FR2594184A1 - Liquid pump, especially water pump for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
POMPE A LIQUIDE, NOTAMMENT POMPE A EAU POUR VEHICULE
AUTOMOBILE.LIQUID PUMP, ESPECIALLY WATER PUMP FOR VEHICLE
AUTOMOTIVE.
L'invention est relative à une pompe centrifuge à liquide du genre de celles qui comprennent un carter dans lequel est monté un rotor, ce carter étant muni d'un orifice d'entrée axial et d'un orifice de sortie tangentiel prevu à ltextrémité d'une volute collectrice ménagée dans le carter à la périphérie du rotor. The invention relates to a centrifugal liquid pump of the kind which includes a casing in which a rotor is mounted, this casing being provided with an axial inlet orifice and with a tangential outlet orifice provided at the end of '' a collecting volute made in the casing at the periphery of the rotor.
L'invention concerne plus particulièrement, parce que c'est dans ce cas-que son application semble devoir présenter le plus d'intérêt, mais non exclusivement, une pompe à liquide, notamment une pompe à eau, destinée à être montée sur un véhicule automobile et, plus particulièrement encore, à être entraînée directement par un moteur, notamment un mo teur électrique, indépendant. The invention relates more particularly, because it is in this case that its application seems to be of most interest, but not exclusively, a liquid pump, in particular a water pump, intended to be mounted on a vehicle automobile and, more particularly still, to be driven directly by a motor, in particular an electric motor, independent.
Lorsque l'on cherche à réaliser une construction simple et économique d'une pompe à liquide, il en résulte, généralement, un faible rendement de la pompe. C'est le cas notamment pour les véhicules automobiles. Ce faible rendement conduit à des dépenses d'énergie bien supérieures à celles qui seraient théoriquement nécessaires pour mettre le liquide en mouvement. When one seeks to achieve a simple and economical construction of a liquid pump, this generally results in a low efficiency of the pump. This is particularly the case for motor vehicles. This low efficiency leads to energy expenditure much higher than that which would theoretically be necessary to set the liquid in motion.
L'invention a pour but, surtout, de fournir une pompe à liquide du genre défini précédemment qui, tout en restant d'une construction simple et économique, ait un bon rendement. The object of the invention is, above all, to provide a liquid pump of the kind defined above which, while remaining simple and economical in construction, has good efficiency.
Selon l'invention, une pompe centrifuge du genre défini précédemment, et dans laquelle le rotor comporte des canaux s'étendant depuis la zone d'entrée jusqu'à la volute collectrice, est caractérisée par le fait que les canaux du rotor sont ménagés dans la masse de ce dernier, que ledit rotor est solidaire d'un arbre propre à la pompe, monté dans le carter à l'aide d'un palier rotatif, ledit rotor étant lui-même monté avec un jeu réduit par rapport au carter, ledit arbre du rotor étant destiné à être accouplé à un arbre moteur par un système d1accouplement permettant de tolérer une rotation de l'arbre moteur moins précise que celle de l'arbre du rotor. According to the invention, a centrifugal pump of the kind defined above, and in which the rotor has channels extending from the inlet zone to the collector volute, is characterized in that the rotor channels are arranged in the mass of the latter, that said rotor is integral with a shaft specific to the pump, mounted in the casing by means of a rotary bearing, said rotor itself being mounted with reduced clearance relative to the casing, said rotor shaft being intended to be coupled to a drive shaft by a coupling system making it possible to tolerate less precise rotation of the drive shaft than that of the rotor shaft.
Ainsi, selon l'invention, il est possible d'entrainer la pompe centrifuge par un moteur électrique relativement bon marché, même si l'arbre moteur ne présente pas une rotation précise puisque les imperfections de la rotation de l'arbre du moteur ne sont pas transmises au rotor de la pompe qui est guidé avec précision et qui peut tourner avec un jeu réduit à l'intérieur du carter. Thus, according to the invention, it is possible to drive the centrifugal pump by a relatively inexpensive electric motor, even if the motor shaft does not have a precise rotation since the imperfections of the rotation of the motor shaft are not not transmitted to the pump rotor which is guided precisely and which can rotate with reduced play inside the housing.
De préférence, l'arbre de la pompe, portant le rotor, s'étend du côté opposé à l'orifice d'entrée de la pompe et fait saillie hors du carter, un joint d'étanchéité externe étant prévu autour du palier supportant l'arbre de la pompe, ce joint étant propre à s'appliquer contre une face transversale d'extrémité du rotor. Preferably, the pump shaft, carrying the rotor, extends on the side opposite to the pump inlet orifice and projects out of the casing, an external seal being provided around the bearing supporting the pump shaft, this seal being adapted to be applied against a transverse end face of the rotor.
