<Desc/Clms Page number 1>
Motopompe Electrique.
@
La présente invention concerne des motopompes électriques dans lesquelles le moteur électrique et la ponpe sont reliés de manière a former un élément d'une pièce et, en particulier, une mo- topompe électrique dont le noteur électrique est un moteur "hermé- tique".
Un moteur électrique "hermétique" est un type connu de moteur électrique dont le stator est littéralement hermétique du fait que, lorsqu'il est monté dans le moteur, le stator est ren- du étanche par un diaphragme formé par une douille cylindrique placée entre le rotor et le stator pour former une chambre de ro- tor séparée du stator par le diaphragme qui sert à protéger les enroulements électriques du stator contre un liquide ou un gaz cir- culant dans la chambre du rotor. Dans beaucoup de cas,le rotor est
<Desc/Clms Page number 2>
également enfermé de fiçon tanche dans son propre diaphragme servant à protéger les enroulements du rotor contre le liquide ou le
EMI2.1
gaz circulant dans la ceuiabre de rotor.
Dans une Jnotol}'J!I1pe électrique à moteur hérétique qui fait l'objet de la présente invention, le diaphragme du stator
EMI2.2
(ci-après apirelu "diaphragme") est fixé de façon étanche à une extrémité à la carcasse du moteur et à l'autre extrémité à un pa- lier placé entre le moteur et la pompe. Le liquide ou le gaz qui s'échappe, en fonctionnement, de la pompe le long de l'arbre de
EMI2.3
coi-16ë-î-pénètre dans la chambre de rotor forme par le diaphragme ¯.du stator et est ensuite renvoya par des conduites appropriées à l'aspiration de la pompe. Ce genre de motopompe électrique herméti..
- que est connu sous le noni de motopompe à moteur sans joint d'atan- ¯chiite.
-La motopompe électrique à moteur hermétique s'utilise en particulier avec des liquides très explosifs, précieux ou toxiques.
Cependant, dans ces motopompes, en particulier lorsqu'elles fonc-
EMI2.4
tionnant à des vitesses élevées et qu'elles pompent des liquides denses, la perte de puissance due à la rotation ou rotor dans une Clwnbra pleine de liquide est excessivement élevée. Par exemple, dans des motopompes électriques à moteurs hermétiques tournant à 7.200 tours/minute et comportant un rotor dans une chambre remplie de li-
EMI2.5
quide, il arrive que plus de 50; de la puissance du noteur élec- trique servent à entraîner le rotor plutôt qu'à pomper le liquide.
C'est là un inconvénient considérable et la présente in- vention a pour but de procurer une motopompe électrique à moteur hermétique perfectionnée dans laquelle cet inconvénient soit prati- quement évité, ce qui augmente l'efficacité de la Motopompe.
On atteint ce but suivant la présente invention, en prévoy- ant une Motopompe électrique à moteur hermétique qui comprend une carcasse de moteur comportant eu moins un bottier de coussinet pour tourillonner un arbre de rotor portant un rotor logé dans la carcasse, un stator entourant le rotor, et un diaphragme cylindri-
<Desc/Clms Page number 3>
que fixé à la carcasse et placé entre le rotor et le stator dans l'entrefer du moteur et formant une chambre de rotor destinée à re- cevoir, en fonctionnement,
un courant de liquide s'échappant d'entre" l'arbre et le bottier de coussinet en provenance d'une pompe qui est!' attachée à la carcasse du moteur et qui comporte un élément de
EMI3.1
pompafe monté sur un prolongement de l'arbre du rotor, caractérise en ce que des moyens sont prévus entre l'arbre du rotor et le bottier de coussinet ,et coopèrent avec ces deux éléments pour former un passade étr&nglé entre eux limitant le débit du liquida entrant dans la chambre de rotor dans une mesure telle que, pendant le fonctionnement, en substance tout le liquide qui passe par le pas- sage étranglé dans la chambre du rotor soit vaporisé par la chaleur produite par le moteur.
