Brevet FR2481761A1 — publié le 19811106

a i La présente invention concerne une barrière thermique montée au moyen de joues entre la partie formant la pompe et la partie formant le moteur d'une pompe centrifuge à haute température et à forte pression, et sans presse-étoupe, la barrière thermique constituant, entre les espaces internes de la pompe et du moteur, un raccord qui, étanche aux liquides vers l'extérieur, sert au passage d'un arbre d'entraînement, protège thermiquement le moteur de la pompe et absorbe les forces apparaissant entre le moteur et la pompe. Les pompes centrifuges sans presseétoupe prévues pour fonctionner à de hautes températures et sous de hautes pres- sions sont surtout utilisées dans les centrales électriques à combustible fossile et dans les centrales nucléaires. Elles doivent pouvoir envoyer l'eau d'alimentation des chaudières à des températures pouvant atteindre 3751C, et elles doivent en outre être pourvues d'une enveloppe adaptée à de l'eau d'alimentation de chaudières surcritique dont la température peut atteindre 45oôç et la pression 375 bars. A ces températures, il est indispensable de protéger la partie moteur qui est en liaison avec le liquide refoulé, des hautes températures de ce liquide. On obtient ce résultat au moyen d'une barrière thermique reliant mécaniquement la partie de l'ensemble constituant le moteur et la partie constituant la pompe, et formant un bouclier thermique. Son rôle est de limiter la température du côté moteur, de réaliser un dispositif de transfert de forces fiable et suffisamment rigide entre le moteur et la pompe, tout en rendant possible un positionnement mutuel précis, et de constituer un raccord étanche aux liquides et résistant à la pression entre le moteur et la pompe. Des modes de réalisation connus de barrières thermiques prévoient soit de longues sections en forme de collets entre le moteur et le pompe, soit selon le brevet allemand 2.331.039 un élément intermédiaire relativement court, pour- vu de nervures, refroidi à l'air et à l'eau et du type à lanterne. Habituellement, les barrières thermiques sont reliées au moteur et à la pompe par des tirants d'ancrage ou des boulons, et elles constituent de ce fait un raccord rigide entre le moteur et la pompe. Dans le type de construction premièrement mentionné, la partie relativement importante de l'arbre qui-est en porte- à-faux est désavantageuse du point de vue du comportement oscillant de l'élément tournant et il faut avoir recours à un arbre rigide et coûteux. En ce qui concerne le second type de construction, ce qui est désavantageux c'est la construction compliquée par coulage ou par soudage qui augmente encore le coût de l'installation quand elle est refroidie par un liquide, et dans laquelle de fortes pointes de tension sont provoquées dans les éléments de l'ensemble par le liquide de refroidissement. On connaît par le brevet britannique 869.506 une barrière thermique qui est réalisée par soudage et constitue un raccord fortement susceptible de se courber entre la pompe et le moteur malgré.une constitution très compliquée et difficile à inspecter. L'objet de l'invention est une barrière thermique qui exerce un effet de barrière élevé, tout en étant de constitution simple et d'inspection facile. A cet effet, le raccord étanche aux liquides constituent un ensemble contructif résistant à-la pression, et entre les -joues est disposé un autre ensemble constructif se présentant sous la forme d'une garniture unique ou multiple, pouvant être échangée, formant un bouclier thermique et transférant les forces. Cette solution présente l'avantage essentiel suivant les parties individuelles de la barrière thermique ont des formes constructives simples et peuvent de ce fait être facilement fabriquées et inspectées *sur le plan volumétrique. De plus, il est alors possible d'effectuer une séparation entre les fonctions, les fonctions de transfert de force reposant sur les garnitures et la fonction i résistance à la pression étant transférée aux joues et au corps creux. Pour un contrôle de sécurité, il n'est plus nécessaire d'inspecter l'élément en totalité, dont la structure inhé- rente est généralement compliquée, mais il suffit d'inspecter individuellement les pièces qui sont de forme simple et faciles à relier les unes aux autres. En outre, il est pos- sible d'adapter sans grandes difficultés la barrière thermique à des conditions de fonctionnement diverses par un simple échange de la garniture qui