EP0068948B1 - Motopompe à moteur électrique à rotor noyé - Google Patents

Motopompe à moteur électrique à rotor noyé Download PDF

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EP0068948B1
EP0068948B1 EP82401042A EP82401042A EP0068948B1 EP 0068948 B1 EP0068948 B1 EP 0068948B1 EP 82401042 A EP82401042 A EP 82401042A EP 82401042 A EP82401042 A EP 82401042A EP 0068948 B1 EP0068948 B1 EP 0068948B1
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pump
motor
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shaft
rotor
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EP82401042A
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Jean-Jacques Destelle
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ELECTRO-HYDRAULIQUE SEH Ste
Original Assignee
ELECTRO-HYDRAULIQUE SEH Ste
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0606—Canned motor pumps
    • F04D13/0613—Special connection between the rotor compartments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/10—Shaft sealings
    • F04D29/12—Shaft sealings using sealing-rings
    • F04D29/126—Shaft sealings using sealing-rings especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a pump unit as defined in the preamble of claim 1.
  • a pump unit is used in particular to constitute a circulator of a central heating installation or sanitary water.
  • the invention makes it possible to dispense with a spring.
  • the pump set according to the invention is characterized in that this surface is applied, only by virtue of the axial thrust resulting from the operation of the pump, against a corresponding stationary surface, for example secured to the partition wall between the pump and the motor .
  • the invention makes it possible to dispense with the stop means provided for absorbing the axial thrust due to the operation of the pump and arranged inside the motor, because in the group according to the invention these stop means are formed by the transverse surfaces in contact.
  • the filling of the engine with the liquid is obtained at standstill because, in this condition there is no axial thrust and there appears a gap between the surfaces normally in contact which is sufficient to ensure rapid filling. This filling can also be obtained even when the surfaces are in contact due to inevitable leaks.
  • the examples shown are pump units constituting circulators for central heating installation.
  • Each of these groups includes a pump 1 proper for circulating water in the pipes of the installation and a single-phase asynchronous electric motor 2 with a rotor 3 mounted on a shaft 4 and driving the pump 1.
  • the rotor 3 is enclosed in a housing 5, one end of which is mounted for sealing, by means of a seal 6, on a sleeve 7 extended outside the housing by a wall 8 perpendicular to the axis 9 of the shaft and constituting, with the sleeve 7 the partition wall between the enclosure of the motor 2 proper and the enclosure of the pump 1.
  • the stator 2a is on the other hand outside the housing 5.
  • This sleeve 7 has around the bearing 10, axial channels 11 for the introduction of the liquid into the enclosure of the rotor.
  • the shaft 4 carries outside the motor 2, that is to say on the side of the sleeve 7 opposite to that which is turned towards the rotor 3, a solid disc 12 made of a flexible material such as rubber.
  • This disc 12 has a flat face 13 perpendicular to the axis 9 and directed towards the pump in which is formed an annular housing 14 for a ring 15 made of a friction material such as steel, ceramic or graphite, whose free surface 16 projecting from the face 13 is applied against a contact surface 17 constituting the end surface of another ring 18, also made of steel, ceramic or graphite, housed in an annular groove, centered on the axis 9, of a flange 19 with a cylindrical edge 20 itself housed in a recess 21 of the wall 8 and welded to the latter.
  • the surface 13 of the disc 12 is substantially coplanar with the surface 22 of the wall 8 which faces the pump.
  • the flange 19 has a central opening 23 centered on the axis 9 and of diameter greater than the diameter of the shaft 4 so that the liquid contained in the pump can access the ring 15 and the ring 18.
  • the engine 2 is filled when stopped, when no axial thrust is exerted. In this case, a slight gap is formed between the rings, which allows the passage of water first in the interval between the disc 12 and the sleeve 7, then in the enclosure 5 by passing through the channels. 11 of the sleeve 7.
  • the average engine run time is greater than with known groups due to the limitation of exchanges between the pump and the rotor enclosure.
  • the axial force exerted on the shaft 4 is in the direction of the arrow F ', that is to say from the pump 1 towards the motor 2.
  • the ring 18 ′ is arranged in a housing 30 in the wall 8 which opens onto the face 22 facing the pump.
  • the housing 30 has a cylindrical surface with an axis 9 and a bottom 31 parallel to the face 22.
  • the solid disc 12 'driven by the shaft 4 carrying the ring 15' and ending with the contact surface 16 'perpendicular to the axis 9 is, in this example, further from the motor than in the example in the figure 1.
  • a filter 35 surrounding the shaft 4 and disposed in a housing 36 of smaller diameter than that, 21, housing the flange 20 of the flange 19 (FIG. 1) or that that, 30, housing the ring 18 '( Figure 2).
  • This filter 35 being placed upstream of the orifices 11, contributes to preventing particles in suspension in the liquid, which could have passed through the gap between the rings in contact, from entering the enclosure 5 of the rotor 3.
  • the fixed ring, 18 or 18 ′ instead of constituting a part attached to the wall 8 or to the bowl 19 integral with this wall, forms a piece in one piece with the said bowl (FIG. 1) or with the actual wall ( Figure 2), thus constituting a boss of the bottom of the bowl or the wall.

