EP3308029A1 - Pompe avec organe d'imperdabilité - Google Patents

Pompe avec organe d'imperdabilité

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EP3308029A1
EP3308029A1 EP16730775.0A EP16730775A EP3308029A1 EP 3308029 A1 EP3308029 A1 EP 3308029A1 EP 16730775 A EP16730775 A EP 16730775A EP 3308029 A1 EP3308029 A1 EP 3308029A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connecting member
drive shaft
pump
hub
rotation
Prior art date
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Granted
Application number
EP16730775.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3308029B1 (fr
Inventor
Jérémie FOULON
Louis Mazuy
Julien BOLZAN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Areva NP SAS
Original Assignee
Framatome SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Framatome SA filed Critical Framatome SA
Publication of EP3308029A1 publication Critical patent/EP3308029A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3308029B1 publication Critical patent/EP3308029B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/043—Shafts
    • F04D29/044—Arrangements for joining or assembling shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/20—Mounting rotors on shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/84—Redundancy

Definitions

  • the invention generally relates to pumps, especially the primary pumps of nuclear reactors.
  • the invention relates to a pump, of the type comprising:
  • a pump wheel comprising a hub placed in the extension of the drive shaft, the hub having an orifice
  • connection of the pump wheel to the shaft comprising a connecting member having a first end portion connected to the drive shaft and a second end portion opposite to the first end engaged in the orifice; link further comprising a support member connected to the second end portion of the connecting member and bearing against a face of the hub opposite to the drive shaft;
  • connection comprising a plurality of auxiliary connecting members, each solidarisant the pump wheel to the drive shaft.
  • the connecting member is a stud, the support member being a nut screwed on the second end of the stud.
  • the nut and the second end of the stud become a migrating body in the primary circuit. This migrating body can damage other equipment, especially in the heart of the nuclear reactor.
  • the invention aims to propose a pump whose safety is improved.
  • the invention relates to a pump of the aforementioned type, characterized in that the pump further comprises a captive member connected to the connecting member and interposed between the drive shaft and the hub, shaped chosen to not be able to cross the orifice in case of breakage of the connecting member.
  • the pump wheel In case of breakage of the connecting member, the pump wheel remains connected to the drive shaft through the auxiliary connecting members.
  • the pump can continue to operate, subject to its vibratory behavior.
  • the impedance member prevents the support member and the second end of the connecting member from becoming a migrating body in the primary circuit. This migrating body could be driven by the flow of liquid generated by the pump.
  • the pump may further have one or more of the following features, considered individually or in any technically feasible combination:
  • the captive member is a ring surrounding the connecting member;
  • the connecting member has an external thread, the captive member having an internal thread cooperating with the external thread;
  • the external thread is formed on the second end portion of the connecting member, the support member being a nut screwed on the external thread;
  • the connecting member has a shoulder, defining a positioning stop of the impermeability member axially along the connecting member;
  • the hub is delimited towards the drive shaft by a substantially frustoconical inner surface, the captive member having a substantially frustoconical radial surface of shape conjugate to that of said inner surface and arranged vis-à-vis said internal surface;
  • the inner surface of the hub and the radial surface of the captive member have between them along the axis of rotation a gap of less than 5 mm, preferably less than 2 mm;
  • the captive member is not in contact with the hub
  • connection of the pump wheel to the drive shaft comprises a needle screw blocking in rotation the captive member relative to the connecting member;
  • the connecting member is a stud extending along the axis of rotation of the drive shaft
  • the orifice has perpendicular to the axis of rotation a first cross section, the captive member having perpendicular to the axis of rotation a second cross section greater than the first cross section in at least one direction.
  • the invention relates to a nuclear reactor comprising:
  • a vessel in which nuclear fuel assemblies are housed, the vessel having at least one primary coolant inlet and at least one primary coolant outlet;
  • the primary circuit connecting said primary cooling fluid outlet to said primary cooling fluid inlet, the primary circuit comprising a pump having the above characteristics, ensuring the circulation of the primary cooling fluid along the primary circuit.
  • - Figure 1 is a perspective view of a primary pump according to the invention, a part of the structures being torn off to reveal the internal organs of the pump; and - Figure 2 is a partial sectional view of the pump wheel and the end of the drive shaft of the pump of Figure 1.
  • the pump 1 shown in FIG. 1 is a nuclear reactor primary pump. It comprises a rotary drive shaft 3 about an axis of rotation X, and a pump wheel 5. In the example shown, the axis of rotation X is vertical.
  • the pump further comprises a motor 7 for driving the shaft in rotation around the axis X.
  • the shaft 3 is guided in rotation by an upper bearing 9, placed above the motor 7, which comprises a stop 1 1 providing an axial guide and a guide bearing 13 which participates in the radial guide.
  • the shaft 3 is further guided in rotation by a lower bearing 15, also participating in the radial guide.
  • the lower bearing 15 is placed under the engine 7.
  • the drive shaft 3 is further guided in rotation by a hydrodynamic bearing 17, interposed along the drive shaft 3 between the lower bearing 15 and the pump wheel 5.
