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Dans l'utilisation des pompes déplaçant des liqui- des on doit considérer, outre le débit par seconde, la pression et la température d'évaporation du liquide, ces deux dernières quantités étant dépendantes l'une de l'autre attendu qu'il faut éviter des évaporations pour assurer la sécurité du service. La dépendance entre la pression et la température d'évaporation existe évidemment dans chaque li- quide susceptible d'être pompé, puisqu'à chaque température correspond une pression d'évaporation bien déterminée, et inversement. Si l'on dépasse la température d'évaporation,¯ ou bien si la pression correspondante n'est plus atteinte, l'évaporation se produit aussitôt, en entraînant une in- sécurité du fonctionnement de la pompe, par suite de la formation de vapeur au sein du liquide.
Afin d'assurer un service satisfaisant, il faut par conséquent maintenir une
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pression déterminée à l'entrée de la pompe, pression cor- respondant à la température du liquide en ce point. Si cette pression, en tenant compte des pertes de charge qui se manifestent à l'entrée de la pompe, et de la vitesse de rotation de celle-ci, se trouve inférieure à la pression. atmosphérique, aucun inconvénient n'est à craindre en ce qui concerne les conditions de 1'écoulement, attendu que la limite de température correspondant à cette pression n'est pas dépassée.
Lorsqu'il s'agit de températures plus élevées;et par -conséquent de pressions également plus élevées dans une mesure correspondante, il devient néces- saire de prévoir une pompe additionnelle qui élève tout d'abord la pression du liquide jusqu'à un niveau tel que l'élévation de température, assurée par introduction de' chaleur au moyen de vapeur ou d'eau chaude, ne puisse con- pompe duire au risque d'évaporation. Cette/additionnelle exige alors l'emploi d'un dispositif d'entraînement particulier.
Une pompe spéciale est encore-nécessaire dans une installation où des produits chimiques, ou bien des liquides colorants par exemple, doivent être introduits en quantités relativement faibles dans un liquide principal si, pour assurer la bonne mise en oeuvre du processus, une élévation de la température et par conséquent une éléva- tion de la pression sont nécessaires.
Dans de tels cas, on utilise comme pompes princi- pales des pompes de circulation qui maintiennent en cir- cuit permanent le contenu d'un récipient ou d'une cuve, de façon que le liquide principal soit additionné. du liquide secondaire d'une façon aussi intime que possible. Ce liqui- de additionnel doit être introduit au point du circuit du liquide principal où règne la pression la plus basse.
L'in- troduction de chaleur peut s'effectuer en un point quel- conque du circuit, en utilisant de la vapeur ou de l'eau chaude.'
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La pompe auxiliaire ne débitera que des quantités relativement faibles de liquide, dans les cas où il s'a- git d'introduire de faibles quantités de produits chimi- ques ou de solutions colorantes dans le liquide déplacé par la pompe principale, et qui sert essentiellement à assurer la circulation du contenu du récipient. Cette pompe auxi- liaire doit aussi compenser toutes les pertes par fuites et inétanchéités, par exemple au niveau des presse-étoupe,des robinets, des raccords, etc. Ces pertes peuvent être maintes nues à une valeur très faible, comme on le sait.
Eventuel- lement , on pourrait aussi employer à cet effet, au lieu d'une pompe spéciale, d'autres dispositifs tels que par exemple des réservoirs chargés d'air'comprimé, des accumu- lateurs, ou autres dispositifs analogues lesquels, toute- fois, exigent eux-mêmes l'utilisation d'organes de réglage additionnels, et présentent un encombrement important,s'ils doivent assurer la sécurité du service dans tous les cas.
La présente invention consiste essentiellement à combiner une pompe principale et une pompe auxiliaire, pour constituer un ensemble homogène ou une unité actionnée par une seule source de force motrice. La mise en circulation d'une quantité importante de liquide, sous une hauteur de refoulement faible, est alors assurée par une pompe héli- coïdale à vitesse de rotation rapide, alors qu'une pompe centrifuge à vitesse de rotation lente, combinée à la pre- mière, assure le pompage de petites quantités de liquide, sous une hauteur de refoulement relativement grande, en vue d'élever la pression.
