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PERFECTIONNEMENTS AUX POMPES ROTATIVES.
La présente invention est relative aux pompes et plus particulièrement à une pompe destinée à pomper un liquide contenant une quantité considérable de matières solides. Cette pompe est destinée à être utilisée pour le pompage dans des puits de différents types et pour le pompage de l'eau contenant du sable, du gravier, etc..., par exemple au cours de travaux exécutés dans des terrains avoisinant uneplage, ou de travaux similaires, Lorsqu'un liquide contient une matière sclide,il est pratiquement impossible d'utiliser une pompe à mouvement alternatif pour le refouler dans une canalisation.
Même lorsque on utilise des pompes rotatives de type courant dans ce but, la matière solide contenue dans le liquide pompé exerce une action très destructive sur la turbine ou rotor lorsqu'elle vient en contact avec cette turbine ou rotor.
Un des objets de la présente invention consiste à réaliser une pompe du type rotatif présentant des caractéristiques de construction qui permettent d'accélérer et de refouler le liquide à pomper, en ne permettant qu'un minimum de contact entre la matière solide contenue dans le liquide et les organes de refoulement du rotor ou turbineo
Plus particulièrement, un des objets de la présente invention consiste à réaliser une pompe présentant des caractéristiques de construction qui permettent de créer un tourbillon ou brassage du liquide à pomper, et dans laquelle le liquide pompe est obligé de tourner sous forme d'une sorte d'anneau tourbillonnaire, à grande vitesse,
la construction étant telle que le liquide pompé est admis dans ce tourbillon de manière à se trouver sous son influence avant qu'il puisse frapper la face d'attaque ou les organes d'entrainement de la turbine rotative; en outre, la face de la turbine est réalisée de telle façon que les éléments de refoulement prévus sur cette face soient soustraits, autant que possible, au contact direct de la matière solide contenue dans le liquide pompé.
En d'autres termes, conformément à un des objets de l'invention, on réalise une pompe dans laquelle
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le rotor provoque un tourbillon dans la masse de liquide circulant à travers la pompe, qui tourne à une grande vitesse autour d'un axe, le conduit d'aspiration du liquide dans la pompe étant situé de telle sorte qu'il dirige le liquide entrant dans cette masse tourbillonnante de liquide, au lieu de l'envoyer contre la turbine, et le fonctionnement étant tel que la masse tourbillonnante de liquide exerce sa force accélératrice sur le liquide en- trant '(et en particulier sur la matière solide contenue dans ce liquide) à une vitesse correspondant, d'une manière plus ou moins approximative, à la vitesse moyenne de la masse tourbillonnante.
De cette façon, la matière solide entrant se trouve entraînée par le tourbillon et refoulée hors de la pompe avec un minimum de contact avec la turbine.
D'autres objets de l'invention apparaîtront dans la suite de la description.
L'invention consiste dans les parties nouvelles et les combinaisons de parties décrites ci-après, qui, toutes, contribuent à réaliser une pompe de grand rendement.
Un mode de réalisation préféré de l'invention est décrit ci-après en se référant au dessin annexé, sur lequel : -la figure 1 est une vue en coupe verticale longitudinale d'une pompe rotative conforme à la présente invention, cette figure représentant une réalisation dans laquelle le conduit d'aspiration de la pompe envoie le liquide entrant, le long de l'axe de la pompe et dans la chambre de tourbillonnement, en un point opposé à la turbine ou rotor; la figure 2 est une vue en élévation de coté de la pompe conforme à l'invention, et représentant une réalisation dans laquelle l'admission du liquide à pomper se fait à travers la paroi latérale du carter de pompe opposée à la turbine, et dans la chambre de tourbillonnement de la pompe, à peu près tangentiellement au sens de rotation du tourbillon;
la figure 2a est une coupe verticale par 2a-2a de la figure 2, une partie du conduit d'aspiration étant arrachée et représentée en coupe ; la figure 3 est une vue en coupe verticale axiale par 3-3 de la figure 4, représentant une variante du mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 1; la figure 4 est une vue en coupe par 4-4 de la figure 3. représentant l'organisation générale de cette variante et indiquant égaLement l'emplacement et la disposition des éléments de la turbine ou palettes du rotor.
