FR2824365A1 - Sealing system for coolant pump used in nuclear power plant, has back-up sealing arrangement shaped to close its seal gap, when pump shaft is not rotating - Google Patents
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Abstract
Description
Système d'étanchéité pour systèmes fermés à haute pression contenant unSealing system for closed high pressure systems containing a
élément rotatif et un logement La présente invention concerne d'une manière générale des systèmes d'étanchéité servant à réaliser une étanchéité entre un arbre fermant dans un système clos à haute pression et un logement, et concerne plus particulièrement des joints d'étanchéité d'arbres employés dans des systèmes à pression extrémement élevée, par The present invention relates generally to sealing systems for sealing between a closing shaft in a closed high pressure system and a housing, and more particularly relates to sealing joints. shafts used in extremely high pressure systems, for example
exemple dans une pompe principale de caloportage utilisée dans une centrale nucléaire. example in a main heat pump used in a nuclear power plant.
Dans les centrales nucléaires à eau sous pression, on utilise un caloporteur pour transporter de la chaleur depuis le c_ur du réacteur jusqu'à des générateurs de vapeur pour la production de vapeur. La vapeur sert ensuite à entraner un turbo-alternateur et à produire de l'électricité. Le circuit primaire de refroidissement d'un réacteur comporte une pluralité de boucles de refroidissement séparées, raccordées chacune au c_ur du réacteur et contenant un générateur de vapeur et une pompe primaire de réacteur. Normalement, des circuits de ce type fonctionnent à des pressions supérieures à 6900 kPa; dans une centrale nucléaire à eau sous pression, la pression In pressurized water nuclear power plants, a coolant is used to transport heat from the reactor core to steam generators for steam production. The steam is then used to drive a turbo-generator and generate electricity. The primary cooling circuit of a reactor comprises a plurality of separate cooling loops, each connected to the heart of the reactor and containing a steam generator and a primary reactor pump. Normally, circuits of this type operate at pressures greater than 6900 kPa; in a pressurized water nuclear power plant, the pressure
dans le circuit en fonctionnement dépasse nettement 6900 kPa. in the operating circuit clearly exceeds 6900 kPa.
Ordinairement, une pompe primaire de réacteur se présente sous la forrne d'une pompe centrifuge verticale à un seul étage, conçue pour déplacer de grands volumes de caloporteur à des températures et des pressions élevées, par exemple une température de 290 C et une pression atteignant 17 225 kPa. Pour l'essentiel, la pompe comprend un joint hydraulique d'étanchéité d'arbre intermédiaire situé entre une roue hydraulique située au-dessous et un moteur situé au-dessus. Le système hydraulique situé au dessous comprend une roue montée à l'extrémité inférieure d'un arbre de pompe qui peut fonctionner dans un logement de pompe pour pomper un caloporteur autour de la boucle respective. Le moteur situé au-dessus comprend un moteur couplé à l'arDre de Typically, a primary reactor pump is in the form of a single-stage vertical centrifugal pump, designed to move large volumes of coolant at elevated temperatures and pressures, such as 290 C and up to 17,225 kPa. Essentially, the pump includes a hydraulic seal for the intermediate shaft located between a hydraulic wheel located below and a motor located above. The hydraulic system located below includes a wheel mounted at the lower end of a pump shaft which can operate in a pump housing to pump a coolant around the respective loop. The motor located above includes a motor coupled to the rear
pompe et entramant ce dernier.pump and entering it.
Au-dessus du système hydraulique se trouvent une barrière thermique interne et des serpentins de retroidissement externes qui servent à refroidir le liquide du circuit qui passe dans ceux-ci. Au-dessus de la barrière thermique peut se trouver un 1iquide pur supplémentaire injecté dans le logement qui est à une température plus basse et donc isolé de la température du circuit par la barrière thermique et les serpentins de refroidissement. Des coussinets en deux parties sont également prévus pour les artres du moteur et de la pompe, ainsi que des paliers de butée appropriés pour ce dernier, Above the hydraulic system there is an internal thermal barrier and external cooling coils which serve to cool the liquid in the circuit which passes through them. Above the thermal barrier can be an additional pure liquid injected into the housing which is at a lower temperature and therefore isolated from the circuit temperature by the thermal barrier and the cooling coils. Two-part bearings are also provided for the motor and pump arbors, as well as suitable thrust bearings for the latter,
aucun ne faisant partie de la présente invention. none being part of the present invention.
