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Perfectionnements aux pompes centrifuges
L'invention concerne les pompes centrifuges et plus particulièrement celles du type comportant un joint sans friction ou hydraulique entre l'arbre de la roue mobile et le carter de la pompe, au lieu d'un joint à friction ou d'un presse-étoupe.
Les pompes du type comportant un joint hydraulique ou dépourvu de presse-étoupe sont nécessaires lorsque la nature du liquide que la pompe doit faire circuler rend indésirable l'emploi de presse-étoupes, comme par exemple dans le cas des liquides corrosifs ou entraînant des pous-
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sières ou du sable ou autres constituants de la boue.
L'invention concerne des perfectionnements à un type de pompe décrit dans le brevet accordé aux U.S.A. à WILFLEY sous le N I.756.323, dans laquelle l'ensemble de l'arbre de la roue mobile et de celle-ci peut coulisser axialement par rapport au carter de la pompe, de façon à ouvrir ou à fermer un intervalle annulaire entre l'arbre et la partie voisine environnante du carter. Un dispositif actionne automatiquement ou par la force centrifuge fait coulisser l'arbre à l'encontre de l'action d'un ressort, de façon telle que l'intervalle est ouvert lors du démarrage de la pompe et reste ouvert pendant le fonctionnement de la pompe, les fuites à travers l'intervalle étant empêchées par certaines conditions compensant la pression hydraulique, mises en jeu par le fonctionnement même de la pompe.
Lors de l'arrêt de la pompe, l'arbre de la roue mobile coulisse automatiquement en raison de la pression du ressort, de façon à fermer l'intervalle.
La pompe comprend un châssis ou socle sur lequel tourillonne l'arbre de la roue mobile dans une paire de paliers, à savoir un palier avant et un palier arrière, la roue mobile ou la pompe elle-même étant disposée à l'une des extrémités libres de l'arbre. Ainsi la roue mobile est fixée sur l'une des extrémités libres de l'arbre et elle est entourée par le carter de la pompe qui est fixé et monté sur le socle et qui comporte un orifice d'aspiration disposé axialement à son autre extrémité. La partie antérieure extrê- me de l'arbre portant la roue mobile est supportée directe- ment par le palier antérieur, lequel est situé au voisinage du carter, tandis que la partie postérieure extrême de l'arbre peut coulisser axialement dans un manchon, lequel à son tour peut tourner, mais non coulisser axialement, dans le palier postérieur.
Un dispositif à régulateur centrifuge,
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dénommé ici plus succinctement dispositif centrifuge ou dis- positif régulateur, ou plus simplement régulateur et qui, dans un mode de réalisation est disposé entre les deux pa- liers, tourne avec l'arbre et, pendant sa rotation, fait coulisser l'arbre de la roue mobile par rapport au manchon entre des positions correspondant à l'ouverture et à la fermeture de l'intervalle.
Jusqu'à présent, une liaison à clavette et rai- nure ou à cannelures, prévue dans une telle pompe, à rendu possible le coulissement axial de l'arbre par rapport au manchon et elle assurait également la transmission du couple d'entraînement entre le manchon et l'arbre. Des dispositifs élastiques séparés assuraient le coulissement axial de l'arbre de la roue mobile à l'encontre de la force axiale mise en jeu par le dispositif centrifuge. La gran- deur du déplacement axial entre les positions de l'arbre correspondant à l'ouverture et à la fermeture de l'interval- le est de l'ordre de 3 m.m.
Les buts de la présente invention sont de sim- plifier le dispositif de transmission du couple entre le manchon d'entraînement et l'arbre entraîné et d'améliorer la réponse de l'arbre aux conditions assurant son déplace- ment axial, ou exprimé autrement, d'éliminer les surfaces ayant un contact de glissement mutuel, tout en étant soumi- ses à la pression découlant de la transmission du couple.