La volute de la pompe centrifuge,dans cette combinaison, occupe la partie intérieure ou centrale de la roue de la pompe hélicoïdale, et s'étend jusqu'à la paroi extérieure du moyeu de cette roue, moyeu qui comporte soit des perçages conduisant aux canaux de la roue, celle- ci pouvant aussi comporter des aubes auxquelles sont soudés des tronçons de tube s'étendant depuis la cavité interne de-
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cette roue jusqu'aux zones extérieures des canaux de ladite roue, permettant ainsi de réaliser des élévations de pres- sions additionnelles imposées au liquide refoulé par la pompe hélicoïdale, et ceci de façon à empêcher la formatior' de vapeur.
D'autres particularités de l'invention, et des détails portant sur les avantages qu'elle permet d'obtenir, ressortiront de la description qui va suivre et qui vise les exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés, où :
La figure 1 montre une coupe longitudinale passant par le groupe de pompes réalisé suivant l'invention, pa- rallèlement à son axe de rotation, ce groupe comportant des tubulures radiales. '
La figure 2 représente un groupe légèrement modifié, également en coupe longitudinale parallèlement à son axe de rotation, et également pourvu de tubulures radiales.
La figure 3 montre une autre variante d'exécution, toujours en coupe longitudinale parallèle à l'axe de ro- tation, groupe dans lequel les deux tubulures sont orien- tées axialement, et concentriquement à l'axe de rotation.
La figure 4 est une coupe transversale de l'objet des figures 1 et 2.
La figure 5 représente enfin une autre forme de réalisation avantageuse d'une pompe, montrée en coupe lon- gitudinale.
Le circuit dans la pompe principale va de 1 vers 2, ou inversement, et ne passe donc pas à un autre diamètre La hauteur de refoulement est essentiellement créée par in- flexion,.du courant. Celui de la pompe auxiliaire emprunte la tubulure indépendante 3, passe par 7, 5 et 6, et/ou bien rejoint les canaux de la roue en empruntant les perçages 13, ou bien communique avec les zones extérieures de cette roue, en empruntant les tubes 12 soudés à ses aubes. Dans
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ce dernier cas, c'est-à-dire lorsqu'on utilise les tubes 12 soudés, les pressions obtenues peuvent être sensiblement plus élevées que lorsque l'on fait usage des perçages 13.
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La température- du liquide refoulé par la pompe d'élévation de pression est maintenue aussi constante que possible, en-dessous du point d'évaporation ou de dégazéi- fication, jusqu'à ce que le liquide soit introduit dans ce- lui qui constitue la masse principale. En conséquence, le liquide destiné à l'élévation de la pression doit être mis à l'abri ,d'une élévation de température, provenant en pre- mier lieu du liquide principal, éventuellement en pré- voyant une isolation par l'air (voir figures 1 et 3).
Les considérations suivantes 'serviront également à l'exposé de l'objet de l'invention.
Dans les machines hydrodynamiques, la vitesse de rotation est un critérium, qui indique dans quel rapport se trouve la vitesse du liquide, vis-à-vis de celle des sur- faces de la roue qui imprime à ce liquide une énergie sous forme de pression statique et de vitesse.
Plus la vitesse de la pompe est grande, plus cel- le-ci devient sensible à l'accroissement du débit et à l'élévation de la température, c'est-à-dire plus elle est sensible à l'augmentation de la vitesse et à l'abaissement de la pression à l'entrée.
Ceci est seulement valable en cas de conditions normales de pression et de température,'non immédiatement voisines d'une évaporation ou dégazéification.
La situation se modifie aussitôt, si l'on doit travailler à des températures plus élevées que celles qui correspondent aux conditions de pression normale, ou bien à des pressions plus basses dans la même mesure. Les poids spécifiques et les autres propriétés physiques du liquide en circulation se modifient alors de telle façon que les considérations normales de détermination des phénomènes pe
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sont plus valables. Dans de tels cas, il devient nécessai- re de modifier le niveau de pression de façon à pouvoir appliquer à nouveau les méthodes de calcul normales.
