[0001] L'invention concerne une pompe centrifuge à diffuseur démontable pour la mise en
circulation d'un fluide tel que le fluide de refroidissement d'un réacteur nucléaire.
[0002] Dans les réacteurs nucléaires tels que les réacteurs nucléaires à eau sous pression,
le fluide de refroidissement des assemblages combustibles constituant le coeur du
réacteur est mis en circulation dans le circuit de refroidissement ou circuit primaire
par des groupes moto-pompes comprenant une pompe hélicocentrifuge et un moteur d'entrainement
de cette pompe.
[0003] Une telle pompe centrifuge comporte une volute constituée par une enceinte généralement
soudée sur les tuyauteries du circuit primaire, dans laquelle sont pratiquées des
ouvertures pour l'entrée et la sortie du fluide de refroidissement dans la pompe.
[0004] Un conduit d'aspiration démontable prolonge l'ouverture d'entrée à l'intérieur de
la volute et un rotor monté sur un arbre relié au moteur d'entrainement est disposé
à l'intérieur de la volute, dans le prolongement du conduit d'aspiration pour la mise
en circulation du fluide de refroidissement. Ce rotor est constitué par une roue à
aubes qui est elle-même entourée par un diffuseur fixe portant des ailettes de guidage
du fluide et solidaire à l'une de ses extrémités du conduit d'aspiration. Ce diffuseur
est généralement relié de façon rigide et permanente avec la volute soit directement
soit uniquement par l'intermédiaire du conduit d'aspiration.
[0005] Une ouverture est prévue dans la volute pour permettre le passage du rotor au moment
du montage de la pompe, cette ouverture étant ensuite obturée par un passage étanche
permettant la traversée de l'arbre du rotor entre l'intérieur de la volute et le moteur
d'entrainement fixé sur la volute au-dessus de l'ouverture de passage du rotor.
[0006] Le diffuseur disposé autour du rotor permet de guider le fluide de refroidissement
mis en mouvement par la roue à aubes du rotor, à l'intérieur de la volute avant sa
sortie par l'ouverture de sortie.
[0007] De telles pompes qui ont un très grand débit, supérieur à 20.000 m3/heure, et qui
réalisent la mise en circulation d'un fluide à haute pression et à haute température
sont soumises à des conditions d'utilisation particulièrement sévères.
[0008] D'autre part, on demande une très grande fiabilité pour ces dispositifs, si bien
que des opérations de contrôle et d'entretien sont nécessaires deux périodes d'utilisation
continue de-la pompe.
[0009] Le groupe moto-pompe doit ainsi être conçu comme un ensemble amovible permettant
l'examen de la surface intérieure de la volute et des soudures de raccordement.
[0010] Par ailleurs, le diamètre de l'ouverture axiale supérieure de la volute au-dessus
de laquelle est disposé le moteur d'enttainement de la pompe doit être aussi réduit
que possible afin de limiter les efforts exercés en fonctionnement par exemple sur
les brides d'assemblage entre la pompe et le moteur.
[0011] Ces deux exigences concernant l'accessibilité des parties internes de la pompe et
la dimension de l'ouverture axiale de la volute sont contradictoires car l'examen
de la surface intérieure de la volute et des soudures suppose un démontage et une
extraction du diffuseur par l'ouverture axiale de la volute.
[0012] On a donc proposé d'utiliser un diffuseur possédant un tracé axial facilitant les
opérations d'examen et d'entretien de la volute à partir de l'ouverture axiale supérieure
de celle-ci. Cependant, cette solution conduit à un tracé hydraulique défavorable
et exige malgré tout un diamètre relativement important de l'ouverture de la volute.
[0013] Si l'on adopte un tracé radial du diffuseur plus favorable du point de vue hydraulique,
il faut prévoir une ouverture axiale supérieure de la volute encore plus importante
et ceci présente des inconvénients qui ont été mentionnés ci-dessus.