En d'autres termes, l'un des buts est d'éliminer une liaison par clavette et rainure en réalisant un dispositif élimi- liant le couple.
Ces buts sont atteints en reliant le manchon d'entraînement et l'arbre entraîné par l'intermédiaire assurant à la fois d'éléments élastiquement déformables/la transmission du couple et la puissance élastique nécessaire concourant avec le dispositif centrifuge lorsque l'arbre est déplacé
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entre les positions correspondant à l'ouverture et à la fermeture de l'intervalle.
Plus particulièrement, l'invention est concréti- sée par un montage comprenant une patte, bras, saillie ou rebord sur l'extrémité intérieure du manchon d'entraînement et, décalée par rapport'à cet élément, une autre patte sur la partie voisine de l'arbre. Un ruban ou organe plat, en un matériau flexible élastiquement, ou un ressort plat, relie les deux pattes, chacune des extrémités du ressort plat étant fixée sur la patte respective. Par suite, ledit ressort est disposé transversalement par rapport à l'arbre, bien que ses extrémités soient décalées l'une par rapport à l'autre, de façon à reposer dans des plans différents disposés trans- versalement par rapport à l'arbre. En conséquence, ce décala- ge entre les extrémités dudit ressort est plus grand lorsque l'arbre est poussé vers sa position correspondant à l'ou- verture de l'intervalle.
C'est-à-dire que le ressort tend élastiquement à s'aplatir, ce qui réduit le décalage entre ses extrémités, de même que la tendance naturelle du ressort est de pousser l'arbre de la roue mobile vers sa position correspondant à la fermeture de l'intervalle. Par suite, la différence de décalage entre les extrémités du ressort ou, en d'autres termes, le degré de déformation élastique du ressort sont égaux au déplacement axial de l'arbre entre ses positions correspondant à l'ouverture et à la fermeture de l'intervalle, cette différence étant en pratique de l'ordre de 1 .m, 5.
Selon une caractéristique, le dispositif centri- fuge est monté, ainsi qu'une paire de ressorts plats de transmission du couple disposés symétriquement, sur un man- chon, lequel à son tour est fixé sur l'arbre de la roue mobile.
L'invention possède d'autres buts et caractéris- tiques qui apparaîtront au cours de la description qui va
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suivre. Celle-ci est relative à un mode préféré de réalisa- tion, donné uniquement à titre d'exemple, et accompagnée du dessin annexé dans lequel : - Fig. 1 est une coupe longitudinale de la pompe selon l'invention; - Fig. 2 est une coupe de détail, à échelle agrandie, du dispositif perfectionné de transmission du cou- ple, ainsi que des parties voisines de l'ensemble de la pompe ; - Fig. 3 est une vue debout de la Fig. 2, certai- nes parties étant arrachées;
- Fig. 4 est une vue agrandie en perspective du dispositif perfectionné de transmission du couple, ainsi que des parties associées et en particulier du dispositif centrifuge, lesdites parties de ce dispositif centrifuge étant représentées enlevées de façon à découvrir l'inté- rieur ; - Fig. 5 et 6 sont des vues schématiques auxquel- les on a illustré le fonctionnement du dispositif en mon- trant l'arbre de la roue mobile dans les positions corres- pondant respectivement à la fermeture et à l'ouverture de l'intervalle et résultant des conditions correspondantes du dispositif centrifuge et des éléments élastiques de trans- mission du couple.
L'invention est représentée appliquée à un type de pompe sans presse-étoupe ien connue, telle que la pompe WILFLEY.
La disposition générale de la pompe est représen- tée sur la Fig. 1 et comprend un socle 10, par exemple en métal moulé, ayant une partie creuse 11, un pied 12 fixé sur la partie creuse au moyen de boulons tels que 13, et une partie supérieure 14. Celle-ci à son tour comprend une partie 15 de palier antérieur, formé par un rebord vertical 16 dirigé vers l'avant, et une partie 17 de palier posté- rieur. La partie supérieure 14 du socle constitue en outre une chambre 18, dénommée la chambre du régulateur, .'