La modification du niveau de pression est réalisée en trans- portant la machine sur un autre plan, savoir un plan infé- rieur, ce qui provoque l'élévation du niveau de pression, ou bien en faisant intervenir une pression additionnelle de gaz ou d'air qui s'exerce sur le liquide, ou bien encore en utilisant une pompe spéciale d'élévation de pression, laquelle sera convenablement raccordée en un point de l'ins tallation où règne la pression la plus basse, de façon que la pression fournie par cette pompe se substitue à la pres- sion la plus basse dans l'installation. L'élévation de pres sion correspond alors à la différence entre les deux pres- sions, et élève de façon correspondante le niveau de pres- sion général.
La pression fournie par la pompe d'élévation de pression dépend dans une large mesure de la quantité de li- quide pompé, uttendu que cette pompe est prévue pour un faible débit.
Les points de pertes sont avant tout constitués par les presse-étoupe et par les autres points d'inétan- chéité. Il faut encore prévoir un retour nécessaire du li- quide pompé jusqu'au récipient de départ, afin d'entretenir une circulation, ce liquide devant être refroidi jusqu'à la température prévue à l'admission de la pompe, pour te- nir compte des calories entraînées. Les pompes d'élévation de pression sont de dimensions relativement faibles, en raison de la force motrice réduite qui leur est nécessaire et elles sont par conséquent très sensibles aux variations de pression, en cas d'augmentation de la quantité de li- quide pompé.
Il est par conséquent nécessaire de veiller à tenir aussi réduites que possible les pertes mentionnées
En ce qui concerne la pompe d'élévation depression,
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il faut toujours maintenir la pression du liquide à un niveau tel qu'au point de l'installation où règne la pres- sion la plus basse, la pression d'évaporation ou de déga- zéification ne soit jamais atteinte. Au contraire, on doit veiller à assurer une certaine garde de sécurité d'envi- ron 15%, en prévision d'incidents susceptibles de conduire à des dérangements.
Le rapport entre les pressions fournies par la pompe d'élévation de pression et celles qui sont nécessai- res à la pompe à vitesse de rotation rapide doit être de l'ordre de 4 à 8 ou 12.
En conséquence, l'invention est en outre caractéri- sée par le fait que les pression foùrnies par la pompe hé- licoïdale sont maintenues à un nivea.u sensiblement infé- rieur à celles des masses de liquide introduites à l'inté- rieur de la roue au moyen de la pompe centrifuge destinée à l'élévation du niveau de pression, pour des températures plus élevées, masses qui par conséquent subissent l'éléva- tion de pression par addition de cette pression secondaire à la pression de refoulement de la pompe hélicoïdale, au niveau des perçages de jonction entre les deux enceintes , savoir entre la chambre d'élévation de-pression et la cham- bre où tourne la roue de la pompe hélicoïdale.
La disposition de la roue de pompe suivant la figure 1, avec alimentation depuis l'extérieur vers l'inté- rieur, a pour conséquence une chute de pression, et par suite une élévation de la vitesse de rotation du liquide.
La manifestation de ce phénomène est favorable, du fait que le besoin en force motrice des pompes à vitesse de rota- tion rapide et à faible débit n'augmente pas aussi vite qu' habituellement pour de telles pompes, mais diminuerait plutôt, alors que par contre la pression s' élève.
L'entrée peut se faire, selon les besoins de l'u- tilisation,soit par 1 soit par 2, le sens de circula-
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tion et le sens de rotation étant choisis de façon corres- pondante. Normalement, 1'écoulement se fera dans la direc- tion de 1 vers 2, et dans la chambre 2,on obtiendra alors une élévation de pression qui dépend de la conforuation des aubes.
Le dispositif d'élévation de pression prévu se compose d'une tubulure d'entrée 3 et de la cavité interne centrale 5 de la roue 4, qui est reliée à la tubulure d' entrée 3 Par les ouvertures 7. A l'intérieur de la cavité interne sont prévues des aubes 6 qui transmettent à la masse du liquide la rotation de la roue 4, et provoquent ainsi une élévation de la pression entre la tubulure d'en- trée 3 et le diamètre extérieur de la roue 4. Le liquide pénètre en 8 dans le corps de pompe en suivant la direc- tion indiquée par la flèche, et arrive par 1 jusqu'à la roue 4 dont les aubes sont désignées par 9. Il parvient ensuite par 2 jusque dans la chambre de pression, et est refoulé en 10 dans la canalisation de départ.
