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" Perfectionnements apportés aux pompes rotatives auto-aspiran-
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'i'.2 S, Il
L'invention est relative à une pompe rotative auto- aspirante qui fonctionne, en partie, comme pompe à anneau li- , quide et, en partie, comme pompe centrifuge de manière que l'on obtienne un meilleur rendement qu'avec des véritables pompes à anneau liquide.
De cette manière on refoule seulement l'air aspiré et une quantité réduite du liquide aspiré par l'intermédiaire de l'anneau liquide au travers de la lumière de refoulement, qui se trouve à proximité du moyeu de la roue, dans la chambre de pression de la pompe alors que la partie principale est projetée hors de la roue à ailettes par l'action de la force centrifuge et est introduite dans ladite chambre de pression, avantageusement en passant par un orifice exté- rieur de sortie prévu à proximité de la périphérie de la roue., Pour obtenir de cette manière également un refoulement consi- dérable en quantité, il est important de projeter la quantité
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de liquide, à refouler par effet centrifuge, immédiatement après son aspiration (ou seulement après aspiration de la quantité de liquide qui s'y substitue)
et qui se trouve donc encore dans le même secteur que celui où est établi la lumière d'aspiration, dans une capacité réceptrice ménagée dans le stator -- et qui sera designée ci-après par "canal de pres- sion", et à entraîner cette quantité de liquide dans cette cavité avec la roue à ailettes jusqu'à ce qu'elle arrive au passage aboutissant à la chambre de pression. Une construction de ce genre est déjà connue par le brevet Belgique N 399.255 déposé au même nom.
La presente invention a, principalement, pour objet de constituer le canal'de pression , dont question plus haut, d'une manière particulièrement avantageuse. Il parait évident d'établir ce canal à une distance aussi grande que possible de l'axe de rotation c'est-à-dire de le constituer sous forme d'une cavité qui entoure extérieurement la roue à ailettes.
Ceci a toutefois pour inconvénient que l'entraînement du li- quide projeté laisse à désirer. Si l'entraînement est impar- fait et si, par conséquent, la vitesse de rotation diminue fortement, l'action de la force centrifuge est considérable- ment réduite de sorte que le grand écartement ne présente au- cun avantage. L'entraînement imparfait résulte du fait que le- courant liquide, qui enveloppe la roue à ailettes, tend à s'é- carter de celle-ci par l'action de la force centrifuge de sorte qu'un effet de frottement relativement réduit peut seulement être transmis par les ailettes de la roue sur le liquide en rotation.
L'entraînement défectueux se faut surtout sentir quand on n'aspire plus de l'air et que la quantité de liquide refoulé est inférieure au débit maximum de sorte que la masse liquide entrant par la lumière d'aspiration ne suffit plus à remplir complètement le canal de pression. Les conditions sont, par contre, bien plus favorables en ce qui concerne l'emtraîne- ment du liquide quand on établit le' canal de pression latéra-.
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lement par rapport à la roue à ailettes ainsi que cela de pro- duit, par exemple, pour la pompe décrite dans le brevet anté- rieur susdit, déposé au même nom.
Le courant liquide circulant dans le canal de pression a, dans ce cas, une tendance à s'é- largir sous l'action de la force centrifuge de sorte qu'il se serre davantage contre la roue à ailettes et la quantité de liquide..qu'elle contient. Par ce contact intime on améliore l'entraînement et on diminue en conséquence le perte de vites- se. Mais, d'un autre côté, l'écartement radial de l'axe de ro- , tation devient plus petit. Si le canal s'étend, sous forme d'un anneau circulaire, jusqu'à la lumière de sortie, il ne se produit également pas encore, dans ce cas, l'action la plus favorable de la force centrifuge au droit de cette lumière de sortie.
Conformément à l'invention et en se basant sur cette constatation on constitue le canal de pression de manière telle qu'il commence dans le secteur de la lumière d'aspiration, la-
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téra1t.ement parxapport à la roue à ailettes, qu'>il s'écarte pro- gressivement de l'axe de rotation sous forme d'une spirale et qu'il aboutisse, en totalité ou en partie, en dehors de la pé- ràphérie de la roue à ailettes..Par cette disposition la masse liquide projetée est entraînée par la roue à ailettes avec une très faible perte de vitesse et, en même temps,
l'énergie ciné- tique du courant qui tourne avec ladite roue est augmentée progressivement de sorte que la pression produite par la'force centrifuge à la lumière de sortie se rapproche de très près de celle correspondant à une vitesse de rotation maximum de la roue à ailettes et à la plus grande distance.
