WO2021047854A1 - Pompe electromagnetique annulaire a induction - Google Patents

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WO2021047854A1
WO2021047854A1 PCT/EP2020/072706 EP2020072706W WO2021047854A1 WO 2021047854 A1 WO2021047854 A1 WO 2021047854A1 EP 2020072706 W EP2020072706 W EP 2020072706W WO 2021047854 A1 WO2021047854 A1 WO 2021047854A1
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internal
combs
electromagnetic pump
tube
inductor
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PCT/EP2020/072706
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English (en)
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Frédéric Rey
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Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K44/00—Machines in which the dynamo-electric interaction between a plasma or flow of conductive liquid or of fluid-borne conductive or magnetic particles and a coil system or magnetic field converts energy of mass flow into electrical energy or vice versa
    • H02K44/02—Electrodynamic pumps
    • H02K44/06—Induction pumps
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/24—Promoting flow of the coolant
    • G21C15/243—Promoting flow of the coolant for liquids
    • G21C15/247—Promoting flow of the coolant for liquids for liquid metals
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K44/02—Electrodynamic pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the present invention relates to electromagnetic pumps (which may be referred to hereinafter as "PEM”), and more specifically annular induction PEMs, and in particular of high power, typically above 500 kW.
  • PEM electromagnetic pumps
  • the invention may in particular find an application in a sodium-cooled fast neutron reactor, commonly referred to as "RNR-Na", in particular in the secondary circuits of RNR-Na.
  • RNR-Na sodium-cooled fast neutron reactor
  • an electromagnetic pump does not require a lubrication circuit since it does not include any moving parts, so no part to lubricate. This allows greater reliability compared to mechanical pumps.
  • the cooling circuit of an electromagnetic pump advantageously uses the liquid metal, for example sodium, which it pumps.
  • the electromagnetic pump is generally defined as being passively cooled.
  • Electromagnetic pumps use the Laplace force to which a conductor is subjected, in this case the liquid metal which moves in a pumping channel, which can be referred to simply as "channel", traversed by an electric current and placed in a magnetic field.
  • induction pumps are the only possible technology because of the pumping powers required.
  • said electromagnetic induction pumps will be called “electromagnetic pumps” for the sake of simplicity.
  • the principle of operation of this type of pump is to generate the current inside the pumping channel by means of a electromagnetic field variable in time created by an inductor (sliding or rotating).
  • a known annular electromagnetic induction pump (which may be designated by “ALIP” for “Annular Linear Induction Pump” in English) is described in patent FR3073972 and reproduced in FIG. 1.
  • the annular induction electromagnetic pump 1 illustrated in Figure 1 comprises, starting from a central axis X of said electromagnetic pump:
  • an internal inductor (which may also be referred to as an “internal stator”) 10;
  • a pumping channel 32 in which the fluid to be pumped circulates the internal wall of the pumping channel being formed by the internal tube 31,
  • an external inductor (which can also be designated “external stator”) 20 arranged around the external tube 33.
  • the inner inductor, inner tube, pumping channel, outer tube, and outer inductor are concentric about the central X axis.
  • Each of the internal and external inductors 10 and 20 is made up of:
  • combs a set of 100 and 200 of packages of magnetic sheets generally called combs, respectively designated by 101, 102, 103, and 201, 202, 203,
  • the combs 101, 102, 103 of the internal inductor 10 can be referred to as "internal combs”.
  • the combs 201, 202, 203 of the internal inductor 20 may be referred to as “external combs”.
  • Each comb has peripheral grooves or notches each forming a housing for passing the coils.
  • the coils 111, 112, 113 and 211, 212, 213 of the internal magnetic inductors and external 10, 20 are supplied by a polyphase electrical network, generally three phase.
  • the illustrated electromagnetic pump is passively cooled. It is advantageously used for the secondary circuits of RNR-Na. In this case and at high temperature levels (typically above 200 ° C), it is necessary to control the heat transfers internal to the pump. Indeed, the windings of the internal and external inductors are sources of thermal power from which the heat must be evacuated. This is particularly true for the internal inductor whose only possible interface for thermal transfer is the internal tube in contact with the sodium which removes the heat thus transferred.
  • the patent JPH11104817 also describes a support support system, formed by a series of external springs, between the comb of the inductor (external and / or internal) and the tube (internal and / or external) of a annular induction electromagnetic pump.
  • the support system of the external inductor is adjustable by a system of screw and nut arranged laterally, which more or less compresses the external springs and thus regulates the forces exerted on the external tube.
  • the internal inductor can be removed from the upper part. However, the forces of the internal springs cannot be adjusted, except for removing the internal inductor and changing the support system.
  • the mounting system of the electromagnetic pump is difficult and the contacting system is long and difficult to adjust, or even impossible to adjust for the internal inductor.
  • the invention should make it possible to respond to this problem without having to dismantle said pump, while retaining the ease of assembly of the internal inductor, or even by facilitating assembly.
  • a device to overcome these drawbacks is an electromagnetic induction pump of substantially tubular shape extending in a longitudinal direction and comprising:
  • substantially tubular internal inductor comprising a plurality of internal combs and a plurality of internal coils disposed at least between the teeth of said internal combs, the interior of said internal inductor forming a cavity;
  • the pumping channel being formed between the inner tube and the outer tube;
  • the electromagnetic pump being characterized in that it further comprises a device for moving the internal combs, said moving device being able to vary the radial clearance between said internal combs and the internal tube between a first set where no tooth of the internal combs is in contact with said internal tube and a second set where all or part of the teeth of said internal combs is in contact with said internal tube, said displacement device comprising a first part arranged inside the internal inductor and in connection with the internal combs so as to be able to move them radially and a second part extending at least partially to the inside. 'exterior of the internal inductor and being connected to the first part so as to control said first part.
  • the fluid to be pumped is a conductive fluid, and preferably a liquid metal.
  • the radial clearance can take any value between the first clearance and the second clearance, including said first clearance and said second clearance.
  • the principle of the invention is to exploit the thermal path formed by all the combs of the internal magnetic circuit of the electromagnetic pump. More precisely, the invention consists in allowing intimate contact between the combs of the internal inductor (called “internal combs”) and the internal tube of the electromagnetic pump in order to limit as much as possible the thermal resistance of contact between these parts, and this, in a way that is easy to implement and adjust.
  • internal combs the internal inductor
  • the notable improvement provided by the invention lies in the possibility of being able to adjust the support force (which can also be called "plating force") of each internal comb on the internal tube, and this , without the need to dismantle the pump.
  • the adjustment can thus be achieved by access to the outside of the pump while the latter, stopped, is however still in place in its circuit during operation.
  • Such an adjustment is a major advantage for mounting the internal inductor in the electromagnetic pump.
  • the possibility of adjusting the support force of each internal comb against the internal tube makes it possible either to create a support force sufficient to ensure the heat transfer, or to reduce or cancel this support force, or even to create an insertion set by placing the internal combs in radial retracted position to facilitate insertion of the internal inductor into the electromagnetic pump.
  • the invention also makes it possible to verify that the support is correctly performed and / or that it has not been released over time.
  • a radial displacement device of the same type can also be applied to the external inductor.
  • the displacement device can be declined according to several embodiments among the modes described below, which can be combined with each other, unless otherwise indicated.
  • the second part of the displacement device extends substantially in the longitudinal direction and is able to move in said longitudinal direction.
  • the second part of the displacement device comprises a plurality of bars, a first end of which extends outside the electromagnetic pump and a second end extends into the cavity formed at the inside the internal inductor, each bar being mechanically connected, between its first end and its second end, to the first part of the displacement device inside said internal inductor.
  • a bar designates an elongated part, generally of regular and cylindrical section. It can be a rod, a tie rod.
  • the bar is preferably metallic.