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Description

  • L'invention est relative à un groupe motopompe tel que défini dans le préambule de la revendication 1. Un tel groupe motopompe est utilisé notamment pour constituer un circulateur d'une installation de chauffage central ou d'eau sanitaire.
  • Avec un groupe de ce genre, le rotor du moteur électrique étant noyé, il n'est pas nécessaire d'assurer l'étanchéité entre le moteur et la pompe.
  • Cependant les joints ne sont pas totalement absents de la liaison entre la pompe et le moteur.
  • En effet, pour que le liquide dans lequel est noyé le rotor soit exempt de particules abrasives, et/ou pour éviter la sédimentation, préjudiciables au bon fonctionnement et à la durée de vie du moteur, on prévoit généralement entre pompe et moteur un moyen pour limiter les échanges de liquide entre l'enceinte de la pompe et l'enceinte du rotor. A cet effet dans une réalisation (brevet US 3 366 068) on prévoit un support porté par l'arbre et portant une surface centrée sur l'axe de l'arbre et transversale à ce dernier qui est appliquée grâce à un ressort contre une autre surface.
  • L'invention permet de se passer de ressort.
  • Le groupe motopompe selon l'invention est caractérisé en ce que cette surface est appliquée, uniquement grâce à la poussée axiale résultant du fonctionnement de la pompe, contre une surface stationnaire correspondante, par exemple solidaire de la paroi de séparation entre la pompe et le moteur.
  • La pression axiale étant ainsi exercée par le fonctionnement même de la pompe il n'est pas nécessaire de prévoir de ressort pour exercer cette pression. En outre l'invention permet de se passer des moyens de butée prévus pour encaisser la poussée axiale due au fonctionnement de la pompe et disposés à l'intérieur du moteur, car dans le groupe selon l'invention ces moyens de butée sont formés par les surfaces transversales en contact.
  • Le remplissage du moteur par le liquide est obtenu à l'arrêt car, dans cette condition il n'y a pas de poussée axiale et il apparaît un interstice entre les surfaces normalement en contact qui est suffisant pour assurer un remplissage rapide. Ce remplissage peut également être obtenu même lorsque les surfaces sont en contact en raison des fuites inévitables.
  • D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une partie d'un groupe motopompe selon l'invention, et
    • la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 pour une variante.
  • Les exemples représentés sont des groupes motopompes constituant des circulateurs pour installation de chauffage central.
  • Chacun de ces groupes comprend une pompe 1 proprement dite pour faire circuler de l'eau dans les canalisations de l'installation et un moteur électrique 2 asynchrone monophasé avec un rotor 3 monté sur un arbre 4 et entraînant la pompe 1.
  • Le rotor 3 est enfermé dans un boîtier 5 dont une extrémité est montée à étanchéité, grâce à un joint 6, sur un manchon 7 prolongé à l'extérieur du boîtiers par une paroi8 perpendiculaire à l'axe 9 de l'arbre et constituant, avec le manchon 7 la paroi de séparation entre l'enceinte du moteur 2 proprement dit et l'enceinte de la pompe 1. Le stator 2a est par contre à l'extérieur du boîtier 5.
  • Au centre du manchon 7 est monté un palier 10 traversé par l'arbre 4 et supportant ce dernier. Ce manchon 7 présente autour du palier 10, des canaux axiaux 11 pour l'introduction du liquide dans l'enceinte du rotor.
  • On se réfère tout d'abord à la figure 1. Dans cet exemple l'effort axial sur l'arbre 4, dû au fonctionnement de la pompe 1, s'exerce dans le sens de la flèche F c'est-à-dire du moteur vers la pompe.
