Brevet FR2004971A1 — publié le 19691205

La présente invention se rapporte, d'une manière générale, aux pompes hydrauliques et plus particulièrement aux pompes centrifuges destinées à faire circuler des métaux liquides à des températures élevées. ^ Dans les pompes de ce genre, un point capital est la dispo sition des courants d'aspiration et de refoulement et, aussi, celle des joints de raccordement afin de pouvoir facilement démonter la pompe pour la réparer. Une solution à ce problème consiste à ne prévoir qu'un seul joint au raccord de refoulement, 10 ce qui exige que la pompe aspire directement dans la cuve. Toutefois, cette disposition crée d'autres difficultés parmi lesquelles : 1.- Une turbulence dans la cuve du carter rendant plus difficile le maintien d'une interface stable gaz-liquide. 15 2.- Une circulation de liquide dans la cuve qui introduit les pertes hydrauliques. 3«- Cette disposition fait régner dans la cuve la pression d'aspiration, c'est-à-dire, la pression la plus basse de l'installation de pompage, ce qui n'est pas toujours souhaitable. 20 En conséquence, le but principal de l'invention est d'appor ter une pompe ayant des moyens d'entrée et de sortie raccorda-bles à des tuyauteries mais qui, néanmoins, peut être facilement démontée pour être réparée. A. cette fin, l'invention apporte une pompe disposée dans un 25 réceptacle contenant un liquide comportant des moyens d'entrée et de sortie de liquide, ladite pompe ayant un axe sensiblement vertical portant, au moins, une turbine à son extrémité inférieure et un capot de pompe entourant la turbine et délimitant un cànal ayant un orifice d'entrée et un orifice de sortie de 30 liquide, caractérisée par le fait que les orifices d'entrée et de sortie sont disposés coaxialement et sont reliés ou adaptés à être reliés aux moyens d'entrée et de sortie de liquide dudit réceptacle. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res-35 sortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel : - la figure 1 est une coupe verticale à travers une moto- 69 09372 -2- 201)4971 , pompe centrifuge conforme à la présente invention; et,. - les figures 2 et 3 sont des coupes verticales analogues de deux variantes de réalisation de la pompe selon l'invention. La motopompe représentée sur la figure 1 est supportée par 5 une structure 10 dans une cuve cylindrique 12. Elle comprend un support de moteur 14, une pompe centrifuge 16, un collecteur d'aspiration et de refoulement 18 qui forme le fond de la cuve 12 et un arbre 20 qui s'étend vérticalement à travers le support 14. Seule une partie de la base 22 du moteur qui entraîne la 10 pompe 16 par l'intermédiaire de l'arbre 20 a été représentée sur le dessin. Le moteur d'entraînement peut être d'un type quelconque comportant un arbre vertical qui est relié à l'arbre 20 au moyen d'un accouplement 24 dont une partie seulement est représentée. 15 Sur le" dessin, la structure de support 10 a été représentée sous la forme d'une dalle de béton. Cette structure de support peut être le plancher d'un immeuble ou bien peut être une charpente d'acier capable de supporter la motopompe. Comme représenté, la cuve 12 comporte une bordure extérieure 26 et un épau-20 lement 28 qui repose sur la structure de support 10 suspendant ainsi la cuve à cette dernière. Un bouchon constituant un réservoir de métal 30, comportant un manchon tabulaire 32 qui s'étend verticalement à travers la partie centrale de celui-ci, est monté au sommet de la structure 25 de support 10 au moyen d'une bordure 34 et d'un épaulement 36. La bordure 34 repose sur la bordure 26 de la cuve 12 et 1'épaulement 36 peut reposer sur 1'épaulement 28 de cette dernière. Le réservoir 30 peut être rempli de béton ou tout autre matière appropriée. 