[0014] Le but de l'invention est donc de proposer une pompe centrifuge à diffuseur démontable
pour la mise en circulation d'un fluide, comportant une volute constituée par une
enceinte ayant des ouvertures pour l'entrée et la sortie du fluih, un conduit d'aspiration
démontable fixé sur la volute au niveau de l'ouverture d'entrée du fluide et dirigé
vers l'intérieur de celle-ci, un rotor disposé à l'intérieur de la volute fixé sur
un arbre passant par une ouverture prévue dans la paroi de la volute et permettant
le passage du rotor, pour le raccordement à un moteur d'entrainement ainsi qu'un diffuseur
de forme annulaire ayant pour axe de symétrie de révolution l'axe de rotation du rotor,
disposé autour du rotor à l'intérieur de la volute et fixé sur le conduit d'aspiration
à l'une de ses extrémités, les opérations d'examen et d'entretien des organes internes
de la pompe, en particulier la surface interne de la volute et le diffuseur, pouvant
être effectuées à l'aide d'appareils de contrôle appropriés introduits par l'ouverture
de passage du rotor.
[0015] Dans ce but, le diffuseur comporte au moins trois parties séparables et raccordables
suivant des surfaces de raccord traversant la totalité du corps du diffuseur entre
sa face interne disposée vers le rotor et sa face externe dirigée vers la surface
intérieuie de la volute et entre son extrémité de raccord avec le conduit d'aspiration
munie de moyens de liaison démontables et son extrémité opposée, chacune de ces parties
du diffuseur étant usinée suivant une portion de gorge annulaire à section trapézoïdale
à son extrémité opposée à l'extrémité de raccord avec le conduit d'aspiration et comportant
une saillie formant une portion d'anneau, cependant que la volute comporte une gorge
annulaire pour l'engagement des saillies annulaires de chacune des parties du diffuseur
et qu'une pièce de centrage comportant une partie annulaire à section trapézoïdale
est fixée de façon amovible sur la volute pour son engagement dans la gorge annulaire
à section trapèzoldale constituée par les portions de gorge des parties du diffuseur,
lorsqu'elles sont juxtaposées.
[0016] Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire à titre d'exemples
non limitatifs, en se référant aux figures jointes en annexe, deux modes de réalisation
d'une pompe centrifuge suivant l'invention, cette pompe étant du type utilisé sur
le circuit primaire des réacteurs nucléaires à eau sous pression.
[0017]
La figure 1 représente une vue en élévation avec coupe partielle par un plan de symétrie,
d'une pompe centrifuge du circuit primaire d'un réacteur nucléaire à eau sous pression,
selon l'art antérieur.
La figure 2 représente une vue selon A de la figure 1.
La figure 3 représente une vue partielle en coupe par un plan vertical de symétrie
d'une pompe centrifuge suivant l'invention.
La figure 4 est une vue de dessus schématique de la partie inférieure du diffuseur
de la pompe représentée à la figure 3.
La figure 5 est une représentation analogue à celle de la figure 3, d'un second mode
de réalisation de la fixation du diffuseur sur le conduit d'aspiration de la pompe.
[0018] Sur les figures 1 et 2 on voit une pompe telle que celles utilisées actuellement
sur les circuits primaires des réacteurs nucléaires à eau sous pression comportant
un ensemble moteur 1 et un ensemble pompe 2. L'ensemble moteur 1 est raccordé à la
volute 3 de la pompe par l'intermédiaire d'un support 4 relié par des vis à la partie
supérieure de la volute 3 au niveau de l'ouverture axiale supérieure 5 de cette volute.
Le rotor 6 de la pompe est monté sur un arbre 7 relié à l'arbre 8 de sortie du moteur
1.
[0019] L'ouverture 5 permet le passage du rotor 6 constitué par une roue à aubes lors du
montage de la pompe et le passage étanche de l'arbre 7 par l'intermédiaire de joints
et de paliers 9, lorsque le montage de la pompe est terminé comme représenté à la
figure 1, la fermeture de l'ouverture 5 étant assurée par une pièce de fermeture 10.
[0020] Une barrière thermique 11 permet de limiter le transfert calorifique entre la volute
et la partie supérieure de la pompe (palier, joints d'étanchéité ...).
