Brevet FR2621083A1 — publié le 19890331

La présente invention concerne une pompe immergée de prélèvement de liquide dans une conduite. La pompe de l'invention est particulièrement appropriée aux prélèvements des eaux de refroidissement d'un réacteur nucléaire qui sont rejetées en eau profonde, en raison des contraintes très sévères que doit remplir la pompe utilisée dans cette application. En effet, il est nécessaire dans ce cas de disposer d'une pompe pouvant fonctionner dans une ambiance particulièrement hostile avec une fiabilité élevée, une longue durée d'utilisation sans maintenance, et qui ne puisse être en aucune façon perturbée par l'écoulement de la conduite de rejet. L'ambiance hostile de cette application résulte du cumul de plusieurs facteurs : tout d'abord, le risque de corrosion très important (nature très oxydante de liteau de rejet, milieu marin dans lequel les eaux sont rejetées) exclut l'emploi de toute pièce métallique ; ensuite, la pompe, immergée dans la conduite de rejet, est soumise en permanence à des vibrations produites par les courants importants dans celle-ci (la vitesse d'écoulement est typiquement de plusieurs m/s, avec un débit de plusieurs dizaines de m3/s) ; enfin, le milieu marin environnant augmente de façon importante le risque d'encrassement des différents organes de la pompe. En pratique, de nombreux modèles de pompes essayés depuis plusieurs années n'ont pas permis de procurer Ü fonctionnement fiable et durable dans les conditions de service imposées. L'un des buts de l'invention est de proposer une pompe permettant de pallier ces difficultés, en permettant d'assurer le prélèvement en eau profonde de manière fiable et durable malgré le cumul des facteurs défavorables évoqués ci-dessus. A cet effet, la pompe de l'invention est caractérisée par - un corps de pompe comprenant une enceinte close immergée au point de prélèvement, communiquant avec le milieu environnant par une valve à clapet anti-retour autorisant l'admission de l'eau environnante dans l'enceinte mais interdissant tout expulsion de fluide hors de l'enceinte, - un tube de refoulement, reliant le volume intérieur de l'enceinte au point de récupération, en surface, de l'eau, prélevée et débouchant dans l'enceinte en partie basse de celle-ci, - des moyens pneumatiques séquenceurs, aptes à produire alternativement la mise d'une conduite soit sous une pression supérieure à la pression hydrostatique régnant au point de prélèvement, soit sous une pression inférieure ou égale à celle régnant au point de récupération, - un tube d'alimentation en air, reliant le volume intérieur de l'enceinte aux moyens pneumatiques séquenceurs et débouchant dans l'enceinte en partie haute de celle-ci. Selon un certain nombre d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention - le débouché de la valve est orienté généralement dans la direction d'écoulement des eaux dans la conduite, et dans le sens opposé au sens de cet écoulement - lorsque la pompe est disposée dans une conduite de rejet verticale, la valve est disposée sur la paroi de fond de l'enceinte - le clapet de la valve est un clapet à boule - le débouché de la valve est pourvu d'un filtre autonettoyant - il est prévu des moyens pour faire varier le rapport cyclique de fonctionnement des moyens pneumatiques séquenceurs, de manière à régler le débit de la pompe. On décrira maintenant, à titre d'illustration, un mode de réalisation de la pompe de la présente invention, en référence aux dessins annexés, sur lesquels - les figures 1 et 2 sont des vues d'ensemble de la pompe de la présente invention immergée dans une conduite de rejet, respectivement pour les deux phases du cycle de fonctionnement, et - la figure 3 est une vue en coupe détaillée du corps de pompe immergé de la pompe selon la présente invention. Sur les figures 1 et 2, la référence 10 désigne une conduite verticale de rejet en mer, en eau profonde, des eaux de refroidissement d'une centrale nucléaire. Typiquement, le, diamètre d'une telle conduite est d'environ 4,5 m, pour une profondeur de rejet de 80 m. Le débit est de l'ordre de 40 m3/s, pour une vitesse d'écoulement dans la partie cylindrique de la conduite de 3 m/s. Une pompe immergée comprenant un corps de pompe 20 va permettre d'effectuer un prélèvement d'eau dans la conduite au point de prélèvement 21 situé à une profondeur H par rapport au niveau de la surface. Le volume d'eau à prélever peut être par exemple de 2 m3, ce prélèvement étant effectuer typiquement à une profondeur H de 25 m ; cependant, la profondeur H doit pouvoir être modifiée aisément, et atteindre 70 m sans difficulté. Le corps de pompe 20 est relié à un tube de refoulement 3C, souple, destiné à remonter l'eau prélevée au point de prélèvement 21 jusqu'à un point de récupération 31. Le corps de pompe 20 