EMI3.2
On prévoit donc une motopompe électrique à Moteur herméti- que qui remplit le but de la présente invention en maîtrisant le volume du liquide pénétrant dans la chambre du rotor de façon que
EMI3.3
cette chambre contienne un Minimum de liquide susceptible de pêner la rotation du rotor. La très petite quantité de liquide qui pénètre alors dans la chambre de rotor est chauffée par la chaleur du moteur et se vaporise.
La vapeur se détend et exerce une pression légèrement supérieure au liquide à l'extérieur de la chambre au
EMI3.4
rotor et empêche donc toute nouvelle entrée de liquide dans in choia-r bre du rotor, 3* rotor fonctionnant ainsi dans une atmosphère de vas peur avec un minimum de perte de puissance*
L'invention est représentée à titre d'exemple dans le dessin schématique annexé qui est une vue en élévation, en partie en coupe, d'une motopompe électrique à moteur hermétique construis ! te suivant l'invention.
EMI3.5
Dans le,dessin, une motopompe électrique à moteur her..-i4'ti- que, indiquée d'une façon nrale en 10, comprend un moteur électro que 11 attaché a.une poiipe centrifuge 14, le moteur comportant un arbre de rotor 12 qui est prolongé ? une extrémité de façon a Atre opérative!.ent reli i une turbine 13 de la pompe centrifuge 14.
<Desc/Clms Page number 4>
Le moteur électrique Il comporte une carcasse qui comprend une culasse annulaire 16 entourant un stator 17 qui à son tour en- toure un rotor 18 monté sur l'arbre 12 du rotor. La carcasse du moteur comprend également deux.flasques d'extraits annulaires
19 qui sont boulonnés l'un a l'autre et relies à la culasse 16 pour former une chambre de stator. Un diaphragme de stator cylin- drique 20 est placé entre le rotor 18 et le stator 17 dans l'entre- fer du moteur et forme une chambre de rotor 21 dans laquelle le ro- tor est monté.
Le diaphragme 20 du stator est fixé de façon ('tanche à ses deux extrémités pour rendre la chambre de stator hydrauliquement étanche de la chambre de rotor. Cette étanchéité est représentée effectuée par des joints toriques 22 qui sont places a chaque extrémité du diaphragne du stator et qui sont comprîtes entre chaque extrémité du diaphragme qui. est bridé à cet effet et des pièces d'extrémité 32 et 35 qui font partie de la carcasse du moteur et qui seront décrites ci-après.
Le rotor est également représenta enfermé dans un liaphrag- me cylindrique 24 comportant des org-nes d'extrémité afin @ proté- ger les enroulements du rotor du liquide contenu dans la chambre de rotor 21.
Quoiqu'une pompe centrifuge soit représentée comme formant la partie de pompage de la motopompe électrique à moteur hermétique, il est à remarquer qu'on peut utiliser n'importe quel autre type de dispositif de pompage de liquide et que, au lieu de la turbine 13 montre sur le prolongement de l'arbre 12 du rotor, n'importe quel autre élément de pompage appropria peut être monté sur cet arbre suivant le type de dispositif de pompage utilisé.
La turbine 13 est entourée par un corps de pompe centrifuge
26 comportant une entrée axiale 27 et une volute de refoule aent ra.. dialement espacée 28,
La pièce d'extrémité 30 de la carcasse du moteur forme un boîtier de coussinet qui entoure l'arbre 12 du rotor et qui est
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
pba6 entra le "tuteur électrique lei et 1 pompe 14. La pièce d'ex- t:r11111tú 30 supportant les couaslaets (cl -après appela* "bottier' de coussinet 30") est relire au corps do pompe 26 par des boulons 31 et formel le flasque arrlftri- la lioinpe comme le montrent les des. oins.