L'effet décrit plus haut peut, le cas échéant, être augmenté davantage en donnant au canal de pression, à son ex- trémité d'entrée, une profondeur axiale réduite pour une lar- 'geur radiale élevée et en faisant progressivement sa section transversale de manière qu'il se termine sous forme d'une ca- vité ayant une largeur moindre et une profondeur qui est aug-
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mentée en conséquence. Dans ce cas, le courant liquide à en- traîner forme, au début, une couche relativement mince, dont la surface, qui se trouve latéralement du côté de la roue à ailettes est très étendue. et se déforme progressivement de manière} telle que l'action de la force centrifuge, à la sortie, puisse être exploitée dans les meilleures conditions.
Pouf obtenir l'effet amélioré du canal de pression il est sans importance, en soi, de quelle manière est constituée la cavité ménagée dans le stator de la pompe et qui est desti- née à recevoir temporairement l'anneau liquide rotatif et qui doit ramener ledit anneau dans la roue à ailettes pour obtenir l'effet de refoulement. Si la lumière de sortie du canal de pression est établie de la manière habituelle, latéralement par rapport au courant liquide afin que ledit courant doive être dévié plus ou moins suivant une direction axiale. à sa sortie, il est à recommander de constituer la cavité, qui reçoit l'an- neau liquide, également sous forme d'un canal latéral ménagé dans le stator de la pompe et établi à côté de la roue à ailet- tes, le liquide étant refoulé axialement hors dudit canal la- téral dans la roue à ailettes.
Le refoulement axial peut alors servir a exercer, dans ledit canal lateral et sur le courant li- quide, une pression latérale qui intervient pour effectuer la déviation nécessaire à la sortie du courant. Cette interven- tion se produit surtout quand la chambre pour 1'anneau liquide reçoit une forme spiraloide analogue à celle du canal de pres- sion et aboutit donc à une distance plus grande de l'axe de rotation. On obtient ainsi également l'avantage d'un meilleur entraînement du liquide dans la chambre de l'anneau liquide en plus de l'avantage de la transmission de la pression axiale.
Dans ce cas il est particulièrement avantageux de relier di- rectement le canal pour l'anneau liquide et le canal de pres- sion par une cavité appropriée ménagée dans le stator à partie de l'endroit où ils dépassent la périphérie de la roue à ailet- tes. Une partie importante de la masse liquide, refoulée axiale-
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ment, peut alors effectuer l'effet de soutien dont question plus haut, sans devoir revenir dans la roue à ailettes.
La déformation progressive de la section transversale du canal de pression, de forme spiralolde, permet également de maintenir la hauteur radiale du courant, à la sortie de ce canal, à uhe hauteur tellement petite que la lumière de sortie pour ce courant se trouve transversalement et non pas latéra- lement par rapport à la direction d'écoulement et d'effectuer le refoulement dans la chambre de pression dans le sens péri- ' phérique et sans aucune déviation latérale. Il est évident que, 'dans ce cas, la pression produite par la force centrifuge peut être utilisée en totalité sans pertes résultant de chocs ou analogues.
Les dessins ci-annexés'montrent, à titre'd'exemple, quelques modes de réalisation de l'invention.
La fig. 1 montre, partie en élévation et partie en coupe axiale, une pompe, par exemple à plusieurs étages, éta- blie selon un premier mode de réalisation de l'invention.
Les fig. 2, 3 et 4 montrent, à une échelle un peu plus grande et respectivement en coupe axiale complexe selon A-B des fig. 3 et 4 (au travers des,deux lumières de sortie) et en élévation suivant leurs faces internes, les deux éléments, principaux formant un étage de cette pompe.
Les fig. 5, 6 et 7 montrent, semblablement,une partie d'une pompe établie selon un deuxième mode de réalisation de l'invention,- la fig. 5 étant une coupe axiale selon C-D des fig. 6 et 7 au travers de la lumière d'admission.
Les fig. 8, 9 et 10. montrent, respectivement en coupe axiale selon E-F fig. 9, en coupe transversale et en coupe selon la ligne circulaire G-F fig. 9, une partie d'une pompe établie selon un troisième mode de réalisation de l'invention.
