FR2488345A1

FR2488345A1 - HEATABLE GEAR PUMP

Info

Publication number: FR2488345A1
Application number: FR8115270A
Authority: FR
Inventors: Hartwig Paulsen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-08-09
Filing date: 1981-08-06
Publication date: 1982-02-12
Also published as: FR2488345B3; DE8021440U1; CH655363A5

Abstract

In order to facilitate or to make possible the delivery of viscous media, especially of heavy oil, the gear pump is heated by means of a cylindrical heating cartridge (12). The cartridge is fitted in a bore of the pump casing (1).

Description

L'invention concerne une pompe à engrenages chauffable pour milieux visqueux, et, en particulier, pour huile lourde. The invention relates to a heatable gear pump for viscous media, and in particular for heavy oil.

Les pompes de ce genre servent en particulier au pompage du combustible dans les installations de chauffage à huile lourde. Il est nécessaire de les chauffer pour maintenir le milieu à pomper à des températures permettant le pompage. Dans le cas de l'huile lourde, on vise à une température de l'ordre de 80DC par exemple. Si la température devient notablement inférieure à ce niveau, la résistance à l'écoulement augmente fortement, de sorte qu'il ne se produit plus guère de pompage et que, dans les cas extrêmes, la pompe fonctionne à sec. Pumps of this kind are used in particular for pumping fuel in heavy oil heating installations. It is necessary to heat them to maintain the medium to be pumped at temperatures allowing pumping. In the case of heavy oil, it is aimed at a temperature of the order of 80 DC for example. If the temperature drops significantly below this level, the flow resistance increases sharply, so that little pumping occurs and, in extreme cases, the pump runs dry.

Par suite, il est connu, soit d'enrouler un fil de résistance électrique autour de la pompe, soit d'installer une plaque électrique chauffante sur le côté de la pompe. Ces deux dispositions sont désavantageuses à plusieurs égards. Consequently, it is known either to wind an electrical resistance wire around the pump, or to install an electric heating plate on the side of the pump. These two provisions are disadvantageous in several respects.

D'une part, elles rendent difficile l'accès à la pompe lors des travaux d'entretien et de réparation. D'autre part, elles nécessitent une isolation coûteuse si l'on veut que l'énergie thermique profite principalement à la-pompe et ne rayonne pas inutilement dans l'atmosphère. Enfin, la méthode de la plaque chauffante entraîne des coûts de construction appréciables et les dépenses correspondantes.On the one hand, they make it difficult to access the pump during maintenance and repair work. On the other hand, they require costly insulation if one wants thermal energy to mainly benefit the pump and not to radiate unnecessarily into the atmosphere. Finally, the hot plate method involves appreciable construction costs and the corresponding expenses.

C'est pourquoi le but de la présente invention est de réaliser le chauffage que l'on souhaite impartir à la pompe d'une façon plus efficace qu'antérieurement sur le plan constructif, sans nuire pour autant à l'accessibilité de la pompe, notamment aux fins de réparation ou d'entretien. En outre, la solution selon l'invention se distingue par un faible coût de construction et un rendement thermique élevé. This is why the aim of the present invention is to produce the heating which it is desired to impart to the pump in a more efficient manner than previously on the constructive level, without however adversely affecting the accessibility of the pump, especially for repair or maintenance. In addition, the solution according to the invention is distinguished by a low construction cost and a high thermal efficiency.

Selon l'invention, ces buts sont atteints par le fait que le chauffage s'effectue au moyen d'une cartouche chauffante cylindrique logée dans une perforation du corps de la pompe. On obtient ainsi l'avantage que la source de chaleur est placée entièrement à l'intérieur de la pompe. Ceci permet une installation peu encombrante et économique qui assure un rendement particulièrement élevé, car pratiquement aucune chaleur perdue ne peut arriver à l'extérieur. En outre, le démontage de la pompe est possible sans aucun travail supplémentaire. En même temps, on obtient l'avantage de pouvoir opérer avec une grande charge de chauffe à la surface de la cartouche, car cette dernière n'est pas baignée par le liquide à chauffer et elle ne risque donc pas de subir une carbonisation. According to the invention, these objects are achieved by the fact that the heating is carried out by means of a cylindrical heating cartridge housed in a perforation of the pump body. This gives the advantage that the heat source is placed entirely inside the pump. This allows a space-saving and economical installation which ensures a particularly high efficiency, since practically no waste heat can arrive outside. In addition, disassembly of the pump is possible without any additional work. At the same time, the advantage is obtained of being able to operate with a large heating load on the surface of the cartridge, since the latter is not bathed in the liquid to be heated and it therefore does not risk being subjected to carbonization.