L'autre extrellilît, au boïti r de COulH.1inet 30 est relire au flasque 19 au la eHrcfiatit rtu iliotuur par fies boulons 32 et ferme une E!xtrÓllli tâ do la chambre) de rotor 21 La pièce d'extrémité 35 de lu carcasse du Moteur tome un boîtier de coussinet qui supporte l'autre extrémité de l'arbre
EMI5.2
12 du rotor du cet6 du rotor 18 opposa a la pompe. La pièce d'ex- tr4ialté supportant des coussinets 35 (ci-après appelé #bottier de coussinet 35") est représentée CaLame ayant la forme d'une clocha et est réunie au flasque d'extrémité respective 19 de la carcasse du moteur par des boulons approprias 36 et ferme l'autre extrémité de la chambre ;.IL du rotor.
Des coussinets 38 et 39 sont montas respect! voient sur la
EMI5.3
surface r.=i.al: wit intérieure des boîtiers de coussinet 30 et 35.
Les coussinets entourent et supportent l'arbre 12 du rotor de la façon habituelle. Cas coussinets sont représentas comme étant lu-
EMI5.4
briflés pnr les 11 outr.les pompes mais il est 01a1r qu'ils peuvent # j être lubrifias par une source de lubrifiant s!;par6e" si sen le désire..
I., liquide ponpo est introduit dans les coussinets de manière a servir de lubrifiant depuis l'otifice de refoulement de la pompe centrifugé par des conduits que l'on décrira maintenant.
EMI5.5
Un conduit 40 est ,I(na:' dans le bottier du eousrinet 30 et raccorde le refoulement de la poupe 14 à une extr0!'11té du coussinet 38. Un tuyau 41 raccorde la buse de refoulement 28a dé la pompe 14 à l'eu*' tre boîtier de coussinet 35. Le liquide qui pénètre dans le
EMI5.6
bottier de coussinet 35 est utilisé pour lubrifier le coussinet 39f De plus, une certaine quantité de liquide passe derrière la turbine
EMI5.7
de la pompe et cher:11ne le long du prolongement de l'arbre du rotor pour aboutir au Crnasinet 38 dont il assiste la lubrification.
La iaotoporâpe électrique à moteur hermétique 10 est ,é.8;it,
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
,8'. ic pourvue du f%t u:,; pouv .1/ tis , Lt: .1 illutdtJ utilisé pour lubri- fier 3es cm\.. th 1.:} ut .la 't'A1Vt)',jJ" Ù l'aspiration de la po,..xa de façon que le lhll1 t.Íf.: 11t; !,u1.uEJe s't'chi'ppor au circuit.
Dans cette réalisation ptrt;1culiè:rc. l'arbre 12 du rotor est creux de Manière à forum un conduit axial 44 qui attend presque dur toute la Ion- (,aX:u' #i: .l'arbre ut qui est père.- de troua radiaux ,4.5 dflns l'atroe du rotor établissant un(.. ttOi-uitunication entre le conduit axlôl 44 et des intervalles bnnula:1.rea , près dw chacun du;) coussinets 38 et bzz. he liquide passe ainsi autour des coussinets pour les lubri- .fier et pônètre ensuite dans le circuit axial 44 ,.ié)ziag4 dans 10arbre de rotor 12 d'où il passe tu côté aspiration à basse passion use la
EMI6.2
turbine 13 de la pompe.
EMI6.3
Le problè:I'l1:1 principal dans des motopompes de ce type est d'dlininer les fuites de- .liquide du circuit hydraulique. Cependant, il est exLrel illnt difficile de réaliser un joint d'dtftnch61t' phr- fait dans la ;G:lt3, t..H particulier entru un tar;rtnG rotatif tel que l'arbre due rotor 12 et un or; ane fixe tel que le fiasque arriéra du corps de la ;:o!t1pe. D<ïtls la,111otoPOmI'e herw1tiquc décrite, on e.upSche le? fuites de liquide -en permettant dúl1hért.lil(!!lt nu liqui- de de passer derrière la.turbine de la poape le ion? de l'arbre du rotor, puis de franchir le flasque arrière de la pompe et C1e rêve nir ensuite par l'arbre du rotor à l'entr4:e de la turbine. Normale- Hent, une certaine partie de ce liquide qui circule dans l'arbre du rotor pénètre dans la chambre de rotor, la chembre se remplissant
EMI6.4
de liquide.
