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"Pompe à plusieurs étages. "
Le soussigné n'ignore pas qu'auoun document joint au dossier d'un brevet d'invention ne peut être de nature à apporter, soit d la description, soit aux dessins, des modifications de fond et dêclare que le contenu de cette note n'apporte pas de telles modifications et n'a d'autre objet que de signaler une ou plusieurs erreurs matêrielles.
Il reconncit que le contenu de cette note ne peut avoir pour effet de rendre Valable totalement oupartiellement Za demande de Pavot n PV 44.739 ai celle-ci ne t'était pas en tout ou en partie on vertu de la législation aotuellementen vigueur.
Il autorise l'administration d joindre cette note,au dossier du brevet et à en délivrer photocopié.
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"Pompe à plusieurs étages".
La présente invention a essentiellement pour objet des pompes ro- tatives à plusieurs étages, et plus particulièrement une pompe rotative nouvelle du type à segment ou anneau d'eau présentant un rotor à plu- sieurs étages de construction unitaire et un organe coaxial interne fi- xe formant distributeur coopérant avec le rotor de façon à former une pompe à fluide à plusieurs étages.
L'étag¯ement des pompes rotatives connues à plusieurs étages en- trafne l'utilisation d'un compartiment qui comporte un organe de pompe rotatif pour chaque étage, les différents étages étant séparés par des parois de séparation de pression. Compte tenu de ces complications, on est entraîné à réaliser une pompe très coûteuse pour une capacité don- née. La distance entre les paliers pour l'arbre qui porte les différents
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organes espacés de la pompe rotative, est également relativement impor- tante, ce qui entraîne une déflexion importante de l'arbre et conduit à un rendement moins bon de la pompe tout en réduisant sa durée de vie.
Conformément à la présente invention, on constitue une nouvelle pompe à plusieurs étages présentant un rotor qui comprend plusieurs propulseurs et moyens de liaison à un arbre d'entrée d'entraînement, ces propulseurs et moyens étant combinés sous la forme d'une construc- tion unitaire. Dans le rotor est formée une cavité centrale susceptible de recevoir un organe formant distributeur comportant des orifices et passages qui coopèrent avec des propulseurs de façon à assurer le fonc- tionnement des divers étages. Les passages qui communiquent avec des orifices appropriés .de l'organe distributeur conduisent le fluide pompé depuis une conduite d'aspiration vers une conduite d'évacuation ou de décharge.
Comme il apparaîtra plus clairement à l'aide de la descrip- tion détaillée qui suivra, l'un des passages comporte un dispositif formant clapet de retenue permettant un démarrage de la pompe pendant lequel les orifices de décharge des deux étages sont associés, le dé- marrage étant suivi du fonctionnement de la pompe comme pompe à plu- sieurs étages dans laquelle le débit de sortie d'un étage est dirigé vers l'étage suivant. Dans un mode de réalisation préféré les diverses par- ties du rotor forment un tout. Suivant le mode de réalisation montré et qui sera décrit, on montrera une pompe à vide à plusieurs étages, il- lustrant des caractéristiques et détails de construction d'une pompe à fluide réalisé suivant l'invention; cependant l'invention est tout aussi bien applicable à un compresseur à plusieurs étages.
Les lobes faisant saillie des diverses cavités successives des chambres sont de préférence déplacés successivement dans des directions opposées par rapport à l'axe du rotor de façon à équilibrer partielle- ment la poussée latérale et placer le secteur de décharge d'un étage au voisinage immédiat du secteur d'aspiration de l'étage suivant.
Un objet de la présente invention est de prévoir une pompe à flui- de nouvelle à plusieurs étages présentant un organe rotatif unitaire unique comprenant plusieurs propulseurs d'étages.
Un autre objet de l'invention est de prévoir une pompe à fluide nouvelle à plusieurs étages comportant un organe distributeur présen-
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tant des orifices et passages pour le fluide, disposés à l'intérieur de l'organe rotatif unique de pompe et coopérant avec lui.
Un autre objet encore de l'invention est de prévoir une pompe à fluide nouvelle à plusieurs étags présentant un organe de pompe rotatif supporté par un arbre d'entraînement et faisant saillie dans la position opératoire de pompage par rapport aux autres parties de la pompe.
