CH403494A - Moto-pompe - Google Patents

Description

  <B>Motopompe</B>    L'invention a pour objet une motopompe com  prenant un moteur et     urne    pompe reliés par un dispo  sitif d'accouplement à     aimants        permanents    compre  nant deux rotors coaxiaux séparés, l'un de l'autre,  par une paroi étanche en     matière    non magnétique,  et     présentant        chacun    un nombre pair de pôles de  polarités opposées qui, pour une position     angulaire     relative déterminée des rotors, sont situés les uns  en face des autres.  



  La     motopompe    selon l'invention est caractérisée  en ce que les pôles du rotor intérieur entraîné, qui  est enfermé dans     l'enceinte    étanche     contenant    la  roue de la pompe, sont formés dans une bague  monobloc aimantée de manière que les     pôles    de  polarités opposées alternent à sa     périphérie    et en  ce que les pôles du rotor extérieur entraîneur sont  constitués par les extrémités des     branches    d'aimants  individuels en forme de U disposés     suivant    une     cou-          ronne    de     manière    que ces extrémités soient dirigées  vers 

  les pôles de la bague constituant le rotor  intérieur.  



  Le dessin     annexé    représente, à titre d'exemple,  une forme d'exécution de la motopompe objet de  l'invention, ainsi que des variantes.  



  La     fig.    1 est une coupe axiale d'une motopompe  pour accélérer la     circulation    de l'eau     dans    une ins  tallation de chauffage central.  



  La     fig.    2 est une     coupe    selon la ligne     II-II     de la     fig.    1.  



  La     fig.    3 est une     coupe    analogue d'une variante.  La     fig.    4 montre en coupe axiale une     partie     d'une variante de     détail.     



  Sur ce dessin, 1 représente la roue d'une     pompe     centrifuge destinée à     accélérer    la     circulation    d'eau  dans une installation de chauffage central, :entraînée    par un     moteur    électrique 2,     extérieur    à un boîtier       hermétique    7, 7a qui enveloppe de     toutes        parts    la  roue 1 et son arbre 3 et qui comporte des raccords 4  et 5,     respectivement    d'arrivée et de refoulement  d'eau.  



  Sur     l'extrémité    libre de     l'arbre    3 de la roue 1  se trouve un tambour comprenant une bague 10  aimantée de manière     permanente    et     présentant    plu  sieurs pôles de     polarités        opposées    qui     alternent          cycliquement    le long de, sa     périphérie.     



  Le     tambour    qui fait .saillie hors du carter 7, 7a  de la pompe est coiffé d'un capuchon     mince    6 en  une     matière    non magnétique,     ledit    capuchon étant       raccordé    de façon étanche au     carter    hermétique 7,  7a pour     compléter    ce     carter    en un boîtier     étanche          autour    de la     roue    1 et de son arbre 3.  



  Le capuchon 6 est à son tour coiffé d'une clo  che 8 calée en bout sur     l'arbre    9 du moteur 2,  arbre qui est     monté    à     l'.extérieur    du     carter        étan-          che    7, 7a de la     pompe,    dans le     prolongement        de          l'arbre    3 de cette     dernière,    ladite cloche 8     portant     des     aimants    permanents 14 en     forme    de U dont  les pôles sont     dirigés    vers ceux du susdit tambour.  



  Les     aimants        permanents    14 de la cloche 8 sont       constitués    en     une    madère de     nature        différente    de       celle    de la     bague    10 du     tambour    en     question.    De  préférence, on     utilise    pour les     aimants    14, qui doi  vent     présenter    une très forte induction rémanente,  par     exemple    de 10000 à 11000 Gauss ou davan  tage, un alliage d'acier magnétique à base<B>d</B>e     fer,

       cobalt,     nickel,        aluminium,    cuivre et     éventuellement     de titane, tel que par     exemple        l'acier          Ticonal     .

         Pour    la bague 10 qui doit surtout     présenter    un       champ        coercitif    élevé, par exemple de 1500     Oer-          steds    ou davantage et une     induction        rémanente              résistant    à la chaleur, on utilise avantageusement un       ferrite    dur,     notamment    un ferrite à l'oxyde de  baryum tel que le       Ferroxdur    I  .  



