Brevet FR3126460A1 — publié le 20230303

La présente divulgation concerne une pompe électrique comportant un carter définissant une entrée et une sortie. La pompe électrique comporte un rotor et un stator au sein du carter. Le rotor est refroidi par le fluide actif de la pompe et le stator est positionné dans une chambre sèche qui est étanche pour empêcher le fluide actif de pénétrer dans la chambre sèche. Un échangeur de chaleur est utilisé pour refroidir le stator. Une turbine entraînée par le rotor aspire le fluide actif dans le carter par l’entrée. Le fluide actif traverse l’échangeur de chaleur pour aspirer la chaleur du stator avant d’atteindre la turbine. Le fluide actif est évacué du carter par la turbine à travers la sortie. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Pompe électrique avec stator isolé La présente divulgation concerne généralement les pompes. Plus particulièrement, la présente divulgation concerne des pompes électriques à composants refroidis par le fluide actif des pompes. ARRIERE-PLAN Les pompes électriques comprennent un carter définissant une entrée et une sortie. Un rotor et un stator sont montés dans le carter. Le stator entoure le rotor. Le rotor comprend un arbre accouplé à une turbine pour déplacer le fluide actif à travers le carter dans une direction allant de l’entrée vers la sortie. Le carter peut être configuré de telle sorte que le fluide actif entre en contact avec le rotor et le stator pour assurer le refroidissement du rotor et du stator. RESUME La présente divulgation concerne une pompe électrique comportant un carter définissant une entrée et une sortie. La pompe électrique comporte un rotor et un stator à l’intérieur du carter. Le rotor est refroidi par le fluide actif de la pompe et le stator est positionné dans une chambre sèche qui est étanche pour empêcher le fluide actif de pénétrer dans la chambre sèche. Un échangeur de chaleur est utilisé pour refroidir le stator. Une turbine entraînée par le rotor aspire le fluide actif dans le carter par l’entrée. Le fluide actif traverse l’échangeur de chaleur pour aspirer la chaleur du stator avant d’atteindre la turbine. Au niveau de la turbine, le fluide actif est mis sous pression et contraint vers la sortie où le fluide actif est évacué de la pompe. Dans un exemple, un manchon d’isolation entourant le rotor est utilisé pour isoler le stator du fluide actif qui refroidit (par exemple, dans un bain) le rotor. Dans un exemple, la chambre d’isolation empêche également le fluide actif d’appliquer une pression sur le stator. Dans un exemple, la turbine est une turbine centrifuge entourée par un passage en volute. Dans un exemple, le tube d’isolation est scellé par rapport au carter au moyen de joints tels que des joints radiaux positionnés de manière adjacente aux extrémités opposées du tube d’isolation. Différents aspects supplémentaires seront indiqués dans la description qui suit. Les aspects peuvent concerner des caractéristiques individuelles et des combinaisons de caractéristiques. Il est entendu que la description générale qui précède et la description détaillée suivante sont fournies à titre d'exemple et d'explication uniquement et ne sont pas limitatives des grands concepts inventifs sur lesquels les exemples décrits ici sont basés. Les dessins annexés, qui sont incorporés dans la description et font partie intégrante de celle-ci, illustrent plusieurs aspects de la présente divulgation. Une brève description des dessins est la suivante : la est une vue en coupe transversale d’une pompe électrique conformément aux principes de la présente divulgation ; la représente une turbine centrifuge et un passage en volute de la pompe électrique de la ; et la est une vue en coupe transversale d’une version à deux turbines de la pompe électrique de la . Pompe électrique destinée à pomper un fluide actif, la pompe comprenant : un carter définissant une entrée et une sortie ; une chambre de rotor et une chambre de stator au sein du carter, la chambre de stator entourant la chambre de rotor et étant isolée de la chambre de rotor par un manchon dʼisolation ; un ensemble rotor positionné à l’intérieur de la chambre de rotor, l’ensemble rotor comprenant un arbre de rotor qui s’étend le long d’un axe de rotor, l’ensemble rotor pouvant tourner autour de l’axe de rotor ; la pompe électrique étant configurée de telle sorte que le fluide actif soit autorisé à pénétrer dans la chambre de rotor pour refroidir dans un bain l’ensemble rotor, le manchon d’isolation étant conçu pour empêcher le fluide actif de pénétrer dans la chambre de stator depuis la chambre de rotor, la chambre de stator étant une chambre sèche ; un ensemble stator entourant lʼensemble rotor, lʼensemble stator étant positionné au sein de la chambre de stator ; un échangeur de chaleur positionné autour de lʼensemble stator pour aspirer la chaleur provenant de lʼensemble stator ; et une turbine accouplée à lʼarbre de rotor pour aspirer le fluide actif de lʼentrée à travers lʼéchangeur de chaleur et pour évacuer le fluide actif par la sortie. Pompe électrique selon la revendication 1, dans laquelle la turbine tourne avec l’arbre autour de l’axe de rotor, dans laquelle la turbine est une turbine centrifuge positionnée au sein d’une chambre de turbine du carter, et dans laquelle le carter définit un passage en volute qui s’étend autour de la turbine pour diriger le fluide actif de la turbine vers la sortie. Pompe électrique selon la revendication 2, comprenant en outre un diffuseur comportant des aubes positionnées entre la turbine et le passage en volute. Pompe électrique selon la revendication 1, dans laquelle la pompe électrique est dimensionnée pour recevoir des pressions d’entrée supérieures à 137,8951 bar (2 000 livres par pouce carré (psi)), ou supérieures à 155,132 bar (2 250 psi) ou égales à 172,3689 bar (2 500 psi). Pompe électrique selon la revendication 1, dans laquelle le fluide actif est du dioxyde de carbone supercritique. Pompe électrique selon la revendication 1, dans laquelle l’échangeur de chaleur a une construction métallique de fabrication additive. Pompe électrique selon la revendication 1, dans laquelle l’arbre de rotor a une première extrémité adjacente à la turbine supportée par un premier palier et une seconde extrémité opposée supportée par un second palier, le premier palier fournissant une fonctionnalité de palier radial et axial et le second palier fournissant uniquement une fonctionnalité de palier radial. Pompe électrique selon la revendication 7, dans laquelle le premier palier est accouplé au carter et est capturé entre des entretoises accouplées à l’arbre de rotor, et dans laquelle le second palier est configuré pour s’adapter à des changements de longueur de l’arbre de rotor provoqués par la dilatation et la contraction thermiques. Pompe électrique selon la revendication 1, dans laquelle le carter est configuré de telle sorte que la pression du fluide actif puisse agir sur des extrémités opposées de l’arbre de rotor pour fournir un équilibrage de force axiale. 0 Pompe électrique selon les revendications 2 et/ou 7, dans laquelle la turbine est une turbine à deux côtés, et dans laquelle le manchon dʼisolation a une construction composite comprenant une partie manchon interne ayant une construction métallique et une partie manchon externe montée sur la partie manchon interne ayant une construction de fibre de carbone, le manchon dʼisolation ayant une première et une seconde extrémité, et dans laquelle des joints sont placés adjacents aux première et seconde extrémités pour assurer lʼétanchéité entre le manchon dʼisolation et le carter, et dans laquelle les joints comprennent des joints radiaux supportés par des bagues de renfort.