  • a shaft seal 19 seals along the drive shaft 3, between the primary fluid under pressure and the atmosphere.
  • the wheel 5 is housed in a volute 21, comprising an inlet duct 23 and an outlet duct 25.
  • the pump 1 is of the centrifugal type, so that the inlet duct 23 is located under the wheel 5, in the extension of the drive shaft 3, and the outlet duct 25 is offset radially with respect to the drive shaft and the pump wheel.
  • the motor 7 is fixed to the volute 21 via a casing 27, surrounding the drive shaft 3.
  • the pump wheel 5 is cantilevered on a lower end 29 of the drive shaft.
  • the pump wheel 5 comprises a hub 31 placed in the extension of the drive shaft 3.
  • the pump 1 comprises a connection 33 of the pump wheel 5 to the shaft 3.
  • the link 33 links the hub 31 to the lower end 29 of the shaft 3.
  • the wheel 5 comprises a central inlet 35 and a plurality of radial outlets 37, each connected to the central inlet 35 by a channel delimited inside the wheel 5.
  • the inlet 35 is located in the axial extension of the hub 31 , vis-à-vis the inlet duct 23 of the volute.
  • the hub 31 has an orifice 39.
  • connection 33 of the pump wheel to the shaft comprises a connecting member 41, having a first end portion 43 connected to the drive shaft 3 and a second end portion 45 engaged in the orifice 39 .
  • the orifice 39 is placed on the axis of rotation X.
  • the link 33 further comprises a support member 47 connected to the second end portion 45, which bears against a face of the hub 31 opposite to the drive shaft 3.
  • the support member 47 urges the wheel 5 towards the lower end 29 of the drive shaft.
  • the connecting member 41 is a stud, elongated along the axis of rotation X. Its first end portion 43 is engaged in a threaded housing 49, formed in the lower end 29 of the drive shaft. 3. The first end portion 43 carries an external thread, cooperating with the internal thread of the housing 49.
  • the second end portion 45 of the connecting member 41 carries an external thread
  • the support member 47 is a nut screwed on this external thread 50.
  • the hub 31 has a generally frustoconical general shape, the orifice 39 being located at the top of the truncated cone.
  • the section of the hub 31 is reduced, from a base 51 located near the lower end 29 of the drive shaft 3, to the orifice 39.
  • the hub 31 delimits an internal volume 52, open at the base 51 towards the drive shaft 3.
  • the hub 31 has an inner surface 53 delimiting the internal volume 52, and an outer surface 54 delimiting the circulation channels of the primary fluid inside the wheel 10.
  • the support member 47 comprises a cylindrical portion 55, extended axially by a head 56.
  • the cylindrical portion 55 carries an internal thread cooperating with the external thread 50 of the second end portion 45 of the connecting member. It is engaged in the orifice 39.
  • the head 56 defines a shoulder 57 projecting radially outwardly around the cylindrical portion 55. The shoulder 57 is supported around the orifice 39, on one side of this opposite orifice to the drive shaft 3. Thus, the head 56 of the nut is not housed in the internal volume 52 of the hub.
  • the head 56 is shaped to fit in the extension of the hub 31, and form a vertex for the hub. Its outer surface is in line with the outer surface 54 of the hub.
  • the connection 33 also comprises a central screw 58 passing through the head 56 of the support member 47, and screwed into the second end 45 of the connecting member.
  • the support member 47 is rigidly fixed to the central screw 58, for example by set screws or by welding spots.
  • the central screw 58 is provided to lock in rotation the support member 47 relative to the connecting member 41, so as to prevent any disengagement of the support member.
  • connection 33 of the wheel 5 to the shaft 3 further comprises a plurality of ancillary connecting members 59.
  • Each auxiliary connecting member 59 secures the hub 31 to the drive shaft 3.
  • the ancillary connecting members 59 are typically peripheral studs
  • the pump 1 comprises a captive member 60 connected to the connecting member 41 and interposed between the drive shaft 3 and the hub 31.
  • the captive member 60 is of a shape chosen for not being able to cross the orifice 39 in the event of rupture of the connecting member 41.
  • the impedance member 60 is chosen so as to present perpendicularly to the axis of rotation X a second larger cross-section. than the first straight section in at least one direction.
  • the captive member 60 has for example a circular section of second diameter greater than the first diameter
  • the captive member 60 is disposed within the inner volume 52 of the hub.
  • the captive member 60 is a ring surrounding the connecting member 41.
  • the ring has an annular shape.
  • the captive member 60 has an internal thread 61 cooperating with an external thread of the connecting member 41.
  • the internal thread 61 cooperates with the external thread 50 formed on the second end portion 45 of the connecting member.
  • the internal thread 61 of the fastener member cooperates with a dedicated external thread formed on the connecting member 41, and is distinct from the external thread 50 provided for the support member 47.
  • the connecting member 41 also has a shoulder 63, defining a positioning stop of the impedance member 60 axially along the body of the link 41.
  • the shoulder 63 projects radially outwards with respect to the thread 50. It is arranged axially at a short distance from the thread 50.