  Par le choix ainsi opéré des matières magnéti  ques, on obtient des avantages considérables.  



  En supposant que l'on utilisait jusqu'à présent  pour les aimants     permanents    des deux rotors du  dispositif d'accouplement un acier du genre       Tico-          nal      dont le champ coercitif est de l'ordre de seu  lement 800     Oersteds    et que, pour une raison quel  conque, par exemple par     infiltration    d'une impu  reté, la roue 1 de la pompe se bloque de     sorbe    que  les pâles des aimants d'un rotor     passent    en face  des pôles de même polarité des aimants de l'autre  rotor,

   le     champ        coercitif    relativement faible des  aimants     permanents    ne peut résister à la     démagné-          tisation    par la très     forte        induction        rémanente    de  10000 Gauss des     aimants    leur faisant face, de sorte  que les     aimants    se démagnétisent mutuellement  et que le dispositif     d'accouplement    décroche défi  nitivement.  



  En supposant que l'on établirait les     aimants        per-          manents    des deux rotors du     dispositif    d'accouple  ment en un ferrite dur, la     démagnétisation    ne serait  plus à craindre, étant donné     1e    champ coercitif  élevé du     ferrite,    mais le couple     transmissible    serait       très    réduit par suite de la faible induction réma  nente des ferrites durs (environ 2200 Gauss) et il  faudrait aussi, pour obtenir un accrochage entre les  deux rotors, que l'entrefer soit très faible.

   Or, un  faible entrefer est un inconvénient considérable pour  la     motopompe    en question, dans laquelle le capu  chon 6     doit    séparer dans     l'entrefer    les deux rotors  sans les toucher, et dans laquelle il serait au con  traire très avantageux d'avoir un     certain    espace entre  les rotors et ledit capuchon pour empêcher que     des     impuretés puissent bloquer l'un des rotors contre  le capuchon statique et dans laquelle un tel     espace          permettrait    des tolérances de fabrication plus gran  des et par conséquent de réduire le     prix    de revient  de     l'ensemble.     



  Le dispositif     d'accouplement    magnétique décrit  ci-dessus évite les     inconvénients    précités. En     effet,     on peut     obtenir    un grand     entrefer    étant donné que  la     grande    induction     rémanente    des aimants 14 per  met aux lignes de force de ces     aimants    de traverser  un tel     entrefer    pour se refermer sur les pôles de  la bague 10.

       Par        ailleurs    le champ     coercitif    élevé,  de 1600 à 1700     Oersteds,    met les pôles de la  bague 10 à l'abri de la     démagnétisation,    et, en  revanche leur     induction    rémanente de seulement  2200 Gauss est insuffisante pour provoquer la       démagnétisation    des     aimants    14.

       L'utilisation    d'un       ferrite    dur pour constituer la bague 10 logée     dans     le carter étanche 7, 7a d'une pompe de chauffage  à eau chaude est en outre avantageux du fait de  la     résistance    d'un tel matériau à la corrosion et à  la     démagnétisation    par la chaleur     ambiante,    qui est  relativement élevée, car aux calories dégagées par    l'eau de chauffage s'ajoutent celles dégagées par       frottement    dans le palier 18.  



       Afin    d'assurer au dispositif d'accouplement un  accrochage magnétique maximum entre les pâles des  aimants permanents du type     spécifié    ci-dessus, soli  daires d'une part du rotor moteur 8 et d'autre     part     du rotor entraîné 1, on donne aux aimants 14 des  dimensions et, par rapport à la bague 10, des posi  tions telles, en tenant compte de l'entrefer, que, pour  une position angulaire déterminée du rotor 8 par  rapport à la bague 10, les centres     N.    et     S@        (fig.    3)

    des pôles de chaque aimant permanent 14 en forme  de U se trouvent aux extrémités d'un     diamètre    d'un  demi-cercle cl passant par les axes des deux pôles  adjacents<B>SI, NI</B> de la bague annulaire 10.  



