Brevet FR2010240A1 — publié le 19700213

L'invention concerne une pompe à turbine pour refouler un liquide qui est dans un état voisin de celui de la température de vaporisation, notamment l'étage de condensat d'une pompe à condensat. I1 s'agit ainsi de pompes qui refoulent un liquide de faible viscosité, et dont-la pression d'alimentation n'est que très peu supérieure à la pression de maintien de la pompe aspirante, opération au cours de laquelle il faut éviter les vaporisations avant le rotor, afin qu'il n'y ait pas de phénomène de cavitation. C'est pour des raisons techniques qu'il est souhaitable que la hauteur d'alimentation géodésique,c'est à dire la position du niveau de liquide le plus bas,par exemple dans le condenseur Rotwell, soit maintenueaussi peu que possible au-dessus du rotor d'entrée. Les pompes de condensat sont très souvent prévues pour des écoulements très importants de l'ordre de 500 à 4000 m3/H, où on peut créer des pressions allant Jusqu'à 25 Bars. On construit ces pompes avantageusement sous forme de pompes à étages, ces divers étages étant montés en série. Ce montage en série comporte un étage particulier pour le condensat, qui comporte un ou deux rotors avec des ouvertures d'entrée élargies, les pales étant construites pour des pressions de maintien faibles. La présente invention a pour but d'éviter l'apparition du phénomène de cavitation dans le fluide à refouler, mdme pour une pression faible et une susceptibilité de vaporisation correspondante élevée. L'invention concerne à cet effet une pompe à turbine pour refouler un liquide se trouvant au voisinage du point de vaporisation, et notamment l'étage à condensat d'une pompe à condensat, pompe caractérisée par ce que la pompe, et notamment l'étage de condensat, est réalisée sous forme de pompe radiale à plusieurs étages, dont les rotors, montés hydrauliquement en parallèle, sont solidaires d'un même arbre vertical et aspirent le liquide d'une même chambre (carter de pompe ) dans laquelle règne une pression correspondant à la hauteur d'alimentation, et qui envoie le liquide, par des conduites de transport séparées correspondant à chaque rotor, vers une chambre commune à pression haute. Dans la zone de l'étage à condensat, on passe alors d'un montage en série à un montage à plusieurs écoulements, c'est à direàun montage en parallèle. Ces rotors montés en parallèle aspirent le fluide, à partir d'une chambre commune, glace à la pression d'une hauteur d'alimentation donnée. Bes quantités de fluide provenant des divers rotors radiaux, et divisées en plusieurs écoulements, sont amenées par un certain nombre de conduites de refoulement, séparées, vers une chambre commune, de pression plus élevée, et sur laquelle peuvent etre branchés des montages en série connus, pour l'élévation de la pression. Afin d'obtenir une répartition uniforme de l'écoulement dans la chambre de pression, il est avantageux que les entrées et les sorties des conduites de refoulement soient décalées les unes par rapport aux autres d'un même angle. Pour des rotors radiaux à plusieurs étages on connait divers modes de réalisation. Comme dans le présent cas on tend à disposer l'ouverture d'entrée de chaque rotor aussi bas que possible, il est avantageux de ne pas utiliser de rotors situés à la hauteur du niveau de fluide, mais que tous les rotors radiaux soient montés sur un arbre commun, et qu'ils aspirent par le bas, c'est à dire que 11 orifice d'entrée se trouve sous les rotors. L'aspiration ou la hauteur d'aspiration dépend dans une large mesure de l'angle lequel le fluide aspiré attaque les arêtes des rotors. Cet angle dépend dans une large mesure de la variation de l'écoulement dans la conduite d'alimentation, par exemple en provenance du condenseur, et allant vers la chambre d'entrée, ainsi que dans le volume de la chambre d'aspiration. De cette façon, il est avantageux de monter des aubes de guidage en amont des rotors, de même qu'il est avantageux d'un autre ct4 dè monter en aval des rotors des spirales et/ou des aubes directrices. Il faut qutà l'intérieur des divers étages montés en parallèle l'écoulement s'accèlère de façon aussi continue que possible vers l'entrée de la roue à aube. Dans le cadre de la présente invention, on monte par exemple sur l'arbre deux à quatre rotors exactement identiques, orientés dans la même direction et fixéè sur un arbre commun. On dimensionne les divers rotors et les aubes directrices correspondantes de l'étage à condensat de façon à travailleravec des écoulements plus faibles que la valeur optimale. Si alors on a effectivement la création de vapeur dans le rotor supérieur, alors que les autres rotors ont toujours suffisamment de pression. