Groupe électro-pompe L'invention a pour objet un groupe électro- pompe, par exemple pour assurer la circulation du liquide dans une installation de chauffage central.
On sait que dans ces appareils, communément appelés circulateurs ou accélérateurs, on a évité les inconvénients du presse-étoupe d'étanchéité destiné à rendre indépendants le moteur électrique d'entraî nement et le corps de la pompe elle-même, en utili sant un moteur à induction dont le rotor, solidaire de l'arbre du groupe, est entièrement noyé dans le liquide, le stator dudit moteur étant séparé du rotor par une chemise étanche en métal mince. Dans les réalisations connues, l'arbre du groupe est géné ralement tubulaire et repose sur un arbre de cen trage supporté dans un palier ; cette forme d'exé cution nécessite ainsi l'usinage de deux arbres et est donc coûteuse.
De plus, les appareils connus en pratique sont de construction délicate et compliquée, exigeant des emboîtages nombreux rendus étanches par des joints. Le démontage de tels appareils requiert la vidange complète de l'installation quelle que soit la pièce ou élément à réparer ou à remplacer. Enfin, même en consentant une très grande précision d'usi nage, on ne peut garantir un alignement des paliers supportant directement ou indirectement l'arbre d'un tel groupe.
L'invention vise à remédier à ces inconvénients. Le groupe électro-pompe suivant l'invention est ca ractérisé en ce que l'arbre sur lequel sont montés le rotor de la pompe et celui du moteur électrique est supporté par des paliers dont l'un est directe ment solidaire du fond de la chemise séparatrice étanche et dépasse au-delà de ce fond pour être centré dans un flasque du groupe correspondant au moteur électrique.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, trois formes d'exécution de l'invention. La fig. 1 est une coupe longitudinale générale d'un groupe électro-pompe pour installation de chauffage central ou analogue suivant une première forme d'exécution. La fig. 2 est une coupe à plus petite échelle d'une seconde forme d'exécution. La fig. 3 est une coupe partielle d'une troisième forme d'exécution.
Le groupe électro-pompe représenté en fig. 1 comprend un arbre unique 1 sur lequel sont montés les rotors 2 et 3, respectivement de la pompe cen- trifuge et du moteur électrique d'entraînement. Pour fixer les idées, on appellera extrémité arrière de l'arbre celle qui porte le rotor 2 de la pompe et extrémité avant, celle qui porte le rotor 3 du mo teur électrique.
Dans la forme d'exécution représentée en fig. 1, le rotor 2 de la pompe est réalisé sous la forme d'un plateau dont la face arrière est pourvue d'ailettes radiales 2a, qui peuvent présenter toute inclinai son et toute courbure appropriées. L'arbre 1 se pro longe au-delà de ce rotor 2 par une portée arrière la qui tourne dans un palier cylindrique ouvert 4 solidaire de la partie centrale 5a d'un flasque arrière 5 et disposé dans un alvéole ménagé dans ledit flasque. Ce flasque 5 est agencé de manière à former le stator de la pompe centrifuge. Il com porte à cet effet une
tubulure d'admission 5b qui débouche dans l'espace compris entre la partie for mant plateau du rotor 2 et le palier 4. D'autre part, ce flasque comporte encore une chambre annulaire de refoulement 5c, conformée en spirale, à la façon connue, et qui débouche dans une tubulure de refou lement<I>5d.</I> Le flasque 5 ne comporte aucune cloison refermant l'espace en avant du rotor 2, mais sim plement une portée annulaire 5e,
de plus grand dia mètre que ce rotor 2 et dont le bord le plus en ar rière est usiné de manière à ne ménager qu'un faible entrefer 6 autour de la périphérie du rotor.
Sur la portée annulaire 5e s'emboîte une bride 7 qui est fixée en place de façon étanche par des vis telles que 8 avec interposition d'un joint d'étan chéité 9. Dans cette bride est montée à force la grande base d'une chemise séparatrice 10 dont le bord est soudé en place de façon étanche comme indiqué en 11.