Pour assurer un transfert de chaleur optimal et homogène vers les canaux qui, à l'intérieur de la pompe, conduisent le fluide à chauffer, la cartouche chauffante est avantageusement disposée, parallèlement à l'axe du rotor, entre les conduits d'aspiration et de refoulement de la pompe. To ensure optimal and homogeneous heat transfer to the channels which, inside the pump, conduct the fluid to be heated, the heating cartridge is advantageously arranged, parallel to the axis of the rotor, between the suction ducts and pump discharge.

Par suite, non seulement l'intérieur de la pompe, mais encore ces conduits d'aspiration et de refoulement sont uniformément alimentés en chaleur.As a result, not only the interior of the pump, but also these suction and discharge pipes are uniformly supplied with heat.

Selon une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, la cartouche chauffante est logée dans l'une des perforations qui sont prévues dans le corps de pompe pour le montage du couvercle à bride. Par suite, les travaux de montage nécessaires à l'installation de la cartouche chauffante sont réduits au minimum. I1 suffit simplement d'adapter la longueur de la perforation qui est déjà prévue dans le corps de pompe pour le montage du couvercle à la profondeur à laquelle est logée la cartouche chauffante, et, éventuellement, de tailler un filetage dans le couvercle à bride. According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the heating cartridge is housed in one of the perforations which are provided in the pump body for mounting the flange cover. As a result, the assembly work required to install the heating cartridge is reduced to a minimum. It is simply enough to adapt the length of the perforation which is already provided in the pump body for mounting the cover to the depth at which the heating cartridge is housed, and, possibly, to cut a thread in the flange cover.

Enfin, il peut également être avantageux de relier la cartouche chauffante à un régulateur thermostatique de type connu. Finally, it may also be advantageous to connect the heating cartridge to a thermostatic regulator of known type.

Etant donné que les fils de connexion de la cartouche chauffante sont sensibles au flambage, il est recommandé de les faire passer dans un tube protecteur rigide. Avantageusement, la longueur de ce tube protecteur est calculée de telle manière que la liaison des fils de connexion avec les conducteurs de prolongement plus solides puisse être réalisée à l'intérieur du tube protecteur. Les fils de connexion sont alors protégés contre tout effort mécanique et, en particulier, contre tout effort de flexion. En effet, la zone de flexion est ainsi reportée vers une zone non critique, c'est-à-dire vers la zone où se trouvent les conducteurs de prolongement plus solides. Since the connection wires of the heating cartridge are sensitive to buckling, it is recommended to pass them through a rigid protective tube. Advantageously, the length of this protective tube is calculated in such a way that the connection wires are connected with the more solid extension conductors can be made inside the protective tube. The connection wires are then protected against any mechanical force and, in particular, against any bending force. In fact, the bending zone is thus transferred to a non-critical zone, that is to say to the zone where the more solid extension conductors are located.

Le tube protecteur lui-même peut avantageusement être fixé par deux pattes sur le couvercle à bride du corps de pompe, par exemple au moyen des deux vis de fixation adjacentes du couvercle à bride. The protective tube itself can advantageously be fixed by two tabs on the flange cover of the pump body, for example by means of the two adjacent fixing screws of the flange cover.

I1 est particulièrement avantageux que le tube protecteur présente à son extrémité arrière un anneau d'étan chéité élastique qui peut être serre, par vissage d'une vis de pression, sur les conducteurs de prolongement des fils de connexion. On obtient ainsi une fermeture qui est à la fois étanche et résistante à la traction, et donc une protection optimale des fils de connexion. I1 is particularly advantageous that the protective tube has at its rear end an elastic sealing ring which can be tightened, by screwing a pressure screw, on the conductors for extending the connection wires. A closure is thus obtained which is both waterproof and tensile resistant, and therefore optimal protection of the connection wires.