est retenue entre les joues par serrage ou mise en coïncidence des surfaces. Un mode de réalisation de l'invention prévoit que le corps creux qui entoure l'arbre d'entraînement est relié fixement et/ou de façon séparable à l'une des joues ou aux deux joues. On peut ainsi réaliser une liaison non compliquée au niveau de ces parties qui sont exposées à de fortes différences de température, par exemple au moyen d'un cordon de soudure facile à réaliser, qui n'est pas disposé dans les zones de pointe de la tension et peut être totalement inspecté, ou par des liaisons par enfichage pouvant être rendues étanches-au moyen.de procédés d'étanchéité connus. Dans d'autres modes de réalisation de l'invention, les garnitures doivent être choisies, du point de vue de leur forme, pour posséder aussi bien une capacité élevée de calorifugeage qu'une forte capacité de rayonnement de la chaleur, et pour former par leur constitution un parcours thermique de grande longueur sur une courte longueur axiale du dispositif d'arrêt du flux thermique. De façon générale, il faut, pour arrêter le flux thermique, qu'elles puissent transmettre de façon fiable les forces apparaissant ou régnant entre la pompe et le moteur et qu'elles réalisent *un raccord résistant particulièrement à la flexion entre ces éléments. Des modes de réalisation de l'invention sont,à titre d'exemples.représentés sur les dessins annexés et sont dé- crits ci-après en référence à ces dessins dans lesquels: - la figure 1 représente l'ensemble d'une pompe centri- * Luge, et - les figures 2 à 6 illustrent diverses formes d'exé- cution d'une barrière thermique. Dans la partie 1 constituant la pompe pénètre un arbre 3 entraîné par la partie 2 constituant le moteur, arbre sur lequel est fixée une roue à aubes 4. Entre la partie consti- tuant le moteur et la partie constituant la pompe est aménagée une barrière thermique 5 dont les joues 6, 7 ferment simultanément les ouvertures de montage du moteur et de la pompe, ouvertures qui sont tournées l'une vers l'autre. Dans la zone de l'arbre d'entraînement 3 est monté, entre les joues 6, 7, un raccord 8 dont les dimensions sont telles qu'il n'ait à résister qu'à la pression régnant à l'intérieur de la pompe et du moteur. Ainsi le raccord 8, qui se présente de façon générale sous la forme d'un tube à paroi mince, n'est dans le même temps que faiblement conducteur de chaleur entre la pompe et le moteur. Dans cet exemple de réalisation, les joues 6, 7 sont disposées contre le raccord 8 et rendues étanches vis-à-vis de lui par des joints 9. Naturellement, on peut aussi avoir recours à d'autres types de joints. Le transfert de chaleur et l'effet de calorifugeage sont réalisés dans ce type de barrière thermique par un autre dispositif séparé, à savoir des garnitures 10 que l'on peut échanger et qui sont reliées aux joues seulement par serrage. Les garnitures 10 sont maintenues dans leur position par les forces appliquées par les tirants d'ancrage Il quand ceux-ci serrent mutuellement le moteur et la pompe. Grâce à ce type de barrière thermique, on a pour la première fois pu adapter celle-ci sans grande dépense aux diverses conditions d'utilisation possibles. Il suffit seule- ment d'échanger les garnitures pour s'adapter facilement et de façon non classique aux conditions de fonctionnement. La figure 2 représente une barrière thermique 5 vue en coupe et dans laquelle la garniture 10 est constituée par deux paires de coques 12, 13 disposées concentriquement. Elles sont maintenues par serrage entre les joues 6, 7 par les forces appliquées par les tirants d'ancrage 11. La joue 6 et le raccord 8 sont réalisés en une seule pièce, alors que la joue 7, qui peut également constituer un couvercle pour la partie 2 appartenant au moteur est montée de façon étanche sur le raccord 8. La figure 3 représente une barrière thermique dont les garnitures 10 sont représentées, dans les moitiés de droite et de gauche de la figure, avec une constitution en méandre différente. Sur la partie de droite de la figure, les manchons 14, 15, 16 sont disposés concentriquement les uns par rapport aux autres et sont en contact en des points 17, 18 décalés axialemient, de manière à former pour la-chaleur un parcours disposé axialement et plus long. Sur la partie de gauche de la figure, la garniture est constituée par des disques 19 à 22 en contact les uns avec les autres en des zones 23 à 26 radialement décalées, et déterminant ainsi pour la chaleur un parcours de