[0021] Un volant d'inertie 12 est monté solidaire de la partie supérieure de l'arbre du
moteur en partie haute de ce moteur.
[0022] La volute 3 est percée d'une ouverture d'entrée 14 et d'une ouverture de sortie constituant
un conduit de refoulement 15 pour l'eau sous pression. L'ouverture 14 est prolongée
par un conduit d'aspiration 16 dans la partie interne de la volute 3. Le conduit 16
est fixé sur la volute 3 et peut être démonté et extrait par l'ouverture 5.
[0023] Le diffuseur 18 est relié à la sortie du conduit d'aspiration 16 à l'intérieur de
la volute. Ce diffuseur fixe de forme annulaire entoure complètement le rotor 6 et
réalise le guidage de l'eau dont le parcours dans la pompe est figuré par des flèches.
[0024] Des pattes de fixation 19 relient la pompe à son système de suspension.
[0025] Sur la figure 3, on voit une partie d'une pompe centrifuge selon l'invention comportant
une volute 23 ayant une ouverture axiale supérieure 25 par laquelle on peut introduire
le rotor 26 constitué par une roue à aubes 27.
[0026] En se reportant à la fois aux figures 3 et 4, on voit que le diffuseur 21 de cette
pompe fixé à sa partie basse sur le conduit d'aspiration 22 par l'intermédiaire de
vis 30 est constitué de six parties 21a, 21b, 21c, . 21d, 21e, 21f séparées par des
découpes 31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f.
[0027] Les découpes 31 sont réalisées suivant des surfaces courbes traversant tout le corps
annulaire du diffuseur 21 entre sa face interne 32 dirigée vers le rotor 26 et sa
face externe 33 dirigée vers la surface intérieure de la volute 33. Ces découpes 31
sont d'autre part réalisées sur toute la hauteur du diffuseur depuis sa partie de
jonction avec le conduit d'aspiration 22 jusqu'à sa partie supérieure au niveau de
l'ouverture axiale supérieure de la volute 25.
[0028] De cette façon les six parties 21a à 21f du diffuseur sont entièrement séparables
les unes des autres lors du démontage du diffuseur.
[0029] Les découpes 31 sont d'autre part réalisées chacune entre deux aubages 35 successifs
du diffuseur.
[0030] Certaines des parties du diffuseur, comme la partie 21d sont réalisées de façon que
l'ouverture dans la surface interne 32 du diffuseur résultant de leur démontage soit
d'une largeur supérieure à la face de la partie 21d constituant une portion de la
surface 33 du diffuseur.
[0031] Chacune des parties 21a à 21f du diffuseur comporte un ou pou- sieurs trous taraudés
pour la fixation des vis 30 permettant de relier la partie basse du diffuseur au conduit
d'aspiration 22.
[0032] D'autre part chacune de ces parties du diffuseur est usinée à sa partie supérieure
suivant une gorge 36 de forme annulaire ayant pour axe de symétrie de révolution,
l'axe de symétrie du diffuseur qui est confondu avec l'axe yy' du rotor lorsque le
diffuseur et le rotor sont en place dans la volute 23 de la pompe.
[0033] Comme il est visible à la figure 3, la gorge 36 a une section trapèzotdale dont un
côté est incliné vers l'axe de la pompe et vers le haut.
[0034] Chacune des parties du diffuseur comporte d'autre part une saillie annulaire 37 ayant
également pour axe de symétrie de révolution l'axe du diffuseur ou l'axe yy' de la
pompe, lorsque le diffuseur est en place dans la volute.
[0035] La paroi supérieure de la volute 23 comporte une rainure annulaire 38 d'axe yy'.
[0036] Enfin, une pièce de centrage 40 comportant une partie à section trapézoïdale 41 est
réalisée sous forme d'un anneau d'axe yy'. La pièce annulaire 40 est mise en position
autour de l'ouverture 25, sur la volute 23 et fixée à cette volute par l'intermédiaire
de vis 44 et de trous taraudés 45 correspondants ménagés dans la paroi supérieure
de la volute 23.