Si, la chambre de rotor est remplie de liquide pendant que le moteur fonctionna, un freinage significatif est exerce sur le rotor et l'efficacité de la pompa est fortement diminuée.
Cornue décrit plus haut, le liquide qui s'échappe le long de l'arbre du rotor sert à lubrifier les coussinets du moteur.
Cependant, dans beaucoup de cas, du liquide supplémentai-
EMI6.5
re peut 'tre requis pour lubrifier ces coussinets, en particulier 11
EMI6.6
la motopompe est pourvue d'un coussinet à chaque extrémité de l'ar
EMI6.7
bre du rotor conme c'est le cas de la motopompe décrite avec rd-
<Desc/Clms Page number 7>
férence au dessin. Le liquide supplémentaire est préleva dans la motopompe décrite, sur le liquide à haute pression refoulé dans la volume de la pompe et est amené au coussinet par le tuyau 41, comme décrit plu haut.
Le liquide supplémentaire pour lubrifier les, coussinets complique le problème posé par la limitation de la quantité de liquide pénétrant dans la chambre de rotor 21. Cepen- dant, l'entrée du liquide dans la chambre de rotor peut être com- mandée en diminuant la pression du liquide lubrifiant les coussi'- nets et en commandant la chute de pression dans la chambre de rotor de façon qu'elle devienne un facteur négligeable. A cet effet, on peut prévoir une valve de commande appropriée telle que la valve 48 dans le tuyau 41 ou un autre élément réducteur de pression dans les conduites reliant le refoulement de la pompe aux coussinets.
Suivent la présente invention, des moyens sont prévus pour obentir un contrôle plus étroit de l'entrée du liquide dans la chambre de.rotor 21 et pour régler la chute de pression à la traversée de la chambre de rotor en formant des passages étranglés entre l'arbre de rotor 21 et chacun des bottiers de coussinet 30 et 35 afin de limiter l'entrée du liquide dans la chambre de rotor* Ces Noyons sont représentés doue* comprenant des buselures 50 qui sont montées sur l'arbre de rotor 12 de part et d'autre
de la cham- bre de rotor 21 de manière à être placées entre les coussinets res- pectifs 38 et 39 et la chambre de rotor 21. Ces buselures sont montées sur l'arbre de rotor 12 de manière à tourner avec ce der- nier et coopèrentavec chacun des boîtiers de coussinet 30 et 35 pour former un passée étranglé 51 entre la buselure et le bottier . de coussinet environnant respectif 30 et 35 situé dans le trajet hydraulique passant entre les coussinets 38 et 39 et la chambre de rotor 21. Chaque passage étranglé 51 est relativement long et com- porte un espace radial très petit effectuant une chute de pression ! au passage de la buselure et retardant l'entrée du liquide dans la chambre de rotor.
Les buselures sont utilisées aux deux extrémités du rotor pour réduire au minimum la chute de pression à la traversée
<Desc/Clms Page number 8>
de la chambre de rotor. Ces buselures servent également de coupe. flamme pour contenir, retarder et éteindre toute flamme émanant d'une explosion dans la chambre du rotor. L'emploi de buselures pour éteindre les flambes est bien connu dans ce domaine.
Dans le cas de petites motopompes dans lesquelles un seul coussinet est suffisant pour supporter l'arbre du rotor, ce coussi- net étant d'une façon générale situé entre le rotor et la turbine dans la position du coussinet 38 de la forme d'exécution décrite avec référence eu dessin de sorte que le rotor surplombe le sous- net, un seul passage étranglé est prévu pour commander l'entrée du liquide dans la chambre du rotor, par exemple par une buselure sem- blable à la buselure 50 représentée dans le dessin.