  • the first end of each bar has a thread and the displacement device further comprises a plurality of nuts, a nut being able to cooperate with the thread of the first end of a bar so that the rotation of the nut adjusts the displacement of said bar in the longitudinal direction.
  • the first part of the displacement device comprises a plurality of leaf springs, a leaf spring being in contact on the one hand with an internal comb and on the other hand with a bar.
  • the leaf spring is also preferably secured to said internal comb.
  • it may be another part which can be brought into contact, and preferably secured, with a comb and which is suitable for moving said comb radially when the bar is moved.
  • Said part can thus be a deformable part other than a leaf spring, or a little or non-deformable part, for example a mechanical part of the cam type.
  • each bar has on its outer lateral surface, facing a comb, at least one recess capable of cooperating with a leaf spring so that when the bar is moved in the longitudinal direction, said leaf spring is moved radially between the interior of the recess and the exterior of said recess, or conversely between the exterior of the recess and the interior of said recess, thus inducing a radial displacement of the internal comb in contact with said leaf spring.
  • the leaf spring is deformable to make it possible to catch up with manufacturing and mechanical assembly imperfections and also the evolution of operating clearances, in particular under the effect of dimensional variations induced by temperature levels
  • a bar is able to control the radial displacement of a single internal comb. According to an alternative embodiment, a bar is able to control the radial displacement of several internal combs.
  • a bar has on its outer side surface a plurality of recesses capable of cooperating with a plurality of spring blades in contact with an internal comb.
  • the displacement device further comprises a support tube above which the bars are arranged.
  • the bars are regularly arranged around the support tube.
  • the support tube comprises at least one reinforcing ring disposed against the inner wall of said support tube at the level of the recesses of the bars.
  • the support tube has on its outer wall an extra thickness at the level of the recesses of the bars.
  • the support tube comprises on its outer wall guide rings for the bars, said guide rings comprising orifices allowing the movement of said bars in the longitudinal direction.
  • the displacement device further comprises a radial guide means of the internal combs.
  • the electromagnetic pump comprises an additional displacement device, which is a device for displacement of the combs of the external inductor (external combs), said additional displacement device being able to perform vary the radial clearance between said outer combs and the outer tube. All the embodiments and variants described for the device for moving the internal combs are applicable to the device for moving the external combs.
  • FIG.1 shows a state of the art annular induction electromagnetic pump.
  • FIG.2B show an embodiment of an electromagnetic pump according to the invention.
  • FIG.3B show an exploded view of the internal inductor of the electromagnetic pump according to the embodiment of the invention.
  • FIG.4 shows in detail the device for moving the electromagnetic pump according to the embodiment of the invention.
  • FIG.5B show the displacement device in two different positions.
  • FIG.6 shows the heat transfer between the internal inductor and the internal tube.
  • Figures 2A, 2B, 3A and 3B show an embodiment of an electromagnetic pump according to the invention, and Figures 3A and 3B show in particular an internal inductor of the pump.
  • FIG. 4 shows in detail the device for moving the electromagnetic pump according to the embodiment.
  • Figures 5A and 5B show the displacement device in two different radial positions.
  • the electromagnetic pump is an electromagnetic annular induction pump which comprises, in the same way as the electromagnetic pump of the prior art as illustrated in FIG. 1, starting from a central axis X (which is also the direction longitudinal) of electromagnetic pump 1:
  • a pumping channel 32 in which a fluid 2 to be pumped can circulate the internal wall of the pumping channel being formed by the internal tube 31;
  • the pumping channel 32 is formed between the inner tube 31 and the outer tube 33.
  • the electromagnetic pump 1 comprises an outer cylindrical casing 70 assembled with an inlet ferrule 50 (which may be designated “converging inlet”) configured to convey the fluid 2 at the inlet of the pumping channel and with an output ferrule 60 (which can be designated “collector”) capable of recovering the fluid 2 at the outlet of the pumping channel.
  • an inlet ferrule 50 which may be designated “converging inlet”
  • an output ferrule 60 which can be designated “collector”
  • the inner inductor, inner tube, pumping channel, outer tube, outer inductor and outer shell are disposed substantially concentrically around the central axis X.
  • the internal inductor 10 is substantially tubular and comprises several combs 101, 102, designated “internal combs", as well as a plurality of internal coils 111, 112, 113, each internal coil being wound at least between the teeth 101 -1, 101 -2, 101 -3 of each internal comb 101.
  • the interior 11 of said internal inductor is hollow.
  • the external inductor 20 is also substantially tubular and it comprises several combs 201, 202, designated “external combs", as well as a plurality of external coils 211, 212, 213, each external coil being wound at least between the teeth 201 -1, 201 -2, 201 -3 of each outer comb.
  • the space between the teeth of the internal (resp external) combs can be formed by notches, these notches being adapted to pass the internal (resp external) coils.
  • Each coil has an annular shape winding around the central axis, passing between the teeth of the combs.
  • the electromagnetic pump comprises a radial displacement device 40 which acts on the internal combs 101, 102 and enables the radial clearance between the internal inductor 10 and the internal tube 31 to be adjusted.
  • the displacement device shown consists of a cam-type mechanism and comprises a plurality of bars 421, 422 of which a first end 421 A, 422A extends outside the electromagnetic pump, so as to be able to deport the control and / or adjustment from outside of the electromagnetic pump.
  • outside the electromagnetic pump it should be understood at least outside the active elements (inductors ...) of the electromagnetic pump, for example at the head of the electromagnetic pump. The adjustment can thus be achieved by access to the outside of the pump while the latter, stopped, is however still in place in its circuit during operation.
  • each bar 421 is threaded. More precisely, at its first end, each bar 421, 422 extends through an orifice 611, 612 formed in a plate 610 for closing the manifold 60, and a nut 431, 432 is secured to the thread of the bar 421, 422 at the outlet of this orifice.
  • screwing or unscrewing the nut on the thread makes it possible to adjust the displacement of the bar in the longitudinal direction X of the electromagnetic pump. This screwing / unscrewing operation can be carried out manually or automatically.
  • the thread / nut system is given by way of illustration and is not limiting.
  • any other system allowing controlled movement of each bar can be envisaged, for example a jack, a slide system, a cable, a pinion / rack system, etc.
  • such a system can be placed elsewhere than on the manifold closure plate, or even at another location on the pump.
  • the second end 421 B, 422B of each bar is arranged inside the electromagnetic pump and more precisely in the cavity 11 of the internal inductor 10. Between the first end and the second end of each bar, is a mechanism for driving the first part 41 of the radial displacement device is provided, and in particular for driving in the radial direction of at least one leaf spring 411.
  • Each bar 421 also has on its lateral surface facing the internal comb at least one radial recess 421-1, a recess being associated with a leaf spring 411.
  • the middle part 411 C of the leaf spring bears against the lateral surface of the bar and the ends 411 A, 411 B of the blade are moreover in contact with the internal comb 101.
  • a blade is also secured to the first comb by at least one finger 412, so that the blade cannot be driven in translation in the X direction by the bar and that it acts on the internal comb mainly in radial displacement.
  • the blades are thus advantageously leaf springs.
  • the deformation of the blades in fact makes it possible to bring into contact and a compressive bearing force of the internal combs and of the internal tube. This bearing force is relatively constant thanks to the action of the blades, for the entire operating range of the electromagnetic pump.
  • the deformation of the blades makes it possible to catch up with manufacturing and mechanical assembly imperfections and also the evolution of the clearances in operation, in particular under the effect of the dimensional variations induced by the temperature levels.
  • the blades can be little or not deformable or be replaced by other mechanical parts such as cams for example.
  • each bar 421 is associated with an internal comb 101, and a recess of a bar 421-1 is associated with a leaf spring 411. There are therefore as many bars as there are internal combs.
  • a bar, associated with an internal comb can advantageously have several radial recesses arranged in the longitudinal direction X, each recess being associated with a leaf spring.