[0037] La gorge 36 et la partie 41 de la pièce de centrage 40 ont des formes correspondantes
ainsi qu'il est visible à la figure 3.
[0038] La fabrication du diffuseur peut être réalisée par moulage monobloc de l'ensemble
de ce diffuseur 21 puis par découpage et usinage de cet ensemble de façon à obtenir
les différents tronçons 21a à 21f. Ce diffuseur pourrait être également obtenu par
fabrication séparée des divers tronçons 21a à 21f.
[0039] Les opérations de montage du diffuseur à l'intérieur de la volute 23 vont maintenant
être décrites en détail en se référant aux figures 3 et 4.
[0040] Pendant le montage du diffuseur, l'ouverture 25 est entièrement dégagée et le rotor
26 ainsi que le conduit d'aspiration 22 n'ont pas encore été introduits dans la volute.
La pièce de centrage 40 n'est pas encore en position sur la partie supérieure de cette
volute.
[0041] Les différents tronçons du diffuseur sont introduits à l'intérieur de la volute 23
par l'ouverture 25 selon une orientation permettant leur passage à travers cette ouverture
25.
[0042] Ces parties du diffuseur sont introduites successivement et leurs saillies 37 sont
mises en place dans la gorge 38, ce qui assure le maintien provisoire de ces différentes
parties du diffuseur. On place ainsi les parties 21a, 21b, 21c, 21e et 21f, puis la
partie 21d dont on introduit la face externe dans l'espace subsistant entre les parties
21c et 21e. Cette partie 21d occupe la position 21'd représentée en tirets sur la
figure 4. Il suffit alors de faire effectuer à cette partie 21d une rotation autour
de l'axe vertical passant par le point 0 visible sur la figure 4, grâce à un outillage
spécial permettant de saisir la pièce 21d et d'effectuer la rotation, pour faire passer
la pièce de sa position 21d à sa position définitive 21d.
[0043] Les différentes portions de gorge 36 usinées sur les faces supérieures desdifférentes
parties du diffuseur 21 constituent alors une gorge annulaire continue dans laquelle
on peut introduire la partie 41 de la pièce de centrage 40 pour réaliser la mise.en
place et le centrage du diffuseur.
[0044] Des vis 44 sont alors mises en place dans les trous taraudés 45 pour réaliser la
fixation de la pièce 40 et le centrage définitif du diffuseur 21 dans la volute. On
introduit le conduit d'aspiration 22 dans l'ouverture centrale et. l'on assure sa
fixation sur la volute.
[0045] On effectue alors la fixation définitive du diffuseur dans la volute par mise en
place et serrage des vis 30 reliant la partie inférieure du diffuseur 21 au conduit
d'aspiration 22.
[0046] Le démontage du diffuseur peut être évidemment effectué par des opérations inverses.
[0047] Sur la figure 5, est représentée une variante d'exécution de la fixation entre la
partie inférieure du diffuseur 21 et la partie supérieure du conduit d'aspiration
22.
[0048] Dans ce mode de fixation, la partie inférieure 48 du diffuseur 21 est constituée
par un prolongement cylindrique venant coiffer la partie s
u- périeure du conduit d'aspiration 22. Il suffit alors de réaliser un blocage en rotation
entre les pièces 21 et 22.
[0049] On voit que les principaux avantages du dispositif suivant l'invention sont de permettre
un démontage du diffuseur de la pompe pour l'examen de ce diffuseur et de la surface
interne de la volute et des soudures, même si l'ouverture axiale supérieure de la
pompe est de petit diamètre.
[0050] D'autre part la conception proposée des différentes portions du diffuseur facilite
sa mise en place à l'intérieur de la volute. Le positionnement définitif de ces pièces
est réalisé de façon automatique lors de la mise en place de la pièce de centrage,
ce qui permet d'éviter les erreurs de montage.
[0051] Mais l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits ;
elle en comporte au contraire toutes les variantes.
