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Pompe à liquide comportant une roue mobile à augets.
La présente invention est relative à l'évacuation de l'air dans les pompes pour Liquides comportant une roue tour- nante à augets.
Des pompes centrifuges, dans lesquelles la matière à pomper est admise, non pas dans tous les augets de la roue, mais seulement dans un nombre limité de ces augets par un orifice centrée spécial, ont déjà été établies de telle
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sorte que ces pompes puissent également refouler- des gaz et de façon qu'il ne soit pas nécessaire de prévoir des dispositifs spéciaux pour l'évacuation de l'air qui, avant la mise en ser- vice de la pompe, se trouve dans l'enceinte de fonctionnement de cette pompe et dans la conduite d'aspiration. On a obtenu cet effet par le fait que l'air aspiré lors du démarrage de la pompe et qui s'accumule sur le fond des augets est comprimé par la pression produite par la pompe centrifuge même et est refoulé à l'extérieur par un orifice disposé sur le refoulement de la pompe.
La pression nécessaire à l'expulsion de l'aLr est produite dans ce cas par une colonne de liquide existant dans la conduite de refoulement ou par une soupape de fermeture dis- posée dans la tubulure de refoulement.
Ce mode de construction ne satisfait cependant pas aux conditions à imposer au fonctionnement des pompes à liquide.
Tout d'abord, on ne peut pas faire démarrer la pompe quand le refoulement est ouvert, parce que, pour le refoulement de l'air aspiré, il faut qu'il règne, dans la tubulure de refoulement, une pression'relativement élevée. Ce résultat ne peut être obtenu qu'en disposant une soupape de fermeture à commande à main, ou bien, en cas de fonctionnement automatique, une soupape à piston chargée par un ressort ou un poids; cette soupape est d'une cons truction très compliquée et présente des risques, de perturbations de fonctionnement. D'autre part, la pompe refoule à l'extérieur, non seulement l'air aspiré-mais également,lorsque l'air est com- plètement évacué, le liquide aspiré à ce moment.
Même lorsqu'on pompe de l'eau, il est désagréable le plus souvent dêtre obligé de prendre des précautions pour l'écoulement de l'eau refoulée, car la fermeture de l'orifice de refoulement pour l'air supprime l'évacuation automatique de l'air quand,durant le fonctionnement, la pompe aspire également de l'air, par exemple du. fait d'un défaut d'é- tanchéité sur l'aspiration de la pompe ou dans la conduite d'as-
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piration. Ces pompes sont encore moins utilisables pour le pom- page des liquides de grande valeur ou nocifs, comrae il en exis- te, par exemple, dans les usines de produits chimiques.
Il en est de même pour le pompage des liquides combustibles, des com- bustibles liquides ou des liquides produisant des gaz pouvant exploser. il n'est pas possible non plus de faire entrer dans la tubulure de refoulement l'air ou le liquide refoulé, car la pression de cet air ou de ce liquide est toujours inférieure à celle qui règne au même instant dans la tubulure de refoule- ment, puisque cette pression est égale à celle qui règne à la périphétie de la roue à augets, tandis que l'orifice de refou- lement se trouve à la base des augets. C'est pour cette raison lu'il vaut mieux mettre la pompe centrifuge en communication avec une pompe spéciale d'évacuation de l'air.
Mais jusqu'à présent, une pompe spéciale pour l' évacua- tion de l'air n'a été utilisée que dans le cas des pompes cen- trifuges à admission totale, c'est à dire des pompes centrifu- ges dans lesquelles la matière à pomper est introduite dans tous les augets de la roue. La pompe à air auxiliaire a été, tout d'abord, montée en série avec la pompe centrifuge, la pompe d'évacuation de l'air étant insérée dans la conduite d'aspira- tion ou dans la conduite de refoulement de la pompe centrifuge de telle sorte que, dans le cas du pompage d'eau, la totalité de la masse d'eau refoulée par la pompe centrifuge était obligée de passer à travers la pompe d'évacuation de l'air.
Les incon- vénients de ce dispositif sont évidents. il est également connu de brancher. la conduite d'aspiration de la pompe d'évacuation de l'air sur la conduite d'aspiration ou la conduite de refoulement de la pompe centrifuge et de faire déboucher à l'air libre la conduite de refoulement de la pompe d'évacuation de l'air. fou- tefois, ces formes d'exécution présentent,également, encore , l'inconvénient de ne pas. permettre de faire démarrer la pompe avec le refoulement ouvert, sinon l'air atmosphérique remonte
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@ , par la tubulure de refoulement à l'intérieur de la pompe d'éva- cuation de l'air.
