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POMPE CENTRIFUGE SANS PRESSE-ETOUPE.
La présente invention est relative à des pompes centrifuges sans presse-étoupe et elle porte en particulier sur le joint d'étanchéité sur 1?arbre de ces pompes.. ce joint ayant une importance essentielle pour le par- fait fonctionnement de ces pompes.
On connaît un grand nombre de constructions pour les pompes cen- trifuges sans presse-étoupe Le problème de la fermeture étanche de l'inter- valle entourant l'arbre y est résolu d'une façon plus ou moins judicieuse.
Toutes ces constructions présentent toutefois des défauts qui se manifestent d'une façon particulière dans les pompes qu'on utilise au refoulement de li- quides très corrosifs., en particulier aux températures élevées.
La plupart des constructions connues ont 1?inconvénient de con- duire à un agencement compliqué de l'ensemble de la pompe. Il en est ainsi, en particulier, des constructions de pompes centrifuges sans presse-étoupe dans lesquelles est disposé dans la roue mobile un second système de conduits qui est relié au système de conduits de refoulement proprement dit, de même que des pompes, également connues, dans lesquelles sont prévues, du côté de la face arrière de la roue mobile des aubes ouvertes de refoulement en re- tour ou une roue auxiliaire de refoulemento
D'autre part, tous ces modes de réalisation connus de l'étanché.;
., ité imposent une-consommation accrue d'énergie,et ils n'empêchent pas d'une façon certaine l'aspiration d'air. à travers l'intervalle qui entoure l'ar- bre, pendant le fonctionnement et la réduction de débit de la pompe qui en résulte.
La présente invention conduit, en revanche, à un joint d'arbre pour pompes centrifuges sans presse-étoupe qui est d'une construction aus- si simple que possibles qui ne demande ni une disposition compliquée pour la pompe ni l'agencement de dispositifs additionnels tels que des régula-
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teurs centrifuges et dispositifs analogues, comme on en utilise dans les cons- tructions connues pour appliquer sous pression l'une sur l'autre des surfaces de joint.
Le joint d'arbre selon la présente invention est formé d'une piè- ce annulaire en carbone graphitique, disposée entre le moyeu de la roue mobi- le et la portée qui, sur le boîtier ou l'enveloppe appelée à résister à la pression, est en regard de ce moyeu., fixée à l'un de ces deux éléments de la pompe, et dont la face en bout libre est constamment appliquée par la faible pression d'un ressort contre une portée en regard prévue sur l'autre des deux éléments, en provoquant ainsi la fermeture étanche.
Cette pièce annulaire en graphite peut donc être fixée soit au moyeu de la roue mobile, auquel cas sa face en bout qui est à l'opposé de la roue mobile coopère avec une portée opposée correspondante de l'enveloppe destinée à supporter la pression, soit, en variante, à l'enveloppe sous pres- sion et s'appliquer alors,par sa face en bout qui est du côté de la roue mo- bile, contre la face arrière, exécutée sous la forme de surface d'un champignon de soupape, du moyeu de la roue mobile.
Une caractéristique essentielle de la présente invention consis- te en même temps en ce qu'il ne se produit pas, éventuellement, une applica- tion sous pression des deux surfaces de joint l'une contre l'autre., comme cela se produit dans les constructions connues, et qu'il se produit au contraire une application de ces surfaces l'une contre l'autre qu'il faut désigner sous le terme de contact très léger. Malgré cela, on obtient une fermeture absolu- ment hermétique, en raison des excellentes propriétés de glissement et d'auto- lubrification de la pièce annulaire en carbone graphitique, dont les autres avantages résultent de la grande stabilité de cette matière sous l'action de la température et de celle des acides.
Les propriétés du carbone graphiti- que qui sont essentielles pour l'application des pompes de ce genre, par ex- emple pour le pompage d'acides chauds et d'autres liquides très corrosifs, sont semblables à celles des matières qu'on utilise ordinairement pour la fa- brication des pompes destinées à ces applications, comme la fonte au sili- cium, l'acier au chrome-nickel, le grès, la porcelaine, le plomb, les matiè- res synthétiques, le caoutchouc et les couches d'émaillage.