Selon la technique antérieure, le joint intermédiaire ou d'arbre comporte une pluralité de dispositifs d'étanchéité en tandem séparés verticalement, plus particulièrement un dispositif d'étanchéité primaire situé à l'extrémité inférieure de l'arbre au voisinage immédiat et au-dessus du logement de pompe; au-dessus de ce dernier se trouve le dispositif d'étanchéité secondaire (de secours); et au-dessus de ce dernier se trouve un dispositif d'étanchéité supérieur ou tertiaire. Les dispositifs d'étanchéité sont disposés de manière concentrique à et à proximité de l'extrémité supérieure de l'arbre de pompe et dans un logement disposé audessus de la roue de la pompe. Leur fonction globale consiste à retenir par voie mécanique le caloporteur à forte pression positive du circuit de refroidissement de réacteur afin d'empécher les fuites le long de l'arbre de pompe en direction de l'enceinte de confinement du réacteur According to the prior art, the intermediate or shaft seal comprises a plurality of vertically separated tandem seals, more particularly a primary seal located at the lower end of the shaft in the immediate vicinity and above pump housing; above the latter is the secondary (emergency) sealing device; and above the latter is an upper or tertiary sealing device. The seals are arranged concentrically at and near the upper end of the pump shaft and in a housing disposed above the pump impeller. Their overall function consists in mechanically retaining the high positive pressure coolant in the reactor cooling circuit in order to prevent leaks along the pump shaft towards the reactor containment
pendant des conditions de fonctionnement normales et anormales. during normal and abnormal operating conditions.
Le dispositif primaire d'étanchéité inférieur constitue le principal moyen d'étanchéité de la pompe. D'une manière typique, il s'agit d'un joint hydrostatique à film d'eau courante, à fuite contrôlée, à conicité radiale, dont les principaux éléments sont une couronne annulaire mobile qui tourne avec l'arbre de pompe et une bague annulaire d'étanchéité non rotative montée de manière étanche sur le logement du dispositif d'étanchéité situé le plus bas. La conception initiale d'un tel joint d'étanchéité primaire est décrite dans le brevet U.S. 3 347 552 de E. Frisch et a été modifiée par la suite dans ses détails, par exemple par le brevet U.S. 3 522 948 de A. N. MacCrum. Le joint primaire (ou n 1) provoque une chute de pression, d'environ 15 500 The primary primary seal is the primary means of sealing the pump. Typically, it is a hydrostatic seal with a film of running water, with controlled leakage, with radial taper, the main elements of which are a movable annular ring which rotates with the pump shaft and a ring. non-rotating sealing ring sealingly mounted on the housing of the sealing device located at the bottom. The initial design of such a primary seal is described in U.S. Patent 3,347,552 to E. Frisch and has been subsequently modified in detail, for example by U.S. Patent 3,522,948 to A. N. MacCrum. Primary seal (or # 1) causes a pressure drop of approximately 15,500
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kPa à 205-345 kPa, de l'eau de retroidissement passant sur le joint. Il permet un détit de 3.8 à 11.4 litres par minute. Le caloporteur liquide qui s'échappe par le joint n 1, qui est alors normalement à une pression très réduite, remonte le long de l'arbre s'étendant vers le haut et pénètre dans le logement du joint jusqu'à atteindre une région du dispositif d'étanchéité médian, ou de secours. Ce dernier dispositif d'étanchéité (ou joint n 2), selon la technique antérieure, était un joint du type à surfaces frottantes. Ses principaux éléments constitutifs étaient une couronne mobile rotative ayant une surface d'étanchéité orientée vers le haut et une bague non rotative, montée de manière axiale, disposce au-dessus de la couronne mobile. En fonctionnement normal, cette bague et cette lO couronne constituent un joint d'étanchéité à surfaces frottantes. Cependant, dans le cas peu probable d'une détaillance du joint n 1, la répartition de la pression sur la bague et la couronne du joint n 2 amène celles-ci à se comporter comme des ressorts et à fléchir autour de leurs centres de gravité respectifs, la bague fléchissant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et la couronne mobile du joint fléchissant dans le sens des aiguilles d'une montre, de façon à crcer l'espace convergent d'un joint hydrostatique du type à film d'eau courante. Selon la technique antérieure (cf. brevet U.S. 4 961 678, colonne 2), en tant que joint du type à film d'eau courante, le joint d'étanchéité n 2 subit la totalité de la forte pression du cTrcuit pendant cet incident. Cependant, en fonctionnement normal, une grande partie des fuites du joint n l est détournée vers un circuit de fuites. Le reste du caloporteur passe par le joint n 2, en fuyant à un débit faible d'environ 7,5 litres par heure, la pression dans le joint n 2 étant d'environ 205 kPa à l'extrémité (d'entrce) à pression la plus forte, laquelle pression est réduite à 20,5 48 kPa par le joint n 2 à l'extrémité (de sortie) à pression plus faible. L'eau de refroidissement à la pression encore plus faible s'échappant par le joint n 2 continue à s'élever le long de l'arbre et passe par une région du dispositif d'étanchéité tertiaire kPa at 205-345 kPa, cooling water passing over