Un autre objet encore de l'invention est de prévoir une pompe à fluide à plusieurs étages présentant des moyens nouveaux pour faciliter le démarrage de la pompe.
Un autre objet encore de l'invention est de prévoir une pompe à plusieurs étages nouvelle comprenant un organe de pompe rotatif unique coopérant avec un organe distributeur interne et un carter de pompe com- portant des lobes disposés de façon à contribuer à l'équilibrage des poussées latérales.
L'invention apparaîtra plus clairement à l'aide de la description détaillée qui va suivre de quelques modes de réalisation de l'invention,! uonhés uniquement à titre d'exemple et illustrés dans les dessins anne- xes dans lesquels : La fig. 1 est une vue en coupe verticale transversale d'une pompe à plu- sieurs étages à segment ou anneau liquide réalisée conformément à l'invertion; la fig. 2 est une vue en coupe faite sensiblement suivant la ligne 2-2 de la fig. 5; la fig. 3 est une vue en coupe faite sensiblement suivant la ligne 3-3 de la fige 5 avec coupe partielle à l'endroit de l'axe de l'arbre d'en- trainement ; lafig. 4 est une vue en coupe fragmentaire faite sensiblement suivait la ligne 4-4 de la fige 5 ;
la fig, 5 est une vue on coupe faite en plan sensiblement suivant la li- pne 5-5 de la fig. 1; t la fige 6 est une vue en coupe horizontale transversale d'une vaiante de l'invenllon utilisant deux organes distributeurs ; In fig. 7 est une vue en élévation latérale du mode de réalisation as la fig. 8, montrant le collecteur extérieur;
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dans la figure et comportant trois étages ; la fig. 10 est une vue en coupe partielle du mode de réalisation la fig. 9, montrant des détails du dispositif d'étanchéité; @ la fig, 11 est une vue en plan d'une pompe à deux étages illus- @nt le principe de fonctionnement de la pompe à anneau ou segment li- n se référant aux dessins, et plus particulièrement au mode de liation des fig. 1 à 5, on a montré une pompe à vide, à anneau li- ,,.Aide, à deux étages construite suivant l'invention.
La théorie connue s pompes à anneau ou segment liquide est par exemple décrite dans les brevets US N 1.797.980 et 1. 718.294 datant respectivement du 24 ars 1931 et du 25 juin 1929.
Un carter 10 repose sur une embase ou socle 12 et y est fixé par des moyens appropriés (non représentés). Le carter supporte un moteur d'entraînement 15 ayant un arbre 16 qui fait saillie dans le boîtier à travees une garniture presse-étoupe 18. Le rotor 21 de la pompe comprend un couvercle supérieur ou flasque radial 23, une paroi de séparation ou second flasque radial 24 et un couvercle ou flasque inférieur 26. Le propulseur 28 du premier étage de pompage comprend le flasque supérieur 23 et le second flasque 24, réunis par des pales ou aubes 29. Des cham- bres de pompage 31 s'étendant radialement (fig. 5) sont définies par les flasques 23 et 24 et les aubes 29. Le propulseur 33 du second étage de pompage comprend les flasques 24 et 26 et les aubes 34. Les chambres de pompage 36 sont définie*: de la manière mentionnées ci-dessus.
Un moyeu 37 monté au centre du flasque 23 est fixé à l'arbre moteur 16 au moyen d'un épaulement prévu sur l'arbre et d'un écrou associés, comme mnntré, ou par tout autre moyen approprié. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le rotor est constitué en une seule pièce. Ce- pendant, les diverses parties du rotor peuvent être fixées les unes aux autres de toute manière connue et appropriée de façon à constituer une construction unitaire.
Le carter 10 présente des lobes 39 et 40 en forme de croissant (fig. 5) coopérant avec les chambres 31 et 36 de propulsion, respeccive
Lent, de faqell à assurer une action de pompage lorsque le rotor 21 toar ne dans la direction de la flèche. Cette action de pompage (fig. il)
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est assurée par un joint d'eau ou liquide 42 tournant suivant un trajet circulaire ou elliptique à l'intérieur du lobe 39 sous l'action des aubes 29 du propulseur 28 du premier étage, tandis qu'une action de pompage similaire est assurée pour le second étage par un joint d'eau 42' tournant suivant un trajet circulaire ou elliptique à l'intérieur du lobe 40 sous l'action des aubes 33 et des chambres 36 de propulsion du second étage.