Dans ce qui va suivre, la présente invention va être décrite en regard des dessins joints.
Figure 1 est une coupe longitudinale d'une pompe sans presse- étoupe avec une première forme d'exécution de la nouvelle construction de l'arbre, avec indication du corps de palier en élévation.
Figure 2 est une coupe longitudinale d'une autre forme d'exécu- tion, limitée à la partie importante pour la compréhension de la présente invention. -
Figures 3 et 4 représentent également en coupe longitudinale et en une coupe transversale d'une pièce d'étanchéité une forme d'exécution différente de la présente invention.
Figures 5 à 7 sont des représentations semblables d'autres for- mes de réalisation possibles.
Dans la figure 1, 1 désigne l'enveloppe sous pression, 2 la tu- bulure d'admission, 3 la roue mobile et 4 l'arbre de la pompe.
Dans un alésage faiblement conique 6 ménagé dans la face arriè- re du moyeu 5 de la roue mobile a été introduit à la presse l'anneau 7 en graphite qui se compose d'une partie ayant une forme faiblement conique correspondante et d'une partie cylindrique. La face en bout de l'anneau s'applique, sous l'action par exemple d'un ressort logé dans le corps de palier 13 et qui agit sur l'arbre, contre la portée opposée 8 qui entoure l'orifice de passage de l'arbre à travers l'enveloppe sous pression, sous une pression faible (application légère) réglable.
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Le liquide qui sort de l'enceinte sous pression-9 de la pompe et passe à travers l'intervalle 10 du labyrinthe entre le moyeu de la roue mobile et l'enveloppe parvient dans l'espace 11 d'où il est renvoyé à la roue mobile à travers les trous de décharge 12.
On évite avec une sécurité absolue une sortie du liquide de fui- te par couverture de passage de l'arbres grâce aux surfaces appliquées 1' une sur l'autre (la face arrière en bout de la pièce 7 en carbone graphitique et la portée opposée 8). Par suite de cette fermeture absolument herméti- que on peut surmonter avec une pompe de la construction nouvelle des hau- teurs d'aspiration plus grandes qu'avec les exécutions connues jusqu'ici pour les pompes centrifuges sans presse-étoupe et même pour les pompes avec presse-étoupe
La pompe se compose uniquement de trois pièces, à savoir l'en- veloppe destinée à supporter la pression, la tubulure d'aspiration et la roue mobile.
La forme d'exécution selon la figure 2 diffère de celle qui vient d'être décrite uniquement par le fait que l'anneau graphitique, dési- gné dans ce cas par 14, n'est pas fixé dans un alésage du moyeu de la roue mobile, mais est emmanché à la presse à l'intérieur de l'enveloppe desti- née à résister à la pression, tandis que, suivant une disposition inversée.. la face en bout du moyeu de la roue mobile, qui est exécutée sous la forme ' d'une surface plane 15,coopère avec la face en bout,, située du côté de la roue mobile, de l'anneau graphitique 14 sur laquelle elle est appliquée élastiquement et provoque la fermeture étanche de la même manière que ce qui a été décrit ci-dessus.
Dans la forme d'exécution selon les figures 3 et 4, l'anneau de graphitedésigné dans ce cas par 16a été fixe à la coulée à l'inté- rieur de l'enveloppe destinée à résister à la pression. Une rainure annulai- re 17 de l'anneau en carbone graphitique assujettit l'anneau d'une façon certaine à son 'emplacement en combinaison avec des encoches périphériques 18 radiales, prévues sur son collet arrière et dont il en a été prévu, se- lon l'exemple d'exécution.. quatre.
Suivant une disposition qui correspond à celle de la figure I, l'anneau de graphite peut aussi être fixé en place à la coulée de façon ana- logue dans le moyeu de la roue mobile. D'autre part, dans les deux cas, il peut,,, au lieu d'être fixé en place à la coulée,être scellée dans les élé- ments de construction correspondants.
La disposition selon la figure 5 correspond à celle de la figu- re 2. avec cette différence que l'arbre de la pompe est exécuté.. d'une maniè- re en soi connueen une matière ne résistant pas à la corrosion et est en- touré d'un manchon 20 de protection de l'arbre en une matière résistant à la corrosion.