La chemise 10 est faite, à la façon connue, en une matière mince et étanche, mauvaise conductrice de l'électricité, telle que certains alliages à base de nickel et de chrome. Sur la face avant de son fond est disposée une tête cylindrique 12 pour vue d'une saillie arrière 12a qui traverse ledit fond et qui lui est soudée intérieurement comme indi qué en 13. Pour achever de rendre la tête 12 so lidaire du fond de la chemise 10, on a également soudé la périphérie de cette tête à la face extérieure du fond, comme indiqué en 14.
La tête 12 est alésée axialement et renferme un palier 15 dans lequel tourne une portée lb de l'ex trémité avant de l'arbre 1 au-delà du rotor 3 du mo teur électrique, lequel tourne à jeu aussi réduit que possible à l'intérieur de la chemise 10.
Le groupe représenté en fig. 1 comporte encore une pièce 16 en forme de cloche dont la base s'em boîte sur la face arrière du flasque 5, comme indi qué en 16a, tandis que le fond, perforé, se monte à jeu aussi réduit que possible sur la tête cylindrique 12. Cette pièce 16 renferme le stator 17 du moteur électrique avec ses enroulements 18. Elle comporte sur le côté une plaque à bornes 19 recouverte par un boîtier amovible 20, à la façon connue. Elle est fixée au flasque 5 par le moyen de prisonniers 21 vissés à refus dans ledit flasque et qui, traversant le stator 17 et le fond de la pièce 16, reçoivent des écrous de serrage 22.
Comme montré, le rotor 2 de la pompe centri fuge est solidaire d'un moyeu qui se termine vers l'arrière par contre-plateau 2b destiné à former butée axiale en prenant appui contre un anneau plat 23 monté sur l'extrémité antérieure du palier 4 et maintenu angulairement fixe par le moyen d'un petit goujon 24.
Les extrémités de l'arbre 1 comportent des fentes de tournevis 1c. D'autre part, ces extrémités sont re couvertes par des couvercles 25 qui se montent res pectivement sur la face arrière de la partie centrale 5a du flasque 5 et sur la face avant de la tête 12 par le moyen de vis telles que 26. Un joint d'étan chéité 27 est interposé entre chaque couvercle 25 et la surface contre laquelle il porte, de manière à assurer une étanchéité parfaite.
_ On comprend que l'équipage mobile, constitué par l'arbre 1 et les deux rotors 2 et 3 qu'il porte, tourne dans un espace entièrement isolé de l'exté rieur de façon étanche par la chemise séparatrice 10 et les deux pièces qui en sont solidaires, savoir la bride 7 et la tête 12, de telle sorte qu'on réalise un groupe électro-pompe sans presse-étoupe. L'espace fermé par la chemise séparatrice 10 en avant du ro tor 2 de la pompe est d'ailleurs relié au refoulement de celle-ci par l'entrefer 6 et se trouve donc en sur pression par rapport à l'aspiration de la pompe, ce qui détermine sur le rotor 2 une poussée vers l'ar rière qu'absorbe la butée<I>2b-23.</I>
On notera au surplus qu'il est possible d'accé- der à l'une ou l'autre des deux extrémités de l'arbre 1 du groupe, soit pour vérifier la rotation de cet arbre, soit pour le débloquer, en démontant sim plement l'un des couvercles 25. Certes, quand on a démonté un couvercle l'étanchéité n'est plus as surée de façon absolue, puisque du liquide peut s'échapper à l'extérieur en filtrant dans le jeu obli gatoire ménagé entre l'arbre et ses paliers ; mais cette fuite est de faible importance et peut être tolérée pendant le temps très court nécessaire à l'opération.
