[0001] La présente invention concerne les pompes centrifuges, en particulier celles d'entre elles qui, constituées par une pluralité d'éléments de pompe empilables entraînés par un moteur électrique incorporé, appartiennent au type dit multicellulaire.

[0002] Dans la technique de construction des pompes centrifuges on distingue des pompes destinées à fonctionner dans l'air et d'autres aptes à pomper un liquide dans lequel elles sont immergées.

[0003] Dans un cas comme dans l'autre le moteur électrique d'entraînement de la pompe est refroidi par l'effet d'une circulation, ordinairement forcée, du fluide emprunté au milieu ambiant: l'air pour les premières, le liquide à pomper pour les secondes.

[0004] Mais cette disposition simple limite l'application de la pompe à un usage unique. Il s'ensuit que ces types de pompes sont seulement aptes à fonctionner dans le milieu pour lequel le constructeur les a prévues, cependant il existe pour des usages particuliers des pompes centrifuges non «spécifiques» du milieu ambiant, dans lesquelles le refroidissement du moteur électrique d'entraînement est lié au fluide à pomper et non pas au fluide emprunté au milieu ambiant.

[0005] Une pompe centrifuge à moteur électrique refroidi par le fluide pompé est connu par le brevet britannique n° 410322. Comme il s'agit de véhiculer un liquide inflammable et de prévenir une entrée d'air dans le moteur, ce dernier est enfermé dans un boîtier étanche disposé à l'intérieur du corps de pompe. Pour refroidir les paliers de l'arbre entraîné par le moteur, ceux-ci sont lubrifiés par un fluide à l'aide d'une pompe auxiliaire qui alimente un réseau de conduites reliées aux paliers. La construction de cette pompe est compliquée du fait de l'agencement particulier de son moteur et de ses paliers. Un tel agencement ne s'impose pas dans une pompe de type multicellulaire pour fluide aqueux où le risque d'inflammation du fluide est par nature exclu. On connait également une pompe à carburant décrite par le brevet français 2175388 dans laquelle le moteur électrique est refroidi par le carburant véhiculé par la pompe. Pour éviter la formation prématurée de bulles de gaz qui perturberaient l'écoulement du carburant, et due à une température trop élevée dans la pompe, le refroidissement du fluide et la lubrification des paliers sont effectués à l'aide d'un montage à double paroi et d'une dérivation dans laquelle le fluide circule dans un sens inverse au fluide véhiculé par la pompe. Un tel système de refroidissement qui est egalement compliqué et coûteux ne s'avère pas nécessaire quand il s'agit de pomper un liquide par nature ininflammable, par exemple un liquide aqueux, comme c'est le cas quand il s'agit de pomper l'eau d'une mare, d'une rivière ou d'un puits.

[0006] C'est pourquoi la présente invention a pour but d'abaisser le prix de revient de tels paliers et par consequent des pompes centrifuges munies de ces paliers. Ce but a été atteint principalement en utilisant des matériaux peu coûteux ne nécessitant pas d'usinage final, ainsi que par un agencement judicieux de ces paliers permettant un refroidissement efficace de ceux-ci, cet agencement excluant l'utilisation de moyens de refroidissement auxiliaires, tels que ceux prevus dans l'art anterieur mentionné ci dessus.

[0007] Ainsi, l'invention prévoit l'uti_'lisation de paliers comprenant chacun une chemise entraînée par un crabot, un coussinet coopérant avec une butée, portée par un support de butée, et ladite butée étant apte à être entrainée en rotation et étant pourvue de moyens d'auto-alignement.

[0008] Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels:

la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale partielle d'une forme de réalisation de la pompe centrifuge ambivalente selon l'invention;

la figure 2 représente une vue en perspective de l'agencement de détail du palier avant, tel que signalé en D sur la figure 1.

[0009] Sur la vue en coupe partielle de la figure 1, dans la pompe 1 incluse en un corps monobloc 2, qui rassemble une partie motrice centrale M, encadrée par deux parties de pompe P' et P.