  • the captive member 60 is delimited towards the bearing member 47 by a large annular face 65, and toward the drive shaft 3 by another large annular face 67.
  • annular face 67 carries a ring 69, being placed around the shoulder 63.
  • the ring 69 is substantially cylindrical, and coaxial with the axis of rotation X.
  • the ring 69 bears on a radially inner face a shoulder 71, which bears against the shoulder 63 in the axial direction.
  • connection 33 of the pump wheel 5 to the shaft 3 comprises a set screw 73 blocking in rotation the captive member 60 relative to the connecting member 41.
  • the set screw extends radially to through the ring 69, and is engaged in a blind hole in the shoulder 63.
  • the captive member 60 is located, axially, away from the drive shaft 3, without contact therewith.
  • the base 51 of the hub is connected to the drive shaft 3, in addition to the adjoining connecting members 59, by Hirth toothing (not shown), transmitting the rotational torque of the shaft to the hub.
  • Hirth toothing is typically arranged on a diameter close to that of the adjoining connecting members 59. A force contact between the impermeability member and the hub would upset the connection by the toothing between the hub and the shaft.
  • the captive member 60 is located, axially, between the shoulder 63 and the support member 47.
  • the inner surface 53 of the hub 31, facing the drive shaft 3, is substantially frustoconical.
  • the impedance member 60 has a substantially frustoconical radial surface 77 of a shape conjugate with that of the inner surface 53 and arranged opposite this internal surface 53.
  • the radial surface 77 corresponds to the edge of the captive member, connecting the large faces 65 and 67 to each other. It extends all around the X axis, and is coaxial with this X axis.
  • the inner surface 53 of the hub and the radial surface 77 of the captive member have between them, along the axis of rotation X, a spacing of less than 2 mm, preferably less than 1 mm.
  • the surface radial 77 bears against the inner surface 53, with only a slight axial displacement possible. Therefore, the head of the support member 47 does little or no protrusion inside the wheel 5 in case of rupture of the connecting member 41. There can be no significant vibration , related to the stresses to which the nut 47 is subjected because of the high-speed flow of the primary fluid inside the wheel 5.
  • This spacing is fixed according to:
  • the mounting of the pump wheel 5 on the drive shaft 3 is carried out as follows.
  • the captive member 60 is first mounted on the connecting member 41. In the example shown, it is screwed onto the external thread 50 of the second end portion 45 of the connecting member, up to the shoulder 71 comes into abutment on the shoulder 63. The set screw 73 is then put in place, so as to lock in rotation the cap member 60 with respect to the connecting member 41.
  • the connecting member 41 is mounted on the drive shaft 3. More precisely, in the example shown, the first end portion 43 of the connecting member is screwed into the orifice 49.
  • the pump wheel 5 is then mounted on the drive shaft 3.
  • the wheel 5 is axially approached from this drive shaft 3, so as to engage the second end portion 45 of the connecting member 41 in the orifice 39.
  • the support member 47 is screwed onto the second end portion 45 of the connecting member.
  • the cylindrical portion 55 thus penetrates inside the orifice 39, and the head 56 abuts against the edge of the orifice 39 via the shoulder 57.
  • the final position of the body support 47 along the connecting member 41 is chosen so as to maintain a predetermined axial spacing between the inner surface 53 of the hub and the radial surface 77 of the captive member 60.
  • auxiliary connecting members 59 are mounted so as to rigidly fix the base of the hub 31 to the drive shaft 3.
  • the invention has many advantages.
  • the captive member 60 prevents the second end portion 45 of the connecting member 41 and the support member 47 from becoming a migrating body in case of rupture of the connecting member 41 between the shaft transmission device 3 and the immobilizer 60. Indeed, the weight of the support member 47 and the second end portion 45 tends to cause the captive member 60 to the orifice 39, but this, because of its shape, can not The support member 47 and the second end portion 45 remain connected to the hub 31 and can not detach from it.
  • cap member 60 in the form of a ring facilitates manufacture and mounting on the connecting member 41. It is possible to confer a symmetry of revolution, which does not generate unbalance during operation of the pump.
  • Screwing the captive member 60 on the connecting member 41 allows a quick and easy implementation.
  • the invention has been described above for a primary pump of a nuclear reactor. However, it could apply to any other type of pump, in another circuit of a nuclear reactor, or even in an industrial installation other than a nuclear reactor.
  • the pump can be of any type, and is not necessarily a centrifugal pump.
  • the wheel may be mounted on the drive shaft in any suitable manner, and not necessarily by a central stud surrounded by peripheral studs.
  • connecting member has been described as a stud, but may be a screw, a tie rod, or any other type of suitable connecting member.
  • the captive member has been described as being a ring. In other embodiments, the captive member could consist of a series of pads, attached around the connecting member, or could still be constituted by a flange made of material in the connecting member. .
  • the captive member can be fixed not by screwing on the connecting member, but by welding or by keys, or by any other suitable means.