La possibilité d'accéder à volonté soit à l'extrémité avant, soit à l'extrémité arrière de l'arbre est d'ailleurs précieuse, car elle permet à l'installateur d'agencer le groupe à la façon qui lui paraît la plus judicieuse, sans avoir à se préoccuper de ménager un accès facile à l'une des extrémités de l'arbre de préférence à l'autre. On remarquera que le palier arrière 4 est disposé dans un alvéole situé de façon telle que ce palier et sa butée se trouvent en avant du canal d'aspiration, ce qui évite tout dépôt boueux sur ledit palier.
L'arbre 1 est porté par ses deux extrémités, ce qui supprime tout porte-à-faux et permet donc un fonctionnement satisfaisant avec des surfaces de portée relativement réduites. Cet arbre, réalisé sous forme pleine, est d'un prix de revient bien inférieur au dispositif d'arbre tubulaire utilisé dans les appa reils connus du genre en question. Cette réalisation, sous forme pleine ne permet évidemment pas de prévoir une circulation d'eau dans les paliers, mais l'expérience montre que cela est sans inconvénient dans la pratique.
Le palier avant 15, supporté par la chemise sé paratrice 10, c'est-à-dire par une pièce de très faible résistance mécanique, susceptible d'être déformée par les chocs ou les efforts anormaux, est centré par la pièce 16 en forme de cloche, qui constitue à la fois flasque et carcasse du moteur électrique et qui, présentant une grande rigidité, maintient donc ce palier dans l'axe du groupe.
Un autre avantage du groupe décrit est qu'il est possible de démonter le stator pour le réviser ou pour le changer sans avoir ni à démonter les raccords de tuyauterie, ni même à vidanger l'ins- tallation de chauffage central ou analogue sur la quelle le groupe est interposé. Il suffit, en effet, de dévisser les écrous 22 et de retirer la pièce 16 en forme de cloche avec le stator fixé à son intérieur.
On notera même que si pour une raison quelconque il est nécessaire d'accéder à l'équipage mobile, cela peut être réalisé sans démontage des tuyauteries, en vidangeant simplement l'installation jusqu'au ni veau du groupe.
En effet, après avoir enlevé la pièce 16 on peut dévisser les vis 8 et retirer la cheville séparatrice 10 pour dégager l'arbre 1 et les pièces qu'il porte. Il est même possible en pareil cas de remplacer momentanément la bride 7 par une bride pleine de manière à permettre de faire fonc tionner l'installation sans groupe électro-pompe lors que la chose est possible, par exemple dans le cas d'une installation de chauffage central susceptible de fonctionner par thermosiphon ou dans le cas d'une installation comportant plusieurs groupes électro-pompes en parallèle ou en série.
Dans la forme d'exécution représentée en fig. 2, l'arbre 1 est supporté, d'une part, par le palier 15 solidaire du fond de la chemise 10 et, d'autre part, par un palier 104 solidaire d'un flasque intérieur 128, de forme circulaire, disposé en avant du ro tor 102 de la pompe. Ce flasque intérieur 128 est engagé à jeu réduit dans un contre-alésage prati qué dans l'alésage qui détermine la portée annulaire Se du flasque de la pompe.
Ce flasque intérieur 128 comporte au voisinage de sa périphérie un épaulement annulaire 128a de diamètre extérieur approximativement égal au diamètre intérieur de l'alésage de la bride 7, de telle manière que cet épaulement 128a se trouve parfaitement centré par rapport à la chemise 10. La fixation de la bride 7 assure en même temps le pinçage et le serrage du flasque intérieur 128 dont le palier 104 se trouve ainsi parfaitement en ligne avec le palier avant 15. Comme dans la forme d'exécution de la fig. 1, l'arbre 1 est solidaire d'une butée mobile 129 pre nant appui contre une butée fixe correspondante, so lidaire dans ce cas du flasque intérieur 128.
Le rotor 102 de la pompe est fixé en bout de l'arbre 1 au moyen d'une vis 130.A titre d'exemple de va riante, on a représenté sur cette même fig. 2 un bouchon d'extrémité 125 directement vissé, avec interposition d'un joint d'étanchéité 27, sur une partie filetée de la tête 112 qui maintient le palier avant 15.