  • each recess being associated with a leaf spring.
  • the leaf spring 411 When a bar 421 is moved in the longitudinal direction X, the leaf spring 411 follows the surface of the bar. Thus, when the blade is resting in the radial recess 421-1, it drives or maintains the internal comb 101 towards the interior of the electromagnetic pump and thus increases the clearance J1 with the internal tube (FIG. 5A). Conversely, when the blade is resting on the flat surface, it pushes the internal comb towards the internal tube (figure 5B). The game J2 becomes zero or substantially zero. The elasticity of the blade keeps contact with the bar, even when it comes back to rest in a radial recess. If the recess is chamfered, as illustrated in FIG. 4, there may be an intermediate position, which makes it possible to better adjust the positioning of the internal combs relative to the internal tube. More generally, the profile of the reinforcement can be adapted to the mode of actuation of the associated leaf spring and to the desired support control requirements.
  • the movement device shown further comprises a support tube 44 above which the bars are arranged.
  • the bars are regularly arranged all around the support tube.
  • the interior of the support tube can be reinforced at the level of at least one recess of the bar, for example by means of at least one reinforcing ring 441 formed against the interior wall of the support tube at the level of said recess. . Any other means of reinforcement can be considered.
  • the outside of the support tube may have at least one extra thickness 442 at the level of at least one recess of the bar.
  • This extra thickness forms a localized support which compensates for the bending of the bar which is established when the latter exerts an action on the blade. Any other means making it possible to fulfill this support function can be envisaged, which can moreover be formed elsewhere than on the support tube.
  • the movement device shown further comprises a radial guide means 45 of the internal combs, which comprises for example a slide or a rail connected on the one hand to an internal comb and on the other hand to a closure plate 510 of the inlet ferrule.
  • a radial guide means 45 of the internal combs which comprises for example a slide or a rail connected on the one hand to an internal comb and on the other hand to a closure plate 510 of the inlet ferrule.
  • a second radial guide means 46 may be provided which comprises for example a slide or a rail connected on the one hand to an internal comb and on the other hand to a second plate 520 , as shown in Figure 3B.
  • the second plate comprises orifices 521, 522 for the passage of the bars 421, 422.
  • a bar can thus be dedicated to the radial displacement of an internal comb, in association with at least one leaf spring.
  • the radial displacement of an internal comb can be individually adjusted by the bar dedicated to it.
  • such a displacement device also makes it possible to check the supporting force of the internal combs, advantageously individually, without having to dismantle the electromagnetic pump, and in particular without having to open the fluid circuit.
  • the supporting force can be measured by checking the length of the bar outside the electromagnetic pump (beyond the adjusting nuts 431, 432). Alternatively, you can measure the tensile force on a bar. For this we could insert a load cell (measurement of the compression) between a nut 431, 432 and the plate 610
  • the fact of being able to measure the support force is particularly advantageous when the fluid is sodium, especially if this measurement does not require dismantling of the electromagnetic pump, as is permitted with an electromagnetic pump according to the invention and in particular with the means for measuring the bearing force described above.
  • the displacement device also makes it possible to form a radial clearance between the internal combs (the combs of the internal inductor) and the internal tube, which makes it possible to introduce the internal inductor inside said internal tube. . Then, the device can close the game so as to press the internal combs on the internal tube. This makes it possible to limit the resistance forces during the insertion of the internal inductor into the internal tube when it is not operating, then to ensure the transmission of heat during operation.
  • FIG. 6 The heat transmission function allowed by the invention is illustrated in Figure 6.
  • an internal comb 101 an internal coil 111 disposed in a notch between two internal combs, an internal tube 31 and the pumping channel 32 in which the pumped fluid 2 circulates.
  • the internal coil 111 is traversed by an electric current which is a source of volumetric thermal power.
  • This thermal power is transmitted by the coil to the pumped fluid 2 which serves as cooling fluid.
  • the transmission of this heat goes through two paths.
  • the first path is represented by arrows 64, 61 and 62.
  • the thermal power flows from the coil 111 via the insulator 5 to the comb 101 (arrow 64) then from the comb 101 via the clearance J to the tube 31 ( arrow 61) then from tube 31 to fluid 2 (arrow 62).
  • the second path is represented by arrows 63, 61 and 62.
  • the thermal power flows there from the coil 111 via the insulator 5 (arrow 63) and the clearance J (arrow 61 or 65) towards the internal tube 31 then from the inner tube 31 to the fluid 2 by direct contact (arrow 62).
  • the play J therefore intervenes directly and in a major way in the two paths of evacuation of the heat produced within the coil 111 towards the fluid 2.
  • the invention makes it possible to reduce the clearance J between, on the one hand, the internal comb 101 and the insulator 5 of the coil 111 and on the other hand the internal tube 31, by pressing the internal comb against the tube internal, or at least by bringing it closer at best.
  • This makes it possible to significantly improve the heat transfer between the internal comb and the internal tube (arrow 61) and between the coil and the internal tube (arrow 63) and thereby improve the heat discharged to the fluid 2 through the tube.
  • internal (arrow 62).
  • the electromagnetic pump may include a device for moving the external combs (combs of the external inductor), which may be equivalent to the device for moving the internal combs as presented in the embodiment, or which may be different, in the scope of the claims.
  • the invention can in particular find an application in a sodium-cooled fast neutron reactor, in particular in the secondary circuits of RNR-Na.

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Abstract

L'invention concerne une pompe électromagnétique à induction comprenant : - un inducteur interne tubulaire comprenant une pluralité de peignes internes et de bobines internes disposées entre les dents desdits peignes internes, l'intérieur dudit inducteur interne formant une cavité; - un tube interne disposé autour de l'inducteur interne; - un canal de pompage autorisant la circulation d'un fluide à pomper, - un tube externe, le canal étant entre le tube interne et le tube externe; - un inducteur externe tubulaire disposé autour du tube externe et comprenant une pluralité de peignes externes et de bobines externes disposées entre les dents desdits peignes externes; la pompe électromagnétique comprenant en outre un dispositif de déplacement des peignes internes, apte à faire varier le jeu radial entre lesdits peignes internes et le tube interne et comprenant une première partie disposée à l'intérieur de l'inducteur interne et en liaison avec les peignes internes de manière à pouvoir les déplacer radialement et une deuxième partie s'étendant au moins partiellement à l'extérieur de l'inducteur interne et étant reliée à la première partie de manière à commander ladite première partie.

Description

DESCRIPTION
Titre de l’invention : Pompe électromagnétique annulaire à induction
Domaine technique de l’invention
[0001] La présente invention concerne les pompes électromagnétiques (pouvant être désignées par la suite « PEM »), et plus précisément les PEM annulaires à induction, et en particulier de grande puissance, typiquement au-dessus de 500 kW.
[0002] L’invention peut notamment trouver une application dans un réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium, couramment désigné par « RNR-Na », en particulier dans les circuits secondaires des RNR-Na.
Etat de la technique
[0003] Classiquement, il est connu d’utiliser des pompes électromagnétiques afin de pomper du métal liquide. Dans ce domaine d’utilisation particulier pour des métaux liquides, celles-ci présentent en effet plusieurs avantages par rapport aux pompes mécaniques. Une pompe électromagnétique ne nécessite pas de circuit de lubrification puisqu’elle ne comprend pas de pièces en mouvement, donc pas de pièce à lubrifier. Cela permet une plus grande fiabilité par rapport aux pompes mécaniques. Par ailleurs, le circuit de refroidissement d’une pompe électromagnétique utilise avantageusement le métal liquide, par exemple le sodium, qu’elle pompe. Dans ce cas, la pompe électromagnétique est généralement définie comme étant à refroidissement passif. Ainsi une pompe électromagnétique permet de limiter le nombre de circuits auxiliaires, tout en permettant d’accroître sa fiabilité globale.