  En supposant que la bague entraînée 10, dont  le diamètre est celui montré sur le dessin, présente  à sa périphérie douze pôles équidistants<B>Si, Ni</B>       alternant    de polarité<B>le</B> long de sa périphérie, et que  l'on veuille disposer entre la bague 10 et le rotor  moteur 8 d'un     entrefer    dl, on peut déterminer les  dimensions des     aimants    14 .en       Ticonal      et leur  emplacement dans Je rotor moteur 8 de la façon  suivante.  



  On trace une droite<B>Il</B> tangente à la périphérie de  l'anneau 10 et équidistante des deux     points        voisins     <B>Si</B> et<B>Ni,</B> et, à la distance<B>dl</B> de la droite<I>h,</I> une paral  lèle     l..     



  La médiatrice m entre les points<B>Si</B> et<B>NI</B> coupe la  droite     h    au point Pl qui est le centre du cercle cl  passant par lies points<B>SI</B> et<B>NI.</B>  



  Ce cercle cl coupe la droite     h    aux points     N.    et S  sur lesquels devront être centrés les pôles d'un aimant  14 en       Ticonal         .     



  En effet, comme pour un aimant en       Ticonal       en forme d'un U, la ligne de force magnétique  moyenne se ferme, du centre     N.,    d'un pôle sur le cen  tre S. de     l'autre    pôle, suivant un demi-cercle, on est  assuré, comme il vient d'être expliqué, que les     lignes     de force d'un aimant 14     coagissent    au mieux avec les  pôles correspondants<B>SI</B> et<B>NI</B> de la bague 10.  



  En supposant     maintenant    que l'on veuille cons  truire un dispositif d'accouplement     ayant    la même  bague entraînée 10 que dans l'exemple décrit ci-des  sus et capable de transmettre le même couple     mais    à  travers un     entrefer    double, c'est-à-dire de     2d1,    on pro  cède de la     manière    suivante.  



  On trace une droite<B>1,3</B> parallèle à<B>Il</B> à une distance  2d, et un cercle     cw    ayant pour     centre    le     point    d'inter  section     P,    des droites<I>l;</I> et     ni    et passant par les points  <B>SI</B> et<B>Ni.</B>  



  Les points d'intersection     N;;    et     Sj    du cercle     c..     avec la droite l.; déterminent les emplacements des cen  tres que doivent occuper les pôles de l'aimant 14a en        Ticonal      dans le rotor 8a.  



  On conçoit que, pour un diamètre déterminé de  la bague entraînée 10, on obtient l'entrefer     maximum     avec un rotor 8a, .dans lequel les     aimants    14a en  forme de U sont, par leurs arêtes extérieures, en con-      tact avec les pôles des deux aimants adjacents, comme  représenté en traits pleins sur le dessin.  



  C'est une     construction    avantageuse de la moto  pompe qui vient d'être décrite, car le grand entrefer  permet de loger facilement la chemise d'entrefer 6,  sans qu'il soit     nécessaire    de procéder à un ajustage de  très grande précision, et d'éviter que des impuretés  véhiculées par le liquide refoulé par la pompe ne       viennent    bloquer la bague 10 contre une chemise  d'entrefer 6 trop peu écartée de cette bague.  



  Lorsqu'on a recours au rotor 8a, on     utilise    bien  entendu aussi une     autre    chemise     d'entrefer    6a plus  écartée de la bague 10 que la chemise 6 (voir     partie     inférieure de la     fig.    3).  



  En outre, le contact des pôles de polarités oppo  sées procure l'avantage de renforcer la rémanence,  c'est-à-dire le flux rémanent utile des aimants 14a.  



  Si on veut obtenir un     entrefer    encore plus     grand,     il faut utiliser une bague entraînée 10 de diamètre  plus grand.  



  Selon la forme d'exécution représentée sur le des  sin, la bague 10, en un ferrite dur, est     enfilée    sur un  mandrin 11 en une matière non     magnétique,    et ser  rée contre un épaulement     lla    du     mandrin    par un  écrou 12, également en une matière non magnéti  que, vissé sur     urne    partie filetée du mandrin. Le man  drin 11 est rendu solidaire de l'arbre 3 par unie     visl3.     