Landscapes

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

La pompe (1) comprend : un arbre d'entraînement (3); une roue de pompe (5) comportant un moyeu (31) présentant un orifice (39); une liaison (33) de la roue de pompe (5) à l'arbre (3) comportant un organe (41) de liaison présentant une seconde partie d'extrémité (45) dans l'orifice (39), la liaison (33) comportant en outre un organe d'appui (47) lié à la seconde partie d'extrémité (45) de l'organe de liaison (41) et étant en appui contre une face du moyeu (31) opposée à l'arbre d'entraînement (3), la liaison (33) comportant une pluralité d'organes de liaison annexes (59), chacun solidarisant la roue de pompe (5) à l'arbre d'entraînement (3). La pompe (1) comporte encore un organe d'imperdabilité (60) lié à l'organe de liaison (41) et interposé entre l'arbre d'entraînement (3) et le moyeu (31), de forme choisie pour ne pas pouvoir traverser l'orifice (39) en cas de rupture de l'organe de liaison (41).

Description

Pompe avec organe d'imperdabilité
L'invention concerne en général les pompes, notamment les pompes primaires de réacteurs nucléaires.
Plus précisément, l'invention concerne une pompe, du type comprenant :
- un arbre d'entraînement ayant un axe de rotation,
- une roue de pompe comportant un moyeu placé dans le prolongement de l'arbre d'entraînement, le moyeu présentant un orifice,
- une liaison de la roue de pompe à l'arbre comportant un organe de liaison présentant une première partie d'extrémité liée à l'arbre d'entraînement et une seconde partie d'extrémité opposée à la première engagée dans l'orifice, la liaison comportant en outre un organe d'appui lié à la seconde partie d'extrémité de l'organe de liaison et étant en appui contre une face du moyeu opposée à l'arbre d'entraînement ;
- la liaison comportant une pluralité d'organes de liaison annexes, chacun solidarisant la roue de pompe à l'arbre d'entraînement.
FR 2 649 165 décrit une telle pompe. L'organe de liaison est un goujon, l'organe d'appui étant un écrou vissé sur la seconde extrémité du goujon. En cas de rupture du goujon, l'écrou et la seconde extrémité du goujon deviennent un corps migrant dans le circuit primaire. Ce corps migrant peut endommager d'autres équipements, notamment dans le cœur du réacteur nucléaire.
Dans ce contexte, l'invention vise à proposer une pompe dont la sûreté soit améliorée.
A cette fin, l'invention porte sur une pompe du type précité, caractérisée en ce que la pompe comporte encore un organe d'imperdabilité lié à l'organe de liaison et interposé entre l'arbre d'entraînement et le moyeu, de forme choisie pour ne pas pouvoir traverser l'orifice en cas de rupture de l'organe de liaison.
En cas de rupture de l'organe de liaison, la roue de pompe reste liée à l'arbre d'entraînement grâce aux organes de liaison annexes. La pompe peut continuer à fonctionner, sous réserve de son comportement vibratoire. L'organe d'imperdabilité empêche que l'organe d'appui et la seconde extrémité de l'organe de liaison deviennent un corps migrant dans le circuit primaire. Ce corps migrant pourrait être entraîné par le flux de liquide généré par la pompe.
La pompe peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci- dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- l'organe d'imperdabilité est une bague entourant l'organe de liaison ; - l'organe de liaison présente un filetage externe, l'organe d'imperdabilité présentant un taraudage interne coopérant avec le filetage externe ;
- le filetage externe est ménagé sur la seconde partie d'extrémité de l'organe de liaison, l'organe d'appui étant un écrou vissé sur le filetage externe ;
- l'organe de liaison présente un épaulement, définissant une butée de positionnement de l'organe d'imperdabilité axialement le long de l'organe de liaison ;
- le moyeu est délimité vers l'arbre d'entraînement par une surface interne sensiblement tronconique, l'organe d'imperdabilité ayant une surface radiale sensiblement tronconique de forme conjuguée de celle de ladite surface interne et agencée en vis-à-vis de ladite surface interne ;
- la surface interne du moyeu et la surface radiale de l'organe d'imperdabilité présentent entre elles suivant l'axe de rotation un écartement inférieur à 5 mm, de préférence inférieur à 2 mm ;
- l'organe d'imperdabilité n'est pas en contact avec le moyeu ;
- la liaison de la roue de pompe à l'arbre d'entraînement comporte une vis pointeau bloquant en rotation l'organe d'imperdabilité par rapport à l'organe de liaison ;
- l'organe de liaison est un goujon s'étendant selon l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement ;
- l'orifice présente perpendiculairement à l'axe de rotation une première section droite, l'organe d'imperdabilité présentant perpendiculairement à l'axe de rotation une seconde section droite plus grande que la première section droite selon au moins une direction.