La forme d'exécution de la fig. 3 ne se distingue de celle de la fig. 2 qu'en ce qui concerne le mode de centrage du flasque intérieur qui supporte le palier arrière de l'arbre 1 du groupe. Ce palier 204 est fixé au centre d'un flasque intérieur 228 dont le diamètre extérieur correspond approximati vement au diamètre intérieur du contre-alésage pra tiqué dans la portée annulaire Se, de telle manière que ce flasque soit automatiquement centré et serré en place lors de la fixation de la bride 7 au moyen des vis 8.
Dans cette forme d'exécution, le rotor 202 de la pompe est fixé en bout de l'arbre 1 au moyen d'un chapeau 231 vissé sur l'extrémité filetée dudit arbre.
On comprend que quelle que soit la forme d'exé cution adoptée pour le maintien du palier arrière 4, 104 ou 204, son alignement avec le palier avant 15 est rigoureusement exact. Le palier 4 est monté dans un alésage coaxial usiné sur la même pièce que celle présentant l'alésage utilisé pour centrer et maintenir l'ensemble bride-chemise dont est soli daire le palier opposé 15. De même, les paliers 104 ou 204 se trouvent automatiquement centrés dans le contre-alésage pratiqué dans la portée annulaire Se et servant à la fois au centrage de la bride 7 et du flasque 128 ou 228.
La pompe du groupe peut être quelconque, no tamment centrifuge ou hélico-centrifuge. La chemise 10 pourrait être fixée sur sa bride 7 par sertissage.
Electro-pump unit The subject of the invention is an electro-pump unit, for example for circulating liquid in a central heating installation.
It is known that in these devices, commonly called circulators or accelerators, the drawbacks of the sealing gland intended to make the electric drive motor and the pump body itself independent have been avoided by using a induction motor, the rotor of which, integral with the shaft of the group, is entirely submerged in the liquid, the stator of said motor being separated from the rotor by a tight jacket made of thin metal. In the known embodiments, the group shaft is generally tubular and rests on a centering shaft supported in a bearing; this form of execution thus requires the machining of two shafts and is therefore expensive.
In addition, the devices known in the art are of delicate and complicated construction, requiring numerous sockets made watertight by gaskets. The dismantling of such devices requires the complete emptying of the installation regardless of the part or element to be repaired or replaced. Finally, even by allowing very high machining precision, it is not possible to guarantee alignment of the bearings directly or indirectly supporting the shaft of such a group.
The invention aims to remedy these drawbacks. The electro-pump unit according to the invention is characterized in that the shaft on which the pump rotor and that of the electric motor are mounted is supported by bearings, one of which is directly secured to the bottom of the jacket. watertight separator and protrudes beyond this bottom to be centered in a flange of the group corresponding to the electric motor.
The appended drawing represents, by way of example, three embodiments of the invention. Fig. 1 is a general longitudinal section of an electric pump unit for a central heating installation or the like according to a first embodiment. Fig. 2 is a section on a smaller scale of a second embodiment. Fig. 3 is a partial section of a third embodiment.
The electro-pump group shown in fig. 1 comprises a single shaft 1 on which the rotors 2 and 3 are mounted, respectively of the centrifugal pump and of the electric drive motor. To fix ideas, we will call the rear end of the shaft that which carries the rotor 2 of the pump and the front end, that which carries the rotor 3 of the electric motor.
