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BREVET D'INVENTION.
PERFECTIONNEMENTS AUX POMPES CENTRIFUGES.
La présente invention est relative à une pompe centrifuge ayant un dispositif hydraulique pour établir l'étanchéité autour de l'arbre de la pompe.
Des pompes centrifuges de ce genre ne nécessitent pas des bottes de bourrage qui sont vite endommagées et qui perdent leur étanchéité quand elles sont utilisées pour le pompage de liquides corrosifs, boueux ou chauds. Cela est notamment le cas quand on pompe des solutions de sulfate et de sulfite qui souvent ont une température d'environ 100 C ou plus.
Le liquide dans le dispositif hydraulique d'étanchéité peut être le liquide même de la pompe ou bien un liquide obturateur spécial, et dans les deux cas toute la pompe avec le liquide obturateur peut être chauffée par le liquide chaud qui traverse la pompe et par l'action de pompage du dispositif d'étanchéité, de sorte que le liquide obturateur s'évapore.
L'un des objets de la présente invention est d'empêcher cette évaporation, et cela est obtenu grâce à l'invention au moyen d'un chenal pour un fluide de refroidissement adapté à refroidir le liquide dans le dispositif d'étanchéité. Une paroi du chenal de refroidissement peut former la paroi d'une
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chambre annulaire d'étanchéité située autour de l'arbre de la pompe, et dans cette chambre se trouve logée une roue à aubes fixée sur l'arbre de la pompe.
Une paroi du chenal de refroidisse* ment en contact avec le liquide dans le dispositif d'étanchéité est de préférence prévue du côté interne avec des flasques de refroidissement, car de telles flasques si elles étaient prévues du côté externe en contact avec le liquide obturateur qui tourne provoqueraient une augmentation des pertes par frottement ayant pour résultat l'échauffement du liquide obturateur.
Si de plus le liquide obturateur consiste en un liquide noir résiduel concentré ayant une température élevée, une certaine évaporation a toujours lieu dans le dispositif d'étanchéité, ce qui fait que le liquide noir se concentre encore davantage et devient trops visqueux. Si d'autre part le liquide noir en se refroidissant est ramené en-dessous d'une certaine température, ce liquide pourrait se congeler et provoquer des arrêts dans le fonctionnement de la pompe. Cet inconvénient peut être évité par l'un des modes de réalisation de l'invention, qui consiste en ce que le dispositif hydraulique d'étanchéité communiquera avec le côté pression de la pompe centrifuge au moyen d'un tuyau et avec le côté aspiration au moyen d'un chenal annulaire.
La pompe est montée de préférence avec l'arbre placé verticalement et est prévue avec le dispositif d'étanchéité du même côté de l'aube que l'admission vers cette aube, de telle sorte que le dispositif hydraulique d'étanchéité doit agir contre une pression qui est plus basse que la hauteur totale de décharge de la pompe.
Un mode de réalisation d'une pompe suivant l'invention est illustré schématiquement dans le dessin ci-joint en section verticale.
En se reportant au dessin l'extrémité inférieure de l'arbre vertical 1 est prévue avec une aube 2 logée dans l'enveloppe 4 ayant une admission 3. Cette admission et un espace annulaire 5
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sont séparés par une paroi intermédiaire 6. Dans l'espace 5 la roue d'étanchéité fixée sur l'arbre comprend deux disques 8 et 9 ayant des aubes 10 de manière à former une roue à aubes fermée ayant une admission 11 dirigée vers le haut. Le disque 9 est prévu sur son côté inférieur avec un collier annulaire 12 et avec un certain nombre d'aubes 13 s'étendant radialement sur une distance relativement courte.
Ces aubes et le collier sont logés dans une poche formée à la partie inférieure de la chambre annulaire 5 et présentent autour de l'arbre et près de celui-ci une paroi sous forme de collier 14 s'étendant vers le haut depuis la paroi intermédiaire 6.
La surface du rebord interne de la paroi intermédiaire 6 forme la surface cylindrique 15 qui est coaxiale avec l'arbre et présente une longueur axiale considérable. L'espace entre la surface 15 et le moyeu cylindrique de la roue d'étanchéité 7 est aussi petit que possible pour qu'il n'y ait pas de contact entre les deux surfaces. De même, le collier 14 et la partie correspondante du disque 9 sont séparés par un espace similaire.