Sur la fig. 1 on a désigné par a la chambre d'aspira- tion et par b la chambre de pression ménagés dans des pièces faisant partie du corps de la pompe. On a désigné par a1 l'en-
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trée et par b1 la sortie du liquide à refouler. Entre les pièces a et b, reliées entre elles par des boulons, on peut établir un ou plusieurs étages de pompes, chaque étage comprenant deux pièces, la pièce c se trouvunt du côté de l'aspiration et com- portant la lumière d'admission ou d'aspiration e alors que la pièce d se trouve du côté du refoulement et comporte les deux lumières de sortie f et g.
Entre les pièces c et d est formée la chambre de travail''de cet étage et dans laquelle tourne la roue à ailettes h. uand il s'agit d'une pompe à étage unique, les pièces a et c ou les pièces b et d peuvent évidemment être constituées sous forme d'un élément unique.
Pour le mode de réalisation selon les fig. 2 à 4, on a admis que la chambre i, qui est destinée à recevoir temporai- rement l'anneau liquide, est essentiellement formée en ménageant d'un côté, dans les ailettes de la roue h, des encoches qui dé- filent le long d'un rebord k faisant fonction d'élément de re- foulement. La sortie et la rentrée de l'anneau liquide ont lieu radialement comme déjà décrit en détail dans le brevet antérieur susdit, déposé au même nom, de sorte qu'il n'y a pas lieu d'y insister-davantage.
Le nouveau mode de constitution du canal de pression 1 est montré sur la fig. 4. Ce canal commence en m a peu près dans le même plan radial que celui où se trouve la Immiere d'aspira- tion e, ce canal étant établi à côté des ailettes de la roue h.
Comme visible sur la fig. 4, son écartement de l'axe de rotation augmente progressivement. Au voisinage de la lumière de sortie extérieure g, ce canal a dépassé suffisamment la périphérie de la roue à ailettes pour que cette ouverture puisse être établie en dehors de cette périphérie. Pour réduire quelque peu la dévia- tion du courant liquide à cet endroit, il est à recommander d'a- dopter une profondeur axiale progressivement décroissante pour le canal de pression à proximité de la lumière de sortie g de sorte que cette lumière est quelque peu inclinée par rapport au sens de l'écoulement.
La lumière de refoulement interne,1, c'est-
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mye pour l'exemple motrtablie de manière qu'elle soit at- 1-Y teinte plus tôt par les cellules de la roue à ailettes que la à-dire celle qui est voisine du moyeu de la roue, est décalée de la manière usuelle d'un angle correspondant à plusieurs cellules, par rapport à la lumière d'aspiration e. La lumière de refoulement extérieure g peut être établie dans le même sècteur que-la lumière fou elle peut, avantageusement et com- lumière f.
Dans ce cas il est avantageux de prolonger la cavi- té, ménagée dans le stator et qui s'étend au delà de la péri- phérie de la roue à ailettes, sur une certaine longueur n afin de pouvoir ramener dans de meilleures conditions la masse liquide, qui passe devant la lamière g malgré son orientation oblique, vers la roue à ailettes et, par conséquent, vers la, lumière de sortie interne f.
Le liquide, qui pénètre ainsi par la lumière d'aspi- ration e dans la roue à ailettes, est donc projeté.,en partie- suivant une direction radiale dans la chambre i et, en partie, suivant une direction axiale dans le canal de pression l. Alors que la quantité de liquide, ayant pénétré dans la chambre i, est refoulée par l'élément de refoulement k dans la roue à ai- lettes vers la lumière de sortie interne f, le liquide admis dans le canal 1 reste en dehors de la roue à ailettes et s'é- coule en totalité ou en quantité importante vers la lumière de sortie extérieure g.
Ce mouvement ultérieur se produit non seulement, sous l'influence de l'énergie cinétique que le liqui- de acquiert par sa projection vers l'extérieur mais également par suite de l'action, exercée constamment sur la masse liquide en rotation, par la roue à ailettes dont l'effet d'entraînement est amélioré, de sorte que la perte de vitesse est réduite.
En même temps la pression centrifuge est augmentée progressi- vement.
Pour le mode de réalisation selon las fig. 5 à 7, on donne au canal de pression l1, à son début, une profondeur axiale réduite et une largeur radiale qui est augmentée en
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conséquence. Le courant liquide, à entraîner par la roue à ailettes, est donc en contact intime avec les bords des ailet- tes, sur toute leur longueur. Le canal a, également dans ce cas, une forme spiraloide de sorte que son extrémité se trouve en substance en dehors de la périphérie de la roue à ailettes.
