IT8312662A1 - Pompa immersa per la circolazione del sodio in un reattore nucleare veloce - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Pompa immersa per la circolazione del sodio in un reattore nucleare veloce"

RIASSUNTO

L'invenzione si riferisce ad una pompa immersa per la circolazione del sodio in un reattore nucleare veloce.

In una pompa ad asse verticale la cui cassa termina inferiormente con un condotto di aspirazione ver ticale, aperto verso il basso e con una coclea che circonda il mozzo della girante, secondo l'invenzione sono previste per la girante delle palette a sbalzo che non sono pertanto chiuse perifericamente da un anello.

In assenza dell'anello di collegamento delle estre mit? libere delle palette della girante il cuscinel to portante della girante deve essere sistemato pi? in alto con la conseguenza di far lavorare a sbalzo la girante.

la riduzione delle masse in gioco, per l'assenza dell'anello suddetto consente tuttavia la sistemazione del cuscinetto portante all'interno del mezzo della girante con una ulteriore riduzione degli ingombri delle parti asportabili fisse e mobili della pompa che riduce il costo della pompa e, ind. rettamente anche quello dell'impianto.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

L'oggetto della presente invenzione ? costituito da una pompa immersa per la circolazione del sodio in un reattore nucleare veloce.

E* noto che l'attuale tendenza nella costruzione degli impianti nucleari, in particolare nei reatto ri nucleari veloci che adoperano sodio liquido come fluido primario e secondario, ? quella di rldur re gli ingombri di ogni singolo componente, dopo le prime esperienze sopra prototipi che sviluppano potenze medio-basse.

Uno dei componenti di maggior mole del reattore ? costituito dalla pompa del sodio secondario che deve essere installata, in pi? esemplari, all'inter no dell'edificio principale del reattore,

le pompe attualmente note per il sodio sono costituite da pompe assiali la cui girante, avvolta da una coclea, aspira dal basso il fluido da pompare.

Normalmente le palette della girante sono perifericamente connesse ad un anello di irrigidimento la cui superficie esterna ? utilizzata quale componente girevole di un cuscinetto idraulico la cui funzione portante ? assolta dal liquido pompato.

La presenza di detto anello aumenta notevolmente le masse rotanti In gioco che sono costituite nel-1*ordine dall*albero della girante, dal mozzo della stessa, dalle palette e dallfanello sopracitato che non solo ha una massa sensibile, rispetto ad esempio alla massa delle palette, ma che inoltre, esser do disposto esternamente riepetto a queste presenta un momento di inerzia polare ancora maggiore.

Secondo l'invenzione tale anello di collegamento delle estremit? esterne delle palette della girante viene eliminato ed il cuscinetto portante della girante viene sistemato all'interno della parte fissa del mozzo della girante con una notevole riduzione del peso e dell'ingombro della pompa.

Le caratteristiche essenziali dell'invenzione sono riassunte e schematizzate nelle rivendicazioni; gli oggetti e vantaggi della stessa risulteranno inoltre dalla descrizione che segue relativa a forme di esecuzione scelte a solo titolo di esempio con particolare riferimento alle allegate tavole di disegni in cui:

- la figura 1 mostra una sezione d1insieme della pompa secondo l'invenzione;

- la #gura 2 mostra una porzione ingrandita della figura precedente con particolare riferimento alla girante ed alla zona della cassa della pompa immediatamente circostante;

- la figura 3 ? ima porzione del mozzo della giran te in scala ancora maggiore e nella quale ? illustrato con maggior dettaglio il cuscinetto portante della pompa secondo l'invenzione.

Con particolare riferimento alla figura 1, nella quale ? mostrata una pompa sommersa secondo l'invenzione, la cassa 10 della pompa prevede un primo involucro esterno fissato ad una soletta 20 dell'^ dificio-reattore nella fase di montaggio dell'impianto.

Tale involucro esterno, inamovibile, della cassa della ponqpa prevede una parte cilindrica 11 dotata superiormente di una flangia 12 fissata al di sotto di una piastra di supporto 13 appoggiata sopra la soletta 20 dell'edificio-reattore attorno ad un foro 14 praticato sullo stesso.

La piastra di supporto 13 ? fissata alla soletta 20 del reattore con perni filettati 15. Il corpo cilindrico tubolare 11 prevede fori di troppo pieno 16 ed inferiormente si allarga nel corpo della coclea 10 fornita di apertura 17 radiali e di un cono assiale di aspirazione inferiore 18.

La ponqja prevede quindi, sempre in modo di per s? noto, un albero verticale 40 l'estremit? inferiore del quale ? calettato ad un mozzo sostanzialmente conico 41 al quale sono fissate le palette 42 che formano nel loro conqalesso una girante 43.