  • L'arbre 4 porte à l'extérieur du moteur 2, c'est-à-dire du côté du manchon 7 opposé à celui qui est tourné vers le rotor 3, un disque plein 12 en une matière souple telle que du caoutchouc. Ce disque 12 présente une face plane 13 perpendiculaire à l'axe 9 et dirigée vers la pompe dans laquelle est ménagé un logement annulaire 14 pour une bague 15 en un matériau de friction tel que de l'acier, de la céramique ou du graphite, dont la surface libre 16 en saillie de la face 13 est appliquée contre une surface de contact 17 constituant la surface d'extrémité d'une autre bague 18, également en acier, céramique ou graphite, logée dans une gorge annulaire, centrée sur l'axe 9, d'un flasque 19 à bord cylindrique 20 lui-même logé dans un chambrage 21 de la paroi 8 et soudé à cette dernière.
  • Dans cet exemple la surface 13 du disque 12 est sensiblement coplanaire à la surface 22 de la paroi 8 qui est tournée vers la pompe.
  • Le flasque 19 présente une ouverture centrale 23 centrée sur l'axe 9 et de diamètre supérieur au diamètre de l'arbre 4 de manière que le liquide contenu dans la pompe puisse accéder à la bague 15 et à la bague 18.
  • L'application, pour obtenir l'étanchéité, de la surface 16 contre la surface 17 est obtenue par la poussée axiale s'exerçant sur l'arbre 4 dans le sens de la flèche F en raison du fonctionnement de la pompe 1.
  • Le remplissage du moteur 2 est obtenu à l'arrêt, lorsqu'il ne s'exerce aucune poussée axiale. Dans ce cas il se forme un léger interstice entre les bagues, ce qui autorise le passage de l'eau d'abord dans l'intervalle entre le disque 12 et le manchon 7, puis dans l'enceinte 5 en passant à travers les canaux axiaux 11 du manchon 7.
  • Même en fonctionnement normal il existe toujours un léger écoulement de liquide entre les surfaces en contact autorisant un transfert de liquide de la pompe vers le rotor. Ce transfert de liquide n'est pas gênant car les particules en suspension dans le liquide se trouvant dans la pompe 1 sont arrêtées par la barrière constituée par les surfaces en contact.
  • Au surplus le contact entre les bagues 15 et 18 limite le déplacement axial de l'arbre et il n'est donc pas nécessaire de prévoir d'autre butée à l'intérieur du moteur comme dans les groupes motopompes antérieurement connus.
  • Enfin la moyenne de temps de bon fonctionnement du moteur est plus importante qu'avec les groupes connus en raison de la limitation des échanges entre la pompe et l'enceinte du rotor.
  • Dans l'exemple de la figure 2, l'effort axial qui s'exerce sur l'arbre 4 est dans le sens de la flèche F' c'est-à-dire de la pompe 1 vers le moteur 2.
  • Dans cet exemple la bague 18' est disposée dans un logement 30 de la paroi 8 qui débouche sur la face 22 tournée vers la pompe. Le logement 30 présente une surface cylindrique d'axe 9 et un fond 31 parallèle à la face 22.
  • Le disque plein 12' entraîné par l'arbre 4 portant la bague 15' et se terminant par la surface de contact 16' perpendiculaire à l'axe 9 est, dans cet exemple, plus éloigné du moteur que dans l'exemple de la figure 1.
  • Le fonctionnement de ce groupe est le même que celui du groupe représenté sur la figure 1.
  • Dans les deux exemples on peut prévoir, en avant du manchon 7, un filtre 35 entourant l'arbre 4 et disposé dans un logement 36 de plus faible diamètre que celui, 21, logeant le rebord 20 du flasque 19 (figure 1) ou que celui, 30, logeant la bague 18' (figure 2). Ce filtre 35 étant disposé en amont des orifices 11, contribue à empêcher que les particules en suspension dans le liquide, qui auraient pu traverser l'interstice entre les bagues en contact, ne pénètrent dans l'enceinte 5 du rotor 3.
  • En variante la bague fixe, 18 ou 18', au lieu de constituer une pièce rapportée à la paroi 8 ou à la cuvette 19 solidaire de cette paroi, forme une pièce d'un seul tenant avec ladite cuvette (figure 1) ou avec la paroi proprement dite (figure 2), constituant ainsi un bossage du fond de la cuvette ou de la paroi.

