ES2316530T3 - Bomba primaria de central nuclear. - Google Patents
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Abstract
Bomba primaria de central nuclear, del tipo que comprende, por un lado, un árbol (2) de accionamiento en rotación de una rueda (3) y, por encima de dicha rueda (3) y concéntricamente con dicho árbol (2), un intercambiador de calor (10) que forma una barrera térmica, una tapa de barrera térmica (20) que comprende un faldón periférico (21) provisto en su base de un fondo (22) circular que se extiende por debajo del intercambiador de calor (10) y un difusor (30) que comprende un faldón periférico (31) provisto en su base de una corona (32) que se extiende por debajo del fondo (22) circular de la tapa de barrera térmica (20) y, por otro lado, un cuerpo (5) al cual están fijados el intercambiador de calor (10) y el faldón periférico (21) de la tapa de barrera térmica (20), caracterizada por el hecho de que el fondo (22) circular de la tapa de barrera térmica (20) configura, con la base (10a) del intercambiador de calor (10), una cámara inferior (7) de agua fría y comprende un mandrilado central (23) provisto de una sucesión de anillos circunferenciales y superpuestos que forman una junta de labios (24) del tipo laberinto y por el hecho de que el fondo (22) circular y el faldón periférico (21) de la tapa de barrera térmica (20) y la corona (32) y el faldón periférico (31) del difusor (30) configuran entre sí un juego que forma un espacio (35) de mantenimiento de un fluido de refrigeración estancado.
Description
Bomba primaria de central nuclear.
La presente invención se refiere a una bomba
primaria de central nuclear.
Las bombas primarias de central nuclear
comprenden un árbol de accionamiento en rotación de una rueda y, por
encima de dicha rueda y concéntricamente con dicho árbol, un
intercambiador de calor que forma una barrera térmica, una tapa de
barrera térmica provista de un faldón periférico provisto en su base
de un fondo circular que se extiende por debajo del intercambiador
de calor y un difusor de bomba que comprende un faldón periférico
concéntrico con dicho faldón periférico de la tapa de barrera
térmica y provisto en su base de una corona que se extiende por
debajo del fondo circular de dicho cuerpo.
Este tipo de bomba primaria también comprende un
anillo llamado anillo de laberinto dispuesto entre el intercambiador
de calor y el árbol, así como un cuerpo al cual están fijados el
intercambiador de calor y el faldón periférico de la tapa de barrera
térmica. Este cuerpo está conectado a la tapa de barrera térmica por
unos elementos de unión.
Hasta ahora, el fondo circular de la tapa de
barrera térmica se extendía justo por debajo de la parte inferior
del intercambiador de calor y configuraba con la corona del difusor
una cámara inferior de agua fría.
Además, la corona del difusor comprende un
mandrilado central de paso del árbol provisto de una sucesión de
anillos circunferenciales y superpuestos que forman una junta de
labios del tipo laberinto.
Esta disposición presenta inconvenientes.
Efectivamente, la corona del difusor que lleva
la junta de labios del tipo laberinto está dispuesta en la zona de
transición entre el agua caliente del circuito primario que está a
una temperatura del orden de 300ºC y la zona refrigerada de la bomba
que está a una temperatura de aproximadamente 40ºC.
La corona del difusor, y consecuentemente la
junta del tipo laberinto, están sometidos a un gradiente térmico
considerable que favorece la formación de fisuras de fatiga térmica
en los labios de esta junta.
La invención tiene como objetivo el de evitar
estos inconvenientes proponiendo una bomba primaria de central
nuclear en la cual el reparto de las temperaturas al nivel de la
junta de labios del tipo laberinto entre el agua caliente del
circuito primario y la zona refrigerada está modificada para reducir
la formación de fisuras en esta junta.
Por lo tanto, la invención tiene por objeto una
bomba primaria de central nuclear, del tipo que comprende, por un
lado, un árbol de accionamiento en rotación de una rueda y, por
encima de dicha rueda y concéntricamente con dicho árbol, un
intercambiador de calor que forma una barrera térmica, una tapa de
barrera térmica provista de un faldón periférico provista en su base
de un fondo circular que se extiende por debajo del intercambiador
de calor y un difusor que comprende un faldón periférico provisto en
su base de una corona que se extiende por debajo del fondo circular
de la tapa de barrera térmica y, por otro lado, un cuerpo al cual
están fijados el intercambiador de calor y el faldón periférico de
la tapa de barrera térmica, caracterizada por el hecho de que el
fondo circular de la tapa de barrera térmica configura con la base
del intercambiador de calor una cámara inferior de agua fría y
comprende un mandrilado central provisto de una sucesión de anillos
circunferenciales y superpuestos que forman una junta de labios del
tipo laberinto y por el hecho de que el fondo circular y el faldón
periférico de la tapa de barrera térmica y la corona y el faldón
periférico del difusor configuran entre sí un juego que forma un
espacio de mantenimiento de un fluido de refrigeración
estancado.