A.1 di sopra del mozzo 41, attorno all'albero 40, ? predisposta una carenatura fissa 44 che si raccorda alle pareti interne della coclea 10. Detta ca renatura fissa 44 sostiene le palette fisse 45 del diffusore 46. Il diffusore 46 con?>rende un corpo tubolare 51 che chiude l'estremit? esterna delle palette 45 e si prolunga inferiormente in modo da inserirsi a misura all'interno di una flangia cilin drica 47 sporgente all'interno della coclea 10 attornio al condotto di aspirazione 18.

La carenatura 44 dell'albero 40 si prolunga all'interno del corpo tubolare 11 aneh'essa sotto forma di corpo tubolare 48 che termina superiormente con una flangia 49 che si appoggia alla flangia 12 ed ? a questa solidarizzata mediante bulloni.

In corrispondenza della radice inferiore del corpo tubolare 11, si ha ugualmente, come mostrato in de taglio nella figura 1, anche la radice del corpo tubolare 48. In detta zona, tra i due corpi tub?la ri si hanno mezzi di centraggio 50, similmente a

quanto accadeva tra il corpo tubolare esterno 51 del diffusore 46 e la flangia cilindrica 47, mediah te mezzi di supporto e centraggio 52 di per s? noti.

Di conseguenza l'insieme costituito dalla flangia 49, dal corpo tubolare interno 48, dal diffusore 46, dalla carenatura 44 ? sfilabile verticalmente verso l'alto, assieme all'albero 40, alle palette girevoli 43 ed al mozzo 41.

Questo tipo di costruzione e di per s? noto e tipi co di molte pompe immerse ed in particolare delle pompe immerse adoperate per il pompaggio del sodio in un reattore nucleare veloce.

Le caratteristiche della pompa fin qui descritte sono comuni alla pompa secondo l'invenzione? Nelle pompe di tipo noto destinate al pompaggio del sodio di un reattore nucleare veloce la giranti 43 prevede che le palette/siano contenute, alla lo ro estremit? esterna, da unv anello di irrigidimen to, la cui superficie esterna viene utilizzata comjs superficie/l?revo?e di un cuscinetto idraulico.

la seconda superficie portante di tale cuscinetto idraulico quella fissa ? ricavata nella flangia cilindrica 47.

Una sistemazione di questo tipo conforta alcuni inconvenienti che richiedono alla fine un aumento delle dimensioni della pompa.

Infatti la sistemazione di un anello di supporto che chiude esternamente le palette della girante comporta un aumento delle masse in gioco e quindi un maggiore dimensionamento di tutta la pompa.

Inoltre il cuscinetto idraulico realizzato tra l'a nello esterno della girante e la flangia cilindrica 47 viene alimentato con il liquido da pompare alla pressione di aspirazione: ci? comporta che la pressione di lavoro del cuscinetto idraulico ? relativa mente modesta ed a parit? di forze in gioco deve essere maggiore la superficie portante e questo tende a far aumentare ulteriormente dimensioni, pesi ed ingombri.

Secondo 1*invenzione l? palette 42 della girante 43 sono, in corrispondenza della loro estremit? esterna, libere, cio? non collegate o sostenute da alcun anello.

Si ha quindi una riduzione delle masse in gioco. D*altra parte viene a mancare in questo modo una superficie girevole per un cuscinetto idraulico portante, n? ? pensabile di far lavorare a sbalzo l'albero 40.

Secondo l'invenzione il cuscinetto idraulico neces sario per non far lavorare a sbalzo l'albero 40 ? realizzato all'interno della carenatura 44 che circonda l'albero 40 all'altezza del diffusore 46 e che possiamo chiamare semplicemente mozzo del diffusore

Una soluzione di questo tipo sembra comportare degli svantaggi non indifferenti in vista del fatto che la superficie portante realizzabile tra la pista fissa e la pista mobile del cuscinetto idraulico ? notevolmente pi? piccola di quella consentita dal cuscinetto idraulico di tipo tradizionale appe na descritto e sistemato tra l'anello esterno della palettatura mobile e la flangia cilindrica 47? Tali svantaggi sono solo apparenti: infatti come ve rificato dai calcoli di dimensionamento del disposi tivo rivendicato, non solo le minori masse in giocc consentono delle riduzioni delle dimensioni del cu scinetto idraulico: oltre a ci? le dimensioni del cuscinetto possono essere ridotte per il fatto che, il cuscinetto ? alimentato dal fluido pompato dalla girante 43. Ne consegue che,paradossalmente la dlminuzione delle dimensioni del cuscinetto idraulico, in vista della sua posizione, consentono condizioni di funzionamento persino pi? sicure di un cuscinetto di tipo tradizionale, notoriamente di dimensioni molto maggiori?