Le jeu entre le rotor et le stator peut avoir une valeur, suivant la direction axiale, de l'ordre de 0,1 mm à 0,2 mm et, suivant les directions radiales, de l'ordre de 0,1 mm. The clearance between the rotor and the stator can have a value, in the axial direction, of the order of 0.1 mm to 0.2 mm and, in the radial directions, of the order of 0.1 mm.
Avantageusement, une restriction est prévue au voisinage de l'orifice d'entrée de la pompe dans le jeu entre le rotor et le carter, pour améliorer l'étanchéité interne. Cette restriction peut être constituée par un tracé en forme d'angle, le sommet dudit angle étant tourné du côté de l'entrée, vers l'amont. Advantageously, a restriction is provided in the vicinity of the inlet opening of the pump in the clearance between the rotor and the casing, to improve the internal seal. This restriction can be constituted by an angle-shaped path, the top of said angle being turned towards the entrance side, upstream.
Une deuxième restriction peut être prévue, au niveau du jeu entre le rotor et le carter, au voisinage de la volute collectrice. A second restriction may be provided, at the level of the clearance between the rotor and the casing, in the vicinity of the collecting volute.
Le carter de la pompe peut être fixé directement sur le réservoir de liquide, notamment sur la bote à eau d'un radiateur de moteur de véhicule automobile ; le carter peut être muni d'une tubulure d'entrée de pompe faisant saillie directement dans le réservoir. The pump housing can be fixed directly on the liquid tank, in particular on the water box of a motor vehicle engine radiator; the casing can be fitted with a pump inlet pipe projecting directly into the tank.
Avantageusement, le carter est réalisé en deux parties séparées par un plan orthogonal à l'axe de rotation du rotor et constituant un plan médian pour la volute collectrice, les deux parties du carter étant assemblées par des moyens de fixation tels que des vis. Advantageously, the casing is produced in two parts separated by a plane orthogonal to the axis of rotation of the rotor and constituting a median plane for the collector volute, the two parts of the casing being assembled by fixing means such as screws.
Le carter de pompe, ainsi que le rotor, peuvent être réalisés en matière plastique. The pump housing and the rotor can be made of plastic.
Le palier rotatif supportant l'arbre de pompe est agencé pour pouvoir encaisser des efforts radiaux et axiaux. The rotary bearing supporting the pump shaft is designed to be able to absorb radial and axial forces.
Ce palier peut être du type roulement à billes à plusieurs couronnes.This bearing can be of the ball bearing type with several crowns.
L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un mode de réalisation particulier décrit avec ré- férence au dessin ci-annexé, mais qui n'est nullement limitatif. The invention consists, apart from the arrangements set out above, of a certain number of other arrangements which will be more explicitly discussed below in connection with a particular embodiment described with reference to the drawing below. annexed, but which is in no way limiting.
La figure 1, de ce dessin, est une coupe axiale d'une pompe centrifuge selon l'invention. Figure 1 of this drawing is an axial section of a centrifugal pump according to the invention.
La figure 2, enfin, est une vue de gauche simplifiée par rapport à la figure 1, à plus petite échelle. Figure 2, finally, is a simplified left view compared to Figure 1, on a smaller scale.
En se reportant au dessin, on peut voir une pompe centrifuge P pour liquide, notamment une pompe à eau, destinée en particulier à être montée sur un véhicule automobile. Referring to the drawing, one can see a centrifugal pump P for liquid, in particular a water pump, intended in particular to be mounted on a motor vehicle.
La pompe comprend un carter 1 dans lequel est monté un rotor 2. Le carter 1 est muni d'un orifice d'entrée axial 3 et d'un orifice de sortie 4 (figure 2) tangentiel prévu à l'extrémité d'une volute collectrice 5, ménagée dans le carter à la pé ripérie du rotor.The pump comprises a casing 1 in which a rotor 2 is mounted. The casing 1 is provided with an axial inlet port 3 and a tangential outlet port 4 (FIG. 2) provided at the end of a volute manifold 5, formed in the casing at the periphery of the rotor.