[0004] Les pompes électromagnétiques utilisent la force de Laplace à laquelle est soumis un conducteur, en l’occurrence le métal liquide qui se déplace dans un canal de pompage, qui peut être désigné simplement « canal », parcouru par un courant électrique et placé dans un champ magnétique. Dans le cas des pompes véhiculant des fluides dans des circuits de transfert de chaleur, comme par exemple les circuits primaires ou secondaires d’un réacteur nucléaire, les pompes à induction sont la seule technologie envisageable du fait des puissances de pompage exigées. Dans la suite, les dites pompes électromagnétiques à induction seront nommées « pompes électromagnétiques » par souci de simplification. Le principe de fonctionnement de ce type de pompes est de générer le courant à l’intérieur du canal de pompage au moyen d’un champ électromagnétique variable dans le temps créé par un inducteur (glissant ou tournant).
[0005] Une pompe électromagnétique annulaire à induction connue (pouvant être désignée par « ALIP » pour « Annular Linear Induction Pump » en anglais) est décrite dans le brevet FR3073972 et reproduite en figure 1.
[0006] La pompe électromagnétique 1 annulaire à induction illustrée sur la figure 1 comporte, en partant d'un axe central X de ladite pompe électromagnétique :
- un inducteur interne (qui peut aussi être désigné « stator interne ») 10 ;
- un tube interne 31 contenant l’inducteur interne ;
- un canal de pompage 32 dans lequel circule le fluide à pomper, la paroi interne du canal de pompage étant formée par le tube interne 31 ,
- un tube externe 33 formant la paroi externe du canal de pompage et autour duquel est disposé l’inducteur externe, le canal de pompage étant entre le tube interne et le tube externe ;
- un inducteur externe (qui peut aussi être désigné « stator externe ») 20 disposé autour du tube externe 33.
[0007] L’inducteur interne, le tube interne, le canal de pompage, le tube externe et l’inducteur externe sont concentriques autour de l’axe central X.
[0008] Chacun des inducteurs interne et externe 10 et 20, est composé :
- d’un ensemble 100 et 200 de paquets de tôles magnétiques généralement appelés peignes, respectivement désignés individuellement par 101, 102, 103, et 201 , 202, 203,
- de bobines 111 , 112, 113 et 211 , 212, 213 qui se succèdent le long de l'axe central X de la pompe électromagnétique 1 , chaque bobine présentant une forme annulaire s’enroulant autour dudit axe central.
[0009] Les peignes 101 , 102, 103 de l’inducteur interne 10 peuvent être désignés par « peignes internes ». Les peignes 201 , 202, 203 de l’inducteur interne 20 peuvent être désignés par « peignes externes ».
[0010] Chaque peigne présente des rainures ou des encoches périphériques formant chacune un logement pour faire passer les bobines.
[0011] Afin de générer un champ magnétique glissant le long de l'axe principal, les bobines 111 , 112, 113 et 211 , 212, 213 des inducteurs magnétiques interne et externe 10, 20 sont alimentées par un réseau électrique polyphasé, généralement triphasé.
[0012] La pompe électromagnétique illustrée est à refroidissement passif. Elle est utilisée avantageusement pour les circuits secondaires des RNR-Na. Dans ce cas et à des niveaux de température importants (typiquement au-delà de 200°C), il est nécessaire de maîtriser les transferts thermiques internes à la pompe. En effet, les enroulements des inducteurs interne et externe sont des sources de puissance thermique dont la chaleur doit être évacuée. C’est particulièrement vrai pour l’inducteur interne dont la seule interface possible pour un transfert thermique est le tube interne en contact avec le sodium qui évacue la chaleur ainsi transférée.
[0013] Dans ce cas, il est indispensable de bien gérer l’évacuation de la chaleur de l’inducteur interne d’une pompe électromagnétique. De manière générale il est essentiel de bien maîtriser les transferts thermiques d’une pompe électromagnétique.
[0014] Il est connu dans la demande de brevet JPH10304647 un système de maintien en appui, formé par un corps élastique, entre le peigne de l’inducteur (externe et/ou interne) et le tube (interne et/ou externe) d’une pompe électromagnétique à induction annulaire. Le corps élastique est du type ressort, et il est adapté pour absorber les différences de dilatations thermiques radiales entre les différents éléments. Un inconvénient de cette solution est que l’intensité de l’effort d’appui ne peut pas être réglée, surtout une fois la pompe électromagnétique montée. En outre, une fois la pompe électromagnétique montée, et notamment l’inducteur interne inséré, il n’est plus possible de réaliser un effort d’appui si le corps élastique n’a pas été prévu. De plus, la solution présentée peut gêner l’insertion de l’inducteur interne à l’intérieur de la pompe électromagnétique. Enfin, l’effort d’appui ne peut pas être réglé sans recourir à un démontage de la pompe.
[0015] Le brevet JPH11104817 décrit également un système de maintien en appui, formé par une série de ressorts extérieurs, entre le peigne de l’inducteur (externe et/ou interne) et le tube (interne et/ou externe) d’une pompe électromagnétique à induction annulaire. Le système d’appui de l’inducteur extérieur est réglable par un système de vis écrou disposé latéralement, qui comprime plus ou moins les ressorts extérieurs et règle ainsi les efforts exercés sur le tube externe. L’inducteur interne est démontable, par la partie supérieure. Néanmoins les efforts des ressorts intérieurs ne sont pas réglables, sauf à démonter l’inducteur interne et à changer le système d’appui.
[0016] Dans toutes ces solutions présentées, le système de montage de la pompe électromagnétique est difficile et le système de mise en contact est long et difficile à régler, voire impossible à régler pour l’inducteur interne.
[0017] Il y a donc un réel besoin pour un système de mise en contact entre un inducteur et le canal de pompage d’une pompe électromagnétique, notamment pour un inducteur interne de pompe électromagnétique, qui soit facile à mettre en oeuvre et rapide à régler, et ce tout en assurant la même qualité de contact pour obtenir les mêmes performances d’évacuation de la chaleur qu’avec les brevets de l’art antérieur, voire en permettant une meilleure performance.
[0018] Avantageusement, l’invention doit permettre de répondre à ce problème sans avoir à démonter ladite pompe, tout en conservant la facilité de montage de l’inducteur interne, voire en en facilitant le montage.
[0019] En particulièrement elle vise à disposer d’une pompe électromagnétique à refroidissement passif amélioré, notamment à des températures supérieures à 200°C.
Expose de l’invention
[0020] Un dispositif permettant de remédier à ces inconvénients est une pompe électromagnétique à induction de forme sensiblement tubulaire s’étendant selon une direction longitudinale et comprenant :
- un inducteur interne sensiblement tubulaire comprenant une pluralité de peignes internes et une pluralité de bobines internes disposées au moins entre les dents desdits peignes internes, l’intérieur dudit inducteur interne formant une cavité ;
- un tube interne disposé autour de l’inducteur interne ;
- un canal de pompage autorisant la circulation d’un fluide à pomper,
- un tube externe, le canal de pompage étant formé entre le tube interne et le tube externe ;
- un inducteur externe sensiblement tubulaire disposé autour du tube externe et comprenant une pluralité de peignes externes et une pluralité de bobines externes disposées au moins entre les dents desdits peignes externes ; la pompe électromagnétique étant caractérisée en ce qu’elle comprend en outre un dispositif de déplacement des peignes internes, ledit dispositif de déplacement étant apte à faire varier le jeu radial entre lesdits peignes internes et le tube interne entre un premier jeu où aucune dent des peignes internes n’est en contact avec ledit tube interne et un second jeu où tout ou partie des dents desdits peignes internes est en contact avec ledit tube interne, ledit dispositif de déplacement comprenant une première partie disposée à l’intérieur de l’inducteur interne et en liaison avec les peignes internes de manière à pouvoir les déplacer radialement et une deuxième partie s’étendant au moins partiellement à l’extérieur de l’inducteur interne et étant reliée à la première partie de manière à commander ladite première partie.