[0010] La partie motrice centrale M comprend un moteur électrique à rotor noyé. Ce rotor est visible en 3, le stator du moteur est illustré en 4, les enroulements du moteur en '5. En vue d'éviter un éventuel court-circuit entre masses métalliques du rotor et du stator par un liquide pompé qui serait conducteur il est prévu d'isoler ceux-ci selon les règles de l'art. L'arbre 6 du moteur entraîne les éléments de pompe, par l'intermédiaire des prolongements 7, 7' le long de l'axe de rotation commun R'R et de part et d'autre de la partie motrice centrale.

[0011] Dans la forme de réalisation illustrée par la figure 1 chacune des parties de pompe P et P' est constituée par l'empilage de deux éléments de pompe, tels les empilements EP1 et EP2 de l'extrémité de droite de la figure 1.

[0012] Dans un élément de pompe quelconque, tel l'empilement EP1, on distingue: une roue apte à tourner dans une chambre telle la roue 11 dans la chambre 12 de l'empilement EP1, sous l'action d'une force motrice d'entraînement provenant du moteur unique.

[0013] Les roues, telle la roue 11, sont incluses coaxialement à l'arbre de la pompe. Les roues des différents éléments superposés sont assemblées rigidement entre elles par crabot comme cela a été décrit dans la FR-A-2342416. L'assemblage par crabots des roues superposées est procuré au moyen d'un emmanchement de dents de crabot à profil trapézoïdal éliminant tout jeu axial, ainsi qu'il est décrit dans le brevet précité.

[0014] On distingue dans le corps de pompe en 14 un conduit longitudinal de circulation du fluide de pompage qui met en communication entre elles les cavités avant 13' et arrière 13 des pompes. Dans la réalisation décrite, les conduits sont au nombre de quatre, un seul étant visible sur la figure 1.

[0015] Comme les cavités 1'3' et 13 sont individuellement en communication avec les chambres 12' et 12 par l'intermédiaire des éléments 15' et 15 usuellement désignés chacun par le terme «canal de retour», le liquide pompé existant dans la cavité 13' est acheminé selon la flèche par le conduit 14 dans la cavité 13. La fgiure étant de révolution, la circulation de liquides établie par le conduit 14 en continu et constitue une véritable chemise liquide de refroidissement du moteur.

[0016] La figure 2 montre l'agencement de détail d'un palier dans la forme de réalisation de l'invention illustrée par la figure 1. Sur ces deux figures les mêmes références numériques désignent le mêmes objets. La chemise d'arbre est désignée par 8, le support de butée par 9, le coussinet par 10, la bague de butée par 29, le joint torique par 19.

[0017] Selon l'invention la butée est constituée par une pièce en forme de bague 29. Sur le pourtour de grand diamètre de cette bague sont creusées plusieurs encoches, dans l'exemple décrit il s'agit de trois encoches à 120° intéressant le épaisseur de la bague. D'autre part, le bord circonférentiel de petit diamètre de la bague de butée 29 est chanfreiné sur l'une de ses faces planes, comme cela est particulièrement visible dans la vue en coupe de la figure 1. L'assemblage entre le support de butée 9 et la chemise d'arbre 8 se fait par crabot. Le support de butée 9 est rendu solidaire de l'arbre moteur au moyen d'une fixation par goupille 90 visible sur la figure 1. Le joint torique 19 est introduit au fond de la partie décolletée du support de butée 9. Le support de butée 9 comporte sur son pourtour de grand diamètre trois prolongements souples, tel le prolongement 39 en forme de griffe ou languette. Au montage, après avoir placé le joint torique en fond du décolletage de de la pièce support de butée, on enfile la bague de butée 29 en ancrant les languettes souples dans les encoches prévues, de manière à ce que le bord chanfreiné vienne en appui sur le joint 19. On assemble le crabot 8-9.

[0018] En fonctionnement, le support de butée 9 entraîne en rotation par crabotage la chemise d'arbre 8 et par l'intermédiaire des trois griffes, en languettes de retenue, la bague de butée 29.

[0019] Comme la bague de butée est constamment maintenue en appui sur le joint torique par son chanfrein et que le joint torique est fait d'un matériau élastomère, toute imperfection d'alignement est effacée par l'agencement préconisé.

[0020] Dans l'exemple décrit, les pièces: chemise, coussinet et butée sont faites d'un matériau du type céramique. Le support de butée est fait d'un matériau thermoplastique du type noryl, souple et robuste.