Toutes les formes d'exécution de l'invention décrites jusqu'ici ont en commun cet autre avantage qu'il en résulte en même temps un faible porte-à-faux de l'arbre de la roue mobile montée en porte-à-faux.
Les figures 6 et 7 représentent une forme d'exécution un peu différente pour la construction d'ensemble et dans laquelle le déplacement axial de l'ensemble du système de la roue mobile ou l'application, sous pression., des faces opposées l'une contre l'autre se fait non pas de la mê- me manière que dans les formes d'exécution décrites en premier lieu, c'est-à- dire d'une manière en soi connue par un ressort de pression disposé dans le corps de palier, mais l'arbre même est fixe dans le sens axial et un élément de construction additionnel qui contient à son tour les pièces servant à fer- mer de façon étanche l'ouverture de passage de l'arbre pivote dans un alésa- ge cylindrique 21 de l'enveloppe destinée à supporter la pression, de façon à pouvoir subir un mouvement de translation sous la pression d'un ressort.
D'après la figure 6, cet élément de construction se compose du
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manchon 22 de champignon de soupape qui est vissé au moyen du filetage 24 sur un manchon 23 qui entoure l'arbre et qui peut se déplacer par rapport à cet arbre. Le manchon 23 et par conséquent le manchon 22 sont soumis à l'action d'un ressort 31 qui s'appuie contre l'écrou 30 qui ferme l'enve- loppe 29 et applique de cette façon les surfaces de joint 32 de l'anneau graphitique et du manchon 22 l'une contre l'autre.
Entre les manchons 22 et 23 et ainsi qu'entre les deux brides 26 de l'enveloppe supportant la pression et 27 de l'enveloppe latérale 29, qui sont assemblées par le boulon 28, est insérée la membrane mobile 25.
Avec la membrane 25 la fermeture parfaitement étanche déjà réalisée par la pièce annulaire graphitique est rendue encore plus sûre et toute sortie de liquide à travers la fente entre l'alésage 21 et le manchon de champi- gnon de soupape, est rendue impossible.
La forme d'exécution selon la figure 7 diffère de celle qui vient d'être décrite uniquement par le fait que l'arbre de la pompe, qui ne résiste pas à la corrosion, est entouré d'un manchon 20 de protection de cet arbre, en une matière résistant à la corrosion, et que l'anneau graphitique est remplacé par un manchon 23 en carbone graphitique disposé, de façon à pouvoir se déplacer en sens contraire de la pression d'un res- sort, dans l'alésage continu qui traverse l'enveloppe résistant à la pres- sion. Ce manchon est appliqué directement contre la face plane de joint du moyeu de la roue mobile de la manière décrite en regard de la figure 6 pour le manchon 22 de champignon de soupape.
La façon dont on produit la pression élastique qui applique les surfaces de joint l'une contre l'autre est sans importance en elle-même.
Elle peut se faire, par exemple, aussi par l'intermédiaire de deux boulons de presse-étoupe avec ressorts de pression intercalés qui s'appuient contre le chapeau du presse-étoupe.
L'application du principe de la présente invention ne se limi- te pas aux pompes centrifuges sans presse-étoupe, elle est, au contraire, possible également dans d'autres cas dans lesquels les données sont analo- gues, par exemple dans les pompes à amorçage automatique, les pompes à vi- de.. les compresseurs et machines analogues. D'autre part, l'invention n'est pas limitée dans le détail., cela va de soi, en ce qui concerne sa forme de réalisation aux constructions représentées sur les dessins, et il y a au contraire possibilité de réaliser de nombreuses modifications sans qu'on s' écarte des limites du principe de cette invention.
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CENTRIFUGAL PUMP WITHOUT CABLE GLAND.
The present invention relates to glandless centrifugal pumps and in particular relates to the seal on the shaft of these pumps, this seal being of essential importance for the proper functioning of these pumps.
A large number of constructions are known for centrifugal pumps without a stuffing box. The problem of sealing the gap surrounding the shaft is solved in a more or less judicious manner.