In the embodiment shown in FIG. 1, the rotor 2 of the pump is produced in the form of a plate, the rear face of which is provided with radial fins 2a, which may have any suitable inclination and any suitable curvature. The shaft 1 extends beyond this rotor 2 by a rear bearing surface 1a which rotates in an open cylindrical bearing 4 integral with the central part 5a of a rear flange 5 and arranged in a cell formed in said flange. This flange 5 is arranged so as to form the stator of the centrifugal pump. There is a
intake manifold 5b which opens into the space between the plate forming part of the rotor 2 and the bearing 4. On the other hand, this flange also comprises an annular discharge chamber 5c, shaped as a spiral, in the known manner , and which opens into a discharge pipe <I> 5d. </I> The flange 5 has no partition closing the space in front of the rotor 2, but simply an annular bearing surface 5e,
of greater diameter than this rotor 2 and the rearmost edge of which is machined so as to leave only a small air gap 6 around the periphery of the rotor.
A flange 7 is fitted onto the annular bearing surface 5e which is fixed in place in a sealed manner by screws such as 8 with the interposition of a sealing gasket 9. In this flange is force-fitted the large base of a separator liner 10, the edge of which is sealed in place as indicated at 11.
The jacket 10 is made, in the known manner, of a thin and waterproof material which is a poor conductor of electricity, such as certain alloys based on nickel and chromium. On the front face of its base is arranged a cylindrical head 12 for view of a rear projection 12a which passes through said base and which is welded to it internally as indicated in 13. To complete the making of the head 12 solidary to the bottom of the sleeve 10, the periphery of this head has also been welded to the outer face of the bottom, as indicated at 14.
The head 12 is axially bored and contains a bearing 15 in which rotates a bearing surface lb of the front end of the shaft 1 beyond the rotor 3 of the electric motor, which rotates with as little play as possible at the end. inside of shirt 10.
The group represented in fig. 1 also comprises a part 16 in the form of a bell, the base of which fits on the rear face of the flange 5, as indicated in 16a, while the bottom, perforated, is mounted with as little clearance as possible on the cylindrical head 12. This part 16 contains the stator 17 of the electric motor with its windings 18. It comprises on the side a terminal plate 19 covered by a removable housing 20, in the known manner. It is fixed to the flange 5 by means of prisoners 21 screwed to refusal into said flange and which, passing through the stator 17 and the bottom of the part 16, receive clamping nuts 22.
As shown, the rotor 2 of the centrifugal pump is secured to a hub which ends at the rear by a counter-plate 2b intended to form an axial stop by bearing against a flat ring 23 mounted on the front end of the bearing. 4 and kept angularly fixed by means of a small stud 24.
The ends of the shaft 1 have screwdriver slots 1c. On the other hand, these ends are covered by covers 25 which are mounted respectively on the rear face of the central part 5a of the flange 5 and on the front face of the head 12 by means of screws such as 26. A seal 27 is interposed between each cover 25 and the surface against which it bears, so as to ensure a perfect seal.
_ It is understood that the mobile assembly, consisting of the shaft 1 and the two rotors 2 and 3 that it carries, rotates in a space entirely isolated from the outside in a sealed manner by the separating jacket 10 and the two parts which are integral with it, namely the flange 7 and the head 12, so that an electro-pump unit is produced without a cable gland. The space closed by the separator jacket 10 in front of the rotor 2 of the pump is moreover connected to the discharge of the latter by the air gap 6 and is therefore under pressure with respect to the suction of the pump. , which determines on rotor 2 a thrust towards the rear which the stop <I> 2b-23 absorbs. </I>
It should also be noted that it is possible to access one or the other of the two ends of the shaft 1 of the group, either to check the rotation of this shaft, or to unlock it, by dismantling sim plement one of the covers 25. Admittedly, when a cover has been removed, the tightness is no longer absolutely sure, since liquid can escape to the outside by filtering through the obligatory clearance between the tree and its bearings; but this leakage is of small importance and can be tolerated during the very short time necessary for the operation.
The ability to access at will either the front end or the rear end of the tree is also valuable, because it allows the installer to arrange the group in the way that seems to him the most. judicious, without having to worry about providing easy access to one end of the shaft in preference to the other. It will be noted that the rear bearing 4 is arranged in a cell located such that this bearing and its stop are located in front of the suction channel, which prevents any muddy deposit on said bearing.