Dans la variante représentée sur les figures 3 et 4, le rotor crée un tourbillon en forme d'hélice dans lequel la masse de liquide circule en s'écartant du plan de rotation du rotor au fur et à mesure qu'il se rend à l'orifice de refoulement de la pompe.
La figure 5 est une vue en élévation de coté représentant un mode de réalisation de l'invention dans lequel on a combiné un conduit d'aspiration du type représenté sur la figure 2a, avec le dispositif de turbine et carter de pompe représenté sur les figures 3 et 4. Cette vue représente les parties de la figure 3 regardées du coté droit, une partie du rebord proche du spectateur de carter de pompe étant partiellement arrachée, de manière à laisser voir l'admission.
En se référant au mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 1, on voit que le carter de pompe comprend deux parois latérales 1 et 2 qui consistent en des joues sensiblement plates ou en forme de disque, et ces deux parois sont reliées par une paroi circonférentielle 3. De cette façon, à l'intérieur du carter se trouve formée une cham- bre de pompage 4 qui sera appelée chambre de tourbillonnement dans la suite, parce qu'elle est remplie, lorsque la pompe fonctionne, par une masse de liquide pompé qui tourbillonne autour de l'axe de cette chambre.
Ce tourbillon est créé par un rotor ou turbine 5 monté presque en totalité à
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1 exter de la chambre de tourbillonnement, c'est-à-dire que le dispo- sitif d'impulsion du rotor occupe un tel emplacement; de cette façon, on sup- prime pratiquement le contact de la matière solide contenue dans le liquide avec le dispositif d'impulsion du rotor qui, bien entendu, crée le tourbil- lon.
Dans le présent mode de réalisation, le liquide à pomper entre par un conduit d'aspiration 6, qui consiste en une tubulure située sensible- ment dans l'axe de la chambre de tourbillonnement 4, laquelle, dans le pré- sent cas, coïncide sensiblement avec l'axe de rotation du rotor, dont les détails seront décrits ci-après.
La tubulure 6 présente, à son extrémité, une bride 7 permet- tant son raccordement à la source de liquide contenant la matière solide, qu'il s'agit de pomper.
Dans la présente réalisation, le rotor 5 est logé dans un évi- dement de la par'ci 2. De préférence, il consiste en un disque présentant sur sa face de travail une chambre annulaire 8 dont la profondeur, mesurée à partir de la face de travail du disque formant rotor, va en augmentant vers la périphérie du disque formant rotor. En d'autres termes, la matiè- re 9 qui constitue le moyeu ou partie médiane du disque, fait saillie vers la chambre de tourbillonnement, et la majeure partie de la surface de la chambre 8 est constituée par une surface conique 10.
A la base de cette surface de travail, le profil de la chambre, en coupe transversale, est cour be, de sorte que tout liquide entrant dans la chambre et s'écoulant, d'une manière générale, vers l'extérieur, comme indiqué par les flèches de la figure 1, se trouve dévié par cette surface courbe 11 et ramené dans la chambre de tourbillonnement.
Le rotor 5 est fixé d'une manière rigide par une clavette ou autre moyen approprié, à son arbre de commande 12 qui n'est que partiellement représenté sur la figure 1 étant bien entendu, qu'en pratique, cet arbre est relié à un moteur ou autre dispositif permettant de l'entraîner en rotation à une grande vitesse.
Pour protéger l'extrémité de l'arbre 12 et la partie médiane du rotor 5 contre l'érosion par contact avec toute partie de matière solide susceptible de traverser le centre du tourbillon de liquide dans la chambre de tourbillonnement, on coiffe de préférence la partie médiane du rotor 5 et l'extrémité de l'arbre 12, d'un capuchon protecteur 13,dont la. surfa- ce extérieure présente une partie conique 14 qui a le même angle d'inclinaison que la surface conique 10, de sorte qu'elle prolonge pratiquement cette dernière. Ce capuchon est porté par une queue filetée 14a qui est vissée dans l'extrémité de l'arbre, et après avoir été bloqué, le capuchon est maintenu immobilisé par une goupille vissée 15 introduite à partir de la surface centrale plate 16 du capuchon.
