Brevet FR2777956A1 — publié le 19991029

La présente invention concerne un ensemble de paliers pour une électropompe, en particulier une électropompe à réfrigérant principale, comportant au moins trois paliers radiaux. En ce qui concerne les électropompes à réfrigérant principales utilisées dans le circuit primaire de réacteurs nucléaires à eau sous pression, on connaît et utilise déjà deux modes de construction principaux. Dans un mode de construction, la pompe et le moteur sont deux machines individuelles et elles sont accouplées par un élément flexible. La pompe et le moteur présentent, de ce fait, chacun deux paliers radiaux et un palier axial. Dans ce cas, on parle alors d'une disposition à quatre paliers radiaux. Dans le second mode de construction ou une disposition à trois paliers radiaux, la pompe et le moteur ont un arbre commun qui supprime l'accouplement flexible précité. L'appareil combiné résultant comporte alors un palier axial commun qui est situé au-dessus du moteur, et trois paliers radiaux. Les pompes mettent en circulation de l'eau (en fonctionnement normal à une température de 16 MPa et une température de 290 C) dans le circuit primaire de réacteurs à eau sous pression provenant du générateur de vapeur dans le coeur du réacteur. L'arbre est étanché vis- à-vis de l'atmosphère, à l'encontre de la pression interne élevée régnant dans le circuit primaire, au moyen de joints d'étanchéité à plusieurs étages. Le corps de pompe est fermé au moyen d'un boîtier d'étanchéité, d'un couvercle du corps de pompe et de vis de connexion principales. Sur le couvercle du corps de pompe prend appui la cage du moteur et sur celle-ci le moteur d'entraînement. A l'intérieur de la cage du moteur l'arbre est pourvu d'un raccord de démontage qui, en cas de besoin, permet d'avoir un accès relativement rapide au système d'étanchéité. Le raccord de démontage constitue, à l'état monté, un accouplement d'arbre rigide. Le palier axial, le palier radial supérieur et le palier radial intermédiaire sont lubrifiés d'une manière générale avec de l'huile tandis que le palier.radial inférieur est lubrifié avec de l'eau. L'alimentation des paliers lubrifiés à l'huile est réalisée soit au moyen d'une unité d'alimentation externe soit d'une unité intégrée dans la construction. Ceci s'applique également au refroidisseur de l'huile de lubrification. Ce mode de réalisation exige que l'ensemble de l'appareil pompe-moteur soit toujours assemblé. Il en résulte cependant que des inconvénients importants et des coûts élevés apparaissent lorsqu'on effectue des tests de la pompe, et en particulier d'une pompe à réfrigérant principale. Le but de l'invention est d'obtenir que le moteur et la pompe puissent être entraînés en rotation même séparés l'un de l'autre et qu'ensuite une alimentation en huile commune pour tous les emplacements des paliers soit possible. A cet effet l'invention est caractérisée en ce qu'entre la pompe et le moteur d'entraînement est prévu un module de paliers comportant des paliers axial et radial. Ce module de paliers peut être ainsi ajouté d'un côté à la pompe et de l'autre côté au moteur. Par conséquent, le moteur et la pompe peuvent être entraînés en rotation en étant aussi séparés l'un de l'autre. Une forme d'exécution avantageuse de l'invention est caractérisée en ce que le dispositif d'alimentation en huile de lubrification est intégré dans le module de paliers si bien que le dispositif d'alimentation en huile de lubrification peut alimenter en huile l'ensemble de l'appareil comportant la pompe et le moteur. Une forme d'exécution avantageuse de l'invention est caractérisée en ce que le module de paliers, peut être associé au choix à la partie de la pompe ou à la partie du moteur, en étant séparé de l'autre partie. De ce fait, d'une part le moteur associé au module de paliers accouplé peut être soumis à un test, par exemple sur un banc d'essai du fabricant du moteur et, d'autre part, on peut utiliser, pour l'examen du fonctionnement de la pompe, un moteur notablement plus petit, ce qui permet de maintenir à un niveau très bas les frais d'examen au banc. Une autre forme d'exécution avantageuse de l'invention est caractérisée en ce que toutes les pompes auxiliaires nécessaires et le refroidisseur d'huile de lubrification sont intégrés dans le module de paliers. Une autre forme d'exécution avantageuse de l'invention est caractérisée en ce que le module de paliers peut être utilisé, avec de légères modifications, sur la cage de moteur d'une disposition du type à quatre paliers radiaux. On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue en coupe axiale schématique d'une pompe à réfrigérant principale du type à trois paliers suivant la technique antérieure. La