Enfin, il est également connu de monter des pompes d'é- vacuation de l'air en parallèle avec la pompe centrifuge de telle sorte que, lors du démarrage de la pompe centrifuge, 1'air soit aspiré dans le tube d'aspiration et dans la tubulure d'as- piration de la pompe centrifuge et que cet air soit refoulé, par contournement de la roue mobile, dans le refoulement de la pom- pe centrifuge de telle sorte qu'il soit expulsé,de la tubulure de refoulement de la pompe centrifuge. Il faut également éviter, dans ce cas, que l'air refoulé revienne du refoulement jusque dans l'aspiration de la pompe centrifuge, et il faut que la pom- pe d'évacuation de l'air puisse vaincre la même hauteur de re- foulement que la pompe centrifuge, de sorte que le rendement de cette dernière diminue très fortement.
Si on veut éviter cet inconvénient, il faut soit vider soit arrêter complètement, après l'aspiration, la pompe à air établie sous la forme d'une pompe à anneau d'eau, afin de réduire la puissance nécessaire à la marche de l'installation. La vidange de la pompe à air est nécessaire en particulier lorsqu'on réunit ou que l'on combine dans une seule enveloppe la pompe centrifuge et la pompe à air, tandis que lorsque les deux pompes sont disposées séparément, on peut arrêter séparément la pompe à air, mais les deux dispo- sitions conduisent à des installations de construction très car.1- pliquées et par conséquent d' entretien difficile.
La présente invention a pour objet la création d'une pompe à liquide, munie d'une roue mobile à augets et à évacua- tion autocratique de l'air, pouvant démarrer également avec le refoulement ouvert sans qu'il soit nécessaire d'expulser du li- quide à l'air libre, et sans réduction appréciable du rendement de la pompe à liquide dans le cas où cette pompe et la pompe auxiliaire à air sont munies d'une commande commune.
Le solution edoptée suivant la présente invention pour
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la réalisation d'une pompe de ce type est basée sur le fait que la pompe à air auxiliaire aspire l'air dans les augets qui ne sont pas en communication directe avec l'orifice d'as- piration et qu'elle transporte plus loin l'air aspiré de cette façon, en contournant la partie consécutive de l'enceinte de fonctionnement de la pompe à liquide, cette pompe permettant de diriger d'une manière connue, vers le côté du refoulement de la pompe à liquide, la matière refoulée par la pompe d'éva- cuation de l'air.
La présente invention peut être appliquée aussi bien aux pompes centrifuges à admission partielle qu'à d'autres pompes à liquide à roue mobile à augets, par exemple, aux pompes à roues à aubes comportant un conduit ou des con- duits d'élévation de la pression ou diffuseurs.
Par conséquent, la présente invention a pour objet une pompe centrifuge à admission partielle ou une pompe à roue à aubes comportant des conduits d'élévation de la pression ou diffuseurs, dans lesquelles la matière à refouler est admise par une orifice qui ne s'étend que sur un secteur limité de la roue à augets, et dans lesquelles il a été prévu ur. orifice spécial d'aspiration de l'air par lequel, en un point situé en dehors du secteur précité, l'air qui s'accumule dans les au- air gets de la roue est aspiré ; l'aspiration de cet/s'effectue à laide d'une pompe spéciale d'évacuation de l'air dont l'ori- fice de refoulement est mis en communication, de préférence, avec le refoulement ou la tubulure de refoulement de la pompe centrifuge ou de la pompe à roue à aubes.
Le principal avantage de la pompe formant l'objet de la présente invention consiste dans le fait que, dans le cas du pompage de l'eau, par exemple, l'eau mise sous pression par la pompe à liquide sert de fluide moteur pour la pompe auxiliai- re à air, de telle sorte que la puissance d'entraînement éma- nant de l'arbre de la pompe à liquide pour la pompe auxiliaire à air est réduite.
Par ce moyen, il est donc possible de munir la pompe à eau et la pompe auxiliaire à air, d'une manière con-
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nue, d'une commande d'entraînement commune sans qu'il faille prévoir aucun moyen accessoire spécial quelconque pour évi- ter une baisse appréciable du rendement de la pompe à liquide quand le pompage de l'eau a commence. Tant que, de l'air, seu- lement, est refoulé, la pompe d'évacuation de l'air fonctionne en compresseur. Mais quand de l'eau, seulement, est refoulée, un jet d'eau puissant passe-à travers l'orifice d'aspiration d'air de la pompe à liquide et pénètre dans l'orifice d'aspi- ration de la pompe d'évacuation de l'air et tend à entrainer la roue de cette dernière pompe.