Selon un second aspect, l'invention porte sur un réacteur nucléaire comprenant :
- une cuve, dans laquelle des assemblages de combustibles nucléaires sont logés, la cuve ayant au moins une entrée de fluide de refroidissement primaire et au moins une sortie de fluide de refroidissement primaire ;
- au moins un circuit primaire raccordant ladite sortie de fluide de refroidissement primaire à ladite entrée de fluide de refroidissement primaire, le circuit primaire comportant une pompe ayant les caractéristiques ci-dessus, assurant la circulation du fluide de refroidissement primaire le long du circuit primaire.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 est une vue en perspective d'une pompe primaire conforme à l'invention, une partie des structures étant arrachée pour laisser apparaître les organes internes de la pompe ; et - la figure 2 est une vue en coupe, partielle, de la roue de pompe et de l'extrémité de l'arbre d'entraînement de la pompe de la figure 1.
La pompe 1 représentée sur la figure 1 est une pompe primaire de réacteur nucléaire. Elle comporte un arbre d'entraînement 3 rotatif autour d'un axe de rotation X, et une roue de pompe 5. Dans l'exemple représenté, l'axe de rotation X est vertical.
La pompe comporte encore un moteur 7 d'entraînement de l'arbre en rotation autour de l'axe X.
Dans l'exemple représenté, l'arbre 3 est guidé en rotation par un palier supérieur 9, placé au-dessus du moteur 7, qui comprend une butée 1 1 réalisant un guidage axial et un palier guide 13 qui participe au guidage radial.
L'arbre 3 est par ailleurs guidé en rotation par un palier inférieur 15, participant lui aussi au guidage radial. Le palier inférieur 15 est placé sous le moteur 7.
Typiquement, l'arbre d'entraînement 3 est encore guidé en rotation par un palier hydrodynamique 17, interposé le long de l'arbre d'entraînement 3 entre le palier inférieur 15 et la roue de pompe 5.
Par ailleurs, un joint d'arbre 19 assure l'étanchéité le long de l'arbre d'entraînement 3, entre le fluide primaire sous pression et l'atmosphère.
La roue 5 est logée dans une volute 21 , comportant un conduit d'entrée 23 et un conduit de sortie 25.
Dans l'exemple représenté, la pompe 1 est de type centrifuge, de telle sorte que le conduit d'entrée 23 est situé sous la roue 5, dans le prolongement de l'arbre d'entraînement 3, et le conduit de sortie 25 est décalé radialement par rapport à l'arbre d'entraînement et à la roue de pompe.
Le moteur 7 est fixé à la volute 21 par l'intermédiaire d'un carter 27, entourant l'arbre d'entraînement 3.
La roue de pompe 5 est montée en porte-à-faux, sur une extrémité inférieure 29 de l'arbre d'entraînement.
La roue de pompe 5 comporte un moyeu 31 , placé dans le prolongement de l'arbre d'entraînement 3. La pompe 1 comporte quant à elle une liaison 33 de la roue de pompe 5 à l'arbre 3.
La liaison 33, comme visible sur la figure 2, lie le moyeu 31 à l'extrémité inférieure 29 de l'arbre 3.
La roue 5 comporte une entrée centrale 35 et une pluralité de sorties radiales 37, chacune raccordée à l'entrée centrale 35 par un canal délimité à l'intérieur de la roue 5. L'entrée 35 est située dans le prolongement axial du moyeu 31 , en vis-à-vis du conduit d'entrée 23 de la volute. Comme visible sur la figure 2, le moyeu 31 présente un orifice 39.
La liaison 33 de la roue de pompe à l'arbre comporte un organe de liaison 41 , présentant une première partie d'extrémité 43 liée à l'arbre d'entraînement 3 et une seconde partie d'extrémité 45 engagée dans l'orifice 39.
L'orifice 39 est placé sur l'axe de rotation X.
La liaison 33 comporte en outre un organe d'appui 47 lié à la seconde partie d'extrémité 45, qui est en appui contre une face du moyeu 31 opposée à l'arbre d'entraînement 3.
Ainsi, l'organe d'appui 47 sollicite la roue 5 vers l'extrémité inférieure 29 de l'arbre d'entraînement.
Typiquement, l'organe de liaison 41 est un goujon, allongé selon l'axe de rotation X. Sa première partie d'extrémité 43 est engagée dans un logement taraudé 49, ménagé dans l'extrémité inférieure 29 de l'arbre d'entraînement 3. La première partie d'extrémité 43 porte un filetage externe, coopérant avec le taraudage interne du logement 49.
La seconde partie d'extrémité 45 de l'organe de liaison 41 porte un filetage externe
50. L'organe d'appui 47 est un écrou vissé sur ce filetage externe 50.
Le moyeu 31 présente une forme générale sensiblement tronconique, l'orifice 39 étant situé au sommet du tronc de cône. La section du moyeu 31 va en se réduisant, à partir d'une base 51 située à proximité de l'extrémité inférieure 29 de l'arbre d'entraînement 3, jusqu'à l'orifice 39.
Le moyeu 31 délimite un volume interne 52, ouvert au niveau de la base 51 vers l'arbre d'entraînement 3.
Le moyeu 31 présente une surface interne 53 délimitant le volume interne 52, et une surface externe 54, délimitant les canaux de circulation du fluide primaire à l'intérieur de la roue 10.
