Brevet FR2415217A1 — publié le 19790817

L'invention se rapporte à un procédé destiné à imposer une distribution déterminée de température à l'intérieur du rotor et du stator d'une pompe au repos qui, en fonctionnement, est å un niveau de température qui diffère de celui de l'ambiance, en particulier d'une pompe d'alimentation en fluide de travail du circuit d'une centrale, ladite pompe comprenant au voisinage du joint d'arbre un circuit de barrage fermé sur luimême et dans lequel un dispositif de refoulement auxiliaire fait circuler en service du fluide qu'il fait passer par au moins un refroidisseur et un filtre. Les pompes du type tel que spécifié et dont, à titre d'exemple, la figure 195 de la page 211 de l'ouvrage de E.Mayer "Axiale Gleitringabdichtungen" (joints axiaux à anneaux de glissement), 6ème édition, Düsseldorf, 1977, illustre le joint d'arbre, sont aussi refroidies au repos soit par l'effet de thermosiphon de leur circuit de barrage ou de refroidissement du joint d'arbre, soit même par un circuit séparé qui maintient à basse température les garnitures d'élastomère. I1 en résulte dans les diverses parties de la pompe des étagements de température dont les gradients sont obliques sur l'axe de l'arbre ces étagements risquent de gauchir le rotor et donc de provoquer un frottement à la remise en marche de la pompe.Les difficultés mentionnées apparaissent en particulier dans les pompes d'alimentation des centrales dans lesquelles un groupe de réserve monté en parallèle sur d'autres pompes est maintenu en permanence prêt à entrer en service afin de pouvoir être utilisé rapidement en cas de défaillance d'autres groupes. La présente invention a pour objet une pompe de ce type à laquelle est imposée au repos une distribution de température qui atténue au moins suffisamment le gauchissement mentionné des éléments qui se refroidissent différemment à la partie supérieure et à la partie inférieure pour permettre sa montée en régime sans risque. Selon une particularité essentielle de la pompe selon l'invention qui comprend un joint d'arbre du type tel que spécifié, un complément de fluide en circulation ayant une température convenable est dirigé sous pression dans le circuit de barrage pendant que la pompe est au repos et injecté au moins partiellement dans la chambre de refoulement de cette dernière. Ainsi, un volume complémentaire de fluide ayant une température convenable - par exemple du produit de condensation prélevé sur le circuit de la centrale lorsqu'il s'agit de pompes à eau d'alimentation - est injecté dans le circuit de barrage du joint d'arbre dans lequel le fluide est celui de la circulation. Un volume correspondant de fluide relativement chaud de barrage ou de circulation doit être extrait du circuit; la seule possibilité consiste à faire passer le fluide par les interstices séparant le rotor et le stator dans la chambre à fluide en circulation, c'est-à-dire la chambre d'aspiration de la pompe.La température relativement basse du volume de fluide en circulation impose aux différentes parties de la pompe des étagements de température qui sont au moins approximativement perpendiculaires à l'axe de l'arbre en empêchant ainsi la partie supérieure des éléments de la pompe - en particulier du rotor - de se gauchir par rapport à leur partie inférieure. I1 est préférable d'injecter le complément de fluide en circulation dans le circuit de barrage en amont du refroidisseur dans le sens inverse à celui dans lequel il passe normalement dans ce circuit afin d'améliorer à la circonférence des interstices la distribution du fluide froid admis. Ainsi, la vis sans fin qui se trouve en général sur l'arbre et constitue le dispositif auxiliaire de refoulement dans le circuit de barrage est utilisée en trajet d'étranglement du volume injecté et passant dans la chambre de refoulement de la pompe. Selon une particularité essentielle d'une pompe destinée à la mise en oeuvre du procédé de l'invention et comprenant un circuit de barrage dans lequel le fluide est celui de la circulation et qui est bouclé par un dispositif auxiliaire de refoulement, un filtre et un refroidisseur, une canalisation d'admission équipée d'un organe d'arrêt relie le circuit de barrage à un point du circuit de la pompe qui, lorsque cette dernière est au repos, est à une pression supérieure à celle du niveau d'admission et à une température inférieure à celle du niveau maximal admissible pour les matériaux des garnitures. Le fluide en circulation qui convient bien pour être injecté dans le circuit de barrage est par exemple, comme men tionné précédemment, le produit de condensation prélevé en aval de la pompe de ce produit, mais en amont du réchauffeur; ce produit de condensation est non seulement à un niveau conve nable de pressiontmais aussi à une température pouvant atteindre envi roi 500C et qui ntestpas nuisible aux anneaûxde glissementettou aux joints toriques des garnitures qui sont en général en élastomère. Selon un mode de réalisation simple, l'organe d'arrêt de la canalisation de liaison est un clapet de retenue que la pression régnant dans le circuit de barrage à la montée en vi tesse de la pompe ferme automatiquement. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est une coupe axiale schématique par tielle d'une traversée d'arbre dans un corps de pompe et en il lustre le joint d'étanchéité à anneaux de glissement et le circuit de barrage correspondant. Des anneaux de glissement assument l'étanchéité au tour d'un arbre 2 à son passage dans un corps 1, représenté très partiellement, d'une pompe centrifuge, arbre auquel peut être accrochée une commande non représentée à la gauche du dessin ; l'arbre 2 passe à droite dans la chambre d'aspiration de la pompe dans laquelle il supporte des roues mobiles qui ne sont pas représentées non plus. Des garnitures d'étanchéité formées par des anneaux de glissement et réunies en un groupe en forme de cartouche avec un circuit auxiliaire de refroidissement s'introduisent de l'extérieur dans le passage qui est réservé à l'arbre dans le corps 1 et qui se rétrécit par paliers vers l'intérieur et un couvercle 3 assujetti par des vis 4 sur le corps 1 fixe ce groupe dans ce dernier. L'élément interne de la "cartouche" est un manchon 6 solidaire de l'arbre et sur lequel une bague de support 8 fixe un contre-anneau rotatif 7 du joint d'étanchéité. Un anneau fixe de glissement 9 monté dans une bague de logement 10 coopère avec le contre-anneau 7 ; la bague 10 prend appui de son côté par l'intermédiaire d'un élément élastique 11 contre le couvercle 3 du corps de la pompe. Une enveloppe 12 entourant l'arbre 2 et montée au devant des deux anneaux 7 et 8 du côté de la circulation du fluide est raccordée par des canaux 31 et 32 à un circuit extérieur non représenté de refroidissement. L'enveloppe 12 est solidarisée avec une chemise 14 qui est par exemple soudée sur elle et des vis 28 la fixent au couvercle 3 du corps de la pompe. Des joints 13 assurent l'étanchéité entre le corps 1 et l'enveloppe 12 qui forme l'élément extérieur de la cartouche et qui s'élargit vers l'extérieur en épousant le profil de ltéta- gement du passage correspondant de ce corps. D'autres joints d'étanchéité S sont montés du côté intérieur. Des filets de vis 15 disposés en regard dans la bague de support rotative 8 et l'enveloppe de refroidissement 12 constituent un dispositif auxiliaire de refoulement d'un circuit fermé 16 de barrage. Lorsque la pompe est en marche, ce circuit va de l'extrémité côté refoulement des filets 15 à un refroidisseur 22 par l'intermédiaire d'un interstice 29, d'une chambre 17 située du côté du fluide en circulation par rapport aux anneaux de glissement, d'un canal de sortie 18 et d'un filtre 19 sur lequel un organe d'arrêt 20 et une dérivation 21 sont montés en parallèle. Le circuit 16 est bouclé au-delà du refroidisseur 22 par un canal 23 et une chambre 24 située à l'aspiration du trajet de refoulement 15. Une canalisation d'admission 25 sur laquelle un clapet de retenue 26 et un autre organe d'arrêt 27 sont montés débouche en amont du filtre 19 dans ce circuit 16 pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, le fluide de barrage passant dans ce circuit 16 dans le sens indiqué par des flèches lorsque la pompe est en marche. L'organe 27 permet de couper le circuit en cas d'entretien éventuel nécessaire du clapet 26. Cette canalisation 25 a pour origine, comme mentionné précédemment, un point convenablement sélectionné du circuit de pompage sur lequel le fluide en circulation peut être prélevé à la pression et à la température convenables pour pouvoir être injecté à l'arrêt de la pompe par le canal de sortie 18, la chambre 17 et l'interstice 29 tout d'abord vers les filets de refoulement 15 - donc dans le sens inverse à celui de l'écoulement dans le circuit 16 en permanence rempli de fluide de barrage pendant que la pompe est en service -.Les filets 15 opposent initialement une forte résistance à l'écoulement du fluide en circulation admis et,en conséquence, la chambre 17 et l'interstice 29 améliorent la distribution du fluide à la circonférence avant son passage par les filets 15 puis par la chambre 24 et un interstice 30 compris entre le manchon 6 et la chemise 14 avant son arrivée dans la chambre réservée au fluide en circulation à l'intérieur de la pompe. Ce complément de volume de fluide en circulation admis à basse température refoule le fluide relativement chaud de barrage, c'est-à-dire le fluide en circulation, d'une partie du circuit 16 et des chambres 17 et 24 en l'évacuant par l'interstice 29 et l'interstice 30 qui est essentiel. Le flux du fluide relativement froid refroidit le rotor et le stator uniformément sur toute la circonférence ; ce flux impose ainsiltétagement voulu de température le plus perpendiculairement possible à l'axe de l'arbre. REVENDICATIONS 1 - Procédé destiné à imposer au repos une distribution déterminée de température à l'intérieur du rotor et du statord'unepompe qui ,en service ,est àun niveau de températuredif férent de celui de 1 'ambjance,enparticuli r: ft c pfzr-ap d'alimenta- tion du circuit du fluide de travail d'une centrale, ladite pompe comprenant au voisinage du joint d'arbre un circuit de barrage fermé sur lui-même et dans lequel un dispositif de refoulement auxiliaire fait circuler en service un fluide qu'il fait passer par au moins un refroidisseur et un filtre, procédé caractérisé en ce qu'un complément de fluide en circulation ayant une température convenable est introduit sous pression dans ledit circuit de barrage (16) pendant que la pompe est au repos et injecté au moins partiellement dans la chambre de refoulement de cette pompe. 2 - Procédé selon la revendication 1, destiné à une pompe dans laquelle le dispositif de refoulement auxiliaire est un trajet de refoulement relié à l'arbre, caractérisé en ce que le complément de fluide en circulation est introduit en amont du refroidisseur dans le circuit de barrage dans le sens inverse à celui de la circulation dans ce dernier lorsque la pompe est en service. 3 - Pompe destinée à la mise en oeuvre du procédé se lon la revendication 1 et à l'intérieur de laquelle un fluide issu de la chambre de la pompe circule dans un circuit de barrage bouclé par un dispositif de refoulement auxiliaire, un filtre et un refroidisseur, pompe caractérisée en ce qu'elle comprend une canalisation d'admission (25) sur laquelle est monté un organe d'arrêt (26) et qui fait communiquer le circuit de barrage (16) avec un point du circuit de la pompe qui, lorsque cette pompe est au repos, est à une pression supérieure à celle du niveau d'admission et à une température inférieure à celle du niveau maximal admissible pour les garnitures d'étanchéité (5,7,9,13).