Les aubes 9 transmettent au liquide la puissance fournie par l'arbre d'entraînement 11 et lui impriment, outre une pression statique, une certaine vitesse qui, dans une certaine me- sure, se transforme également en pression dans la chambre 2.
Les tubes 12 associés aux aubes 9 contribuent à à élever/la valeur nécessaire la pression de la pompe d'é- lévation de pression, mais toutefois seulement lorsqu'on tient spécialement à une telle élévation de pression,alors que normalement celle-ci est déjà réalisée en 13, c'est- à-dire au niveau des perçages du moyeu de la roue 4. Dans le cas contraire, le liquide passe de 10 vers 2 puis, par les canaux ménagés entre les aubes 9, jusqu'à 1, pour enfin parvenir jusqu'à la tubulure 8.
Sur le coté de la roue 4 opposé à l'arbre d'en- traînement 11, on peut prévoir.'' un aubage 18 se composant
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d'aubes radiales de faible hauteur, et destiné à empêcher que le liquide sous pression puisse retourner depuis la chambre de pression de la pompe, par l'intervalle 17, jus- que dans la cavité 5 de la pompe d'élévation de pression.
Une disposition particulièrement avantageuse du corps de pompe, en combiansion avec une réalisation confor- me à l'invention de la roue, est donnée dans la figure 3.
L'arrivée du liquide sur la roue s'effectue dans 'ce cas en direction radiale, depuis une chambre concentrique ou en spirale dont le diamètre, à l'entrée de la pompe, est de 5% plus grand environ, ou davantage, que le diamètre extérieur de la roue. Ensuite, le courant de liquideest dévié dans la section d'entrée axiale des aubes de la roue. La longueur de ces aubes et leur inclinaison déter- minent la hauteur de refoulement désirée. La foree motrice nécessaire à la pompe est sensiblement plus faible qu'avec des pompes hélicoïdales normales dans lesquelles, en cas de petit débit, cette force motrice dépasse de beaucoup celle qui correspond à la normale.
Conformément à une autre forme de réalisation avan- tageuse de la pompe suivant l'invention, on prévoit plu- sieurs étages de pression pour la roue de la pompe hélicoï- dale. La hauteur de refoulement est alors subdivisée en deux étages, le second étage de pression étant prévu radia- lement en avant du premier. Entre ces deux étages, on pré- voit dans le corps de pompe une chambre de déviation dans laquelle, éventuellement, pourront être disposées de au- bes directrices à inclinaison réglable.
Une telle pompe est représentée dans la figure 5.
Dans un certain sens de marche, l'entrée du liquide dans le premier étage s'effectue en 1, les aubes de la roue appartenant à ce premier étage étant désignées par 9.
La dérivation du liquide pour parvenir au second étage de pression s'effectue dans la chambre 21 pourvue d'aube
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directrices qui peuvent éventuellement être d'inclinaison réglable. Les aubes du second étage de pression sont dési- gnées par 22. Après avoir traversé ces aubes, le liquide sort en 2. La tubulure d'entrée est désignée par 8, et la tubulure de sortie par 10. En cas de renversement du sens de marche, c'est la tubulure 8 qui sera utilisée comme tu- bulure de refoulement, et la tubulure 10 comme tubulure d'aspiration.
L'introduction du liquide additionnel s'effectue, comme dans les autres formes de réalisation de la pompe suivant l'invention, par la tubulure 3, jusque dans la ca- vité intérieure centrale 5 du moyeu de la roue 4 de la pom- pe hélicoïdale, cavité subdivisée par des aubes 6. Le li- quide additionnel qui parvient du centre passe ensuite par les ouvertures 7 pour parvenir jusque dans la cavité 5, et s'écoule en empruntant les perçages 13, ou bien les tubes 12 qui s'y raccordent de préférence, pour aboutir jusque dans la chambre du second étage de pression. Eventa tuellement, une élévation de pression suffisante peut tou- tefois être déjà réalisée dans le premier étage de pres- sion, c'est-à-dire, au niveau des perçages 13 du moyeu de la roue.