Le carter 1 est avantageusement réalisé en deux parties la, lb séparées par un plan de joint Q orthogonal à l'axe géométrique de rotation A du rotor. Ce plan Q constitue un plan médian pour la volute collectrice 5. Les deux parties la, lb du carter sont assemblées par des moyens de fixation tels que des vis 6. L'assemblage des deux parties la, lb est réalisé de manière étanche par simple application des faces planes suivant le plan Q ; le cas échéant, on pourrat prévoir des joints d'étanchéité. The casing 1 is advantageously made in two parts la, lb separated by a joint plane Q orthogonal to the geometric axis of rotation A of the rotor. This plane Q constitutes a median plane for the collecting volute 5. The two parts 1a, 1b of the casing are assembled by fixing means such as screws 6. The assembly of the two parts 1a, 1b is made in leaktight manner by simple application of the plane faces along the plane Q; if necessary, we could provide seals.
La partie la est munie d'une tubulure 7 entourant l'orifice d'entrée 3 coaxiale au rotor, en saillie par rapport à la face transversale d'extrémité de la partie la. Le carter 1 peut être réalisé en matière plastique moulée, de sorte que la tubulure 7 fait partie intégrante de la partie la. Le rotor 2 qui peut être réalisé également en matière plastique moulée, comporte des canaux 8 s'étendant de entrée 3 à la volute 5, laquelle est décalée, suivant la direction de l'axe A, par rapport à ladite entrée 3. The part la is provided with a tube 7 surrounding the inlet orifice 3 coaxial with the rotor, projecting relative to the transverse end face of the part la. The casing 1 can be made of molded plastic, so that the tube 7 forms an integral part of the part 1a. The rotor 2, which can also be made of molded plastic, has channels 8 extending from inlet 3 to the volute 5, which is offset, in the direction of the axis A, relative to said inlet 3.
Les canaux 8 sont ménagés dans la masse du rotor 2. Autrement dit, les canaux 8 sont entièrement délimités par des parois appartenant au rotor 2 ; la section transversale d'un canal 8, suivant un plan orthogonal à la ligne moyenne de ce canal, est limitée par un contour fermé entièrement situé dans le rotor 2. Vus de gauche, comme repré sentés sur la figure 2, les canaux 8 sont limités par des parois à contours en forme d'arc de spirale qui s'écartent les uns des autres quand on s'éloigne radialement de l'axe A. The channels 8 are formed in the mass of the rotor 2. In other words, the channels 8 are entirely delimited by walls belonging to the rotor 2; the cross section of a channel 8, in a plane orthogonal to the mean line of this channel, is limited by a closed contour entirely located in the rotor 2. Viewed from the left, as shown in FIG. 2, the channels 8 are bounded by walls with an outline in the shape of a spiral arc which move away from each other when one moves radially away from the axis A.
Selon la représentation de la figure 2, le rotor 2 est destiné à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre, de sorte que l'extrémité des canaux 8 située vers l'axe A se trcuve en avant, suivant le sens de rotation, par rapport à l'extrémité de ces canaux 8 voisine de la volute 5. Les sections de cette volute 5 augmentent progressivement depuis le bec initial 10 jusqu'au divergent final li qui délimite l'orifice de sortie 4. La croissance des sections dépend de l'évolution de la vitesse moyenne dans ces sections. La vitesse moyenne est décroissante depuis le bec 10 jusqu'à l'entrée du divergent final 11, ce qui traduit la capacité de la volute 5 à poursuivre la transformation de l'énergie cinétique du liquide en énergie de pression.According to the representation of Figure 2, the rotor 2 is intended to rotate clockwise, so that the end of the channels 8 located towards the axis A is trcuvée forward, in the direction of rotation , relative to the end of these channels 8 adjacent to the volute 5. The sections of this volute 5 gradually increase from the initial nozzle 10 to the final divergent li which delimits the outlet orifice 4. The growth of the sections depends the evolution of the average speed in these sections. The average speed is decreasing from the spout 10 to the inlet of the final divergent 11, which translates the capacity of the volute 5 to continue the transformation of the kinetic energy of the liquid into pressure energy.
Le rotor 2 est monté dans le carter 1 avec un jeu j réduit aussi bien dans le sens radial que dans le sens axial; un guidage précis en rotation du rotor 2 par rapport au carter 1 est prévu pour permettre un fonctionnement correct sans frottement parasite du rotor sur le carter, malgré le jeu réduit. Le rotor 2 est solidaire d'un arbre 12, propre à la pompe, cet arbre étant monté dans le carter 1 à l'aide d'un palier rotatif 13 propre à assurer un guidage précis en rotation. The rotor 2 is mounted in the casing 1 with a reduced clearance j both in the radial direction and in the axial direction; precise rotation guidance of the rotor 2 relative to the casing 1 is provided to allow correct operation without parasitic friction of the rotor on the casing, despite the reduced clearance. The rotor 2 is integral with a shaft 12, specific to the pump, this shaft being mounted in the casing 1 by means of a rotary bearing 13 suitable for ensuring precise guidance in rotation.