L'organe d'appui 47 comporte une partie cylindrique 55, prolongée axialement par une tête 56. La partie cylindrique 55 porte un taraudage interne coopérant avec le filetage externe 50 de la seconde partie d'extrémité 45 de l'organe de liaison. Elle est engagée dans l'orifice 39. La tête 56 délimite un épaulement 57 faisant saillie radialement vers l'extérieur autour de la partie cylindrique 55. L'épaulement 57 est en appui autour de l'orifice 39, d'un côté de cet orifice opposé à l'arbre d'entraînement 3. Ainsi, la tête 56 de l'écrou n'est pas logée dans le volume interne 52 du moyeu.
La tête 56 est de forme adaptée pour s'inscrire dans le prolongement du moyeu 31 , et constituer un sommet pour le moyeu. Sa surface externe s'inscrit dans le prolongement de la surface externe 54 du moyeu. La liaison 33 comporte encore une vis centrale 58 traversant la tête 56 de l'organe d'appui 47, et vissée dans la seconde extrémité 45 de l'organe de liaison. L'organe d'appui 47 est rigidement fixé à la vis centrale 58, par exemple par des vis pointeaux ou par des points de soudure. La vis centrale 58 est prévue pour bloquer en rotation l'organe d'appui 47 par rapport à l'organe de liaison 41 , de manière à empêcher tout désengagement de cet organe d'appui.
Comme visible sur la figure 2, la liaison 33 de la roue 5 à l'arbre 3 comporte encore une pluralité d'organes de liaison annexes 59. Chaque organe de liaison annexe 59 solidarise le moyeu 31 à l'arbre d'entraînement 3.
Les organes de liaison annexes 59 sont typiquement des goujons périphériques
59, répartis circonférentiellement autour de l'axe de rotation X, et solidarisant la base 51 du moyeu 31 avec l'extrémité inférieure 29 de l'arbre d'entraînement 3.
Selon l'invention, la pompe 1 comporte un organe d'imperdabilité 60 lié à l'organe de liaison 41 et interposé entre l'arbre d'entraînement 3 et le moyeu 31. L'organe d'imperdabilité 60 est de forme choisie pour ne pas pouvoir traverser l'orifice 39 en cas de rupture de l'organe de liaison 41.
Pour ce faire, quand l'orifice 39 présente perpendiculairement à l'axe de rotation X une première section droite, l'organe d'imperdabilité 60 est choisi de manière à présenter perpendiculairement à l'axe de rotation X une seconde section droite plus grande que la première section droite selon au moins une direction.
Ainsi, quand l'orifice 39 présente une section circulaire de premier diamètre, l'organe d'imperdabilité 60 présente par exemple une section circulaire de second diamètre supérieur au premier diamètre.
L'organe d'imperdabilité 60 est disposé à l'intérieur du volume interne 52 du moyeu.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, l'organe d'imperdabilité 60 est une bague entourant l'organe de liaison 41. La bague a une forme annulaire.
L'organe d'imperdabilité 60 présente un taraudage interne 61 , coopérant avec un filetage externe de l'organe de liaison 41.
Typiquement, le taraudage interne 61 coopère avec le filetage externe 50 ménagé sur la seconde partie d'extrémité 45 de l'organe de liaison.
En variante, le taraudage interne 61 de l'organe d'imperdabilité coopère avec un filetage externe dédié, ménagé sur l'organe de liaison 41 , et distinct du filetage externe 50 prévu pour l'organe d'appui 47.
L'organe de liaison 41 présente par ailleurs un épaulement 63, définissant une butée de positionnement de l'organe d'imperdabilité 60 axialement le long de l'organe de liaison 41. L'épaulement 63 fait saillie radialement vers l'extérieur par rapport au filetage 50. Il est disposé axialement à courte distance du filetage 50.
Comme visible sur la figure 2, l'organe d'imperdabilité 60 est délimité vers l'organe d'appui 47 par une grande face annulaire 65, et vers l'arbre d'entraînement 3 par une autre grande face annulaire 67. La grande face annulaire 67 porte une couronne 69, venant se placer autour de l'épaulement 63. La couronne 69 est sensiblement cylindrique, et coaxiale à l'axe de rotation X.
La couronne 69 porte sur une face radialement interne un épaulement 71 , qui est en appui contre l'épaulement 63 selon la direction axiale.
Par ailleurs, la liaison 33 de la roue de pompe 5 à l'arbre 3 comporte une vis pointeau 73 bloquant en rotation l'organe d'imperdabilité 60 par rapport à l'organe de liaison 41. La vis pointeau s'étend radialement à travers la couronne 69, et est engagée dans un trou borgne ménagé dans l'épaulement 63.
L'organe d'imperdabilité 60 est situé, axialement, à distance de l'arbre d'entraînement 3, sans contact avec celui-ci.
Il est également monté sans contact avec le moyeu 31 , pour ne pas créer une liaison hyperstatique entre le moyeu 31 et l'arbre d'entraînement 3.