30 La base 22 du moteur comporte une bordure 38 qui repose sur un couvercle 40 qui, de son côté, repose sur la bordure 34 du bord extérieur du réservoir 30, et une bordure 42 reposant sur le manchon tubulaire 32 du réservoir 30. Un joint 44, d'un type quelconque, entoure l'arbre 20 et est monté sur la 35 bordure 42. La pompe .16 est suspendue au support 14 au moyen d'un manchon cylindriqué 46 qui peut en faire partie intégrante ou peut être fixé au fond du réservoir 30 par soudage ou par tout autre 69 09372 2004971 moyen approprié. Une bague de support 48 est fixée à l'extrémité inférieure du manchon 46, par exemple, par soudage. Un palier radial 50 est prévu pour l'arbre de pompe 20. Le palier 50, qui peut être d'un type quelconque, est fixé à la bague 48 par 5 des vis 52. Un joint de traversée 54- est prévu pour l'arbre 20 à sa sortie du palier 50. La pompe 16 comprend une turbine 56, un diffuseur 58 et un capot 60. La turbine 56 représentée sur la figure 1 est une turbine du type Francis à simple aspiration et à écoulement radial. 10 Le diffuseur 58 contient un certain nombre d'aubes 62 qui transforment efficacement l'énergie d'un mouvement en une énergie de pression. Le capot 60 se compose de deux gobelets concentriques 64 et 66 entre lesquels est formé un canal de refoulement 68. Le gobe-15 let intérieur 66 présente une entrée d'aspiration cylindrique dont la paroi 72 fait partie intégrante. Le canal de refoulement 68 renferme des aubes 74- qui enlèvent la vitesse radiale du fluide reçue du diffuseur 58 et dirige le courant dans un cône de refoulement 76 décrit ci-après. 20 Le capot 60 et le diffuseur1 58 sont fixés à la bague de support 48 par des vis 78. La turbine 56 est fixée à l'arbre 20 par un écrou 80 et une vis 82. Comme il a été expliqué ci-dessus, cette bague supporte le palier radial 50 de l'arbre 20. Lorsque le palier 50 est du type hydrostatique, il peut être 25 relié à la pompe 16 par des tuyaux 84 l'alimentant en liquide sous pression. Un joint 86 est prévu entre la turbine 56 et la bague 48. Le collecteur d'aspiration et de refoulement 18 commande la circulation entre l'élément de pompage et les tuyauteries du 30 circuit Anna lequel la pompe est montée. Le collecteur 18 comprend tin,élément collecteur 88, un adaptateur d'aspiration cylindrique 90 ayant une paroi verticale 92 et le cône de refoulement 76 qui entoure l'adaptateur 90, à une certaine distance. Le collecteur 18 est, de préférence, constitué par une struetu-55 re soudée et peut être formé d'une plaque d'acier. L'élément 88 comporte une ouverture d'entrée 94 ayant une paroi verticale 96 alignée avec la paroi verticale 92 de l'adaptateur 90. L'élément 88 comporte également une ouverture 69 09372 2004971 de refoulement 98 ayant une paroi tubulaire 100 pour décharger le fluide du cône de refoulement 76" qui comporte une paroi évasée 102. Comme il a été expliqué, les ouvertures 94 et 98 peuvent être raccordées aux tuyauteries de l'installation. 5 Pour pouvoir retirer d'un, seul bloc toute la pompe de la cuve et pour permettre un mouvement axial entre la pompe et cette cuve, pendant les variations de température, des joints de dilatation 104 et 106 sont utilisés pour relier le capot 60 de la pompe au collecteur d'aspiration et de refoulement 18. 10 Le joint 104 est formé entre une partie usinée 108 de l'extrémité inférieure de la paroi du gobelet extérieur 64 du capot et ■ une partie usinée 110 de la paroi du cône de refoulement 76. Le joint 106 est formé entre une partie usinée 112 de la paroi 72 du gobelet intérieur 66 et une partie usinée 114~de la paroi 92 15 de l'adaptateur d'aspiration 90. Les joints 104 et 106 ont, de préférence, un diamètre relativement petit et sont disposés con-centriquement pour permettre de les usiner avec des tolérances relativement étroites. On obtient ainsi une diminution des fuites et, partant, un pompage plus efficace. 20 Comme il a été indiqué, lss joints de dilatation permettent un mouvement axial entre la pompe et la cuve et permettent d'enlever toute la pompe, l'arbre de pompe et le support du moteur de la cuve d'un seul bloc aux fins d'entretien . La présente pompe est adaptée aux métaux en fusion, par 25 exemple, au sodium liquide, dont la température est relativement élevée. La cuve 12 pourrait contenir une certaine quantité de métal en fusion, la turbine de la pompe étant immergée dans le métal en fusion. Un gaz inerte, tel que l'argon, pourrait remplir l'espace compris entre la surface du métal en fusion et la 30 structure de couverture 10. Comme il a été expliqué, la pompe est raccordée au collecteur d'aspiration et de refoulement 18 de manière à maintenir le courant pompé par celle-ci séparé du liquide contenu dans le fond de la cuve 12. Ceci évite de perturber le fluide contenu 35 dans celui-ci et diminue la mixtion entre le gaz et le métal en fusion à l'interface gaz-liquide. Des aubes de stagnation 118 sont montées sur le manchon 46 pour éviter le tourbillonnement du sodium à la surface. 