L'arbre 12 s'étend, de préférence, du côté opposé à l'orifice d'entrée 3 de la pompe et fait saillie par rapport au carter 1. L'extrémité intérieure de l'arbre 12 est bloquée dans la protubérance centrale 14, de révolution, du rotor 2. The shaft 12 preferably extends on the side opposite the inlet orifice 3 of the pump and projects relative to the casing 1. The inner end of the shaft 12 is locked in the central protrusion 14 , of revolution, of rotor 2.
L'assemblage du rotor et de l'arbre 12 peut être réalisé par tout moyen approprié notamment par emmanchement à force ou par vissage, des moyens de centrage suffisants, tels que des portées cylindriques, étant prévus pour assurer un alignement aussi parfaitque possible de l'axe géométrique du rotor 2 et de l'axe géométrique de l'arbre 12.The rotor and the shaft 12 can be assembled by any suitable means, in particular by force fitting or by screwing, sufficient centering means, such as cylindrical bearing surfaces, being provided to ensure as perfect alignment as possible of the geometric axis of the rotor 2 and the geometric axis of the shaft 12.
L'extrémité 15 de l'arbre 12 située en dehors du carter 1, est avantageusement agencée de manière à recevoir un système d'accouplement 16 entre l'arbre 12 et un arbre moteur 17, système d'accouplement qui permet de tolérer une rotation de l'arbre moteur 17 moins précise que celle de l'arbre 12. Le système d'accouplement 16 peut être du type à croisillon ou à cardan et l'extrémité 15 peut comporter un logement destiné à recevoir le bout de l'arbre 17, des lu- mières étant prévues dans la paroi de ladite extrémité 15 pour coopérer avec le croisillon 18. En particulier, l'arbre 17 peut être constitué par l'arbre d'un moteur électrique bon marché dans lequel la rotation de l'arbre 17 peut présenter un défaut d'excentricité supérieur au jeu j prévu entre le rotor 2 et le carter 1.Malgré un tel défaut au niveau du moteur électrique d'entrainement, le fonctionnement de la pompe P n'est pas altéré. The end 15 of the shaft 12 located outside the casing 1 is advantageously arranged so as to receive a coupling system 16 between the shaft 12 and a motor shaft 17, coupling system which allows rotation to be tolerated of the motor shaft 17 less precise than that of the shaft 12. The coupling system 16 may be of the cross or cardan type and the end 15 may include a housing intended to receive the end of the shaft 17 , lights being provided in the wall of said end 15 to cooperate with the spider 18. In particular, the shaft 17 can be constituted by the shaft of an inexpensive electric motor in which the rotation of the shaft 17 may have an eccentricity defect greater than the clearance j provided between the rotor 2 and the casing 1. Despite such a defect in the electric drive motor, the operation of the pump P is not altered.
Le jeu j peut avoir une valeur suivant une direction parallèle à la direction axiale A, de l'ordre de 0,1 à 0,2 mm et, suivant la direction radiale, de l'ordre de 0,1 mm. The clearance j can have a value in a direction parallel to the axial direction A, of the order of 0.1 to 0.2 mm and, in the radial direction, of the order of 0.1 mm.
Le palier rotatif 13 est prévu pour encaisser des efforts radiaux et axiaux. Ce palier est avantageusement du type roulement à billes à plusieurs couronnes, notamment à deux couronnes. Les pistes intérieures telles que 19 sont prévues directement sur l'arbre 12 tandis que les pistes extérieures sont prévues dans une bague extérieure 20 fixée dans le carter 1. The rotary bearing 13 is designed to absorb radial and axial forces. This bearing is advantageously of the ball bearing type with several crowns, in particular with two crowns. The inner tracks such as 19 are provided directly on the shaft 12 while the outer tracks are provided in an outer ring 20 fixed in the casing 1.
Un joint d'étanchéité 21 du type en V est monté autour de la bague 20, à son extrémité voisine du rotor 2 de manière à appuyer, par une lèvre périphérique 22, contre la face transversale plane d'extrémité du rotor 2. A V-type seal 21 is mounted around the ring 20, at its end close to the rotor 2 so as to press, by a peripheral lip 22, against the flat transverse end face of the rotor 2.
Le jeu entre le rotor 2 et le carter 1 comporte une restriction 23 au voisinage de l'orifice d'entrée 3. The clearance between the rotor 2 and the casing 1 includes a restriction 23 in the vicinity of the inlet orifice 3.