  La cloche 8 est établie en une     matière    non ma  gnétique qui peut être un métal ou un alliage léger  ou une matière plastique. Elle présente des alvéoles  en forme de U dont les extrémités affleurent le     p6ri-          métre    intérieur de la cloche et qui     contiennent    cha  cun un aimant 14, immobilisé dans son alvéole, par  exemple, par une vis, une goupille ou par de la colle,  ou encore saisi par moulage dans la matière de la  cloche 8.  



  Dans le cas représenté sur la     fig.    2, dans lequel  la cloche 8 porte six aimants 14, et en supposant que  le dessin est à l'échelle     1/;,    le coupleur     magnétique     peut transmettre de l'arbre 9 à l'arbre 3 avec     prati-          quement    un     rendement    de<B>100</B> % (il n'y a ni glisse  ment, ni     échauffement    par     courants    de Foucault) un  couple d'environ 3 kg/cm.  



  Le même coupleur avec seulement quatre aimants  14 permet de transmettre un couple de 2 kg/cm ;  avec trois aimants, il permettrait de transmettre un  couple de 1,5     kg/cm,    et avec deux     aimants    un cou  ple de 1 kg/cm.  



  Dans les exemples numériques indiqués ci-dessus,  l'entrefer bague 10 - cloche 8 a été chaque fois  d'environ 3 mm, ce qui est suffisant pour loger le  capuchon 6     contre    lequel ne doit frotter, bien entendu,  ni le tambour 10-l1-12 ni la cloche 8.  



  Le capuchon 6 peut être obtenu par emboutis  sage en tôle d'acier non magnétique inoxydable, par  exemple, de     1/1"    ou     s/10    de mm d'épaisseur. Il peut  aussi être établi en une matière plastique ou en toute  autre matière non magnétique et rigide.  



  Ce capuchon présente le long de son ouverture  une bride annulaire 6b par laquelle il est fixé par     des       vis, avec interposition     d'un        joint    d'étanchéité plat,  contre la partie 7 du carter étanche.  



       Le    moteur 2, qui .est fixé de façon amovible par  un étrier 15 contre le carter étanche 7 de la pompe,  est d'un type qui se trouve couramment dans le     com-          merce,    il peut     être        facilement    remplacé en cas d'ava  rie. Ce moteur peut     être    prévu avec plusieurs     vitesses     de marche pour pouvoir     augmenter    le débit de la  pompe selon les     saisons.     



  Il peut aussi être équipé d'une     commande    auto  matique pour     fonctionner    à grande vitesse en période  de démarrage du chauffage et ensuite à     vitesse    réduite  lorsque l'installation est en température (commande  automatique par thermostat, .en soi     connue).     



       Dans    le     carter    7, 7a, on prévoit avantageusement,  entre la roue 1 et sa volute     d'une    part, et     l'espace    se  trouvant à l'intérieur du capuchon 6     dans        lequel     évolue le tambour 10, 11, 12, :d'autre part, une     cham-          bre    de     décantation    16 et, dans     cette    dernière, un  piège magnétique.  



  Ce dernier peut être constitué par une bague 17       maintenue    autour du palier 1.8 de l'arbre 3, entre les  parois amovibles en forme de     cuvettes    de la chambre  16, parois     constituées,    l'une, par un     couvercle    19 de  la chambre dans laquelle travaille le     rotor    1 de la  pompe et le support du palier 18 de l'arbre de la  pompe et, l'autre, par la partie 7 de la paroi exté  rieure du     boitier    étanche et servant de support au  capuchon 6.  



  Les parois 19, 7 et l'étrier 15,     coaxialement          superposés        autour    de     l'arbre    3, sont     avantageusement     fixés par des goujons communs 20 à la     partie    7a du  boîtier étanche de la pompe, ce qui permet un       démontage        instantané    de     .toutes        les        parties        mobiles    de  la pompe par enlèvement dies goujons 20     sans    que  pour autant il soit nécessaire d'enlever la partie 7a  de l'installation de chauffage.

   On peut même rétablir  la circulation d'eau dans     l'installation    après     avoir          fixé    contre la partie 7a du carter de la     pompe    un  couvercle de dépannage (non représenté) qui, en pre  nant la place de la partie de carter 7, est fixé par des  vis engagées dans les taraudages des goujons 20. La  circulation     peut    alors     s'établir    dans une certaine       mesure    par effet de thermosiphon.  