[0021] Le fluide à pomper est un fluide conducteur, et de préférence un métal liquide.
[0022] Par « entre un premier jeu où aucune dent des peignes internes n’est en contact avec ledit tube interne et un second jeu où tout ou partie des dents desdits peignes internes est en contact avec ledit tube interne », on entend selon l’invention que le jeu radial peut prendre toute valeur comprise entre le premier jeu et le second jeu, incluant ledit premier jeu et ledit second jeu.
[0023] Le principe de l’invention consiste à exploiter le chemin thermique formé par l’ensemble des peignes du circuit magnétique interne de la pompe électromagnétique. Plus précisément, l’invention consiste à permettre un contact intime entre les peignes de l’inducteur interne (dits « peignes internes ») et le tube interne de la pompe électromagnétique pour limiter autant que possible la résistance thermique de contact entre ces pièces, et ce, de manière facile à mettre en oeuvre et à régler.
[0024] L’amélioration notable apportée par l’invention réside dans la possibilité de pouvoir régler l’effort d’appui (que l’on peut aussi nommer « effort de plaquage ») de chaque peigne interne sur le tube interne, et ce, sans qu’il soit nécessaire de démonter la pompe. Le réglage peut ainsi être réalisé par un accès à l’extérieur de la pompe alors que celle-ci, arrêtée, est toutefois toujours en place dans son circuit en cours d’exploitation.
[0025] Un tel réglage est un avantage majeur pour le montage de l’inducteur interne dans la pompe électromagnétique. La possibilité de régler l’effort d’appui de chaque peigne interne contre le tube interne permet soit de créer un effort d’appui suffisant pour assurer le transfert thermique, soit de diminuer ou d’annuler cet effort d’appui, voire de créer un jeu d’insertion en plaçant les peignes internes en position de retrait radial pour faciliter l’insertion de l’inducteur interne dans la pompe électromagnétique.
[0026] C’est également un avantage important vis à vis de la fiabilité de la pompe électromagnétique et de son niveau de disponibilité. En effet, en créant aisément un jeu entre l’inducteur interne et le tube interne, le remplacement de l’inducteur interne en cas de défectuosité est rendu plus facile et plus rapide. Cela augmente la disponibilité. Concernant la fiabilité, la possibilité de modifier l’effort de plaquage permet de garantir que l’on pourra conserver le meilleur échange thermique possible durant la vie de l’inducteur, donc limiter sa température et donc augmenter sa fiabilité.
[0027] L’invention permet en outre de pouvoir vérifier que l’appui est correctement effectué et/ou qu’il n’est pas relâché au cours du temps.
[0028] Un dispositif de déplacement radial de même type peut également être appliqué à l’inducteur externe.
[0029] La dissipation de la chaleur produite est ainsi favorisée grâce à une conception mécanique adaptée de la pompe électromagnétique, et cette conception facilite aussi significativement le montage de l’inducteur interne dans la pompe électromagnétique.
[0030] Le dispositif de déplacement peut être décliné selon plusieurs modes de réalisation parmi les modes décrits ci-après, qui peuvent être combinés entre eux, sauf indication contraire.
[0031] Selon un mode de réalisation, la deuxième partie du dispositif de déplacement s’étend sensiblement selon la direction longitudinale et est apte à se déplacer selon ladite direction longitudinale.
[0032] Selon un mode de réalisation, la deuxième partie du dispositif de déplacement comprend une pluralité de barres dont une première extrémité s’étend à l’extérieur de la pompe électromagnétique et une seconde extrémité s’étend dans la cavité formée à l’intérieur de l’inducteur interne, chaque barre étant reliée mécaniquement, entre sa première extrémité et sa seconde extrémité, à la première partie du dispositif de déplacement à l’intérieur dudit inducteur interne. Une barre désigne une pièce allongée, généralement de section régulière et cylindrique. Cela peut être une tige, un tirant. La barre est de préférence métallique. [0033] Selon un mode de réalisation particulier, la première extrémité de chaque barre présente un filetage et le dispositif de déplacement comprend en outre une pluralité d’écrous, un écrou étant apte à coopérer avec le filetage de la première extrémité d’une barre de sorte que la rotation de l’écrou règle le déplacement de ladite barre selon la direction longitudinale.
[0034] Selon un mode de réalisation, la première partie du dispositif de déplacement comprend une pluralité de lames ressort, une lame ressort étant en contact d’une part avec un peigne interne et d’autre part avec une barre. La lame ressort est en outre de préférence solidarisée avec ledit peigne interne. Alternativement à une lame ressort, il peut s’agir d’une autre pièce qui puisse être mise en contact, et de préférence solidarisée, avec un peigne et qui soit adaptée pour déplacer ledit peigne radialement lorsque la barre est déplacée. Ladite pièce peut ainsi être une pièce déformable autre qu’une lame ressort, ou une pièce peu ou non déformable, par exemple une pièce mécanique de type came.
[0035] Selon un mode de réalisation particulier, chaque barre présente sur sa surface latérale extérieure, en regard d’un peigne, au moins un renfoncement apte à coopérer avec une lame ressort de sorte que lorsque la barre est déplacée selon la direction longitudinale, ladite lame ressort est déplacée radialement entre l’intérieur du renfoncement et l’extérieur dudit renfoncement, ou inversement entre l’extérieur du renfoncement et l’intérieur dudit renfoncement, induisant ainsi un déplacement radial du peigne interne en contact avec ladite lame ressort. La lame ressort est déformable pour permettre de rattraper les imperfections de fabrication et de montage mécanique et aussi l’évolution des jeux en fonctionnement, notamment sous l’effet des variations dimensionnelles induites par les niveaux de température
[0036] Selon un mode de réalisation particulier, une barre est apte à commander le déplacement radial d’un seul peigne interne. Selon un mode de réalisation alternatif, une barre est apte à commander le déplacement radial de plusieurs peignes internes.
[0037] Selon un mode de réalisation, une barre présente sur sa surface latérale extérieure une pluralité de renfoncements aptes à coopérer avec une pluralité de lames ressort en contact avec un peigne interne.
[0038] Selon un mode de réalisation, le dispositif de déplacement comprend en outre un tube de support au-dessus duquel les barres sont disposées. [0039] Selon un mode de réalisation particulier, les barres sont régulièrement disposées autour du tube de support.
[0040] Selon un mode de réalisation particulier, le tube de support comprend au moins une couronne de renfort disposée contre la paroi intérieure dudit tube de support au niveau des renfoncements des barres.
[0041] Selon un mode de réalisation particulier, le tube de support présente sur sa paroi extérieure une surépaisseur au niveau des renfoncements des barres.
[0042] Selon un mode de réalisation particulier, le tube de support comprend sur sa paroi extérieure des couronnes de guidage des barres, lesdites couronnes de guidage comprenant des orifices autorisant le déplacement desdites barres selon la direction longitudinale.
[0043] Selon un mode de réalisation, le dispositif de déplacement comprend en outre un moyen de guidage radial des peignes internes.
[0044] En outre, selon un mode de réalisation particulier, la pompe électromagnétique comprend un dispositif de déplacement supplémentaire, qui est un dispositif de déplacement des peignes de l’inducteur externe (peignes externes), ledit dispositif de déplacement supplémentaire étant apte à faire varier le jeu radial entre lesdits peignes externes et le tube externe. Tous les modes de réalisation et variantes décrits pour le dispositif de déplacement des peignes internes sont applicables au dispositif de déplacement des peignes externes.
Brève description des figures
[0045] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’aide de la description qui suit, donnée à titre illustratif et non limitatif, faite en regard des figures annexées parmi lesquelles
[0046] [Fig.1] représente une pompe électromagnétique à induction annulaire de l’état de la technique.