Le liquide 42,suivant le lobe sous l'action de la force centrifuge, alternativement s'échappe des chambres 31 et y est ramené suivant leur déplacement à l'intérieur du propulseur lors de sa rotation. Les orifi- ces d'admission fixes 43 et 44 et les orifices d'évacuation fixes 46 et 48 qui seront décrits plus loin, coopèrent avec les chambres de pompage du rotor de façon à assurer l'aspiration de l'air ou du gaz dans les chambres et leur évacuation des chambres après compression.
Les lobes 39 et 40 faisant saillie excentriquement par rapport au rotor 21 sont opposés diamétralement par rapport à l'axe du rotor de sorte que la poussée latérale provoquée par la compression du fluide dans un étage de propulsion dans les chambres qui se présentent progres- sivement est équilibrée par la poussée latérale des chambres adjacentes de l'étage suivant. L'orifice de décharge d'un étage, comme il apparaît est également adjacent 'à l'orifice d'entrée de l'étage suivant.
Le moyeu 37; les flasques 23,24 et 26 présentent des ouvertures qui sont usinées de façon à recevoir un organe central biseauté 51 ayant un passage d'admission 52 et un passage d'évacuation 53. L'organe central 51 est fixé à l'embase 12 comme indiqué en 54. L'organe 51 qui est décrit comme étant biseauté, peut également être cylindrique sans sortir du cadre de l'invention. La longueur de la courbure de l'orifice 43 sert à mettre en place les chambres 31 dans le propiseur 28, lesquel- les chambres augmentent de volume lorsque le joint liquide s'éloigne en communication avec le passage 52 formé dans l'organe central 51. Le pas- sage d'admission 52 communique avec un passage de prolongation 52a, pré- vu dans l'embase 12. Un conduit de liaison prévu à l'extrémité du passa- ge 52a reçoit tout conduit ou tuyau d'admission 56 désiré.
Ce dernier sert de conduite d'aspiration ou de vide vers la chambre à vide ou autre appareil à vide.
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Le passage de sortie 53 communique avec les chambres 31 dans les-? quelles la compression est effectuée à travers l'orifice 46. Ce passa- ge est prolongé par une cavité 53a formée dans l'embase 12. Le siège 58 du clapet de retenue 59 est monté sur l'embase 12 au-dessus de la cavi- té 53a. Un organe 61 formant chapeau qui est relié de façon étanche vis-à-vis du fluide à l'embase 12 relie par l'intermédiaire d'un orifi- ce 64 la sortie du clapet de retenue à une seconde cavité 63 formée dans l'embase 12. La cavité 63 est reliée directement à l'orifice de sortie 48 du second étage par l'intermédiaire d'un passage 66. Des moyens de liaison 68 sont fixés à l'embase 12 de manière à recevoir un conduit de sortie ou de décharge 71.
Ce dernier peut évacuer, comme c'est le cas habituellement, le fluide vers l'atmosphère, mais il peut également évacuer le fluide sous une plus forte pression dans n'importe quel ap- pareil suivant.
Faisant suite au démarrage de la pompe décrite dans les fig. 1 à 5, le fluide pompé, habituellement de l'air, est aspiré par le passage d' admission 56 et l'orifice 43 par le premier étage dans lequel il est comprimé. L'air après compression dans cet étage s'écoule, habituelle- ment sous une pression absolue qui n'est pas très élevée, par l'orifice 6, le clapet de retenue 59, l'orifice 64 pénétrant dans la cavité 63 et le conduit d'évacuation 71. Une partie de cet air provenant de l'ori-
Tice 46 est pompée par le second étage de propulsion à travers l'orifi- ce 44 et à partir de l'orifice 48 et directement vers la cavité 63 puis e conduit 71. A ce moment, il y a donc deux trajets de décharge "en earal èle", provenant du premier et du second étage de la pompe en di- ection du conduit 71.
Lorsque le vide effectué dans le premier étage 28 commence à être élevé, compte tenu d'un haut rapport de compression, le ;lapet de retenue 59 se ferme et le propulseur 33 aspire l'air fourni par le premier étage de la pompe à travers l'orifice 46 en direction de l'orifice 44 évacuant ce-t air dans le passage 66 et la cavité 63. Le propulseur 33 fonctionne maintenant à plein rendement comme second éta- ge d'une pompe à deux étages en série.