  La bague 17 est constituée par un aimant perma  nent, en une matière semblable à celle de la bague 10,  dont les pôles opposés sont situés sur les flancs laté  raux, qui portent respectivement contre les     parois    7  et 19 établies en une matière non magnétique. De  cette façon, le flux magnétique de la bague 17 se  ferme, d'une part, à travers la chambre 16 et, d'autre  part, à travers l'arbre 3, ce qui     retient    les     impuretés     ferromagnétiques (limaille, rouille, etc.) dans la cham  bre de décantation 16 et les empêche de pénétrer  sous le capuchon 6.  



  En ce qui concerne l'extrémité de l'arbre 3 oppo  sée à     celle        portant    le     .tambour    10, 11, 12, on la rend       avantageusement    accessible par un regard 21 ménagé  dans la partie 7a du carter étanche et fermé par un  bouchon amovible 22.     L'extrémité    de l'arbre 3, qui      est     accessible    par le regard 21, est de     préférence     conformée de manière telle qu'elle     puisse        être    saisie  et entraînée de force au moyen d'un outil tel, par  exemple, qu'une clé ou un tournevis.  



  A     cet        effet,    on peut donner à l'extrémité 23 de  l'arbre 3 la forme d'un écrou à six pans et lui     faire          faire    légèrement     saillie    au-delà d'un palier 24 monté  dans ladite ouverture 21     (fig.    1).  



  On     dispose        ainsi    de la possibilité, sans     procéder     à aucun autre démontage qu'au dévissage du bou  chon 22, de vérifier si l'arbre 3 est réellement  entraîné par l'arbre 9 du moteur, et,     s'il    ne l'était       pas,    de le débloquer de     force,    ce qui     suffit    parfois       pour    faire redémarrer une pompe entartrée ou pour  déloger une impureté qui aurait pu, éventuellement,  s'engager, par     exemple,    entre le rotor 1 de la pompe  et son boîtier     étanche.     



  Il peut être avantageux, en outre, de munir  l'extrémité 23 de l'arbre 3 d'un     aimant        permanent     25, par exemple en une     matière    analogue à celle des  bagues 10 et 17 et dont les pôles opposés sont situés  de part et d'autre d'un     diamètre    dudit arbre     (fig.    4),  et de prévoir, sur un bouchon 22 en matière non  magnétique, par     exemple,    en bronze, une rainure       circulaire    26, concentrique à l'arbre 3.

   En plaçant  dans la rainure 26 une bille 27 en matière magnéti  que, celle-ci     parcourt    la rainure 26 dans le sens de  la rotation de l'arbre 3, et l'on peut donc ainsi con  trôler la rotation de l'arbre 3, sans enlever le bouchon  22. Au centre du bouchon 22 on     peut    prévoir un  alvéole 28     dans    lequel on peut mettre au repos la  bille 27.

Claims (1)

1. REVENDICATION Motopompe comprenant un moteur et une pompe reliés par un dispositif d'accouplement à aimants permanents comprenant deux rotors coaxiaux séparés, l'un de l'autre, par une paroi étanche en matière non magnétique et présentant chacun un nombre pair de pôles de polarités opposées qui, pour une position angulaire relative déterminée des rotors, sont situés les uns en face des autres, caractérisée en ce que les pôles du rotor intérieur entraîné,

   qui est enfermé dans l'enceinte étanche contenant la roue de la pompe, sont formés dans une bague monobloc (10) aimantée de manière que les pôles de polarités opposées alternent à sa périphérie et en ce que les pôles du rotor extérieur entraîneur sont constitués par les -extrémités des branches d'aimants individuels (14)

   en forme de U disposés suivant une couronne de manière que ces extrémités soient dirigées vers les pâles de la bague constituant le rotor intérieur. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Motopompe selon la revendication, caracté risée en ce que la bague monobloc constituant le rotor intérieur du dispositif d'accouplement est éta blie en un ferrite dur et en ce que les aimants indi viduels (14) en forme de U du rotor extérieur sont constitués en un alliage d'acier magnétique à forte rémanence comprise entre 8000 et 12000 Gauss, contenant du fer, du cobalt, du cuivre, du nickel, de l'aluminium et éventuellement du titane. 2.