Come visibile in dettaglio nelle figure 2 e 3, il cuscinetto idraulico della pompa secondo l*invenzio ne prevede all?interno del mozzo del diffusore una prima superficie portante, fissa, cilindrica, concava 60, realizzata dalla faccia interna di un anel lo 61 sostenuto dalla superficie interna del mozzo del diffusore mediante mensole o razze 62.

La superficie portante girevole ed interna del cuscinetto ? costituita dalla superficie esterna 64 di un anello 63 calettato sull?albero 40? Detto anello 63 prevede una prima cavit? anulare 65 aperta verso il basso ed in comunicazione, attraverso una intercapedine assiale 66, con la zona di separa zione tra le palette 42 della girante 43 e le palet te 45 del diffusore: detta intercapedine anulare 65 viene pertanto alimentata dal fluido pompato alla pressione presente all?uscita della girante. Tale pressione ? ulteriormente aumentata da palette ausiliario 67 previste all?ingresso della cavit? anulare 65 aperta verso il basso.

L'anello 63 girevole con l'albero 40 prevede una s<| conda cavit? anulare 68, avente funzione di camera di distribuzione, e collegata con la prima cavit? 65 attraverso fori di passaggio 69 distribuiti circonferenzialmente in modo regolare.

Ulteriori fori di passaggio 70, di diametro minore, anch'essi distribuiti circonferenzialmente in modo regolare, pongono in comunicazione la camera di di stribuzione 68 con il meato anulare 71 esistente

tra la superficie portante girevole 64 e la super fiele portante fissa 60.

Scanalature verticali 81, predisposte sulla superfi eie 64 consentono di distribuire in altezza il fluido in pressione proveniente dai fori 70.

Il liquido che esce dall'estremit? superiore del meato 71 si dirige naturalmente nella zona definita dal :corpo tubolare 48 (vedi figura 1) opportunamen te forato per cui pu? mescolarsi, attraverso i fori 16 31 liquido contenuto nel serbatoio principa le del reattore.

Inferiormente il liquido in pressione uscente dal meato 71 pu? risalire verso l'alto lungo 1*interca pedine 82 esistente tra l'anello fisso 61 e la faccia interna del mozzo del diffusore come indica to dalle frecce F. Per intercettare la comunicazione

Claims (7)

RIVENDICAZIONI

1) Ponqpa immersa per la circolazione del sodio nei circuiti di un reattore nucleare veloce, caratteriz zata dal fatto che le palette della girante sono li bere alla loro estremit? esterna ed un cuscinetto portante ? realizzato all?interno del mozzo del dif fusore soprastante la girante; in cui il fluido por tante del cuscinetto idraulico ? alimentato dalle palette della girante.

2) Pompa immersa, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che la superficie portante fissa del cuscinetto idraulico e costitu? to dalla faccia interna di un anello fisso montato all?interno del mozzo del diffusore a distanza dalla faccia interna della parete di questo a mezzo di opportune razze, in modo da creare un vano anulare di risalita per il fluido uscente dall*estremit? inferiore del cuscinetto idraulico?

3) Pompa immersa, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la superficie portante girevole del cuscinetto idraulico ? costituita dall superficie esterna di un anello alettato sull1albero della girante; in cui detto anello ? dotato di una camera anulare, aperta verso il basso, alimentata, attraverso 11intercapedine assiale esistente tra il mozzo del diffusore ed il mozzo della giran te, con il fluido pompato dalla girante,

4) Pompa immersa, secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detta cavit? anulare, aperta verso il basso, detta anche prima cavit?, ? connessa, attraverso un opportuno numero di passag gi, con il meato esistente tra la superficie f$$aaa e la superficie portante mobile del cuscinetto idraulico.

5) Pompa immersa, secondo le rivendicazioni 3 e 4?? caratterizzata dal fatto che, detto anello solidale all'albero della girante, prevede, esternamente alla citata prima cavit? anulare, aperta verso il basso, una seconda cavit? anulare che comunica, in ternamente, con la prima citata cavit?, attraverso una prima serie di fori distribuiti circonferenzia; mente in modo regolare, ed esternamente, con il meato esistente tra le superfici portanti fissa e mobile del cuscinetto idraulico, attraverso una se conda serie di fori distribuiti circonferenzialmen te in modo regolare; in cui opportune scanalature verticali sono predisposte sulla superficie portan te mobile del cuscinetto idraulico in eorrisponden

za della citata seconda serie di fori.

6) Pompa immersa, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che/1*estremit? in feriore del mozzo del diffusore e la base dell'anel lo solidale all'albero della girante, esternamente alla cavit? anulare aperta verso il basso, ? previ sta una tenuta a labirinto.

7) Pompa immersa, secondo le rivendicazioni precedenti, sostanzialmente realizzata e posta in ope ra secondo quanto descritto ed illustrato a solo titolo di esempio con particolare riferimento alle allegate tavole di disegni