Parfois, il est également souhaitable que les conducteurs de prolongement reliés aux fils de connexion ne soient pas libres, mais passent dans une gaine de protection spéciale. En pareil cas, et selon une forme de réalisation particulièrement avantageuse, la vis de pression peut être constituée par le manchon d'une gaine de protection qui raccorde cette dernière au tube protecteur. Ceci signifie que, lorsqu'on raccorde la gaine de protection, on obtient automatiquement le serrage désiré de l'anneau d'étanchéité disposé dans le tube protecteur sur les conducteurs de prolongement ainsi, les fils de connexion de la cartouche chauffante sont soulagés des efforts de traction.Le tube protecteur lui-même peut être réalisé de diverses manières, et, en particulier, on peut utiliser des tuyaux flexibles ondulés qui presentent une grande flexibilité et assurent une bonne protection contre tous les efforts mécaniques. Sometimes it is also desirable that the extension conductors connected to the connection wires are not free, but pass through a special protective sheath. In such a case, and according to a particularly advantageous embodiment, the pressure screw can be constituted by the sleeve of a protective sheath which connects the latter to the protective tube. This means that, when the protective sheath is connected, the desired tightening of the sealing ring placed in the protective tube on the extension conductors is automatically obtained, so the connection wires of the heating cartridge are relieved of stress. The protective tube itself can be produced in various ways, and, in particular, flexible corrugated hoses can be used which have great flexibility and provide good protection against all mechanical stresses.

La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels
- La figure 1 est une vue en coupe axiale de la pompe selon la présente invention
- La figure 2 représente une vue en coupe prise selon la ligne II-II de la figure 1
- La figure 3 montre une vue en plan de l'objet de la figure i
- La figure 4 est une vue en coupe agrandie montrant le raccordement de la cartouche chauffante au tube protecteur;
- La figure 5 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 4, mais elle représente en outre une gaine de protection supplémentaire pour les conducteurs de prolongement ; et
- La figure 6 montre une vue en plan de la pompe et du tube protecteur fixé au couvercle à bride.The description which follows, and which has no limiting character, will make it possible to understand clearly how the present invention can be put into practice. It should be read in conjunction with the accompanying drawings, among which
- Figure 1 is an axial sectional view of the pump according to the present invention
- Figure 2 shows a sectional view taken along line II-II of Figure 1
- Figure 3 shows a plan view of the object of Figure i
- Figure 4 is an enlarged sectional view showing the connection of the heating cartridge to the protective tube;
- Figure 5 is a sectional view similar to that of Figure 4, but it further represents an additional protective sheath for the extension conductors; and
- Figure 6 shows a plan view of the pump and the protective tube attached to the flange cover.

Dans un corps de pompe 1 est monté, sur des roulements à biles 2 et 3, un arbre 4 qui peut être entraine par son extrémité libre. A son autre extrémité, il porte un rotor 5 en forme de cylindre denté. Le rotor 5 tourne dans un évidement coaxial 6 pratiqué à l'intérieur de la pompe. A l'intérieur du rotor 5 est montée, excentriquement par rapport à celui-ci, une roue dentée 7 qui engrène en sa région supéricure avec le rotor 5. La roue dentée 7 est montée sur un axe 8 qui est fixé à son tour à un couvercle à bride 9 vissé sur le corps de pompe. In a pump body 1 is mounted, on ball bearings 2 and 3, a shaft 4 which can be driven by its free end. At its other end, it carries a rotor 5 in the form of a toothed cylinder. The rotor 5 rotates in a coaxial recess 6 formed inside the pump. Inside the rotor 5 is mounted, eccentrically with respect thereto, a toothed wheel 7 which meshes in its upper region with the rotor 5. The toothed wheel 7 is mounted on an axis 8 which in turn is fixed to a flange cover 9 screwed onto the pump body.