En effet, la base 51 du moyeu est liée à l'arbre d'entraînement 3, en plus des organes de liaison annexes 59, par une denture de Hirth (non représentée), transmettant le couple rotatif de l'arbre au moyeu. La denture de Hirth est typiquement disposée sur un diamètre proche de celui des organes de liaison annexes 59. Un contact avec effort entre l'organe d'imperdabilité et le moyeu contrarierait la liaison par la denture entre le moyeu et l'arbre.
L'organe d'imperdabilité 60 est situé, axialement, entre l'épaulement 63 et l'organe d'appui 47.
Selon un autre aspect de l'invention, la surface interne 53 du moyeu 31 , tournée vers l'arbre d'entraînement 3, est sensiblement tronconique. L'organe d'imperdabilité 60 présente quant à lui une surface radiale 77 sensiblement tronconique, de forme conjuguée de celle de la surface interne 53, et agencée en vis-à-vis de cette surface interne 53.
La surface radiale 77 correspond à la tranche de l'organe d'imperdabilité, raccordant les grandes faces 65 et 67 l'une à l'autre. Elle s'étend tout autour de l'axe X, et est coaxiale à cet axe X.
La surface interne 53 du moyeu et la surface radiale 77 de l'organe d'imperdabilité présentent entre elles, suivant l'axe de rotation X, un écartement inférieur à 2 mm, de préférence inférieur à 1 mm. Ainsi, en cas de rupture de l'organe de liaison 41 , la surface radiale 77 vient porter contre la surface interne 53, avec seulement un faible déplacement possible axialement. De ce fait, la tête de l'organe d'appui 47 ne fait que peu ou pas saillie à l'intérieur de la roue 5 en cas de rupture de l'organe de liaison 41. Il ne peut pas se produire de vibrations importantes, liées aux sollicitations subies par l'écrou 47 du fait de l'écoulement à grande vitesse du fluide primaire à l'intérieur de la roue 5.
Cet écartement est fixé en fonction :
- de l'analyse de fonctionnement de la pompe dans la situation où l'organe de liaison 41 est rompu ;
- du calcul du déplacement relatif des pièces lors des transitoires thermiques, un contact avec effort entre la surface radiale 77 et la surface interne 53 devant être évité ;
- de la faisabilité de la fabrication.
Le montage de la roue de pompe 5 sur l'arbre d'entraînement 3 est effectué de la manière suivante.
L'organe d'imperdabilité 60 est d'abord monté sur l'organe de liaison 41. Dans l'exemple représenté, il est vissé sur le filetage externe 50 de la seconde partie extrémité 45 de l'organe de liaison, jusqu'à ce que l'épaulement 71 vienne en butée sur l'épaulement 63. La vis pointeau 73 est ensuite mise en place, de manière à bloquer en rotation l'organe d'imperdabilité 60 par rapport à l'organe de liaison 41.
Puis, l'organe de liaison 41 est monté sur l'arbre d'entraînement 3. Plus précisément, dans l'exemple représenté, la première partie extrémité 43 de l'organe de liaison est vissée dans l'orifice 49.
La roue de pompe 5 est ensuite montée sur l'arbre d'entraînement 3. La roue 5 est approchée axialement de cet arbre d'entraînement 3, de manière à engager la seconde partie d'extrémité 45 de l'organe de liaison 41 dans l'orifice 39. Puis, l'organe d'appui 47 est vissé sur la seconde partie d'extrémité 45 de l'organe de liaison. La partie cylindrique 55 pénètre ainsi à l'intérieur de l'orifice 39, et la tête 56 vient en appui contre le bord de l'orifice 39 par l'intermédiaire de l'épaulement 57. La position finale de l'organe d'appui 47 le long de l'organe de liaison 41 est choisie de manière à maintenir un écartement axial prédéterminé entre la surface interne 53 du moyeu et la surface radiale 77 de l'organe d'imperdabilité 60.
Enfin, les organes de liaison annexes 59 sont montés, de manière à fixer rigidement la base du moyeu 31 à l'arbre d'entraînement 3.
L'invention présente de multiples avantages.
L'organe d'imperdabilité 60 empêche la seconde partie d'extrémité 45 de l'organe de liaison 41 et l'organe d'appui 47 de devenir un corps migrant en cas de rupture de l'organe de liaison 41 entre l'arbre de transmission 3 et l'organe d'imperdabilité 60. En effet, le poids de l'organe d'appui 47 et de la seconde partie d'extrémité 45 tend à entraîner l'organe d'imperdabilité 60 vers l'orifice 39, mais celui-ci, du fait de sa forme, ne peut pas traverser l'orifice 39. L'organe d'appui 47 et la seconde partie d'extrémité 45 restent donc liés au moyeu 31 et ne peuvent pas d'en détacher.
Le fait de réaliser l'organe d'imperdabilité 60 sous la forme d'une bague permet de faciliter la fabrication et le montage sur l'organe de liaison 41. Il est possible de lui conférer une symétrie de révolution, qui ne génère pas de balourd en cours de fonctionnement de la pompe.
Le fait de visser l'organe d'imperdabilité 60 sur l'organe de liaison 41 permet une mise en place rapide et facile.