De manière il réaliser l'étanchéité entre le premier et le second étage, la cavité 74 (fig. 4) est reliée par des passages 76,77 et 78 au lobe du second étage. La pression du segment d'eau dans le second étage
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est appliquée à la cavité 74 de manière à réaliser l'étanchéité des propulseurs des deux étages.
Le conduit 81 et le passage 83 fournissent l'eau normale d'étan- chéité vers le premier étage. Cette eau pénètre à travers un jeu réduit entre l'organe distributeur et le rotor et un orifice (non représenté) relié au passage d'admission 52 amenant l'eau nécessaire au refroidisse- ment. L'eau en excès est évacuée par le passage 53 vers le passage 53a jusqu'à ce qu'un vide élevé soit atteint et à ce moment l'eau est prise par le second étage du propulseur à travers l'orifice 44 puis déchargée dans l'orifice de sortie 63.
Pour un vide peu élevé, l'eau d'étanchéité est contrainte à péné- trer dans les chambres et dans les espaces compris entre les flasques d'extrémité et le carter de la pompe de façon à éviter l'emballement de la pompe. Cela est obtenu en évacuant l'eau de l'espace entre flasques par un orifice 17, l'eau étant ramenée vers le flasque lorsque le vide est élevé, provenant d'une réserve d'eau formée dans l'espace 82 en traversant un conduit 85. Un dispositif de sécurité d'emballement est décrit en détail par exemple dans le brevet US N 3.217.975 accordé le 16 novembre 1965. L'eau de réfrigération pour le presse-étoupe 18 pro- vient du lobe 39 âpres avoir traversé les passages 83 et 84.
La fig. 6 montre une variante de l'invention construite sous la .arme d'une pompe duplex ou jumelle présentant deux sections delompage 86 et 88 utilisant deux organes distributeurs centraux 51c et 51d. Les orifices et passages des diverses parties de pompe ayant le même objet que dans les fig. 1 à 5 sont désignés par les mêmes références numé- que s affectées des indices "c" et "d" supplémentaires.
La tuyautage et le collectage de la fig. 7 ont le même but pour @ erilice de sontie combiné des sections de pompage que les passages et cdités de# fig, 1 à 5.
La fig 8 est analogue dans sa représentation à la fig. 4 et montis les moyens d'étanchéité utilisés dans le mode de réalisation de la fig.
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t l',1. 9 montre une variante comportant trois étages po,- c};.aq\1 ar#i de oipe. ;,, nl:ment la moitié de la ponipe est repré!enl.t: dcHilé qu'elle est symétrique par rapport à la ligne 91 On nut;rr bzz
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de lobe du troisième étage 90 est en phase ou ligne avec celui du pre- lier étage et diamétralement opposé à celui du second étage. Les carac- òres numériques sont affectés des indices "e", "f" et "g". Dans cette compe l'air est aspiré par le passage 52e et déchargé dans le passage 3e d travers un clapet de retenue 59e.
Lorsque le vide atteint un @ correspondant au fonctionnement du second étage, l'air est dédar- par la cavité 63e. Lorsque le troisième étage est nécessaire, un rlapet de retenue 95 se ferme et tout l'air et l'eau sont déchargés à travers un conduit 97.
La fig. 10 montre le procédé permettant d'effectuer l'étanchéité entre chacun des trois étages comme pour la pompe à deux étages confor- mément à l'invention; de manière quelque peu analogue aux modes de réa- lisation précédents, la pression du segment d'eau dans le troisième étage est appliquée aux cavités 74g et 74h par l'intermédiaire des pas- sages 76g, 77g et 78g.
On voit que l'invention prévoit une pompe à fluide à plusieurs étages d'un seul bloc du type à anneau liquide, dans laquelle pompe les retors des différents étages successifs sont solidaires et coopèrent 1'intermédiaire d'un organe de distribution central; ceci permet d'éviter l'utilisation de compartiments séparés pour chaque rotor dis- posé individuellement suivant l'art antérieur, ce qui nécessitait en conséquence un large espacement entre les structures supports entra±- nant des inconvénients prononcés de construction conduisant à une durée de vie réduite de l'appareil.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à tire d' exemple.