All of these constructions, however, have shortcomings which are particularly evident in pumps which are used for the delivery of very corrosive liquids, particularly at elevated temperatures.
Most of the known constructions have the disadvantage of leading to a complicated arrangement of the entire pump. This is the case, in particular, of constructions of centrifugal pumps without a gland in which a second system of ducts is arranged in the impeller, which is connected to the system of delivery ducts proper, as well as pumps, also known. , in which are provided, on the side of the rear face of the movable wheel, open return discharge vanes or an auxiliary discharge wheel
On the other hand, all these known embodiments of the waterproofing .;
., ity impose an increased-consumption of energy, and they do not obstruct air intake in a certain way. through the gap surrounding the shaft, during operation and the resulting reduction in pump flow.
The present invention, on the other hand, leads to a shaft seal for centrifugal pumps without a gland which is of as simple a construction as possible which requires neither a complicated arrangement for the pump nor the arrangement of additional devices. such as regulations
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Centrifugal impellers and the like, as used in known constructions for applying pressure to one another of the sealing surfaces.
The shaft seal according to the present invention is formed from an annular piece of graphitic carbon, arranged between the hub of the moving wheel and the bearing which, on the housing or the casing, which is called upon to resist the pressure. , is opposite this hub., fixed to one of these two elements of the pump, and the free end face of which is constantly applied by the low pressure of a spring against a facing bearing provided on the other of the two elements, thus causing the watertight closing.
This annular graphite part can therefore be fixed either to the hub of the movable wheel, in which case its end face which is opposite the movable wheel cooperates with a corresponding opposite bearing surface of the casing intended to withstand the pressure, or , as a variant, to the casing under pressure and then apply, by its end face which is on the side of the movable wheel, against the rear face, executed in the form of the surface of a mushroom head. valve, from the hub of the movable wheel.
At the same time, an essential feature of the present invention is that there is no possible application of the two sealing surfaces against each other under pressure, as occurs in the known constructions, and that on the contrary there is an application of these surfaces one against the other which must be designated under the term of very light contact. In spite of this, an absolutely hermetic closure is obtained, owing to the excellent sliding and self-lubricating properties of the annular part made of graphitic carbon, the other advantages of which result from the great stability of this material under the action of temperature and that of acids.
The properties of graphitic carbon which are essential for the application of pumps of this kind, for example for the pumping of hot acids and other very corrosive liquids, are similar to those of the materials which are ordinarily used. for the manufacture of pumps for these applications, such as silicon iron, chromium-nickel steel, stoneware, porcelain, lead, plastics, rubber and layers of enamelling.
In what follows, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Figure 1 is a longitudinal section of a pump without a gland with a first embodiment of the new construction of the shaft, with indication of the bearing housing in elevation.
Figure 2 is a longitudinal section of another embodiment, limited to the part important for the understanding of the present invention. -
Figures 3 and 4 also show in longitudinal section and in cross section of a sealing part a different embodiment of the present invention.
Figures 5 to 7 are similar representations of other possible embodiments.
In figure 1, 1 designates the pressure casing, 2 the inlet tube, 3 the movable impeller and 4 the pump shaft.
In a weakly conical bore 6 formed in the rear face of the hub 5 of the movable wheel, the graphite ring 7 has been press-inserted which consists of a part having a corresponding weakly conical shape and a part. cylindrical. The end face of the ring is applied, under the action for example of a spring housed in the bearing body 13 and which acts on the shaft, against the opposite bearing surface 8 which surrounds the passage orifice of shaft through the pressure casing, under low pressure (light application) adjustable.
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The liquid which leaves the pressure chamber-9 of the pump and passes through the gap 10 of the labyrinth between the hub of the movable wheel and the casing enters the space 11 from where it is returned to the impeller movable through the discharge holes 12.
Leakage liquid is avoided with absolute safety by covering the passage of the shafts thanks to the surfaces applied 1 'on top of the other (the rear face at the end of part 7 in graphitic carbon and the opposite bearing surface 8). As a result of this absolutely hermetic seal, it is possible to overcome with a pump of the new construction greater suction heights than with the designs known hitherto for centrifugal pumps without gland and even for pumps. with cable gland
The pump consists of only three parts, namely the casing intended to support the pressure, the suction pipe and the impeller.