Un passage de retour est prévu, dans ce cas, dans l'arbre du rotor et revient du côté aspiration de la turbine et une buselure coupe-flamme est pré- vue dans le passage de retour pour commander le passée du liquide dans la chambre de rotor$ Il est clair que, quoique chaque buselure 50 ait été re- présentée comme étant montre sur l'arbre du rotor de manière à tourner avec ce dernier, le passer étranglé 51 étant formé entre la buselure et le bottier de coussinet, si on le désire, la buselu- re peut être fixée au boîtier de coussinet de manière à rester im- mobile, le passage étranglé étant alors formé entre la buselure et l'arbre de rotor*
Dans le fonctionnement de la motopompe électrique 10 repré. sentie dans le dessin,
du liquide* est aspiré dans la pompe par la turbine 13 et est projeté radialement vers l'extérieur dans la volu- me de refoulement. Une certaine quantité de liquide s'échappe der- rière la turbine 13 et s'écoule axialement le long de l'arbre de ro- tor 12. Une certaine partie de ce liquide est utilisée pour lubri- fier le coussinet avant 38, mais la majeure partie passe radiale- ment vers l'intérieur par le trou radial 45 ménagé dans l'arbre de rotor 12 dans le conduit axial 44 ménagé dans l'arbre de rotor et revient ainsi à l'aspiration basse pression de la turbine.
Une quan-
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
tité supplément Ire du liquide est prélevée du refoulement de la: pompe et est envoyée par le conduit 40 dans le bottier de cous- sinet 30 pour lubrifier le coussinet 38, Une partie de ce liquide tend à passer par le passage étranglé 51 ménagé entre In buselure
EMI9.2
50 et le bottier ae coussinet 30 pour pénétrer dans la chawbrejâe rotor 21.
Du liquide est également prélevé de la buse de refoulement
EMI9.3
28a de la pompe et est dirige par le tuyau 41 et la valve de coiiuian-1 de 48 dans le bottier de coussinet 35 à l'autre extrémité de l'arbre; de rotor. Dans ce cas-ci, le liquide pénètre dans le boîtier de coussinet et s'écoule autour de l'arbre de rotor 12 pour lubrifier le coussinet 39. L'extrémité de l'arbre de rotor entourée par le
EMI9.4
boîtier de coussinet z5 est, fermée de manière A obliger le liquide j qui pénètre dans le boîtier de coussinet a s'écouler autour de l'arbre ue rotor et à lubrifier le coussinet 39.
Lorsque le liquide
EMI9.5
a dé prisse le coussinet, une partie tend à franchir la auselure 50 par le passage étranglé 51 ménagé à cette extrémité et à pénétrer dans la chambre de rotor 21. Le reste du liquide passe par le trou radial 45 dans le conduit 44 ménagé dans l'arbre de rotor et re- vient à l'aspiration de la pompe.
La très petite quantité de liquide qui passe par les pas-
EMI9.6
sages {'tri npli'-s 51 d-inr la chambre de rotor 21 est 3tnradiHte:ront vaporisée per la chaleur produite par le moteur pendant le fonction*-!
EMI9.7
Ne'tent de la pompe. Pans l'f'tpt g8?.eux, la Vfpeur dans la chambre de rotor s'échauffe, et puisqu'elle est Salement contenue, sa près- ion tenu à augmenter, l'a pression accrue tend à empêcher toute nouvelle entrée de liquide de,tis la chiiibre de .rotor. Cela étant, pendant que lemoteur fonctionne, la chambre de rotor est remplie de gaz plutôt que de liquide.
Si la pression devient excessive dans
EMI9.8
la chambre de rotor, un<s pertie de la vapeur tend à s'aha>per par les passages 4'i:rf.I,TB 51 vers les coussinets. Cette v&peur se rué- lvii,e alors nu liquide contenu dans le système hydraulique et est condensée et renvoyée a l'aspiration de la pompe