figure 2 est une vue en coupe axiale d'une pompe à réfrigérant principale suivant la présente invention. La figure 3 est une vue en coupe partielle d'un module de paliers suivant la présente invention. La figure 4 est une vue en coupe axiale partielle d'une variante d'exécution de l'invention. La figure 5 est une vue en coupe axiale partielle d'une variante de disposition du type à quatre paliers. La figure 1 représente une électropompe à réfrigérant principale 1 suivant la technique antérieure. On voit sur cette figure un moteur 2 à la partie supérieure et une pompe 3 à la partie inférieure. Une roue de pompe 4 est solidaire d'un arbre 5 qui est commun à la fois au moteur 2 et à la pompe 3. Dans la partie du moteur 2 cet arbre 5 est soutenu par un palier axial 6. A ce palier est relié un palier radial supérieur 7. De l'autre côté du moteur 2 se trouve un palier radial intermédiaire 8. Dans sa partie extrême inférieure, dans la zone de la pompe, l'arbre 5 est maintenu par un palier radial inférieur 9. A l'extrémité supérieure de l'arbre est monté un volant 10. Pour pouvoir séparer facilement le moteur du corps 16 de la pompe et exécuter des travaux de révision sur la pompe 3, l'arbre 5 comporte un raccord de démontage 11 qui assure un accouplement rigide entre une partie supérieure 17 de l'arbre qui passe à travers le moteur 2, et une partie inférieure 18 de l'arbre qui appartient à la pompe 3. L'étanchéité est assurée au moyen de joints de traversée d'arbre 12 logés dans un boîtier d'étanchéité 13. Ce boîtier d'étanchéité 13 est relié au corps de pompe 16 au moyen d'un couvercle 15 du corps de pompe et de vis de connexion principales 14. Sur le couvercle 15 du corps de pompe prend appui une cage 23 du moteur et de ce fait le moteur d'entraînement 2. L'ensemble de l'électropompe 1 comporte ainsi un palier axial 6 qui est situé au-dessus du moteur 2 et trois paliers radiaux 7,8,9. La pompe 3 met en circulation de l'eau (en fonctionnement 4 2777956 normal à une pression de 16 MPa et une température de 290 C) dans le circuit primaire de réacteurs à eau sous pression, cette eau provenant du générateur de vapeur dans le coeur du réacteur. L'arbre 5 est étanché vis-à-vis de l'atmosphère, à l'encontre de la pression interne élevée, au moyen des joints d'étanchéité 12 à plusieurs étages. Le corps 16 de la pompe est fermé au moyen du boîtier d'étanchéité 13, du couvercle 15 du corps de pompe et des vis de connexion principales 14. La figure 2 représente une forme d'exécution de la présente invention. Sur cette figure les mêmes références numériques que celles de la figure I sont utilisées. Il s'agit là encore d'une électropompe du type à trois paliers sans accouplement entre la pompe et le moteur. A la différence de l'électropompe représentée sur la figure 1, l'électropompe illustrée sur la figure 2 comporte un module de paliers 19 pour l'arbre 5 lequel est situé entre le moteur 2 et la pompe 3. Dans ce module de paliers 19 se trouve le palier radial intermédiaire 8 ainsi que le palier axial 6. Le palier axial 6 peut être situé juste en dessous ou juste au-dessus du palier radial intermédiaire 8. Additionnellement, un refroidisseur d'huile 20 et des pompes auxiliaires 21 pour l'alimentation en huile de l'ensemble de l'électropompe sont incorporés dans ce module de paliers 19. Le volant 10 est disposé maintenant entre le moteur 2 et le palier radial intermédiaire 8, dans la partie du moteur. Grâce à cette disposition, il est possible de tester le moteur 2, avec le module de paliers 19 accouplé, une fois ceux-ci séparés mécaniquement de la pompe 3 proprement dite. La séparation mécanique est réalisée au moyen du raccord de démontage 11. La combinaison du moteur 2 et du module de paliers 19 comporte maintenant deux paliers radiaux 7,8 ainsi qu'un palier axial 6 et dans cette combinaison sont également intégrés tous les dispositifs prévus pour le refroidissement de l'huile. Le test de la pompe proprement dite 3 a lieu conjointement avec le module de paliers 19. Dans ce module de paliers 19 est incorporé un tronçon d'arbre 22 qui remplace la partie extrême correspondante de la partie supérieure 17 de l'arbre. La combinaison de la pompe proprement dite 3 et du module de paliers 19 comporte deux paliers radiaux 8,9 ainsi qu'un palier axial 6. L'alimentation en huile peut être également assurée. La figure 3 représente d'une façon plus détaillée le module de paliers 19 avec ses éléments individuels. La force axiale élevée, résultant de la pression dans le circuit primaire (environ 160 bars), qui s'exerce sur la roue 4 de la pompe et qui dans les conditions de fonctionnement normales est dirigée vers le haut, est transmise, par l'intermédiaire du palier axial 6 et de