Claims (9)

1. Groupe motopompe destiné à faire circuler un liquide et comprenant une pompe entraînée par un arbre lui-même entraîné par un moteur électrique dont le boîtier du rotor est en communication avec la pompe et dont le rotor est ainsi noyé dans le liquide, et, pour limiter les échanges de liquide entre l'enceinte de la pompe (1) et l'enceinte (5) du rotor (3), dans la zone entre ces deux enceintes, un support plein (12, 12') porté par l'arbre (9) et portant une surface (16) centrée sur l'axe (9) de l'arbre (4), transversale à ce dernier, caractérisé en ce que cette surface est appliquée, uniquement grâce à la poussée axiale résultant du fonctionnement de la pompe (1), contre une surface stationnaire correspondante (17).
2. Groupe selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface tournante (16) fait partie d'une bague (15) logée dans le support plein (12, 12').
3. Groupe selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface stationnaire (17) fait partie d'une bague (18, 18') rapportée à la paroi de séparation (8) entre la pompe et le moteur.
4. Groupe selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support de la bague tournante (15, 15') est en une matière souple telle que du caoutchouc.
5. Groupe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support (12, 12') a la forme générale d'un disque.
6. Groupe selon la revendication 2 et 3, caractérisé en ce que les bagues (15, 15' ; 18, 18') sont en une matière de friction telle que de l'acier, de la céramique ou du graphite.
7. Groupe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la poussée axiale (F) sur l'arbre (4) due au fonctionnement de la pompe étant dirigée du moteur vers la pompe, la surface stationnaire (17) est solidaire d'une cuvette (19, 20) présentant une ouverture centrale (23) de plus grand diamètre que celui de l'arbre (4) et un rebord (20) fixé à la paroi (8) de séparation entre les enceintes du rotor et de la pompe, la surface tournante (16) et son support (12) étant à l'intérieur de cette cuvette.
8. Groupe selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'effort axial (F') sur l'arbre (4) étant dirigé de la pompe vers le moteur, la bague stationnaire (18') est disposée dans un logement de la paroi de séparation (8), du côté de la face de cette dernière tournée vers la pompe (1).
9. Groupe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un filtre (35) entre le rotor (3) et les surfaces en contact.
EP82401042A 1981-06-26 1982-06-08 Motopompe à moteur électrique à rotor noyé Expired EP0068948B1 (fr)

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EP0068948A1 EP0068948A1 (fr) 1983-01-05
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