[0047] [Fig.2A] et
[0048] [Fig.2B] représentent un mode de réalisation d’une pompe électromagnétique selon l’invention.
[0049] [Fig.3A] et
[0050] [Fig.3B] représentent en vue éclatée l’inducteur interne de la pompe électromagnétique selon le mode de réalisation de l’invention. [0051] [Fig.4] représente en détail le dispositif de déplacement de la pompe électromagnétique selon le mode de réalisation de l’invention.
[0052] [Fig.5A] et
[0053] [Fig.5B] représentent le dispositif de déplacement à deux positions différentes.
[0054] [Fig.6] schématise les transferts thermiques entre l’inducteur interne et le tube interne.
Description détaillée de l’invention
[0055] La figure 1 représentant une pompe électromagnétique à induction annulaire de l’état de la technique a déjà été décrite précédemment et ne sera pas reprise ici.
[0056] Les figures 2A, 2B, 3A et 3B représentent un mode de réalisation d’une pompe électromagnétique selon l’invention, et les figures 3A et 3B représentent en particulier un inducteur interne de la pompe. La figure 4 représente en détail le dispositif de déplacement de la pompe électromagnétique selon le mode de réalisation. Les figures 5A et 5B représentent le dispositif de déplacement à deux positions radiales différentes.
[0057] La pompe électromagnétique est une pompe électromagnétique à induction annulaire qui comprend, de la même manière que la pompe électromagnétique de l'art antérieur telle illustrée sur la figure 1 , en partant d'un axe central X (qui est également la direction longitudinale) de la pompe électromagnétique 1 :
- un inducteur interne (ou stator interne) 10 ;
- un tube interne 31 contenant l’inducteur interne ;
- un canal de pompage 32 dans lequel peut circuler un fluide 2 à pomper, la paroi interne du canal de pompage étant formée par le tube interne 31 ;
- un tube externe 33, formant la paroi externe du canal de pompage ;
- un inducteur magnétique externe (ou stator externe) 20 disposé autour du tube externe 33.
[0058] Ainsi, le canal de pompage 32 est formé entre le tube interne 31 et le tube externe 33.
[0059] Par ailleurs, la pompe électromagnétique 1 comprend une enveloppe cylindrique extérieure 70 assemblée avec une virole d’entrée 50 (qui peut être désignée « convergent d’entrée ») configurée pour acheminer le fluide 2 en entrée du canal de pompage et avec une virole de sortie 60 (qui peut être désignée « collecteur ») apte à récupérer le fluide 2 en sortie du canal de pompage.
[0060] L’inducteur interne, le tube interne, le canal de pompage, le tube externe, l’inducteur externe et l’enveloppe extérieure sont disposés de manière sensiblement concentrique autour de l’axe central X.
[0061] L’inducteur interne 10 est sensiblement tubulaire et comprend plusieurs peignes 101 , 102, désignés « peignes internes », ainsi qu’une pluralité de bobines internes 111 , 112, 113, chaque bobine interne étant enroulée au moins entre les dents 101-1, 101 -2, 101 -3 de chaque peigne interne 101. L’intérieur 11 dudit inducteur interne est creux.
[0062] L’inducteur externe 20 est également sensiblement tubulaire et il comprend plusieurs peignes 201 , 202, désignés « peignes externes », ainsi qu’une pluralité de bobines externes 211 , 212, 213, chaque bobine externe étant enroulée au moins entre les dents 201 -1 , 201 -2, 201 -3 de chaque peigne externe.
[0063] L’espace entre les dents des peignes internes (resp externes) peut être formé par des encoches, ces encoches étant adaptées pour faire passer les bobines internes (resp externes).
[0064] Chaque bobine présente une forme annulaire s’enroulant autour de l’axe central, en passant entre les dents des peignes.
[0065] Selon l’invention, la pompe électromagnétique comprend un dispositif de déplacement radial 40 qui agit sur les peignes internes 101 , 102 et permet de régler le jeu radial entre l’inducteur interne 10 et le tube interne 31.
[0066] Le dispositif de déplacement représenté consiste en un mécanisme de type came et comprend une pluralité de barres 421 , 422 dont une première extrémité 421 A, 422A s’étend à l’extérieur de la pompe électromagnétique, de manière à pouvoir déporter la commande et/ou le réglage depuis l’extérieur de la pompe électromagnétique. Par « à l’extérieur de la pompe électromagnétique », il faut comprendre au moins en dehors des éléments actifs (inducteurs ...) de la pompe électromagnétique, par exemple en tête de pompe électromagnétique. Le réglage peut ainsi être réalisé par un accès à l’extérieur de la pompe alors que celle-ci, arrêtée, est toutefois toujours en place dans son circuit en cours d’exploitation.
[0067] Selon l’exemple représenté, la première extrémité 421 A de chaque barre 421 est filetée. Plus précisément, au niveau de sa première extrémité, chaque barre 421 , 422 s’étend à travers un orifice 611 , 612 formé dans une plaque 610 de fermeture du collecteur 60, et un écrou 431 , 432 est solidarisé avec le filetage de la barre 421 , 422 en sortie de cet orifice. Ainsi, le vissage ou le dévissage de l’écrou sur le filetage permet de régler le déplacement de la barre selon la direction longitudinale X de la pompe électromagnétique. Cette opération de vissage/dévissage peut être réalisée manuellement ou de manière automatisée.
[0068] Le système filetage/écrou est donné à titre d’illustration et n’est pas limitatif. Alternativement au système de transformation vis/écrou illustré, tout autre système permettant un déplacement contrôlé de chaque barre peut être envisagé, par exemple un vérin, un système de glissière, un câble, un système pignon/crémaillère ... En outre un tel système peut être disposé ailleurs que sur la plaque de fermeture du collecteur, voire à un autre endroit de la pompe.
[0069] La seconde extrémité 421 B, 422B de chaque barre est disposée à l’intérieur de la pompe électromagnétique et plus précisément dans la cavité 11 de l’inducteur interne 10. Entre la première extrémité et la seconde extrémité de chaque barre, est prévu un mécanisme d’entrainement de la première partie 41 du dispositif de déplacement radial, et en particulier l’entrainement selon la direction radiale d’au moins une lame ressort 411.
[0070] Chaque barre 421 présente en outre sur sa surface latérale en regard du peigne interne au moins un renfoncement radial 421-1 , un renfoncement étant associé avec une lame ressort 411. La partie médiane 411 C de la lame ressort est en appui avec la surface latérale de la barre et les extrémités 411 A, 411 B de la lame sont par ailleurs en contact avec le peigne 101 interne. Une lame est par ailleurs solidarisée au premier peigne par au moins un doigt 412, de telle sorte que la lame ne peut pas être entraînée en translation selon la direction X par la barre et qu’elle agit sur le peigne interne principalement en déplacement radial.
[0071] Les lames sont ainsi avantageusement des lames ressorts. La déformation des lames permet en effet d’assurer la mise en contact et un effort d’appui en compression des peignes internes et du tube interne. Cet effort d’appui est relativement constant grâce à l’action des lames, pour toute la plage de fonctionnement de la pompe électromagnétique. En outre, la déformation des lames permet de rattraper les imperfections de fabrication et de montage mécanique et aussi l’évolution des jeux en fonctionnement, notamment sous l’effet des variations dimensionnelles induites par les niveaux de température. [0072] Alternativement les lames peuvent être peu ou non déformables ou être remplacées par d’autres pièces mécaniques telles des cames par exemple.
[0073] Selon le mode représenté, chaque barre 421 est associée avec un peigne 101 interne, et un renfoncement d’une barre 421-1 est associé avec une lame ressort 411. Il y a donc autant de barres que de peignes internes.