Dans le cas présent, la chambre annulaire 8 'est munie d'un certain nombre de palettes ou aubes 17 orientées en général radialement, mais, de préférence, dans le sens indiqué en pointillé sur la figure 4. Ces palettes 17 impriment un effet de rotation au liquide sur le coté du tourbillon, et obligent la partie adjacente de ce liquide à tourner à grande vitesse, autour de l'axe de l'arbre 12. Ce mouvement de rotation est imprimé à la totalité de la section transversale de la masse d'eau dans le tourbillon.
Lorsque le liquide introduit se déplace dans la partie centrale ou vortex du tourbillon, il reçoit un mouvement circonférentiel de la masse de liquide du tourbillon et, étant donné que le tourbillon tourne à grande vitesse, la force centrifuge est considérable et agit immédiatement pour accélérer les particules solides radialement, vers l'extérieur et dans le plan dans lequel tourne le tourbillon, c'est-à-dire vers la paroi circonférentielle 3 La pompe représentée, sur la figure 1 comporte une tubulure de refoulement 18 dont le diamètre intérieur est sensiblement égal à la distance comprise entre les parois latérales 1 et 2 de la pompe, et cette tubulure, dans le cas présent, est orientée vers le haut et comporte une bride 19 à son extrémité,
pour permettre sa fixation à la canalisation de refoulement à laquelle la pompe refoule le liquide pompé.
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Le rotor 5 en forme de disque est ajusté à l'intérieur d'un évidement 20 pratiqué dans la paroi 2, et cet évidement est fermé par un fourreau et un élément de fermeture 21 présentant une partie 22 en forme de disque, qui s'adapte sur 1?'ouverture de l'évidement et est serrée de manière étanche sur un siège annulaire 23 au moyen de goujons 24 espacés circonférentiellement.
Dans le présent cas, l'arbre 12 est représenté muni d'un manchon d'usure 25 en acier trempé tournant dans une boite de presse-étoupe, 26, consistant en une douille présentant un rebord encastré dans la face interne du fourreau 21. La chambre formée dans la boite de presse-étoupe 26 contient une garniture mécanique 27 poussée en arrière par un gland 28 que l'on peut serrer de temps à'autre au moyen d'un chapeau de presse-étou- pe 29 présentant un taraudage 30 se vissant sur l'extrémité saillante cor- respondante de la boite de presse-étoupe.
La botte de presse-étoupe 26 et ses organes associés sont logés dans une chambre 30b pratiquée dans le fourreau 21 qui peut présenter une ouverture taraudée tronconique 31 munie d'un bouchon amovible 32, per- mettant de vidanger cette chambre si cela est nécessaire. Des ouvertures 30a pratiquées dans les parois latérales de cette chambre, permettent d'introduire le chapeau de presse-étoupe 29 dans la chambre 30, pour l'assem- blage des organes.
L'arbre 12 tourne librement dans une paroi ou cloison transversale 33, au delà de laquelle il porte un roulement anti-friction 34 dont la cuvette extérieure est logée dans un siège annulaire 35 pour roulement.
Au delà de ce point, l'arbre est relié à un moteur ou à tout autre dispositif d'entraînement.
Sur la figure 1, le carter de la pompe est représenté comme étant coulé d'une seule pièce avec des pieds supports courts 36, pieds pouvant être situés respectivement de chaque coté du carter de pompe et se terminer par un rebord 37 destiné à reposer sur un massif , et ils peuvent être munis de boulons de scellement, non représentés.
Au lieu d'admettre le liquide à pomper dans l'axe du tourbillon, cette admission peut se faire en un point de la chambre de tourbillonnement considérablement éloigné de l'axe du tourbillon. Cette disposition est très avantageuse car elle permet à la force vive de la masse d'eau en mouvement dans le tourbillon, de transmettre, dans les meilleures conditions, sa vitesse, à toute matière solide entrant avec le liquide. Une telle disposition est représentée sur la figure 2 qui est une coupe de l'arbre de la pompe, du côté où se trouve la turbine ou rotor 38. Sur la figure 2, on a représenté un conduit d'aspiration 39 dont l'axe est incliné par rapport au plan de rotation du tourbillon et cet axe est également incliné dans le plan vertical dans lequel il est situé, comme indiqué sur le dessin.