Il est particulièrement avantageux à cet égard de visser l'organe d'imperdabilité 60 sur le filetage externe 50 prévu pour recevoir l'organe d'appui 47. Ainsi, un seul filetage est à réaliser.
De même, la présence d'un épaulement 63 sur l'organe de liaison 41 , définissant une butée de positionnement de l'organe d'imperdabilité 60, permet de positionner de manière rapide et commode l'organe d'imperdabilité 60.
L'invention a été décrite ci-dessus pour une pompe primaire d'un réacteur nucléaire. Toutefois, elle pourrait s'appliquer à tout autre type de pompe, dans un autre circuit d'un réacteur nucléaire, ou même dans une installation industrielle autre qu'un réacteur nucléaire.
La pompe peut être de tout type, et n'est pas nécessairement une pompe centrifuge.
La roue peut être montée sur l'arbre d'entraînement de toute manière adaptée, et pas nécessairement par un goujon central entouré de goujons périphériques.
De même, l'organe de liaison a été décrit comme étant un goujon, mais pourra être une vis, un tirant, ou tout autre type d'organe de liaison adapté.
L'organe d'imperdabilité a été décrit comme étant une bague. Dans d'autres modes de réalisation, l'organe d'imperdabilité pourrait être constitué d'une série de plots, rapportés autour de l'organe de liaison, ou pourrait encore être constitué par une collerette ménagée de matière dans l'organe de liaison.
L'organe d'imperdabilité peut être fixé non pas par vissage sur l'organe de liaison, mais par soudage ou par des clavettes, ou par tout autre moyen adapté.

Claims

REVENDICATIONS
1. - Pompe, notamment de réacteur nucléaire, la pompe (1 ) comprenant :
- un arbre d'entraînement (3) ayant un axe de rotation (X);
- une roue de pompe (5) comportant un moyeu (31 ) placé dans le prolongement de l'arbre d'entraînement (3), le moyeu (31 ) présentant un orifice (39);
- une liaison (33) de la roue de pompe (5) à l'arbre (3) comportant un organe (41 ) de liaison présentant une première partie d'extrémité (43) liée à l'arbre d'entraînement (3) et une seconde partie d'extrémité (45) opposée à la première engagée dans l'orifice (39), la liaison (33) comportant en outre un organe d'appui (47) lié à la seconde partie d'extrémité (45) de l'organe de liaison (41 ) et étant en appui contre une face du moyeu (31 ) opposée à l'arbre d'entraînement (3) ;
- la liaison (33) comportant une pluralité d'organes de liaison annexes (59), chacun solidarisant la roue de pompe (5) à l'arbre d'entraînement (3) ;
caractérisé en ce que la pompe (1 ) comporte encore un organe d'imperdabilité
(60) lié à l'organe de liaison (41 ) et interposé entre l'arbre d'entraînement (3) et le moyeu (31 ), de forme choisie pour ne pas pouvoir traverser l'orifice (39) en cas de rupture de l'organe de liaison (41 ).
2. - Pompe selon la revendication 1 , caractérisée en ce que l'organe d'imperdabilité (60) est une bague entourant l'organe de liaison (41 ).
3. - Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'organe de liaison (41 ) présente un filetage externe (50), l'organe d'imperdabilité (60) présentant un taraudage interne (61 ) coopérant avec le filetage externe (50).
4. - Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que le filetage externe (50) est ménagé sur la seconde partie d'extrémité (45) de l'organe de liaison (41 ), l'organe d'appui (47) étant un écrou vissé sur le filetage externe (50).
5. - Pompe selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que l'organe de liaison (41 ) présente un épaulement (63), définissant une butée de positionnement de l'organe d'imperdabilité (60) axialement le long de l'organe de liaison (41 ).
6. - Pompe selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le moyeu (31 ) est délimité vers l'arbre d'entraînement (3) par une surface interne (53) sensiblement tronconique, l'organe d'imperdabilité (60) ayant une surface radiale (77) sensiblement tronconique de forme conjuguée de celle de ladite surface interne (53) et agencée en vis-à-vis de ladite surface interne (53).
7. - Pompe selon la revendication 6, caractérisée en ce que la surface interne (53) du moyeu (31 ) et la surface radiale (77) de l'organe d'imperdabilité (60) présentent entre elles suivant l'axe de rotation un écartement inférieur à 5 mm, de préférence inférieur à 2 mm.
8. - Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'organe d'imperdabilité (60) n'est pas en contact avec le moyeu (31 ).
9. - Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la liaison (33) de la roue de pompe (5) à l'arbre d'entraînement (3) comporte une vis pointeau (73) bloquant en rotation l'organe d'imperdabilité (60) par rapport à l'organe de liaison (41 ).
10. - Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'organe de liaison (41 ) est un goujon s'étendant selon l'axe de rotation (X) de l'arbre d'entraînement (3).
1 1. - Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'orifice (39) présente perpendiculairement à l'axe de rotation (X) une première section droite, l'organe d'imperdabilité (60) présentant perpendiculairement à l'axe de rotation (X) une seconde section droite plus grande que la première section droite selon au moins une direction.
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