La figure 2 montre plus nettement l'excentricité entre le rotor 5 et la roue dentée 7. Elle montre en outre que, dans l'espacement résultant de cette excentricité, est disposé un segment circulaire 9a présentant une forme en croissant et faisant corps avec le couvercle à bride 9. Par suite, au-dessus et au-dessous du segment circulaire 9a sont formées des chambres fermées dans lesquelles le liquide à refouler est transporté d'un côté à l'autre de l'intérieur de la pompe selon le sens de rotation du rotor 5 et de la roue dentée 7. Les conduits d'aspiration et de refoulement qui débouchent de part et d'autre dans l'intérieur de la pompe sont désignés par les repères 10 et 11. FIG. 2 shows more clearly the eccentricity between the rotor 5 and the toothed wheel 7. It further shows that, in the spacing resulting from this eccentricity, is arranged a circular segment 9a having a crescent shape and being integral with the flanged cover 9. As a result, above and below the circular segment 9a are formed closed chambers in which the liquid to be pumped is transported from one side to the other inside the pump in the direction of rotation of the rotor 5 and of the toothed wheel 7. The suction and discharge conduits which open on either side into the interior of the pump are designated by the references 10 and 11.

Pour maintenir l'intérieur de la pompe à la température désirée, par exemple à 800C, une cartouche chauffante cylindrique 12 est logée dans le corps de pompe 1. Cette cartouche chauffante 12 se trouve juste au-dessus du rotor 5, entre les conduits d t aspiration et de refoulement 10 et 11. To maintain the interior of the pump at the desired temperature, for example at 800C, a cylindrical heating cartridge 12 is housed in the pump body 1. This heating cartridge 12 is located just above the rotor 5, between the conduits dt suction and discharge 10 and 11.

La chaleur dégagée par cette cartouche se répartit ainsi de manière optimale entre les régions de la pompe qui sont parcourues par le liquide sans que la cartouche elle-même soit en contact direct avec le milieu à pomper. Il est ainsi exclu que le milieu puisse se carboniser et attacher à la cartouche chauffante. Les pertes de chaleur, qui étaient inévitables avec les modes de chauffage à enveloppement antérieurement connus, sont également exclues grâce au fait que la cartouche chauffante est logée directement dans la pompe. En effet, au-dessous de la cartouche chauffante se trouve la cavité de la pompe sous la forme de l'évidement 6, latéralement se trouvent les conduits d'aspiration et de refoulement 10 et 11, et au-dessus de la cartouche chauffante se trouve le limiteur de pression13qui relie les conduits d'aspiration et de refoulement.Ainsi, la chaleur dissipée par la pompe arrive toujours dans des régions où elle est nécessaire, et il est superflu de prendre des mesures spéciales d'isolation.The heat released by this cartridge is thus distributed optimally between the regions of the pump which are traversed by the liquid without the cartridge itself being in direct contact with the medium to be pumped. It is thus excluded that the medium can carbonize and attach to the heating cartridge. Heat losses, which were inevitable with previously known envelope heating modes, are also excluded thanks to the fact that the heating cartridge is housed directly in the pump. Indeed, below the heating cartridge is the cavity of the pump in the form of the recess 6, laterally are the suction and discharge conduits 10 and 11, and above the heating cartridge finds the pressure relief valve13 which connects the suction and discharge lines, so the heat dissipated by the pump always arrives in regions where it is needed, and there is no need for special insulation measures.

La cartouche chauffante 12 est formée d'un tubeenveloppe dans lequel est enroulé un conducteur chauffant résistant à la chaleur. De telles cartouches chauffantes sont des éléments préfabriqués normalisés que l'on peut se procurer à un prix avantageux. The heating cartridge 12 is formed of a casing tube in which is wound a heat resistant heating conductor. Such heating cartridges are standardized prefabricated elements which can be obtained at an advantageous price.