[0052] C'est ainsi que le mode de fixation amovible de la partie inférieure du diffuseur
sur le conduit d'aspiration peut être d'un type quelconque et que le découpage du
diffuseur en portions permettant son démontage n'est pas limité à la forme de réalisation
qui a été décrite.
[0053] D'autre part, l'invention rapplique à toute pompe centrifuge que ces pompes soient
à diffuseur radial ou à diffuseur axial. Le domaine d'utilisation de ces pompes peut
être évidemment tout-à-fait différent de la mise en circulation du fluide de refroidissement
d'un réacteur nucléaire.
1.- Pompe centrifuge à diffuseur démontable pour la mise en circulation d'un fluide,
comportant une volute (23) constituée par une enceinte ayant des ouvertures (14) et
(15) pour l'entrée et la sortie du fluide, un conduit d'aspiration (22) démontable,
fixé sur la volute (23) au niveau de l'ouverture d'entrée (14) du fluide et dirigé
vers l'intérieur de celle-ci, un rotor (26) disposé à l'intérieur de la volute (23)
fixé sur un arbre passant par une ouverture (25) prévue dans la paroi de la volute
(23) et permettant le passage du rotor (26), pour le raccordement de cet arbre à un
moteur d'entrainement ainsi qu'un diffuseur (21) de forme annulaire ayant pour axe
de symétrie de révolution l'axe de rotation du rotor (26), disposé autour du rotor
(26) à l'intérieur de la volute (23) et fixé sur le conduit d'aspiràtion (22) à l'une
de ses extrémités, caractérisée par le fait que le diffuseur (21) comporte au moins
trois parties séparables et raccordables suivant des surfaces de raccord (31) traversant
la totalité du corps du diffuseur entre sa face interne (32) disposée vers le rotor
(26) et sa face externe (33) dirigée vers la surface intérieure de la volute (23)
et entre son extrémité de raccord avec le conduit d'aspiration (22) munie de moyens
de liaison démontables (30) et son extrémité opposée, chacune de ces parties du diffuseur
(21) étant usinée suivant une portion de gorge annulaire (36) à section trapézoïdale
à son extrémité opposée à l'extrémité de raccord avec le conduit d'aspiration (22)
et comportant une saillie (37) formant une portion d'anneau, cependant que la volute
(23) comporte une gorge annulaire (38) pour l'engagement des saillies annulaires (37)
de chacune des parties du diffuseur (21) et qu'une pièce de centrage (40) comportant
une partie annulaire à section trapézoïdale (41) est fixée de façon amovible sur la
volute (23) pour son engagement dans la gorge annulaire à section trapézotdale constituée
par les portions de gorge (36) des parties du diffuseur (22), lorsqu'elles sont juxtaposées
pour le montage de celui-ci.
2.- Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens
de liaison démontables entre l'extrémité du diffuseur (21) et le conduit d'aspiration
(22) sont constitués par des vis (30).
3.- Pompe centrifuge suivant la revendication 1,.caractérisée par le fait que les
moyens de liaison démontables entre l'extrémité du diffuseur et le conduit d'aspiration
sont constitués par une partie cylindrique (48) prolongeant le diffuseur et venant
coiffer une partie cylindrique correspondante du conduit d'aspiration.
4.- Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisée
par le fait que les surfaces de raccord (31) entre les différentes parties du diffuseur
sont des surfaces courbes situées par rapport au diffuseur entre deux aubages successifs
(35) de celui-ci.
5.- Pompe centrifuge suivant la revendication 4, caractérisée par le fait que l'une
au moins des parties du diffuseur (21d) a une face externe (33) dirigée vers la surface
intérieure de la volute (23) d'une largeur inférieure à la largeur de l'espace resté
libre entre les deux parties de diffuseur (21c et 21e) entre lesquelles elle s'intercale,
au niveau de la surface interne (32) du diffuseur (21) dirigée vers le rotor (26).
6.- Pompe centrifuge suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 et 5,
caractérisée par le fait que la pièce de centrage (40) de forme annulaire est fixée
sur la volute (23) à la périphérie de son ouverture axiale (25) prévue pour le passage
du rotor (26).