Según otras características de la invención:
- -
- El fondo circular comprende unas nervaduras verticales que dividen la cámara inferior en varios compartimientos,
- -
- el extremo libre de cada nervadura comprende un refrentado y el conjunto de estos refrentados forma un sector circular de centrado de un anillo dispuesto entre el árbol y el intercambiador de calor,
- -
- una junta de estanqueidad está interpuesta entre el borde superior del faldón periférico de la tapa de barrera térmica y el cuerpo,
- -
- el fondo circular de la tapa de barrera térmica comprende, entre el mandrilado y el faldón periférico, una zona de espesor aún más reducido.
Las características y ventajas de la invención
aparecerán en el transcurso de la descripción siguiente, ofrecida a
título de ejemplo y hecha con referencia a los dibujos adjuntos, en
los cuales:
- la figura 1 es una semi vista esquemática en
sección axial de una parte de una bomba primaria conforme a la
invención,
- la figura 2 es una vista en sección según la
línea 2-2 de la figura 1.
En la figura 1, se ha representado
esquemáticamente una parte de una bomba primaria de una central
nuclear de tipo helicoidal centrífuga de una etapa, de aspiración
vertical y expulsión horizontal.
Esta bomba, designada por la referencia general
1, comprende un árbol 2 de accionamiento en rotación de una rueda 3
fijada por unos medios apropiados a la base de dicho árbol 2. Esta
bomba 1 también comprende, por encima de la rueda 3 y
concéntricamente con el árbol 2, un intercambiador de calor 10 que
forma una barrera térmica, una tapa que hace de barrera térmica 20 y
un difusor 30.
El intercambiador de calor 10 está compuesto por
una pluralidad de tubos 11 concéntricos y repartidos en capas
superpuestas y hay un anillo 4 dispuesto entre el árbol 2 y el
intercambiador de calor 10.
Este anillo 4 comprende interiormente, en sus
partes superior e inferior respectivamente, unas juntas mecánicas 4a
de tipo laberinto.
La tapa de barrera térmica 20 está formada por
un faldón periférico 21 que se extiende sobre toda la altura del
intercambiador de calor 10 y está provista en su base de un fondo
circular 22 que se extiende por debajo de dicho intercambiador de
calor 10.
El difusor 30 está formado por un faldón
periférico 31 que envuelve el faldón periférico 21 de la tapa de
barrera térmica 20 y está provisto en su base de una corona 32 que
se extiende por debajo del fondo circular 22 de dicha tapa de
barrera térmica 20.
La bomba primaria 1 también comprende un cuerpo
5 al cual están fijados el intercambiador de calor 10 y el faldón
periférico 21 de la tapa de barrera térmica 20.
El faldón 21 de la tapa de barrera térmica 20
está fijado al cuerpo 5 por unos elementos de unión 6 constituidos
por ejemplo por unos espárragos.
Tal como se representa en la figura 1, el fondo
circular 22 del cuerpo de barrera térmica 20 conforma con la base
10a del intercambiador de calor 10, una cámara inferior de agua fría
designada en su conjunto por la referencia 7.
El fondo circular 22 del cuerpo de barrera
térmica 20 está provisto de un mandrilado central 23 de paso del
árbol 2 y que comprende una sucesión de anillos circunferenciales y
superpuestos que forman una junta de labios 24 de tipo
laberinto.
Además, el fondo circular 22 comprende unas
nervaduras 22a verticales (figura 2) dirigidas hacía el
intercambiador de calor 10. Estas nervaduras 22a están dispuestas de
manera radial y equidistante y dividen la cámara 7 en varios
compartimientos 7a.
El extremo libre de cada nervadura 22a comprende
un refrentado 22b y el conjunto de estos refrentados 22b forma un
sector circular destinado a recibir el extremo inferior del anillo 4
y a asegurar el centrado de este anillo 4.
Finalmente, las nervaduras 22a garantizan al
fondo circular 22 una resistencia a la flexión.