En même temps, la forme de sa section transversale varie pro- gressivement de manière telle que sa profondeur axiale augmen- te alors que sa largeur radiale diminue. L'accroissement, de profondeur axiale doit seulement avoir lieu au début de la , lumière de sortie extérieure g. La profondeur peut, à partir de ce point, diminuer en correspondance avec la quantité de liquide qui sort par cette ouverture.
Pour ce mode de réalisation on ménage également la chambre réceptrice i1 pour l'anneau liquide dans la partie fixe de la chambre de la pompe et latéralement par rapport à roue à ailettes de manière que le mouvement dans un sens et dans l'autre de l'anneau liquide ait lieu dans une direction axiale. La chambre i1 est alors constituée également sous forme d'un canal spiraloide de manière que son extrémité dépasse la périphérie de la roue à ailettes. La profondeur axiale de la chambre i1 augmente au début et diminue par contre vers la fin en fonction du mouvement de retour (le l'anneau liquide.
La largeur radiale est supposée être constante pour le mode de réalisation montré mais elle peut également varier de la même manière que celle adoptée pour le canal de pression 1 1. La roue à ailettes h ne 'doit pas comporter des encoches pour ce mode de constitution de la cavité réservée à l'anneau liquide et peut donc être munie d'ailettes ayant une largeur axiale constante.
Il est à recommander de ménager dans les parties c et d du stator une encoche o par laquelle les extrémités des deux canaux il et 1¯ 1 qui s'étendent au delà de la périphérie de la roue à ailettes sont mises en communication directe. De cette manière on exerce, en dehors de la roue à ailettes, une
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pression axiale par la face latérale oblique de la cavité il
1 sur le courant liquide que contient le canal 1- , cette pres- sion intervenant à la lumière de sortie g pour obtenir la dé- viation du liquide.
Pour le mode de réalisation selon les fig. 8 à 10 on utilise la forme spiralotde du canal de pression l1 et la diminution progressive de sa largeur radiale pour pouvoir éta- blir la lumière de sortie g transversalement par rapport au sens de l'écoulement. Le courant liquide pénètre à l'endroit p derrière la paroi g qui entoure de près les extrémités des ailettes de la roué et qui isole la partie de la chambre de travail dans laquelle règne la pression d'aspiration par rap- port à celle dans laquelle existé une surpression. Le canal de pression se prolonge encore quelque peu sur le côté de la pièce d du stator, qui fait partie de la chambre'de pression, de la manière indiquée en traits interrompus afin que le li- quide puisse pénétrer dans ladite chambre de pression sans que la direction d'écoulement doive être modifiée.
Cette sortie r du canal de pression se trouve donc en dehors du commencement m de ce 'canal et de l'autre côté de la paroi du stator. L'é- coulement non-troublé du liquide projeté est illustré plus . particulièrement sur la fig. 10, sur laquelle on montre, en coupe circulaire développée, une partie de la pièce d du sta- tor. Ce mode de réalisation du canal de pression peut être appliqué tout aussi bien pour la roue à ailettes selon les fig. 2 à 4 que pour celle selon les fig. 5 à 7 c'est-à-dire aussivavec un refoulement radial qu'avec' un refoulement axial de l'anneau liquide. Il est également indépendant de la manière est suivant laquelle la quantité de liquidemise en circulation par un effet de refoulement dans la chambre de pression.
L'expul- sion de cette quantité de liquide peut se faire de la manière usuelle, par une fente ou lumière établie à proximité du moyeu de la roue ou de toute autre manière..
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L'effet favorable, obtenu par la nouvelle disposi- tion, se manifeste @ar l'amélioration du rendement de la pompe rotative autoaspirante. Une amélioration notable peut déjà être constatée quand on se contente de donner au canal de pression la forme spiralotde indiquée. Des mesures ont montré que l'on obtient non seulement une désaération considérable du conduit d'aspiration, analogue à celle que l'on n'a pu obtenir jusqu'i- ci qu'avec de véritables pompes à anneau liquide, mais égale- ment des rendements de 45% ou davantage qui, jusqu'à ce jour, , n'ont pas encore pu être réalisés avec des pompes rotatives autoaspirantes.