Brevet FR2514429A1 — publié le 19830415

La présente invention concerne un ensemble turbo- pompe, notamment pour des installations de dessalage de 1 ' eau de mer, comportant une pompe centrifuge, qui sert à créer une pression, et une turbine montée sur le même ar- bre que celle-ci, pour récupérer l'énergie contenue dans le liquide de retour. Dans les installations de dessalage de l'eau de mer fonctionnant suivant le principe de l'osmose inverse, l'augmentation de pression est normalement obtenur au moyen de pompes centrifuges, dont la pression différen- tielle ne peut être éliminée dans le module que pour une faible part Ce qui reste de cette pression est fréquem- ment ramené par un étrangleur à une-valeur juste suffisan- te pour rejeter le liquide à la mer. On connait déjà des ensembles mixtes, dans lesquels la diminution de pression est assurée par une turbine mon- tée sur le même arbre que la pompe centrifuge On utilise principalement comme turbines des pompes tournant en sens inverse (demande de brevet européen N O 008 260) L'avan- tage de ces turbopompes réside dans le fait que la pres- sion différentielle à éliminer peut être établie avec pré- cision et qu'il n'est pas besoin de moyens supplémentai- res de transport du liquide Leur inconvénient est toute- fois le très faible rendement de la turbine, ce qui est très important dans les installations de ce type. L'invention a donc pour objet d'améliorer de façon notable le rendement des ensembles mixtes de ce type. A cet effet, dans l'ensemble selon l'invention, on utilise une turbine Pelton et une pompe centrifuge sup- plémentaire servant au renvoi du liquide à son lieu d'o- rigine, la pompe centrifuge servant à créer la pression, la turbine Pelton et la pompe centrifuge de renvoi du li- quide étant munies d'un arbre commun et disposées dans u- ne même enveloppe à pression. L'invention s'est trouvée tout d'abord confrontée au problème suivant: l'emploi d'une turbine Pelton inté- grée comporte en soi un aspect négatif, en ce sens que 251442 9 cette turbine doit, pour fonctionner parfaitement, avoir une pression de sortie nulle Le liquide doit donc se dé- verser dans un réservoir surbaissé et, de là, être ren- voyé à son lieu d'origine, par exemple la mer En plaçant- la pompe centrifuge supplémentaire de renvoi sur le même arbre et dans la même enveloppe que l'ensemble turbo-pom- pe, non seulement les différents verrouillages électri- ques,nécessaires lors d'une disposition séparée, devien- nent superflus, mais on évite en outre la présence de nombreux joints d'étanchéité, tant entre la pompe et la turbine Pelton qu'entre celle-ci et l'atmosphère On béné- ficie donc de l'avantage du rendement élevé de la turbine Pelton, lié à l'absence de frottement à l'endroit du joint d'arbre, sans avoir recours pour autant à un appareil sup- plémentaire qu'il faut entraîner électriquement et pour lequel il faut prévoir en outre un verrouillage par rap- port à l'ensemble turbine-pompe. Dans l'ensemble turbopompe selon l'invention, on est assuré qu'en service le réservoir surbaissé dans le- quel se déverse l'eau de retour sera vidé par la pompe de renvoi Les conditions d'écoulement sont, dans le cas d' une adaptation correcte, identiques par principe, car la vitesse de rotation varie toujours dans le même sens avec la fréquence, ou en conformité avec celle du moteur dié- sel, lorsqu'on en utilise un On est ainsi assuré contre toute pénétration d'eau dans le carter de la turbine Pel- ton, ainsi que contre la détérioration de l'aubage par le choc d'eau qui en résulte. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au des- sin schématique annexé, dont l'unique figure est une vue en coupe axiale, représentant, à titre d'exemple non li- mitatif, une forme d'exécution de cet ensemble turbopompe. Cet ensemble est formé d'une pompe centrifuge mul- ticellulaire 1, dont le rôle est de créer une pression, une turbine Pelton 2 et une pompe centrifuge à corps en volute 3, qui sert à renvoyer le liquide à son lieu d'o- rigine Les pompes centrifuges 1 et 3 et la turbine Pel- ton 2 ont en commun un arbre 4 Les trois corps sont as- semblés de façon à former une enveloppe à pression com- aune. A la figure, des flèches indiquent le parcours suivi par le liquide depuis son entrée dans la pompe cen- trifuge 1, qui sert à créer la pression, jusqu'à sa sor- tie de la pompe centrifuge 3, qui assure le renvoi De la pompe 1, le liquide est envoyé à un module 5, o une par- tie est séparée comme produit, tandis que l'autre partie continue jusqu'à la turbine Pelton 2 L'énergie contenue dans cette partie est transformée par la turbine en Sner- gie mécanique pour l'entraînement de l'ensemble turbopom- pe De la turbine 2, le liquide se déverse dans un réser- voir surbaissé 6 De ce réservoir, il est enfin renvoyé à son lieu d'origine par la pompe centrifuge 3, qui accom- pagne en permanence l'autre pompe et la turbine dans leur rotation. REVENDICATION - Ensemble turbopompe, notamment pour des installa- tions de dessalage de l'eau de mer, comportant une pompe centrifuge, qui sert à créer une pression, et une turbine montée sur le même arbre que celle-ci, pour récupérer 1 ' énergie contenue dans le liquide de retour, caractérisé en ce que la turbine est une turbine Pelton et en ce qu' il est prévu une pompe centrifuge supplémentaire ( 3) ser- vant au renvoi du liquide à son lieu d'origine, la pompe centrifuge ( 1) servant à créer la pression, la turbine Pelton ( 2) et la pompe centrifuge ( 3) de renvoi du liqui- de étant munies d'un arbre d'entraînement commun ( 4) et disposées dans une même enveloppe A pression.