Por otro lado, el fondo circular 22 y el faldón
periférico 21 de la tapa de barrera térmica 20 por un lado y la
corona 32 y el faldón periférico 31 del difusor 30 por otro,
configuran entre sí un juego que forma un espacio 35 de
mantenimiento de un fluido de refrigeración estancado.
Una junta de estanqueidad 36 está interpuesta
entre el borde superior del faldón periférico 21 de la tapa de
barrera térmica 20 y el cuerpo 5 de tal manera que evitan la
intrusión de agua caliente en el intercambiador de calor 10 durante
el funcionamiento normal y también en el transcurso de la parada y
del arranque de la bomba y también en caso de corte de suministro de
agua fría a la bomba.
Según una variante, el fondo circular 22 de la
tapa de barrera térmica 20 comprende, entre el mandrilado 23 y el
faldón periférico 21, una zona de espesor aún más reducido, no
representada.
De manera clásica, la rueda 3 solidaria en
rotación del árbol 2 aspira el fluido del circuito primario y este
fluido es evacuado por un orificio de expulsión 8 una de cuyas
partes está representada en la figura 1 y está situada en el lado
del difusor 30.
Por lo tanto, este difusor 30 está en contacto
con el fluido del circuito primario que está a una temperatura del
orden de 300ºC.
El intercambiador de calor 10 que forma una
barrera térmica y una alimentación en agua fría limitan la
transmisión de calor proveniente del agua caliente del circuito
primario y la temperatura del agua en la cámara inferior 7 es del
orden de 40ºC.
Gracias a este reparto de las temperaturas por
los alrededores de la junta de labios 24 y a la realización de esta
junta directamente en el fondo de la tapa de barrera térmica 20 que
está aislada del difusor 30 en contacto con el agua caliente del
circuito primario, se reducen considerablemente los riesgos de
formación de fisuras en los anillos de esta junta 24.
Estas modificaciones garantizan una ganancia muy
elevada en los valores del factor de intensidad de las restricciones
en el transcurso de las solicitaciones máximas a las que está
sometida la junta de labios de tipo laberinto.
A título de ejemplo, el valor máximo calculado
para las bombas utilizadas en las centrales nucleares de 1300 MW es
inferior al tercio del criterio habitual que hay que respetar para
el material utilizado.
Claims (5)
1. Bomba primaria de central nuclear, del tipo
que comprende, por un lado, un árbol (2) de accionamiento en
rotación de una rueda (3) y, por encima de dicha rueda (3) y
concéntricamente con dicho árbol (2), un intercambiador de calor
(10) que forma una barrera térmica, una tapa de barrera térmica (20)
que comprende un faldón periférico (21) provisto en su base de un
fondo (22) circular que se extiende por debajo del intercambiador de
calor (10) y un difusor (30) que comprende un faldón periférico (31)
provisto en su base de una corona (32) que se extiende por debajo
del fondo (22) circular de la tapa de barrera térmica (20) y, por
otro lado, un cuerpo (5) al cual están fijados el intercambiador de
calor (10) y el faldón periférico (21) de la tapa de barrera térmica
(20), caracterizada por el hecho de que el fondo (22)
circular de la tapa de barrera térmica (20) configura, con la base
(10a) del intercambiador de calor (10), una cámara inferior (7) de
agua fría y comprende un mandrilado central (23) provisto de una
sucesión de anillos circunferenciales y superpuestos que forman una
junta de labios (24) del tipo laberinto y por el hecho de que el
fondo (22) circular y el faldón periférico (21) de la tapa de
barrera térmica (20) y la corona (32) y el faldón periférico (31)
del difusor (30) configuran entre sí un juego que forma un espacio
(35) de mantenimiento de un fluido de refrigeración estancado.
2. Bomba primaria según la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que el fondo circular (22)
comprende unas nervaduras (22a) verticales que dividen la cámara
inferior (7) en varios compartimientos (7a).
3. Bomba primaria según la reivindicación 2,
caracterizada por el hecho de que el extremo libre de cada
nervadura (22a) comprende un refrentado (22b) y por el hecho de que
estos refrentados configuran un sector circular de centrado de un
anillo (4) dispuesto entre el árbol (1) y el intercambiador de calor
(10).
4. Bomba primaria según la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que una junta de estanqueidad
(36) está interpuesta entre el borde superior del faldón periférico
(21) de la tapa de barrera térmica (20) y el fondo del cuerpo
(5).
5. Bomba primaria según la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que el fondo (22) circular de
la tapa de barrera térmica (20) comprende, entre el mandrilado (23)
y el faldón periférico (21), una zona de espesor aún más
reducido.
Applications Claiming Priority (2)
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