Cette restriction 23 est avantageusement constituée par un tracé en forme d'angle aigu, comme bien visible sur la figure 1, le sommet 24 de cet angle étant tourné du côté de l'entrée 3, vers l'amont. Dans l'exemple représenté, l'angle constituant la section transversale de la restriction 23 présente un côté parallèle à l'axe A, au niveau duquel le jeu est radial, tandis que l'autre côté relie le sommet 24 à la conduite de cir~llation de liquide en étant incliné en direction de l'arbre 12. Au niveau de la restriction 23, le jeu j peut avoir une valeur inférieure aux valeurs numériques données précédemment à simule titre indicatif.This restriction 23 is advantageously constituted by a trace in the form of an acute angle, as clearly visible in FIG. 1, the apex 24 of this angle being turned towards the entrance 3, upstream. In the example shown, the angle constituting the cross section of the restriction 23 has a side parallel to the axis A, at which the clearance is radial, while the other side connects the apex 24 to the cir pipe ~ llation of liquid while being inclined in the direction of the shaft 12. At the level of the restriction 23, the clearance j can have a value lower than the numerical values given previously for simulate indicative title.
Une deuxième restriction 25 peut être prévue au voisinage de la volute collectrice-5, de part et d'autre axialement de cette volute. Au niveau de cette restriction 25, le jeu est essentiellement radial, comme c'était le cas au niveau du côté de la restriction 23 parallèle à l'axe A. A second restriction 25 may be provided in the vicinity of the collecting volute-5, on either side axially of this volute. At this restriction 25, the clearance is essentially radial, as was the case at the side of the restriction 23 parallel to the axis A.
La partie 26 du jeu entre le rotor et le carter qui relie les deux zones de restriction cylindriques centrées sur l'axe A peut avoir une section transversale en forme d'angle obtus, comme représenté sur la figure 1, une branche étant orthogonale à l'axe A. Cette zone 26 est située dans la partie la. Le prolongement de la restriction 25, dans la partie lb, est assuré par une branche orthogonale à l'axe A.The part 26 of the clearance between the rotor and the casing which connects the two cylindrical restriction zones centered on the axis A may have a cross section in the form of an obtuse angle, as shown in FIG. 1, a branch being orthogonal to the axis A. This zone 26 is located in part la. The extension of the restriction 25, in the part 1b, is provided by a branch orthogonal to the axis A.
Le carter 1 peut être fixé directement sur un réservoir de liquide, notamment sur la boite à eau 27 d'un radiateur de moteur de véhicule automobile. La tubulure d'entrée 7 de la pompe P fait alors saillie directement dans le réservoir de liquide. The casing 1 can be fixed directly to a liquid reservoir, in particular to the water box 27 of a motor vehicle engine radiator. The inlet pipe 7 of the pump P then projects directly into the liquid tank.
Du fait du jeu réduit j existant entre le rotor 2 et le carter 1, ce qui est rendu possible notamment grâce au bon guidage en rotation du rotor 2 par rapport au carter 1 obtenu avec le palier 13, les fuites internes de la pompe sont considérablement réduites et le rendement s'en trouve amélioré. Due to the reduced clearance j existing between the rotor 2 and the casing 1, which is made possible in particular by the good guiding in rotation of the rotor 2 relative to the casing 1 obtained with the bearing 13, the internal leaks of the pump are considerably reduced and the yield is improved.
Ce rendement n'est pas affecté si la pompe est entralnée par un arbre moteur 17 présentant un certain défaut d'excentricité.This efficiency is not affected if the pump is entrainée by a motor shaft 17 having a certain defect of eccentricity.
La pompe conforme à l'invention tout en restant d'une construction simple permet d'obtenir un gain sensible de rendement. Dans le cas d'un véhicule automobile, il en résulte une diminution non négligeable de la consommation de puissance et une amélioration du rendement énergétique global. The pump according to the invention while remaining of a simple construction makes it possible to obtain a significant gain in efficiency. In the case of a motor vehicle, this results in a significant reduction in power consumption and an improvement in overall energy efficiency.
Il est à noter que la valeur du jeu peut être diminuée au niveau de la restriction 25 et de la partie à jeu radial de la restriction 24. It should be noted that the value of the clearance can be reduced at the level of the restriction 25 and of the radial clearance portion of the restriction 24.
Claims (9)
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FR8601677A FR2594184B1 (en) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | LIQUID PUMP, ESPECIALLY WATER PUMP FOR MOTOR VEHICLE |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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FR2594184B1 FR2594184B1 (en) | 1989-10-27 |
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ID=9331897
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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FR8601677A Expired FR2594184B1 (en) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | LIQUID PUMP, ESPECIALLY WATER PUMP FOR MOTOR VEHICLE |
Country Status (1)
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