The embodiment according to FIG. 2 differs from that which has just been described only in that the graphitic ring, denoted in this case by 14, is not fixed in a bore of the hub of the wheel. movable, but is press-fitted inside the casing intended to resist the pressure, while, in an inverted arrangement .. the end face of the hub of the movable wheel, which is executed under the form 'of a flat surface 15, cooperates with the end face, located on the side of the movable wheel, of the graphitic ring 14 on which it is elastically applied and causes the sealing in the same way as what has been described above.
In the embodiment according to Figures 3 and 4, the ring of graphite denoted in this case by 16 has been fixed to the casting inside the casing intended to resist the pressure. An annulus groove 17 of the graphitic carbon ring securely secures the ring to its location in combination with radial peripheral notches 18 provided on its rear collar and provided for therein. lon the execution example .. four.
According to an arrangement which corresponds to that of FIG. I, the graphite ring can also be fixed in place to the casting in a similar manner in the hub of the movable wheel. On the other hand, in both cases, it can, instead of being fixed in place to the casting, be sealed in the corresponding building elements.
The arrangement according to figure 5 corresponds to that of figure 2. with the difference that the pump shaft is made in a manner known per se from a material which does not resist corrosion and is made of. - Surrounded by a sleeve 20 for protecting the shaft in a material resistant to corrosion.
All the embodiments of the invention described so far have in common this other advantage that at the same time it results in a low overhang of the shaft of the movable wheel mounted in cantilever. .
Figures 6 and 7 show a slightly different embodiment for the overall construction and in which the axial displacement of the entire system of the movable wheel or the application, under pressure., Of the opposite faces l ' one against the other is made not in the same way as in the embodiments described first, that is to say in a manner known per se by a pressure spring arranged in the body bearing, but the shaft itself is fixed in the axial direction and an additional component which in turn contains the parts for sealing off the shaft opening is pivoted in a bore cylindrical 21 of the casing intended to withstand the pressure, so as to be able to undergo a translational movement under the pressure of a spring.
According to figure 6, this construction element consists of the
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valve mushroom sleeve 22 which is screwed by means of thread 24 onto a sleeve 23 which surrounds the shaft and which can move relative to this shaft. The sleeve 23 and therefore the sleeve 22 are subjected to the action of a spring 31 which presses against the nut 30 which closes the casing 29 and in this way engages the sealing surfaces 32 of the casing. graphite ring and sleeve 22 against each other.
Between the sleeves 22 and 23 and as well as between the two flanges 26 of the pressure-bearing casing and 27 of the side casing 29, which are assembled by the bolt 28, is inserted the movable membrane 25.
With the diaphragm 25 the perfectly tight seal already achieved by the graphitic annular piece is made even more secure and any exit of liquid through the gap between the bore 21 and the valve mushroom sleeve is made impossible.
The embodiment according to FIG. 7 differs from that which has just been described only in that the pump shaft, which is not resistant to corrosion, is surrounded by a sleeve 20 for protecting this shaft. , made of a material resistant to corrosion, and that the graphitic ring is replaced by a sleeve 23 of graphitic carbon arranged so as to be able to move in the opposite direction of the pressure of a spring, in the continuous bore which passes through the pressure-resistant casing. This sleeve is applied directly against the flat seal face of the hub of the movable wheel in the manner described with reference to FIG. 6 for the sleeve 22 of the valve mushroom.
How one produces the elastic pressure which applies the gasket surfaces against each other is of no importance in itself.
It can be done, for example, also by means of two gland bolts with interposed pressure springs which rest against the bonnet of the gland.
The application of the principle of the present invention is not limited to centrifugal pumps without a cable gland, it is, on the contrary, also possible in other cases in which the data are similar, for example in pumps. self-priming, vacuum pumps, compressors and the like. On the other hand, the invention is not limited in detail. It goes without saying, as regards its embodiment to the constructions shown in the drawings, and on the contrary there is the possibility of making numerous modifications. without departing from the limits of the principle of this invention.