La vue en plan représentée sur la figure 3 montre une localisation particulièrement avantageuse de la cartouche chauffante 12. Comme on le voit, cinq vis de fixation sont prévues pour visser le couvercle à bride 9 sur le corps de pompe 1. Il suffit alors d'utiliser l'une des perforations prévues pour la fixation du couvercle à bride 9, à savoir celle du haut, pour y loger la cartouche chauffante. De cette manière, il y a simplement lieu d'adapter la perforation existante du corps de pompe aux dimensions de la cartouche chauffante et de fermer ensuite la perforation correspondante du couvercle à bride 9 par une vis 14 à perçage axial afin que la cartouche chauffante soit empêchée de glisser au dehors et que ses fils de connexion 15, 16 puissent être amenés à l'extérieur.Bien entendu, il entre dans le cadre de la présente invention d'utiliser en outre cette vis à perçage axial pour fixer le couvercle à bride 9 sur le corps de pompe, ce qui est toutefois superflu dans la plupart des cas d'application, car, à cet effet, les quatre vis de fixation restantes sont le plus souvent suffisantes. The plan view shown in FIG. 3 shows a particularly advantageous location of the heating cartridge 12. As can be seen, five fixing screws are provided for screwing the flange cover 9 onto the pump body 1. It then suffices to use one of the holes provided for fixing the flange cover 9, namely the top one, to house the heating cartridge. In this way, it is only necessary to adapt the existing perforation of the pump body to the dimensions of the heating cartridge and then close the corresponding perforation of the flange cover 9 with a screw 14 with axial drilling so that the heating cartridge is prevented from sliding outside and that its connection wires 15, 16 can be brought outside. Of course, it is within the scope of the present invention to also use this screw with axial drilling to fix the flange cover 9 on the pump body, which is however superfluous in most application cases, because, for this purpose, the four remaining fixing screws are most often sufficient.

La figure 4 montre une variante particulièrement avantageuse. Dans celle-ci, on utilise une cartouche chauffante 12 qui est déjà solidaire d'une douille de vissage 14a. Figure 4 shows a particularly advantageous variant. In this, a heating cartridge 12 is used which is already integral with a screwing sleeve 14a.

Il faut ajouter qu'ici les fils de connexion 15 et 16 n'arrivent pas directement à l'extérieur, mais passent tout d'abord dans un tube protecteur 17. ta longueur de ce tube protecteur 17 est calculée de telle sorte que la liaison des fils avec les conducteurs de prolongement plus solides 18, 19 s'effectue dans le tube en question. A l'extrémité du tube protecteur 17 est monté un corps de vis 20 contenant un anneau d'étanchéité élastique 21. La fermeture du corps de vis est assurée par une vis de-pression 22 qui peut se visser dans celui-ci et qui s'appuie axialement sur l'anneau d'étanchéité 21, en le comprimant et en le serrant sur les conducteurs de prolongement 18 et 19 du fait de l'expansion radiale qui en résulte.It should be added that here the connection wires 15 and 16 do not come directly to the outside, but first pass through a protective tube 17. Your length of this protective tube 17 is calculated so that the connection wires with the more solid extension conductors 18, 19 are made in the tube in question. At the end of the protective tube 17 is mounted a screw body 20 containing an elastic sealing ring 21. The screw body is closed by a pressure screw 22 which can be screwed into it and which s 'presses axially on the sealing ring 21, compressing and tightening it on the extension conductors 18 and 19 due to the radial expansion which results therefrom.

Le tube protecteur 17, avec la fermeture que l'on vient de décrire, n' assure pas seulement l'étanchéité, mais aussi - et surtout - soulage les fils de connexion 15 et 16 de tous les efforts mécaniques, et, en particulier, des efforts de traction et de flexion. The protective tube 17, with the closure which has just been described, does not only ensure sealing, but also - and above all - relieves the connection wires 15 and 16 from all mechanical stresses, and, in particular, tensile and bending forces.

Le fait que les fils de connexion 15 et 16 soient soulagés et qu'ils soient isolés hermétiquement de l'environ nement extérieur, et, en particulier, des projections d'eau et autres, signifie que la cartouche chauffante ainsi raccordée, et donc aussi la pompe selon l'invention, satisfont à des normes de protection particulièrement sévères. The fact that the connection wires 15 and 16 are relieved and that they are hermetically isolated from the external environment, and in particular from water splashes and the like, means that the heating cartridge thus connected, and therefore also the pump according to the invention meet particularly strict protection standards.