[0074] Une barre, associée avec un peigne interne, peut avantageusement présenter plusieurs renfoncements radiaux disposés selon la direction longitudinale X, chaque renfoncement étant associé avec une lame de ressort. Dans ce cas, il y a autant de lames ressort reliées audit peigne interne que de renfoncements. Cela permet de répartir la force de poussée appliquée audit peigne interne.
[0075] Lorsqu’une barre 421 est déplacée selon la direction longitudinale X, la lame ressort 411 suit la surface de la barre. Ainsi, lorsque la lame est en appui dans le renfoncement radial 421-1 , elle entraîne ou maintient le peigne 101 interne vers l’intérieur de la pompe électromagnétique et augmente ainsi le jeu J1 avec le tube interne (figure 5A). A l’inverse, lorsque la lame est en appui sur la surface plane, elle pousse le peigne interne vers le tube interne (figure 5B). Le jeu J2 devient nul ou sensiblement nul. L’élasticité de la lame permet de conserver le contact avec la barre, même lorsqu’elle revient en appui dans un renfoncement radial. Si le renfoncement est chanfreiné, comme illustré en figure 4, il peut y avoir une position intermédiaire, ce qui permet de mieux régler le positionnement des peignes internes par rapport au tube interne. Plus généralement, le profil du renforcement peut être adapté au mode d’actionnement de la lame ressort associée et aux exigences de contrôle de l’appui recherchées.
[0076] Le dispositif de déplacement représenté comprend en outre un tube de support 44 au-dessus duquel les barres sont disposées. Dans le dispositif représenté, les barres sont régulièrement disposées tout autour du tube de support. L’intérieur du tube de support peut être renforcé au niveau d’au moins un renfoncement de la barre, par exemple à l’aide d’au moins une couronne de renfort 441 formée contre la paroi intérieure du tube de support au niveau dudit renfoncement. Tout autre moyen de renfort peut être envisagé.
[0077] L’extérieur du tube de support peut présenter au moins une surépaisseur 442 au niveau d’au moins un renfoncement de la barre. Cette surépaisseur forme un appui localisé qui compense la flexion de la barre qui s’établit lorsque celui-ci exerce une action sur la lame. Tout autre moyen permettant de remplir cette fonction d’appui peut être envisagée, qui peut d’ailleurs être formée ailleurs que sur le tube de support.
[0078] En outre, sur la surface extérieure du tube de support, sont disposées des couronnes de guidage 443 des barres. Dans lesdites couronnes, des orifices sont formés de manière à recevoir et maintenir les barres tout en leur permettant de coulisser selon la direction longitudinale X. Tout autre moyen permettant de remplir cette fonction de maintien et de coulissement des barres peut être envisagé.
[0079] Le dispositif de déplacement représenté comprend en outre un moyen de guidage radial 45 des peignes internes, qui comprend par exemple une glissière ou un rail relié d’une part à un peigne interne et d’autre part à une plaque de fermeture 510 de la virole d’entrée.
[0080] A l’autre extrémité des peignes internes, peut être prévu un second moyen de guidage radial 46 qui comprend par exemple une glissière ou un rail relié d’une part à un peigne interne et d’autre part à une seconde plaque 520, comme représenté en figure 3B. Dans ce cas, de préférence, la seconde plaque comprend des orifices 521 , 522 pour le passage des barres 421 , 422.
[0081] Tout autre moyen permettant de remplir cette fonction de guidage radial des peignes internes peut être envisagé.
[0082] Comme représenté, une barre peut ainsi être dédiée au déplacement radial d’un peigne interne, en association avec au moins une lame ressort. Ainsi, le déplacement radial d’un peigne interne peut être réglé individuellement par la barre qui lui est dédiée.
[0083] En outre, un tel dispositif de déplacement permet aussi de vérifier l’effort d’appui des peignes internes, avantageusement de manière individuelle, sans avoir à démonter la pompe électromagnétique, et notamment sans avoir à ouvrir le circuit du fluide. On peut mesurer l’effort d’appui en vérifiant la longueur de la barre qui se trouve en dehors de la pompe électromagnétique (au-delà des écrous de réglage 431 , 432). Alternativement, on peut mesurer l’effort de traction sur une barre. Pour cela on pourrait intercaler une cellule de charge (mesure de la compression) entre un écrou 431 , 432 et la plaque 610
[0084] Le fait de pouvoir mesurer l’effort d’appui est particulièrement intéressant lorsque le fluide est du sodium, surtout si cette mesure ne nécessite pas de démontage de la pompe électromagnétique, comme cela est permis avec une pompe électromagnétique selon l’invention et en particulier avec les moyens de mesure de l’effort d’appui décrits ci-dessus.
[0085] Le dispositif de déplacement permet en outre de former un jeu radial entre les peignes internes (les peignes de l’inducteur interne) et le tube interne, ce qui permet d’introduire l’inducteur interne à l’intérieur dudit tube interne. Ensuite, le dispositif peut refermer le jeu de manière à plaquer les peignes internes sur le tube interne. Cela permet de limiter les efforts résistants lors de l’insertion de l’inducteur interne dans le tube interne hors fonctionnement, puis d’assurer en fonctionnement la transmission de la chaleur.
[0086] La fonction de transmission de la chaleur permise par l’invention est illustrée en figure 6. Ainsi, il est représenté un peigne interne 101 , une bobine interne 111 disposée dans une encoche entre deux peignes internes, un tube interne 31 et le canal de pompage 32 dans lequel circule le fluide pompé 2. La bobine interne 111 est parcourue par un courant électrique qui est source d’une puissance thermique volumique. Cette puissance thermique est transmise par la bobine au fluide pompé 2 qui sert de fluide de refroidissement. La transmission de cette chaleur passe par deux chemins. Le premier chemin est figuré par les flèches 64, 61 et 62. La puissance thermique s’écoule de la bobine 111 via l’isolant 5 vers le peigne 101 (flèche 64) puis du peigne 101 via le jeu J vers le tube 31 (flèche 61 ) puis du tube 31 au fluide 2 (flèche 62). Le deuxième chemin est figuré par les flèches 63, 61 et 62. La puissance thermique s’y écoule de la bobine 111 via l’isolant 5 (flèche 63) et le jeu J (flèche 61 ou 65) vers le tube interne 31 puis du tube interne 31 au fluide 2 par contact direct (flèche 62). Le jeu J intervient donc directement et de façon majeure dans les deux chemins d’évacuation de la chaleur produite au sein de la bobine 111 vers le fluide 2.
[0087] L’invention permet de réduire le jeu J entre d’une part, le peigne interne 101 et l’isolant 5 de la bobine 111 et d’autre part le tube interne 31 , en venant plaquer le peigne interne contre le tube interne, ou du moins en le rapprochant au mieux. Cela permet d’améliorer significativement le transfert thermique entre le peigne interne et le tube interne (flèche 61) et entre la bobine et le tube interne (flèche 63) et par là d’améliorer la chaleur évacuée vers le fluide 2 à travers le tube interne (flèche 62). [0088] En outre, la pompe électromagnétique peut comprendre un dispositif de déplacement des peignes externes (peignes de l’inducteur externe), qui peut être équivalent au dispositif de déplacement des peignes internes tel que présenté dans le mode de réalisation, ou qui peut être différent, dans la portée des revendications. Cela permet ainsi d’améliorer le transfert thermique entre les peignes externes et le tube externe, de la même manière que pour les peignes internes et le tube interne. Toutes les variantes décrites pour le dispositif de déplacement des peignes internes est applicable à un dispositif de déplacement des peignes externes.
[0089] La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits mais s'étend à tout mode de réalisation entrant dans la portée des revendications.
[0090] L’invention peut notamment trouver une application dans un réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium, en particulier dans les circuits secondaires des RNR-Na.