Ce débit d'eau qui la traverse décharge donc l'entrainement de la pompe d'évacuation de l'air.
Un autre avantage consiste en ce que, dans l'application de la présente invention, non seulement la pompe à eau peut démarrer avec le refoulement ouvert, mais l'air aspiré peut être comprimé par la pression de refoulement momentanée. Enfin, également, dans les installations automatiques à cuve sous pression pour l'alimentation en eau, la cuve peut être remplie sous pression d'air comprimé sans qu'il soit nécessaire de dis- poser un compresseur spécial.
Les dessins schématiques ci-points donnés à titre d'e- xemple et qui ne sauraient, en aucune façon, limiter la portée de la présente invention, montrent diverses pompes établies conformément aux principes ci-dessus définis.
Dans ces dessins :
La fig. 1 représente en coupe perpendiculaire à l'axe et la fig. 2 en coupe parallèle à l'axe une pompe centrifuge dans laquelle la pompe d'évacuation de l'air disposée à l'en- térieur de la pompe à liquide fonctionne, suivant le montage en dérivation, conforme à la présente invention.
Les figures 3 et 4 sont des vues similaires aux pr é- cédentes d'une pompe à roue à aubes comportant des conduits d'élévation de la pression ou diffuseurs et une pompe dt éva-
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cuation de l'air montée à l'intérieur de la premièreet fonc- tionnant suivant le montage en dérivation, conforme à la pré- sente invention.
La fig. 5 représente en coupe perpendiculaire à l'axe, et la fig. 6 en coupe parallèle à l'axe, une troisième pompe comportant un montage en dérivation conforme à la présente invention.
Dans toutes les figures, les mêmes éléments sont dé- signés par les mêmes signes de référence.
A l'intérieur d'une enveloppe a se trouve la roue à augets. La matière ou fluide à, refouler est aspirée par la tubulure d'aspiration de la conduite d'aspiration et est dirigée à travers la chambre cylindrique d (fig. 1 et 2) et à travers l'orifice d'entrée ± prévu dans le tube fixe! sur un nombre limité d'augets de la roue b. La conduite h d'éva- cuation de l'air est en communication avec l'orifice h1 d'as- piration de l'air dans le tube f et aboutit à l'orifice d'as- piration il de la pompe i d'évacuation de l'air, de construc- tion quelconques L'orifice de-refoulement i2 de cette pompe est mis en communication par une conduite k et par une orifice k1 avec le refoulement de la pompe centrifuge, par exemple sur la tubulure de refoulement c.
La pompe i d'évacuation de l'air peut être construite, par exemple, sous la forme d'une pompe à anneau d'eau et peut être disposée d'une façon quel- conque côté de la pompe centrifuge ou être réunie à cette dernière par construction. Le mode de fonctionnement de la pompe centrifuge même est supposé connu. Il est supposé, d'au- tre part, quec'est de l'eau qui doit être pompée.
%ors du démarrage de la pompe centrifuge remplie d'eau, avec le refoulement ouvert et la conduite d'aspiration vide, l'eau est, il est vrai, lancée hors des augets de la roue, mais, par suite de la gravité, cette eau reste dans le diffu- seur disposé à l'extérieur de la périphérie de la roue.et fer-
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me les augets de la roue les uns par rapport aux autres, ainsi que par rapport à la tubulure de refoulement ouverte. Pour éviter l'entrée d'air, cette tubulure peut également être munie en-dessous de l'orifice k1 d'un clapet de retenue qui n'est pas représenté sur le dessin.
Lors du démarrage de la pompe cen- trifuge, la pompe d'évacuation de l'air est, également, mise en forte, Cette pompe aspire immédiatement l'air dans.les au- gets ne contenant pas d'eau et à travers l'orifice d'aspiration h1 et la conduite h et refoule cet air dans la tubulure de re- foulement c par la conduite k et l'orifice k1.
Cet air refoulé est conduit à travers 13, conduite de refoulement qui se raccor- de en ce point, tandis que les augets qui reviennent vers l'o- rifice d'entrée e se remplissent de nouveau d'air neuf à tra- vers cet orifice e, et en puisant cet air dans la conduite d'aspiration, jusqu'à ce que l'évacuation de l'air soit ter= minée et que la pompe aspire ensuite de l'eau par l'orifice d'entrée e et que cette eau soit refoulée, d'une manière con- nue, par la roue, dans la tubulure de refoulement c à travers le canal ou diffuseur 1 et l'orifice de sortie n.