La figure 5 montre une variante de la figure 4 qui s'en distingue uniquement par le fait que la vis de pression 22 est constituée par le manchon de raccordement 22a d'une gaine protectrice 23 recouvrant les conducteurs de prolongement 18 et 19. Autrement dit, lorsque l'on raccorde la gaine de protection 23 en vissant son manchon de raccordement 22a, le blocage de l'anneau d'étanchéité élastique 21 s'effectue automatiquement de la même manière que, dans le dispositif selon la figure 4, il est assuré au moyen de la vis de pression 22. Figure 5 shows a variant of Figure 4 which is distinguished only by the fact that the pressure screw 22 is constituted by the connecting sleeve 22a of a protective sheath 23 covering the extension conductors 18 and 19. In other words , when the protective sheath 23 is connected by screwing its connection sleeve 22a, the elastic sealing ring 21 is automatically locked in the same way as, in the device according to FIG. 4, it is secured by means of the pressure screw 22.

La gaine protectrice 23 peut se présenter sous la forme d'un tuyau souple ondulé qui est entouré, pour augmenter son étanchéité, d'une gaine de matière synthétique moulée par injection. Toutefois, bien entendu, on peut envisager également d'autres structures pour la réalisation de cette gaine protectrice. The protective sheath 23 can be in the form of a corrugated flexible pipe which is surrounded, to increase its tightness, by a sheath of synthetic material injection molded. However, of course, one can also consider other structures for the production of this protective sheath.

Enfin, la figure 6 montre la fixation du tube protecteur 17 sur le couvercle à bride 9. On voit que le tube protecteur 17 présente à cet effet deux pattes verticales 17a et 17b qui s'étendent jusqu'aux vis de fixation adjacentes du couvercle à bride 9 et qui sont fixées par ces vis au couvercle à bride. Hien entendu, il entre dans le cadre de la présente invention de fixer le tube protecteur 17 à la pompe d'une autre façon. Finally, FIG. 6 shows the attachment of the protective tube 17 to the flange cover 9. It can be seen that the protective tube 17 has for this purpose two vertical tabs 17a and 17b which extend to the adjacent fixing screws of the cover to flange 9 and which are fixed by these screws to the flange cover. Of course, it is within the scope of the present invention to fix the protective tube 17 to the pump in another way.

Pour récapituler, l'avantage offert par l'invention est que l'on obtient une possibilité d'installation de la cartouche chauffante particulièrement peu encombrante, économique et très efficace. Du fait du montage à sec de la cartouche, une charge de chauffe superficielle très élevée, atteignant environ 20 W/cm2, et une température de surface atteignant environ 4000C sont possibles. En outre, autre avantage des dispositions selon la présente invention est que la cartouche chauffante peut être montée, même après coup, sans moyens importants et sur place, dans des pompes qui sont déjà en service. To summarize, the advantage offered by the invention is that a possibility of installing the heating cartridge which is particularly compact, economical and very effective is obtained. Due to the dry mounting of the cartridge, a very high surface heating load, reaching about 20 W / cm2, and a surface temperature reaching about 4000C are possible. In addition, another advantage of the arrangements according to the present invention is that the heating cartridge can be mounted, even after the fact, without significant means and on site, in pumps which are already in service.

Claims

- CLAIMS

1. Heatable gear pump for viscous media, in particular for heavy oil, characterized in that the heating is carried out by means of a cylindrical heating cartridge (12) housed in a perforation of the pump body.

2. Pump according to claim 1, characterized in that the heating cartridge (12) is arranged parallel to the axis of the rotor between the suction and discharge conduits (10, 11) of the pump.

3. Pump according to any one of claims 1 and 2, of the kind in which the pump body is closed by a screwed flange cover, characterized in that the heating cartridge (12) is housed in one of the provided perforations in the pump body for mounting the flange cover (9).

4. Pump according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the heating cartridge (12) is connected to a thermostatic regulator.

5. Pump according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the connection wires (15, 16) of the heating cartridge (12) pass through a rigid protective tube (17).

6. Pump according to claim 5, characterized in that the protective tube (17) is fixed by two tabs (17a, 17b) to the flange cover (9) of the pump body (1).

7. Pump according to any one of claims 5 and 6, characterized in that the protective tube (17) has at its rear end an elastic sealing ring (21) which can be tightened, by screwing a screw pressure (22), on the extension conductors (18, 19) of the connection wires (15, 16).

8. Pump according to claim 7, characterized in that the pressure screw is constituted by the connection sleeve (22 a) of a protective sheath (23) which connects the latter to the protective tube (17).