la cage 23 du moteur et ensuite par le couvercle 15 du corps de pompe et les vis de connexion principales 14, au corps 16 de la pompe. Ceci signifie que le rotor et le stator du moteur 2 ne sont plus soumis à la force axiale élevée et que les déformations engendrées par la force axiale sont plus petites, de même que les trajets d'application de ces forces. Du fait de la température élevée de l'eau à pomper (290 C) en fonctionnement, il y a lieu de tenir compte des déformations thermiques et grâce à des petits trajets d'application des forces, les dilatations différentielles axiales entre les parties fixes et les parties rotatives sont également petites. De ce fait, on peut maintenir relativement petits les intervalles qui sont prévus, pour tenir compte des dilatations différentielles axiales, entre les parties fixes et rotatives dans la zone chaude de la pompe 3, et éventuellement les mesures de réglage qui interviennent normalement lors du montage des machines, peuvent être supprimées. Ceci agit également favorablement sur les possibilités d'échange des pièces. Le dispositif de lubrification 24 qui se trouve sur l'arbre 5 au point le plus bas du circuit d'huile, alimente tous les points de lubrification en huile fraîche. Cette lubrification est avantageusement assurée à travers des trous lorsque cela n'est pas possible ou pas envisageable à travers des canalisations (par exemple pour le palier radial supérieur). Ceci signifie que le moteur 2 avec le module de paliers 19 associé, l'arbre 5 ayant été séparé à l'endroit du raccord de démontage 11, peut être transporté individuellement par exemple jusqu'au banc d'essai du fabricant du moteur. Les fabricants des pompes et des moteurs ne sont en général pas les mêmes. La pompe proprement dite 3 peut être également transportée elle-même jusqu'à un banc d'essai lorsque le module de paliers 19 est associé à la pompe 3 et la partie de l'arbre comprise entre le volant 10 et le raccord de démontage 11 est remplacée par un tronçon d'arbre indépendant. Lors d'un tel essai au banc sont contrôlées non seulement les caractéristiques hydrauliques de la pompe mais toutes les autres propriétés mécaniques de l'électropompe. A cet effet, la roue de pompe originale est remplacée par une roue à puissance absorbée sensiblement plus petite (ordre de grandeur de 5 à 10% de la puissance originale). De ce fait, on peut utiliser, pour l'examen de la pompe 3, un moteur sensiblement plus petit et par conséquent les coûts d'examen au banc des pompes peuvent être maintenus corrélativement à un niveau très faible. La figure 4 représente une variante d'exécution du module de paliers 19 dans laquelle le palier radial intermédiaire 8 est disposé au-dessus du palier axial 6'. Il est toutefois aussi possible de disposer le palier radial intermédiaire 8 en dessous du palier axial 6'. La position du palier radial intermédiaire 8 peut être également utilisée pour influer sur la fréquence propre en flexion de l'ensemble rotatif. La figure 5 représente une variante d'exécution du type à quatre paliers radiaux. Elle diffère de la forme d'exécution représentée sur la figure 4 par la prévision d'un espace libre additionnel pour un accouplement flexible 25 et un dispositif de lubrification additionnel 26 pour l'accouplement 25. 7 2777956 REVENDICATIONS 1. Ensemble de paliers pour une électropompe (1), en particulier une électropompe à réfrigérant principale, comportant au moins trois paliers radiaux caractérisé en ce qu'un module de paliers (19), comportant un palier axial (6,6') et un palier radial (8), est prévu entre une pompe proprement dite (3) et un moteur d'entraînement (2). 2 Ensemble de paliers suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'un dispositif d'alimentation en huile de lubrification (20,21) est intégré dans le module de paliers (19). 3. Ensemble de paliers suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'un dispositif d'alimentation en huile de lubrification (20,21) alimente la totalité de l'électropompe (1) constituée de la pompe proprement dite (3) et du moteur d'entraînement (2). 4. Ensemble de paliers suivant l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le module de paliers (19) peut fonctionner au choix en étant associé à la partie de la pompe (3,15,16,18) ou à la partie du moteur (2,17), en étant séparé de l'autre partie. 5. Ensemble de paliers suivant l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que des pompes auxiliaires nécessaires (21) et un refroidisseur d'huile (20) sont intégrés dans le module de paliers (19). 6. Ensemble de paliers suivant l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le module de paliers (19) est utilisé dans une disposition du type à quatre paliers radiaux.