69 09372 -5- 2004971 Une autre particularité de ce dispositif est que le liquide qui fuit de la pompe s'écoule dans la cuve. Ceci simplifie le contrôle du niveau du liquide contenu dans la cuve. Le liquide de fuite peut être réintroduit dans le système de circulation 5 en raccordant un tuyau de trop-plein à une sortie de trop-plein "120 et en reliant ce tuyau au système de circulation. La pompe 16' représentée sur la figure 2 est d'un type à grande vitesse qui assure un débit relativement important de liquide sous une pression relativement basse, comparativement à 10 celle de la figure 1. La turbine 56' et le diffuseur 58' sont tous deux du type à écoulement axial. La- pompe est supportée en vissant un prolongement 122 du capot 60' à une: bordure 124 de 1'extrémité inférieure du manchon 461. Le palier radial 50' est lui aussi, supporté par le capot 60' de la pompe. Les gobelets 15 concentriques 64' et 66' et le canal de refoulement 68' sont aussi du type à écoulement axial. Les ouvertures d'aspiration et de refoulement ont un grand diamètre, comparativement aux dimensions de la turbine. Pour le reste, la structure de la pompe et du collecteur d'aspiration et de refoulement 18' est iden-20 tique à celle décrite ci-dessus. Les joints 104 et 106 permettent d'enlever la pompe toute entière de la cuve 12 de la manière décrite ci-dessus. La pompe 16' représentée sur la figure 3> qui est à deux étages, est capable de produire une pression de refoulement plus 25 grande à une plus faible vitesse, comparativement à la pompe de la figure 1. Comme représenté, une seconde turbine 126 est fixée à l'arbre 20* au-dessus de la première turbine 56'» Le diffuseur 58' est disposé entre la première turbine 56' et la seconde turbine 126. Uii second diffuseur 128 est disposé entre la turbine 30 126 et le canal de refoulement 68' du capot 60'. L'ensemble de la pompe est supporté par la bague 48 qui est fixée au manchon 46 comme décrit ci-dessus. Le palier 50' de l'arbre 20' est supporté par la bague 48 comme précédemment. Les joints de dilatation 104 et 106 fonctionnent de la manière décrite plus 35 haut. Ainsi les pompes des figures 2 et 3 entrent dans le même cadre général que la motopompe décrite avec référence à la figure 1. 69 09372 -6- 2004971 REVENDICATIONS 1.- Pompe disposée dans un réceptacle contenant un liquide qui comprend des moyens d'entrée et de sortie du liquide, ladite pompe ayant un axe sensiblement vertical portant, au moins, 5 une turbine à son extrémité inférieure et un capot de pompe entourant la turbine et-délimitant un canal ayant un orifice d'entrée et un orifice de sortie de liquide, caractérisée par le fait que les orifices d'entrée et de sortie sont disposés coaxialement et sont reliés ou adaptés à être reliés aux moyens d'entrée et de sortie de liquide dudit réceptacle. 2.- Pompe selon 1 dans laquelle les moyens d'entrée et de sortie et les orifices d'entrée et de sortie s'emboîtent axia-lement et glissent les uns dans les autres en formant des joints. 3.- Pompe selon 1 ou 2 dans laquelle l'orifice d'entrée est disposée à l'intérieur de l'orifice de sortie et où l'extrémité inférieure du réceptacle comporte un tube d'entrée s'étendant à travers celui-ci et qui est relié à l'orifice d'entrée de la pompe et un cône de refoulement entourant ledit tube d'entrée et dont l'extrémité étroite est reliée à l'orifice de sortie de la pompe. 4.- Pompe selon "1, 2 ou 3 dans laquelle le capot de la pompe comporte deux gobelets concentriques délimitant entre eux un canal et formant, à leur extrémité inférieure plus étroite les orifices d'entrée et de sortie, le canal conduisant le li- 5 guide de la turbine audit - orifice de sortie.