   Moto pompe selon la revendication et la sous- revendication 1, caractérisée en ce que les dimen sions des aimants (14 ou<I>14a) en</I> forme de U et leur position par rapport au rotor entraîné (10) sont telles que, pour une position angulaire déterminée de l'un des rotors par rapport à l'autre, les centres des deux pôles (N.,, S. ou N.;

   , S2) de chaque aimant (14 ou 14a) en forme de .U se trouvent aux extré mités d'un diamètre (N2-S., ou Ni-S3) d'un demi cercle<B>(CI</B> ou C.) passant par les centres<B>(SI, NI)</B> des deux pôles correspondants de la bague (10) consti- tuant le rotor entraîné. 3.

   Moto-pompe selon la revendication et les sous- revendications 1 et 2, caractérisée en ce que, dans la couronne que les aimants (14a) en forme de U constituent dans le rotor moteur (8a) autour du rotor entraîné (10), chaque pôle d'un aimant (14a) en forme de U -est en contact, par son arête extérieure, avec celle d'un pâle de polarité opposée de l'aimant (14a) adjacent. 4.

   Moto pompe selon la revendication, caractéri sée en ce qu'elle comporte, dans l'enceinte étanche entre le rotor intérieur (10) et la pompe, un aimant permanent (17) en un ferrite dur constituant un piège magnétique. 5. Motopompe selon la revendication et la sous- revendication 4, caractérisée en ce que l'aimant per manent (17) constituant le piège magnétique est constitué par une bague qui entoure l'arbre (3) por tant le rotor intérieur du dispositif d'accouplement et dont les pôles opposés (N, S)

   forment chacun une surface annulaire autour dudit arbre (3). 6. Motopompe selon la revendication, caracté risée en ce qu'elle comporte, entre le rotor intérieur (10) du dispositif d'accouplement et la pompe, une chambre de décantation (16) qui entoure l'arbre commun dudit rotor et de ladite pompe.

   7. Motopompe selon la revendication et la sous- revendication 6, caractérisée en ce que les parois de la chambre de décantation sont constituées par deux cuvettes (7 et 19) empilées l'une sur l'autre autour de l'arbre de la pompe, serrées à leur péri phérie par des goujons (20) contre le carter (7a) de la pompe et portant l'un (18) des deux paliers de l'arbre (3) de la pompe qui sont situés de part et d'autre du rotor (1) de celle-ci. 8.

   Motopompe selon la revendication et les sous-revendications 4, 5, 6 et 7, caractérisée en ce que les deux cuvettes (7 et 19) formant les parois de la chambre de décantation sont établies en une matière non magnétique et serrent entre elles l'aimant permanent annulaire (17) constituant le<I>piège</I> magné tique. 9.

   Motopompe selon la revendication, caracté risée :en ce que le carter de la pompe présente un regard (21) par lequel on peut accéder en bout à l'arbre (3) de la pompe et du rotor intérieur, à son extrémité (23) opposée à celle portant le rotor intérieur (10) du dispositif d'accouplement. 10.

   Motopompe selon la revendication et la sous-revendication 9, caractérisée en ce que l'extré mité de l'arbre (3) de la pompe qui fait saillie dans le regard (21) prévu dans le carter a un profil (23) propre à coagir avec un outil, par exemple un tournevis ou une clé, permettant de débloquer ledit arbre. 11.

   Motopompe selon la revendication et la sous-revendication 9, caractérisée en ce que l'extré- mité (23) de l'arbre, qui fait saillie dans le regard (21) prévu dans le carter de la pompe, porte en bout un aimant permanent (25) dont les pôles oppo sés sont situés de part et d'autre d'un diamùetre de l'arbre (3) et qui est disposé sous un bouchon amo vible en matière non magnétique à paroi mince dont la surface extérieure présente une rainure circulaire (26) concentrique à l'arbre, ladite rainure pouvant recevoir une bille (27)

   en matière ferromagnétique qui parcourt alors la susdite rainure dans le sens de rotation de l'arbre (3) de la pompe.