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et de la figure unique annexée représentant un exemple de réalisation de l'invention. Le corps de pompe 4 est soudé sur une plaque de base 2. Ce corps de pompe comporte à sa partie inférieure un palier 6 pour l'arbre 8. La plaque de base 2 est soudée au boitier, qui comporte une chambre extérieure 10 et une chambre intérieure 12. Un raccord à brides 14 conduit à la chambre extérieure ; ce raccord vient du collecteur de condensation. Le liquide peut pénétrer dans le récipient 4 par un ou plusieurs perçages 16. L'arbre 8 porte trois roues radiales 18, 20, 22 disposées les unes sur les autres, dont les roues directrices 24, 26, 28 sont montées en amont. Des aubes 30, 32, 34 sont montées à la sortie des rotors, ces aubes fixes conduisant au carter en spirale 36, 38, 40. Une conduite particulière sort de chaque carter en spirale pour aller dans le collecteur à pression 42. Parmi ces conduites particulières, la conduite 44 de l'étage inférieur a été représentée vue en coupe, par contre la conduite 46 de l'étage supérieur a été indiquée en tiretés ; la troisième conduite ne se voit pas sur la figure. Toutes les conduites, 44, 46 sont décalées les unes par rapport aux autres de 1200,si bien qu'il règne dans la chambre de pression 42 une pression et des écoulements aussi irréguliers que possible. Tous les rotors aspirent par la partie inférieure et, pour le fonctionnement normal, il est prévu que les bords d'entrée du rotor supérieur 22 soient situés au-dessous du niveau de fluide le plus bas dans le condenseur ou analogue, d'une valeur égale à la pression de maintien. Si toutefois ce niveau de fluide le plus bas devait descendre sous la valeur prévue, seuls les étages 22 ou 18 situés plus bas pourraient encore travailler. La pompe de condensat décrite est suspendue à une plaque intermédiaire 48 qui est reliée par des vis 50 avec la plaque de base 2. Entre la chambre de pression 42 et la plaque de base 2 se trouvent les étages de pression, référencés de façon globale par 52, et montés en série ; ces étages de pression font passer le liquide par le coude 54 vers le raccord 56. Ma chambre inférieure 12 est fermée à sa partie supérieure par une plaque de recouvrement 58, dans laquelle est monté l'arbre 8, de façon étache au point 60. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ciqdessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de ltinventione REVENDICATIONS 10 - Pompe à turbine pour refouler un liquide se trouvant au voisinage du point de vaporisation, notamment étage de condensat d'une pompe de condensat, caractérisée par ce que la pompe, et notamment l'étage de condensat, est réalisée sous forme de pompe radiale à plusieurs étages, dont les rotors montés hydrauliquement en parallèle sont solidaires d'un même arbre vertical et aspirent le liquide d'une même chambre (carter de pompe) dans laquelle règne une pression correspondant à la hauteur d'alimentation, et qui envoie le liquide, par des conduites de transport séparées correspondant à chaque rot or, vers une chambre commune à pression'haute, ce qui permet d'éviter les cavitations. 20 - Pompe à turbine selon la revendication 1, caractérisée par ce que l'entrée et la sortie des conduites de transport sont décalées d'angles égaux. 30 - Pompe à turbine selon les revendications 1 ou 2, caractérisée par ce que tous les rotors radiaux aspirent par le bas. 40 - Pompe à turbine selon la revendication 1 ou les suivantes, caractérisée par ce que les rotors sont montés en amont des roues directrices. 50 - POmpe à turbine selon la revendication 1 ou les suivantes, caractérisée par ce que les rotors sont montés en aval des aubes fixes. 60 - Pompe à turbine selon la revendication 1 ou les suivantes, caractérisée par ce que les rotors débouchent dans des carters en spirale. 70 - Pompe à turbine selon la revendication 1 ou les suivantes, caractérisée par ce que l'arbre comporte des étages de pression montés en série, refoulant d'une même chambre de pression et situés au-dessus des rotors.