The shaft 1 is carried by its two ends, which eliminates any overhang and therefore allows satisfactory operation with relatively small bearing surfaces. This shaft, produced in solid form, has a cost price much lower than the tubular shaft device used in known devices of the type in question. This embodiment, in solid form, obviously does not make it possible to provide for water circulation in the bearings, but experience shows that this is without drawback in practice.
The front bearing 15, supported by the separating sleeve 10, that is to say by a part of very low mechanical strength, liable to be deformed by shocks or abnormal forces, is centered by the shaped part 16. bell, which is both flange and casing of the electric motor and which, having great rigidity, therefore maintains this bearing in the axis of the group.
Another advantage of the group described is that it is possible to dismantle the stator for overhaul or to change it without having to dismantle the pipe fittings, or even to drain the central heating installation or the like on which it is. the group is interposed. It suffices, in fact, to unscrew the nuts 22 and remove the bell-shaped part 16 with the stator fixed inside it.
It will even be noted that if for some reason it is necessary to access the mobile equipment, this can be done without dismantling the pipes, by simply draining the installation to the level of the group.
In fact, after having removed the part 16, the screws 8 can be unscrewed and the separating pin 10 removed to release the shaft 1 and the parts it carries. In such a case, it is even possible to temporarily replace the flange 7 with a solid flange so as to allow the installation to operate without an electric pump unit when possible, for example in the case of an installation of central heating capable of operating by thermosyphon or in the case of an installation comprising several electro-pump units in parallel or in series.
In the embodiment shown in FIG. 2, the shaft 1 is supported, on the one hand, by the bearing 15 secured to the bottom of the sleeve 10 and, on the other hand, by a bearing 104 secured to an inner flange 128, of circular shape, arranged in front of the pump rotator 102. This inner flange 128 is engaged with reduced clearance in a counter-bore practiced in the bore which determines the annular bearing surface Se of the flange of the pump.
This inner flange 128 has in the vicinity of its periphery an annular shoulder 128a of outer diameter approximately equal to the inner diameter of the bore of the flange 7, such that this shoulder 128a is perfectly centered with respect to the liner 10. The fixing of the flange 7 ensures at the same time the clamping and the tightening of the internal flange 128, the bearing 104 of which is thus perfectly in line with the front bearing 15. As in the embodiment of FIG. 1, the shaft 1 is integral with a movable stop 129 bearing against a corresponding fixed stop, which in this case is integral with the internal flange 128.
The rotor 102 of the pump is fixed at the end of the shaft 1 by means of a screw 130. As an example of a variant, this same FIG. 2 an end plug 125 directly screwed, with the interposition of a seal 27, on a threaded part of the head 112 which maintains the front bearing 15.
The embodiment of FIG. 3 does not differ from that of FIG. 2 as regards the method of centering the inner flange which supports the rear bearing of the shaft 1 of the group. This bearing 204 is fixed to the center of an inner flange 228, the outer diameter of which corresponds approximately to the inner diameter of the counter-bore made in the annular seat Se, so that this flange is automatically centered and clamped in place when the fixing of the flange 7 by means of the screws 8.
In this embodiment, the rotor 202 of the pump is fixed at the end of the shaft 1 by means of a cap 231 screwed onto the threaded end of said shaft.
It will be understood that whatever the form of execution adopted for maintaining the rear bearing 4, 104 or 204, its alignment with the front bearing 15 is strictly exact. The bearing 4 is mounted in a coaxial bore machined on the same part as that having the bore used to center and hold the flange-sleeve assembly of which the opposite bearing 15 is attached. Likewise, the bearings 104 or 204 are found. automatically centered in the counter-bore made in the annular seat Se and serving both for centering the flange 7 and the flange 128 or 228.
The pump of the group can be any, in particular centrifugal or helico-centrifugal. The sleeve 10 could be fixed to its flange 7 by crimping.