Le disque 8 est prévu près de l'admission de la roue à aubes d'un collier cylindrique 16 dirigé vers le haut et tournant dans un collier fixe cylindrique 17 et séparé de celui-ci par un espace si petit qu'il ne puisse se produire qu'une fuite insignifiante entre les deux surfaces cylindriques. Le collier 17 est de plus prévu avec un prolongement 18 replié vers le bas pour saisir le collier 16 d'une manière telle que le liquide passant à travers l'espace entre les colliers 16 et 17 soit dirigé vers l'admission de la roue à aubes. Le chiffre 19 représente un anneau fixe en caoutchouc monté à faible distance du rebord 20 faisant saillie de l'arbre. Quand la pompe fonctionne, un passage se forme entre l'anneau 19 et le rebord 20, mais quand la pompe est arrêtée l'anneau est fortement pressé contre les fuites.
L'espace 5 communique avec le côté pression de la pompe au moyen du tuyau 21 qui peut être prévu avec une soupape de réglage non montrée dans les dessins.
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Si la pompe démarre sous la pression du liquide de la pompe et si l'espace annulaire 5 est rempli du liquide, la roue à aubes 7 provoquera l'évacuation de l'espace au-dessus de l'admission 11, de sorte que la plaque de soupape 19 est déchargée et libérée du rebord 20. Le liquide qui est chassé comprime une quantité correspondante de liquide de l'espace 5 à travers l'espace entre la surface 15 et le moyeu. Une partie du liquide cependant passe à travers l'espace de fuites entre 16 et 17 mais est de suite renvoyée dans l'espace 5 par la roue à aubes.
Celle-ci doit être construite de manière telle qu'à ce moment elle soit capable de résister à la pression dans la chambre 5.
Elle peut ensuite transférer de manière continue le liquide qui fuit à travers l'espace de fuites avec seulement une faible consommation d'énergie à cause de la petite quantité de liquide qui s'échappe, et le passage du liquide entre la plaque de soupape 19 et le rebord 20 est ainsi empêché d'une manière efficace. Le liquide qui fuit à travers cet espace peut être réduit davantage si le disque 8 est prévu sur son côté supérieur avec des aubes réduisant la pression dans l'espace des fuites.
Au moyen du dispositif illustré, il est possible d'obtenir de manière hydraulique une étanchéité contre des pressions aussi élevées que 40 mètres ou davantageo S'il y a du vide dans l'admission de la pompe, le liquide dans l'espace de fuites tendrait à revenir dans l'admission 3. Cela est cependant empêché par les aubes 13 qui forment une fermeture étanché contre l'action d'aspiration de l'admission de la pompe. La roue à aubes 7 avec les aubes 10 et 13 a par conséquent dans chaque cas des dimensions adaptées aux niveaux de pression et d'aspiration comme prescrit.
Si au moment du démarrage de la pompe l'espace 5 doit être rempli d'air et qu'il y a du vide dans l'admission de la pompe, le liquide de pompe peut être forcé à travers le tuyau 21 en connexion avec le côté pression de la pompe vers l'espace 5 qui sera ainsi rempli de liquide, tandis que de l'air s'échappe à l'endroit du plateau de
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soupape 19. La soupape dans le tuyau 21 peut ensuite être fermée d'une manière telle qu'une circulation normale du liquide dans le dispositif d'étanchéité soit obtenue.
Quand on pompe un liquide à 1000 C ou plus sous une certaine pression, il est évident que dans la roue à aubes 7 la pression est réduite vers le centre de la roue où il n'y a pas de surpression. Le liquide entrerait cependant en ébullition dans la roue à aubes et la vapeur s'échapperait à l'air. L'ébullition entraînerait cependant un autre désavantage, notamment que le poids du volume de liquide dans la roue à aubes serait réduit de manière telle que la pression engendrée dans la roue serait également réduite et l'action obturatrice serait détruite. Pour éviter cet inconvénient, l'espace 5 est en conséquence combiné avec un chenal annulaire de refroidissement 24 dont la paroi inférieure est prévue avec des flasques internes de refroidissement et forme la paroi supérieure de l'espace annulaire 5.
En envoyant de l'eau de refroidissement ou de l'air à travers le chenal de refroidissement, il est possible de maintenir le liquide dans l'espace 5 et surtout le liquide qui.fuit à travers l'espace entre les colliers 16, 17 et alimenté dans la roue à aubes à une température suffisamment basse pour en empêcher l'ébullition. Par le tuyau 21, seulement une quantité telle de liquide de pompe est transférée vers l'espace 5 que la circulation nécessaire dans l'espace 5 et de retour vers l'admission de la pompe soit obtenue pour empêcher la viscosité du liquide d'obturation d'augmenter par évaporation d'une façon indésirée.
Dans le ces où un défaut dans la pompe apparaît et que le liquide obturateur s'échappe, ce liquide pourra être transféré par une conduite 25 vers un récipient collecteur,
Quoiqu'on ait décrit une seule forme de réalisation pour le chenal de refroidissement 24 et pour le tuyau de connexion 21, il est évident cependant que diverses variantes sont possibles, sans s'écarter du principe de l'invention,