Dans ces conditions, bien entendu, la bride 40 du conduit d'aspiration se trouve dans une position inclinée, comme représenté. Cette disposition du conduit d'aspiration 39 a pour effet d'admettre l'eau descendant dans ce conduit dans une direction sensiblement tangentielle au sens de déplacement du liquide dans le tourbillon au point d'admission, mais l'inclinaison de l'arbre dans le plan vertical dans lequel il est placé, assure l'entrée rapide du liquide à son arrivée dans la masse du tourbillon. L'ouverture 41, représentée sur la figure 2, indique approximativement l'intersection entre le conduit 39 et la paroi latérale du carter, opposée à la turbine.
Bien entendu, le rotor tourne en sens inverse des aiguilles d'une montre, comme indiqué par la flèche en traits pointillés sur cette figure, et le refoulement de la pompe se fait à travers un conduit de refoulement 42, sensiblement vertical.
Sur les figures 3 et 4, on a représenté un autre mode de réalisation de l'invention dans laquelle le tourbillon, formé dans le liquide pompé, est guidé en dehors du plan du tourbillon vers le conduit de refoulement en suivant une ligne sensiblement hélicoïdale. Cette caractéristique parait permettre à la pompe de fournir une vitesse et une pression de refoulement plus élevées permettant à la pompe de refouler une plus grande haueur
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d'eau que cela n'est possible avec le mode de réalisation représenté sur la figure 1.
Comme représenté sur la figure 3, la turbine 43 de cette pom- pe est de diamètre relativement plus grand que celle représentée sur la fi- gure 1, et ce diamètre est tel qu'elle constitue pratiquemant la paroi en- tière du carter de la pompe, sur ce côté. Le carter de pompe 44 est venu de fonderie avec une chambre 45, qui est disposée suivant une ligne hélicoi- dale de sorte que l'axe du tourbillon est guidé ou dirigé du côté opposé à- la face d'entraînement de la turbine 43 et dans l'axe d'un conduit de refou- lement 46 tourné vers le haut, muni à son extrémité supérieure d'une bride
47, permettant sa fixation à un conduit de refoulement ou analogue.
Sur la figure 4, on a représenté l'orientation et la dispo- sition des palettes 48 de cette turbine.
Les extrémités intérieures de ces palettes sont toutes sensi- blement tangentes à un cercle de moyeu 49 et elles s'étendent radialement vers l'extérieur, de sorte qu'elles peuvent s'étendre vers l'arrière, par rapport au sens de rotation indiqué par la flèche, sur cette figure 4 Le fourrreau de cette pompe représenté sur les figures 3 et 4 .est sensiblement le même que celui représenté,sur la figure 1; il en est de même en -ce qui concerne le palier de l'arbre 50.
La face intérieure 51 du rotor ou turbine 43, est également construite sensiblement de la méme manière que la face intérieure de la turbine 5 représentée sur la figure 1.
La figure 5 montre un mode de réalisation de l'invention dans lequel un conduit d'aspiration 39a admet le liquide suivant une direction sensiblement tangentielle, dans la chambre de tourbillonnement d'un carter de pompe 44a du type à "conduit hélicoïdal" représenté sur les' figures 3 et 4.
Un grand nombre d'autres modes de réalisation peuvent ètre conçus sans sortir pour cela du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS.
1. - Pompe rotative pour le pompage de liquide et de matières solides contenues en suspension dans ce liquide, caractérisée par le fait qu'elle comprend un carter présentant des parois latérales et une paroi circonférentielle reliant ces parois , coopérant avec elles de manière à former une chambre de tourbillonnement pour le liquide, chambre à travers laquelle passent une partie du liquide et la matière solide qu'il contient en suspension; un rotor monté de manière à tourner à côté de la chambre de tourbillonnement et comportant un dispositif d'entraînement destiné à créer un tourbillon de liquide pompé autour d'un axe dans la chambre de tourbillonnement, ledit rotor étant situé sensiblement à l'extérieur de la chambre de tourbillonnement;
enfin, un dispositif permettant d'introduire le liquide à pomper et la matière solide qu'il contient, dans le tourbillon créé à l'intérieur de la chambre de tourbillonnement, de telle sorte que tout contact entre la matière solide et le rotor se trouve pratiquement supprimé.