[0021] La solution préconisée est économique puisque l'agencement est auto-alignant sans nécessiter des surfaces usinées avec des tolérances trop étroites. Il présente le très grand avantage d'effacer les imperfections d'alignement ou celles de surfaçage des pièces.

[0022] Comme on le voit sur la figure 1, l'agencement du palier arrière est le même que celui du palier avant du moteur, détaillé en D.

[0023] D'autre part, les deux paliers, avant et arrière, sont lubrifiés l'un et l'autre par le liquide pompé. La face de butée des coussinets comporte trois rainures à 120°, de manière à maintenir un film liquide constant, entre les faces de frottement. Ces rainures ne sont pas représentées sur la figure.

[0024] Dans la forme de réalisation décrite, les éléments de pompe empilables sont au nombre de quatre, leur répartition est symétrique de part et d'autre de la partie centrale motrice: deux à l'avant et deux à l'arrière. Une telle disposition est avantageuse pour la répartition des efforts et du poids.

[0025] Cependant, il est possible de prévoir un nombre impair d'éléments. Par exemple, dans le cas de trois éléments de pompe, on préférera monter un élément d'un côté du moteur et les deux autres à l'autre extrémité plutôt que de les monter tous trois en un même bout d'arbre.

[0026] Une telle pompe est conçue pour être employée indifféremment dans l'air: par exemple, en ligne, sur une canalisation, ou dans le liquide à pomper dans lequel elle est immergée sans dommage.

[0027] Le liquide à pomper peut être par exemple de l'eau pure ou de l'eau contenant des sels ou des impuretés de nature à la rendre électriquement conductrice.

[0028] Le liquide peut être différent de l'eau, l'adaptation au liquide à pomper étant du domaine de l'homme de l'art.

[0029] L'exemple décrit constitue un modèle de pompe ambivalent du type «amphibie» fonctionnant aussi bien dans l'air que dans l'eau.

[0030] Elle est utilisable pour drainer l'eau en l'immergeant au fond d'une mare, d'une rivière, d'un puits etc.

Revendications

1. Pompe centrifuge du type multicellulaire incluant, dans un corps de pompe monobloc, au moins deux éléments de pompe empilables aptes à fonctionner par entraînement d'un moteur électrique refroidi par la circulation d'un fluide, qui est le fluide pompé, les éléments de pompe empilables étant disposés aux extrémités de l'arbre entraîné par le moteur de part et d'autre dudit moteur le corps de pompe comprenant dans la partie motrice au moins un conduit (14) mettant en relation la cavité avant (13') avec la cavité arrière (13) de la pompe pour la circulation du fluide pompé destinée au refroidissement du moteur et à la lubrification de ses paliers (D) chacun des paliers (D) du moteur d'entraînement comprenant au moins une chemise (8), un coussinet (10) et une butée (29), caractérisée en ce que:

- la chemise (8) est entraînée par un crabot,

- le coussinet (10) coopère avec la butée (29), portée par un support de butée (9) et en ce que ladite butée (29) est apte à être entraînée en rotation et est pourvue de moyens d'auto-alignement.

2. Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'auto-alignement dont est pourvue ladite butée (29) résident dans le fait que, la forme de ladite butée (29) étant celle d'une bague, d'une part son pourtour de grand diamètre est creusé d'au moins trois encoches équidistantes et d'autre part, son bord circonférentiel de petit diamètre est taillé en chanfrein sur l'une de ses faces planes, en sorte que lesdites encoches coopèrent avec un nombre égal de griffes de retenue (39) solidaires du support de butée (9) et que ledit chanfrein coopère avec un joint torique (19) sur lequel il est maintenu en appui alors que ladite bague est entraînée en rotation par lesdites griffes (39) qui la retiennent prisonnière.

3. Pompe centrifuge selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdites griffes de retenue (39) sont constituées par une pièce souple comportant au moins trois languettes à 120° pour coopérer avec les encoches de la bague de butée (29).

4. Pompe centrifuge selon la revendication 3, caractérisée en ce que le matériau de réalisation de la chemise (8), du coussinet (10) et de la butée (29) est un matériau du type céramique.