direction axiale et plus long. La figure 4 représente une forme de réalisation dans laquelle la garniture 10 est constituée par des tubulures ou des coquilles 12, 13 disposées concèntriquement, et comprenant des ouvertures 27 décalées les unes par rapport aux autres, se chevauchant en direction périphérique et constitués ici sous forme de fentes On augmente ainsi facilement le parcours destiné à la chaleur. La figure 5 représente une garniture 10 comprenant des éléments protecteurs et calorifuges aux endroits o elle est en contact avec les joues 6, 7e Ces éléments peuvent être constitués d'une part par des pièces 28 calorifuges ou par des couches 29 calorifuges. On peut utiliser dans ce cas tout matériau calorifuge, correspondant aux conditions de son utilisation. La figure 6 représente une forme de réalisation dans laquelle les joues 6, 7 sont constituées en une seule pièce avec le raccord 8 et dont la garniture 10 comprend des éléments 30 qui augmentent sa surface. REVENDICATIONS 1.- Barrière thermique disposée au moyen de joues entre la partie formant la pompe et la partie formant le moteur d'une pompe centrifuge à haute température et à forte pression, et sans presse-étoupe, la barrière thermique constituant, entre les espaces internes de la pompe et du moteur, un raccord qui, étanche aux liquides vers l'extérieur, sert au passage d'un arbre d'entraînement, protège thermiqueinent le moteur de la pompe et absorbe les forces apparaissant entre le moteur et 1o la pompe, caractérisée en ce que les joues (6, 7) et le raccord (8) étanche aux liquides constituent un ensemble constructif résistant à la pression, et en ce qu'entre les joues (6, 7) est disposé un autre ensemble constructif se présentant sous la forme d'une garniture (10) unique ou multiple, pouvant être échangée, formant un bouclier thermique et transférant les forces. 2.- Barrière thermique selon la mvendication 1, caractérisée en ce que le raccord (8) qui entoure l'arbre d'entraînement (3) est relié fixement et/ou de façon amovible à une joue ou aux deux joues (5, 6). 3.- Barrière thermique selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la garniture (10) est constituée par des éléments en forme de barres, de nervures ou de tubes, disposés en direction axiale. 4.- Barrière thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la garniture (10) est constituée par un ou plusieurs éléments (12, 13) disposés en direction axiale, concentriquement les uns par rapport aux autres et ayant la forme de tubes ou de coquilles. 5.- Barrière thermique selon l'une quelconque des revendicatbns 1 à 4, caractérisée en ce que la garniture (10) est constituée par des anneaux ou des disques (19, 20, 21, 22) empilés en direction axiale et dont les zones axiales de contact sont respectivement déclalées vers l'intérieur et vers l'extérieur en formant des méandres. 6.- Barrière thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la garniture est constituée par plusieurs manchons (14, 15, 16) concen- triques, montés les uns derrière les autres et formant des méandres. 7.Barrière thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les éléments constituant la garniture (10) comprennent des ouvertures (27) décalées les unes par rapport aux autres et disposées de manière à se chevaucher en direction périphérique. 8.- Barrière thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'entre les élé- ments ou dans les éléments qui constituent la garniture (10) sont disposés soit un matériau d'isolation résistant à la chaleur, soit des espaces creux calorifuges. 9.- Barrière thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les éléments qui constituent la garniture (10) sont formés en totalité 'ou en partie en un matériau calorifuge. 10.- Barrière thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les éléments qui constituent la garniture (10) sont recouverts d'une couche calorifuge (29) ou comprennent, aux endroits de contact entre les joues et la garniture, des couches (28) ou des inter- calaires calorifuges. 11.- Barrière thermique selon l'une quelconque des Revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la garniture (10) comprend des espaces creux remplis de liquides ou de gaz et pouvant être reliés à un circuit de refroidissement. 12.- Barrière thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que la garniture (10) a une forme qui augmente sa surface externe, ou en ce qu'elle comprend des éléments (30) qui augmentent sa surface externe.