La pompe d'évacuation de l'air refoule dans ce cas une petite quantité d'eau dans la tubulure de refoulement, mais comme elle n'a, dans ce cas, à vaincre que la différence de pression relati- vement petite qui existe entre le fond desaigets et la péri- phérie de la roue à augets, on peut lui donner des dimensions d'autant plus petites et avoir, par suite,,une pompe très ré- duite. Comme, d'autre part, une partie de l'eau refoulée par la pompe centrifuge entraine également la pompe d'évacuation de l'aire il ne faut, pour l'entrainement de cette dernière, qu'une force d'entrainement très faible, de sorte que le ren- dement de la pompe centrifuge n'est diminué que faiblement par la pompe d'évacuation de l'air. quand la pompe est en fonctionnement, il peut arriver que l'eau aspirée contienne
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aussi de l'air.
Par exemple de grandes quantités d'air peu- vent être aspirées avec l'eau, notamment si, en un point quel- conque, la canalisation d'aspiration n'est pas étanche, de sorte que de l'air pénètre de l'extérieur. L'air ainsi aspiré se sépare de l'eau dans les augets, car par suite de son poids spécifique beaucoup,.plus élevé.que celui de l'air, elle est soumise plus fortement à l'action de la force centrifuge que l'air qui est plus léger. Cet air se rassemble donc au fond des augets. Cet air est aspiré d'une façon continue par l'o- rifice h de la canalisation d'évacuation d'air i.
La pompe représentée sur les figures 3 et 4 est munie sur le côté de la roue à aubes et, en outre, sur la périphérie de la roue, de conduits m et 1 d'élévation de la pression ou diffuseurs. Dans la pompe représentée figures 5 et 6, il n'existe que les conduits m disposés sur le côté de la roue, et cette roue est munie d'une enveloppe qui tourne avec elle, La pompe i d'évacuation de l'air est constituée sous la forme d'une pompe à anneau d'eau et, par construction, cette pompe est réunie à l'enveloppe de la.:pompe à roue à ailettes. Le mode de fonctionnement est essentiellement le même que celui de la pompe représentée sur les figures 1 et 2. La..pompe de la figure 3 représente les mêmes avantages que la pompe décrite en premier lieu. il s'y ajoute encore les différences décri- tes ci-après, avec leurs avantages.
Dans les deux formes d'exécution représentées sur les figures 3 à 6, l'orifice d'entrée e et l'orifice h1 d'aspi- ration de l'air de la pompe centrifuge sont disposés suivant l'axe, et la conduite prévue sur le refoulement de la pompe d'évacuation de l'air ou l'enceinte k correspondante est en communication,avec le refoulement de la pompe centrifuge par l'intermédiaire d'un orifice supérieur k1 de faible section, prévu pour la sortie de l'air, et d'un orifice inférieur k2 de grande section, prévu pour l'eau aspirée en même temps, Par ce moyen, on obtient que les boues éventuellement aspirées avec l'eau ou l'air ne se déposent pas dans l'enceinte k, mai/s
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soient entrainés d'une façon constante à travers l'orifice k2.
L'orifice h1 d'aspiration de l'air peut être en com- munication, suivant les besoins, avec un auget ou plusieurs augets. Sa position peut, d'autre part, coïncider, en direction radiale, avec l'orifice k2 ou avec l'orifice n de sortie du fluide sortant de l'enceinte de fonctionnement de la pompe à eau, ou bien, suivant les besoins, cet orifice peut être dé- calé en avant ou en arrière par rapport au sens: de rotation.
Il peut, d'autre part, être subdivisé en plusieurs orifices; il peut, aussi , coïncider directement avec l'orifice d'es- piration il de la pompe d'évacuation de l'air.
Si la roue est munie d'une enveloppe , ainsi que le montrent les figures 5 et 6, l'eau refoulée subit une résis- tance de frottement moindre, entre l'orifice de sortie n et la tubulure de refoulement c et dans le conduit o, que dans les conduits connus ne comportant que des parois fixes, car l'enveloppe de la roue, qui tourne avec celle-ci, se déplace dans le même sens et les vitesses ne diffèrent pas beaucoup l'une de l'autre. Il est avantageux de prévoir, dans ce cas, autour de la partie restante-de l'enveloppe de la roue un conduit o1 dont l'une des extrémités est en communication avec la tubulure de refoulement, et l'autre avec l'orifice de sor- tie de l'enceinte de fonctionnement de la pompe à liquide.
La pompe à roue à ailettes pour. le refoulement de l'eau peut, naturellement, être établie avec un seul conduit d'élévation de la pression ou diffuseur.