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disposée entre les parties da palier antérieure et posté- rieure 15 et 17 et pourvue d'une plaque de couverture 19.
La partie de palier antérieure 15 est munie d'un palier antérieur constitué par un roulement 20 à billes 21, une couronne intérieure de roulement 22 et une couronne extérieure 23. Le roulement est disposé entre une plaque antérieure 24, comportant des bagues d'étanchéité 24a, et une plaque postérieure 25 comportant une bague d'étanchéité 25a, les deux plaques étant maintenues ensemble et en posi- tion par des boulons 26, par exemple. La partie postérieure 17 est munie d'un palier postérieur constitué par un roule- ment 27 à billes 28, une couronne intérieure de roulement 29 et une couronne extérieure 30.
Le roulement 27 est main- tenu en place et enserré directement entre une plaque an- térieure 31, comportant une bague d'étanchéité 32 et une plaque postérieure 33 comportant une bague d'étanchéité 34, les deux plaques étant maintenues ensemble et en position par des boulons 35 par exemple.
Un manchon 36 d'entraînement, muni d'un épaule- ment 37, peut tourner dans le roulement postérieur 27, bien qu'il soit empêché d'y coulisser axialement par l'épaulement 37, formé sur l'un des côtés du roulement 27, et par un col- lier d'arrêt taraudé 38, vissé sur le manchon 36 de l'autre côté du roulement 27. Le manchon 36 est muni à son extrémité intérieure, ou antérieure, d'une saillie radiale ou bride 29 et il comporte un coussinet antérieur 40 et un coussinet postérieur 41. Un arbre 42 de roue mobile tourne dans ces coussinets. Ces coussinets ou paliers consistent en un type connu de matériau auto-lubrifiant, par exemple du laiton traité spécialement ou du bois imprégné ou une composition.
L'arbre 42 peut se déplacer axialement par rapport au man- chon 36, la longueur de ce déplacement étant définie par une certaine course limitée ou des limites prédéterminées, comme il sera expliqué plus loin.
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L'extrémité antérieure de l'arbre 42 est suppor- tée à rotation par le palier antérieur 20, lequel à son tour peut se déplacer en bloc avec l'arbre 42 par rapport au so- cle 10, le palier 20 étant solidaire de l'arbre du fait qu'il est enserré entre un épaulement 43 formé sur l'arbre 42 et un collier d'arrêt taraudé 44, vissé sur l'arbre 42.
L'étendue possible du déplacement axial de ce dernier est indiquée par le jeu "d", visible entre le palier 20 et la plaque voisine 25.
L'arbre 42 comporte une partie filetée antérieure 45, vissée fortement dans le moyeu 46 d'une roue mobile 47, munie d'ailettes principales 48 disposées à l'avant et d'ailettes auxiliaires 49 disposées à l'arrière, les ailet- tes 49 $tant plus longues d'une longueur "1" que les ailet- tes 48. La roue mobile 47 est entourée par un carter fixe 50, ayant un orifice d'admission 51 axial et dirigé vers l'avant et fixé sur une plaque postérieure 52 de fermeture qui complète le carter de la pompe, celui-ci ayant une lon- gueur totale "D". Le carter est fixé ou boulonné sur une console B (les boulons ne sont pas représentés), laquelle à son tour est fixée ou boulonnée (les boulons ne sont pas représentés) sur le rebord vertical 16 du socle 10.