Ansprüche

1. Mehrkammer-Zentrifugalpumpe, die in einem einen einzigen Block bildenden Pumpengehäuse mindestens zwei stapelbare Pumpenelemente aufweist, die von einem elektrischen Motor angetrieben sind, der durch einen Kreislauf des von der Pumpe geförderten Fluids gekühlt ist, wobei die stapelbaren Pumpenelemente an den Enden der vom Motor angetriebenen Welle beiderseits vom Motor angeordnet sind, das Pumpengehäuse im Motorabschnitt mindestens einen Kanal (14) aufweist, der die vordere Kammer (13') mit der hinteren Kammer (13) der Pumpe verbindet und für den Kreislauf des zur Kühlung des Motors und zur Schmierung seiner Lager (D) dienenden geförderten Fluids bestimmt ist, wobei jedes der Lager (D) des Antriebsmotors mindestens eine Wellenbüchse (8), eine Lagerbüchse (10) und einen Anschlag (29) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass

die Wellenbüchse (8) durch eine formschlüssige Wellenkupplung angetrieben ist,

- dass die Lagerbüchse (10) mit dem Anschlag (29) zusammenwirkt, der von einem Anschlagshalter (9) getragen ist, und

- dass der Anschlag (29) in Drehung antreibbar und mit Vorrichtungen zur selbsttätigen Ausrichtung versehen ist.

2. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen zur selbsttätigen Ausrichtung, mit denen der Anschlag (29) versehen ist, darin bestehen, dass der ringförmig ausgebildete Anschlag (29) einerseits an seinem Umfang mit grossem Durchmesser mindestens drei Ausnehmungen in gleichen Abständen voneinander aufweist und andererseits an seinem Innenrand von kleinem Durchmesser an einer seiner ebenen Flächen abgeschrägt ist, so dass die Ausnehmungen mit einer gleichen Anzahl von Halteklauen (39) verbunden sind, und dass die Abschrägung mit einem Dichtungsring (19) zusammenwirkt, gegen den sie angedrückt wird, wenn der ringförmige Anschlag durch die ihn eingespannt haltenden Halteklauen (39) in Drehung angetrieben wird.

3. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteklauen aus einem nachgiebigen Teil bestehen, das mindestens drei im Winkel von 120° angeordnete Zungen aufweist, welche mit den Ausnehmungen des Anschlagringes (29) zusammenwirken.

4. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Wellenbüchse (8), der Lagerbüchse (10) und des Anschlages (29) ein keramischer Werkstoff ist.

Claims

1. Multiple cell centrifugal pump comprising within a pump casing formed by a single block at least two stackable pump elements which are driven by an electric motor cooled by the circulation of the fluid fed by the pump, in which the stackable pump elements are mounted at the ends of the shaft driven by the motor on either side of said motor, and in which the pump casing includes in the motor section at least one conduit (14) communicating the front cell (13') to the rear cell (1'3) of the pump and being provided for the circulation of the supplied fluid having the function to cool the motor and to lubricate the bearings (D) thereof, and in which each of the bearings (D) of the drive motor includes at least one shaft bushing (8), one bearing shell (10) and a stop member (29), characterized in that

- the shaft bushing (8) is driven by a positive shaft clutch,

- the bearing shell (10) cooperates with the stop member (29) which is carried by a stop retainer (9), and

- the stop member (29) may be rotatably driven and is provided with means for self-alignment.

2. A centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the means for self-alignment, with which the stop member (29) is provided, consist in that the annular stop member (29), on the one hand, at its large-diameter circumference has at least three equi-distantly spaced recesses and, on the other hand, at its small-diameter inner periphery is bevelled on one of its flat faces so that said recesses are connected with an identical number of retaining dogs (39), and that the bevel cooperates with a sealing ring (19) against which it will be urged when the annular stop member is rotatably driven by the retaining dogs (39) clamping said stop member.

3. A centrifugal pump according to claim 2, characterized in that the retaining dogs are made of a flexible part comprising at least three tongues disposed at angular spacings of 120 degrees which tongues cooperate with the recesses of said annular stop (29).

4. A centrifugal pump according to claim 3, characterized in that the material of the shaft bushing (8), of the bearing shell (10) and of the stop member (29) is a ceramic material.

Dessins