Claims

REVENDICATIONS
1. Pompe électromagnétique à induction (1 ) de forme sensiblement tubulaire s’étendant selon une direction longitudinale (X) et comprenant:
- un inducteur interne (10) sensiblement tubulaire comprenant une pluralité de peignes internes (101 , 102) et une pluralité de bobines internes (111 , 112, 113) disposées au moins entre les dents (101 -1 , 101 -2, 101 -3) desdits peignes internes, l’intérieur dudit inducteur interne formant une cavité (11);
- un tube interne (31) disposé autour de l’inducteur interne (10);
- un canal de pompage (32) autorisant la circulation d’un fluide (2) à pomper,
- un tube externe (33), le canal de pompage (32) étant formé entre le tube interne (31) et le tube externe (33);
- un inducteur externe (20) sensiblement tubulaire disposé autour du tube externe (33) et comprenant une pluralité de peignes externes (201 , 202) et une pluralité de bobines externes (211 , 212, 213) disposées au moins entre les dents (201 -1 , 201 -2, 201 -3) desdits peignes externes;
- la pompe électromagnétique étant caractérisé en ce qu’elle comprend en outre un dispositif de déplacement (40) des peignes internes (101 , 102), ledit dispositif de déplacement étant apte à faire varier le jeu radial entre lesdits peignes internes et le tube interne (31 ) entre un premier jeu (J1) où aucune dent des peignes internes n’est en contact avec ledit tube interne et un second jeu (J2) où tout ou partie des dents desdits peignes internes est en contact avec ledit tube interne, ledit dispositif de déplacement comprenant une première partie (41) disposée à l’intérieur de l’inducteur interne et en liaison avec les peignes internes de manière à pouvoir les déplacer radialement et une deuxième partie (42) s’étendant au moins partiellement à l’extérieur de l’inducteur interne et étant reliée à la première partie (41) de manière à commander ladite première partie.
2. Pompe électromagnétique selon la revendication 1 , la deuxième partie (42) s’étendant sensiblement selon la direction longitudinale (X) et étant apte à se déplacer selon ladite direction longitudinale.
3. Pompe électromagnétique selon la revendication 2, la deuxième partie (42) comprenant une pluralité de barres (421 , 422) dont une première extrémité (421 A, 422A) s’étend à l’extérieur de la pompe électromagnétique (1) et une seconde extrémité (421 B, 422B) s’étend dans la cavité (11) formée à l’intérieur de l’inducteur interne (10), chaque barre étant reliée mécaniquement, entre sa première extrémité et sa seconde extrémité, à la première partie (41) du dispositif de déplacement à l’intérieur dudit inducteur interne.
4. Pompe électromagnétique selon la revendication 3, la première extrémité (421 A, 422A) de chaque barre (421 , 422) présentant un filetage et le dispositif de déplacement (40) comprenant en outre une pluralité d’écrous (431 , 432), un écrou étant apte à coopérer avec le filetage de la première extrémité d’une barre de sorte que la rotation de l’écrou règle le déplacement de ladite barre selon la direction longitudinale (X).
5. Pompe électromagnétique selon l’une des revendications 3 ou 4, la première partie (41) comprenant une pluralité de lames ressort (411), une lame ressort étant en contact d’une part avec un peigne interne (101) et d’autre part avec une barre (421).
6. Pompe électromagnétique selon l’une des revendications 3 à 5, chaque lame ressort étant solidarisée avec un peigne interne (101), par exemple au moyen de doigts (412).
7. Pompe électromagnétique selon l’une des revendications 5 ou 6, chaque barre (421) présentant sur sa surface latérale extérieure au moins un renfoncement (421 -1 ) apte à coopérer avec une lame ressort (411 ) de sorte que, lorsque la barre est déplacée selon la direction longitudinale (X), ladite lame ressort est déplacée radialement entre l’intérieur du renfoncement et l’extérieur dudit renfoncement, ou inversement entre l’extérieur du renfoncement et l’intérieur dudit renfoncement, induisant ainsi un déplacement radial du peigne interne (101) en contact avec ladite lame ressort.
8. Pompe électromagnétique selon l’une des revendications 3 à 7, une barre (421) étant apte à commander le déplacement radial d’un seul peigne interne (101 ).
9. Pompe électromagnétique selon l’une des revendications 3 à 7, une barre étant apte à commander le déplacement radial de plusieurs peignes internes.
10. Pompe électromagnétique selon l’une des revendications 3 à 9, une barre présentant sur sa surface latérale extérieure une pluralité de renfoncements aptes à coopérer avec une pluralité de lames ressort en contact avec un peigne interne.
11. Pompe électromagnétique selon l’une quelconque des revendications précédentes, le dispositif de déplacement (40) comprenant en outre un tube de support (44) au-dessus duquel les barres (421 , 422) sont disposées.
12. Pompe électromagnétique selon la revendication 11 , les barres (421 , 422) étant régulièrement disposées autour du tube de support (44).
13. Pompe électromagnétique selon l’une quelconque des revendications 11 ou 12, le tube de support (44) comprenant au moins une couronne de renfort
(441) disposée contre la paroi intérieure dudit tube de support au niveau des renfoncements (421 -1 , 422-1 ) des barres (421 , 422).
14. Pompe électromagnétique selon l’une quelconque des revendications 11 à 13, le tube de support (44) présentant sur sa paroi extérieure une surépaisseur
(442) au niveau des renfoncements (421-1 , 422-1) des barres (421 , 422).
15. Pompe électromagnétique selon l’une quelconque des revendications 11 à 14, le tube de support (44) comprenant sur sa paroi extérieure des couronnes de guidage (443) des barres (421, 422), lesdites couronnes de guidage comprenant des orifices autorisant le déplacement desdites barres selon la direction longitudinale (X).
16. Pompe électromagnétique selon l’une quelconque des revendications précédentes, le dispositif de déplacement (40) comprenant en outre un moyen de guidage radial (45) des peignes internes (101 , 102).
17. Pompe électromagnétique selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un dispositif de déplacement radial des peignes externes (201 , 202) de l’inducteur externe (20), ledit dispositif de déplacement étant apte à faire varier le jeu radial entre lesdits peignes externes et le tube externe (33).
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2647585A1 (fr) * 1989-05-23 1990-11-30 Toshiba Kk Generateur de vapeur
JPH0538126A (ja) * 1990-12-17 1993-02-12 Kanazawa Univ 磁束収束型強磁場電磁ポンプ
US5240382A (en) * 1990-12-17 1993-08-31 Kanazawa University Converged magnetic flux type intense magnetic field electro-magnetic pump
FR3073972A1 (fr) 2017-11-20 2019-05-24 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede d'assemblage d'un inducteur magnetique et inducteur magnetique susceptible d'etre obtenu avec un tel procede

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2556149B1 (fr) * 1983-12-01 1986-09-12 Electricite De France Pompe electromagnetique
US5382860A (en) * 1992-02-18 1995-01-17 General Electric Company Electromagnetic pump stator core
US5642011A (en) * 1992-02-18 1997-06-24 General Electric Company Double-stator electromagnetic pump having alignment ring and spine assembly
JP3738301B2 (ja) 1997-04-21 2006-01-25 株式会社東芝 電磁ポンプ
JP3725675B2 (ja) 1997-09-29 2005-12-14 株式会社タムラ製作所 電磁誘導ポンプ式はんだ付け装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2647585A1 (fr) * 1989-05-23 1990-11-30 Toshiba Kk Generateur de vapeur
JPH0538126A (ja) * 1990-12-17 1993-02-12 Kanazawa Univ 磁束収束型強磁場電磁ポンプ
US5240382A (en) * 1990-12-17 1993-08-31 Kanazawa University Converged magnetic flux type intense magnetic field electro-magnetic pump
FR3073972A1 (fr) 2017-11-20 2019-05-24 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede d'assemblage d'un inducteur magnetique et inducteur magnetique susceptible d'etre obtenu avec un tel procede

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