Un organe annulaire fixe 65 en labyrinthe dans lequel est logé le moyeu cylindrique 54, est fixe sur la face postérieure de la plaque de fermeture 52 et constitue l'admission aux ailettes auxiliaires 49. Cet organe 53 en labyrinthe entoure également un joint 55 rotatif, lequel entoure à son tour le moyeu de la roue mobile et repose sur lui de façon fixe, de manière à tourner avec lui. Ce joint rotatif 55 a une face d'étanchéité 56 qui est complémentaire d'une face fixe d'étanchéité 57, formée sur une bague fixe d'étanchéité 58, laquelle est insérée dans un carter 59, lui-même fixé ou boulonné sur la plaque de fermeture 52 avec l'organe 53, au moyen de boulons (non représentés).
Le carter 59 comporte
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un tuyau d'évacuation 59a dirigé vers le bas, pour l'écoule- ment du liquide qui pourrait filtrer vers la pompe au-delà des faces d'étanchéité 56 et 57.
Un déplacement axial commandé, bien que relative- ment faible, de l'arbre 42 ouvre ou ferme les faces 56 et 57 l'une par rapport à l'autre et, lors de l'ouverture, assure un intervalle annulaire ou canal désigné par "p". C'est-à- dire que le canal est ouvert lorsque la pompe fonctionne et que la roue mobile tourne, mais qu'il est fermé par suite de l'arrêt de la pompe. Un tel déplacement commandé de la pompe, ainsi que l'ouverture ou la fermeture commandée du canal p est assuré par un dispositif de commande C, disposé à l'intérieur de la chambre 18 et qui a la forme d'un régula- teur centrifuge dont la description va suivre.
Le dispositif régulateur C, représenté plus clai- rement sur les Fig. 2, 3 et 4, comprend un manchon ou montage 60, fixé sur l'arbre 42. L'extrémité postérieure de ce man- - chon présente une paire de cavités ou évidements 61 et 62, disposées symétriquement. Chaque évidement est flanqué d'une paire de pattes disposées parallèlement l'une à l'autre et espacées l'une de l'autre de la largeur W de l'évidement, l'une des paires de pattes flanquant l'évidement 61 étant désignée par les numéros de référence 63 et 64 et l'autre paire, celle flanquant l'évidement 62, étant désignée par les numéros 65 et 66. Les pattes 64 et 66 se joignent à angle droit ou sont solidaires d'une paire correspondante de brides 67 et 68 qui s'étendent à partir de l'extrémité postérieure du manchon 60.
Une paire de poids oscillants 69 et 70 du régu- lateur est montée sur le manchon 60, le poids 69 oscillant autour d'un axe 71 monté dans et supporté par les pattes 63 et 64, le poids 70 oscillant autour d'une axe 72 monté dans et supporté par les pattes 65 et 66. Le poids 69 (voir Fig.4) comprend une tête ou partie pesante 73 proprement dite de largeur Wl et une queue ou portion de came 74 de largeur W2 relativement plus faible, l'axe d'oscillation de
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ce poids étant représenté par l'alésage transversal 75.
L'autre poids 70 comprend de même une tête ou partie pesante 76 et une queue ou portion de came 77. Les portions de came des deux poids 69 et 70 étant disposées en face l'une de l'autre, viennent en contact par leur queue ou came avec la face voisine F de la bride 39 du manchon 36,-Une paire de ressorts plats 78 et 79, composés chacun de plusieurs lamelles, relie la bride 39 du manchon d'entraînement avec les brides respectives 67 et 68 du manchon 60 du régulateur.
Ces ressorts, tout en permettant un mouvement relatif axial limité mais suffisant entre le manchon d'entraînement 36 et l'arbre 42, fonctionnent également comme éléments de transmission du couple entre le manchon 36 et l'arbre 42.
L'une des extrémités du ressort 78 est fixée sur la bride 39 du manchon 36 par une liaison telle que le boulon et l'écrou 80, l'autre extrémité étant fixée sur la bride 67 du manchon du régulateur par le boulon et l'écrou 81. De même, l'autre ressort 79 a l'une de ses extrémités fixée sur la bride 39 par le'boulon et l'écrou 82, l'autre extrémi té étant fixée sur la bride 68 du manchon du régulateur par le boulon et l'écrou 83. Sur la fig. 4, une goupille 84 fixe l'axe 71 en place. La bride 39 comporte des cavités RI et R2, donnant passage aux têtes des boulons 81 et 83.