est également relié à un tube 40 d'alimentatIon en air, souple également, reliant le volure intérieur du corps de pompe à un distributeur pneumatique 41 mettant en liaison le tube 40 soit avec une source d'air comprimé 42, soit avec un orifice 43 de mise à l'air libre. Enfin, un clapet 32 peut être inséré sur le tube de refoulement 30 de manière à éviter tout siphons ce l'ensernle. La figure 3 montre plus en détail la structure du corps de pompe 20 : celui-ci est formé d'une enceinte cylindrique 22 fermée à ses deux extrémités, ayant par exemple un diamètre de 0,3 m et une longueur de î m, correspondant à un volume d'environ 70 1. Le tube de refoulement 30 pénètre dans l'enceinte cylindrique 22 en partie supérieure de celle-ci, et se prolonge à l'intérieur par un tube plongeur débouchant au voisinage de la partie inférieure de l'enceinte 22. Le tube d'alimentation en air 40 débouche directement dans l'enceinte 22 en partie supérieure de celle-ci. Sur le fond inférieur de l'enceinte cylindrique 22 est logé un clapet 23 à boule 24 débouchant devant le point de prélèvement 21, de manière à assurer le prélèvement des eaux en ce point à l'opposé du sens d'écoulement, pour éviter toute, perturbation du prélèvement du fait des effets dynamiques du fluide en mouvement. En outre, grâce à cette disposition, la boule 24 pourra reposer sur son siège directement par gravité, donc sans qu'il soit besoin de prévoir des ressorts ou moyens de guidage supplémentaires. Enfin, un filtre autonettoyant 25 est placé devant le débouché du clapet 23. Aucun des organes du corps de pompe 20 ne comprend d'élément métallique, de manière à se prémunir contre tout risque de corrosior.. On ya maintenant expliquer le fonctionnement de la pompe de la présente invention. L'enceinte 22 du corps de pompe 20 est reliée en surface par le tube souple 40 au distributeur électropneumatique 41 à trois voies, commandé par des relais temporisés. Dans une première phase du cycle de fonctionnement (figure 1), le distributeur est en position de mise à l'air libre de l'enceinte 22, le clapet laissant rentrer l'eau prélevée au point 21 jusqu'à l'équilibre des niveaux. Dans une seconde phase du cycle de fonctionnement (figure 2), le distributeur ferme la mise à l'air libre e. ouvre l'admission d'air comprimé par la source de pression 42, ce qui a pour effet de plaquer la boule 24 du clapet 23 sur son siège et de refouler l'eau en surface par le tube de refoulement 30 (bien entendu, la pression fournie par la source de pression 42 est au moins égale à la pression hydrostatique régnant au point de prélèvement 21). Le débit (séquentiel) de la pompe peut être réglé en modifiant le rapport cyclique de fonctionnement du distributeur 41, ce qui permet par exemple de faire varier le débit de la pompe entre 0 et 3 m3/h dans les conditions de fonctionnement indiquées plus haut. REVENDICATIONS 1. Une pompe immergée de prélèvement de liquide dans une, conduite, notamment une conduite de rejet en eau profor.de d'eaux de refroidissement de réacteur nucléaire, caractérisée par : - un corps de pompe (20) comprenant une enceinte close (22) immergée au point de prélèvement (21), communiquant avec le milieu environnant par une valve (23) à clapet anti-retour autorisant l'admission de l'eau environnante dans l'enceinte mais Interdissant tout expulsion de fluide hors de l'enceinte, - un tube de refoulement (30), reliant le volume intérieur de l'enceinte au point de récupération (31), en surface, de l'eau prélevée et débouchant dans l'enceinte en partie basse de celle-ci, - des moyens pneumatiques séquenceurs (41), aptes à produire alternat~vemer.t la mise d'une conduite soit sous une pression (42) supérieure à la pression hydrostatique régnant au point de prélèvement, soit sous une pression (43) inférieure o écale à celle régnant au point de récupération, - un tube d'alimentation en air (40), reliant le volume intérieur de l'enceinte aux moyens pneumatiques séquenceurs e débouchant dans l'enceinte en partie haute de celle-ci. 2. La pompe de la revendication 1, dans laquelle le àébocP de la valve (23) est orienté généralement dans la direct d'écoulement des eaux dans la conduite, et dans le sens opposé au sens de cet écoulement. 3. La pompe de la revendication 2, disposée dans ne conduite de rejet verticale, dans laquelle la valve (23) est disposée sur la paroi de fond de l'enceinte. 4. La pompe de la revendication 3, dans laquelle le clapie de la valve (23) est un clapet à boule (24). 5. La pompe de la revendication 1, dans laquelle le débouze de la valve est pourvu d'un filtre (25) autonettoyant. 6. La valve de la revendication 1, dans laquelle il est prévu des moyens pour faire varier le rapport cyclique de fonctionnement des moyens pneumatiques séquenceurs, de manière, à régler le débit de la pompe.