Le fonctionnement est illustré par les schémas des Fig. 5 et 6, la Fig. 5 représentant le dispositif régu- lateur C au repos, tandis que la Fig. 6 le représente dans la position ou il est soumis aux forces centrifuges lors du fonctionnement de la pompe. Ces figures représentent un arbre 85 de roue mobile (correspondant à l'arbre 42 de la Fig. 1), une bague rotative 86 d'étanchéité (correspondant à la bague 55 de la Fig. 1), une bague complémentaire fixe d'étanchéité 87 (correspondant à la bague fixe 58 de la Fig. 1) et considérée ici comme faisant partie du carter de la pompe, un palier antérieur 88 et un palier postérieur
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89 (correspondant aux paliers 20 et 21 de la Fig. 1), un manchon d'entraînement 90 (correspondant au manchon 36 de la Fig. 1), un manchon de régulateur 91 (correspondant au manchon 60 de la Fig.
1) fixé sur l'arbre 85 par une vis 92, une paire de poids 93 et 94 du régulateur (correspondant aux poids 69 et @ de la Fig. 1) articulés respectivement en 95 et 96 sur le manchon 91, et une raire de ressorts plats 97 et 98, reliant l'arbre 85 au manchon d'entraînement 90 et agissant à la fois comme organes de transmission du couple et organes d'accouplement entre l'arbre et le man- chon. Pour la compréhension du dessin, les ressorts 97 et 98 apparaissent sur ces schémas comme étant situés dans un plan perpendiculaire à celui dans lequel ils sont réellement situés.
Sur la. Fig. 5, l'arbre 85 et par suite le disposi- tif régulateur C sont au repos, les poids 93 et 94 enserrant l'arbre, permettant aux ressorts 97 et 98 de pousser l'arbre vers la droite dans la direction de la flèche 99, de façon à appliquer la bague rotative d'étanchéité 86 contre la bague complémentaire fixe 87, en vue d'empêcher la fuite du liquide hors du carter de la pompe. Dans cette position de repos, les extrémités de chacun des ressorts 97 et 98 sont espacées horizontalement ou décalées l'une par rapport à l'autre d'une distance Si.
Sur la Fig. 6, on suppose que la pompe fonctionne et que l'arbre 85 tourne, de sorte que les parties pesantes des organes 93 et 94 sont repoussées vers l'extérieur ou éloignées de l'arbre 85 sous l'effet de la force centrifuge, comme indiqué par les flèches 100 et 101. Par conséquent, les queues ou parties de came des poids venant en contact de la face F du manchon d'entraînement 90, repoussent l'ar- bre 85 vers la gauche dans la direction de la flèche 102,
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ce qui ouvre un canal annulaire P lorsque la bague rotative 85 s'éloigne de la bague fixe 86. Le déplacement axial vers la gauche, qui est de l'ordre de 3 mm., déforme les ressorts plats 97 et 98 de façon telle que le décalage S2 entre les extrémités de chaque ressort dépasse de 3 mm. environ celui du décalage S1 de la fig.5. En d'autres termes, S2 est égal à S1, plus 3 mm.
Dans les conditions de fonctionnement de la fig.6, il ne passe à peu près pas de liquide à travers le canal P du fait des conditions hydrauliques établies en ce point par l'action des ailettes auxiliaires 49 qui entrai- nent.de ce point tout liquide qui aurait tendance à y passer.
Lorsque la pompe est arrêtée, les éléments du dispo- sitif régulateur retournent de la position de la fig.6 à celle de la fig.5, fermant ainsi le canal P par suite de l'arrêt de la pompe.
Naturellement, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, qui n'a été donné qu'à titre d'exemple.
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