the joint. It allows a detit of 3.8 to 11.4 liters per minute. The liquid coolant which escapes through the joint n 1, which is then normally at a very reduced pressure, goes up along the shaft extending upwards and penetrates in the housing of the joint until reaching a region of the median or emergency sealing device. This latter sealing device (or seal No. 2), according to the prior art, was a seal of the type with rubbing surfaces. Its main constituent elements were a rotating mobile crown having an upwardly facing sealing surface and a non-rotating ring, axially mounted, arranged above the mobile crown. In normal operation, this ring and this lO crown constitute a seal with rubbing surfaces. However, in the unlikely event of a detail in seal no.1, the distribution of pressure on the ring and crown of seal no.2 causes them to behave like springs and to flex around their centers of gravity respective, the ring bending counterclockwise and the movable ring of the joint bending clockwise, so as to create the converging space of a hydrostatic seal of the film type d 'running water. According to the prior art (cf. U.S. Patent 4,961,678, column 2), as a seal of the running water film type, seal # 2 undergoes all of the high pressure of the cTrcuit during this incident. However, during normal operation, a large part of the leaks from the seal are diverted to a leak circuit. The remainder of the coolant passes through joint no 2, leaking at a low flow rate of approximately 7.5 liters per hour, the pressure in joint no 2 being approximately 205 kPa at the (inlet) end at highest pressure, which pressure is reduced to 20.5 48 kPa by the gasket n 2 at the (outlet) end at lower pressure. Even lower pressure cooling water escaping through seal # 2 continues to rise along the shaft and passes through a region of the tertiary seal
supérieur (n 3).higher (n 3).
Selon la technique antérieure, le dispositif d'étanchéité supérieur ou tertiaire (ou joint n 3) était constitué par un joint du type à surfaces frottantes, ses principaux éléments étant également une couronne mobile rotative et une bague non rotative, à mobilité axiale. La majeure partie des fuites s'échappant du joint n 2 est évacuée par le joint n 3 par l'intermédiaire du circuit de fuites du joint n 2. Le joint n 3 du type à surfaces frottantes s'est présenté sous deux formes possibles: soit il comporte un joint à double barrage avec deux faces d'étanchéité concentriques, soit il comporte un seul barrage. Les fuites minimes normales du joint n 3 sont destinces à passer par un circuit de fuites n 3 jusqu'à se retrouver dans l'atmosphère de confinement, une situation que les concepteurs de systèmes de réacteur souhaiteraient si According to the prior art, the upper or tertiary sealing device (or seal No. 3) consisted of a seal of the type with rubbing surfaces, its main elements also being a rotating mobile ring and a non-rotating ring, with axial mobility. The major part of the leaks escaping from the joint n 2 is evacuated by the joint n 3 via the leak circuit of the joint n 2. The joint n 3 of the type with friction surfaces appeared in two possible forms: either it has a double dam seal with two concentric sealing faces, or it has a single dam. The normal minimal leaks from seal # 3 are intended to pass through a leakage circuit # 3 until it ends up in the confinement atmosphere, a situation that reactor system designers would like if
possible éviter.possible avoid.
Dans de nombreuses centrales nucléaires, une matière qui supprime les neutrons est dissoute dans l'eau de refroidissement du réacteur. I1 s'agit normalement d'acide borique enrichi en isotope B , qui sert de suppresseur de neutrons. La quantité d'acide borique pouvant être retenue dans le caloporteur du circuit d'un réacteur dépend de la pression et de la température. Ainsi, lorsque la pression chute dans une partie du cTrcuit d'un réacteur, comme cela se produit dans les joints d'étanchéité n 1, n 2 et n 3, la quantité d'acide borique dissous dans le caloporteur risque fréquemment de n'être pas entièrement retenue dans le caloporteur; ainsi, l'acide borique risque de précipiter dans l'espace du joint au point de gêner la bonne fermeture du joint. Pour empêcher ce phénomène, le liquide supplémentaire injecté dans la région du joint est intentionnellement exempt de bore; comme la zone de contact entre le liquide du circuit et ce liquide supplémentaire est extrêmement petite, seule une quantité minime de bore In many nuclear power plants, a material that removes neutrons is dissolved in the reactor cooling water. It is normally boric acid enriched in isotope B, which serves as a neutron suppressor. The quantity of boric acid which can be retained in the coolant in the circuit of a reactor depends on the pressure and the temperature. Thus, when the pressure drops in a part of the circuit of a reactor, as occurs in the seals n 1, n 2 and n 3, the quantity of boric acid dissolved in the coolant frequently risks n ' not be fully retained in the coolant; thus, boric acid may precipitate in the space of the seal to the point of hindering the proper closing of the seal. To prevent this phenomenon, the additional liquid injected into the joint region is intentionally free of boron; as the contact area between the circuit liquid and this additional liquid is extremely small, only a minimal amount of boron
dissous dans le liquide du circuit se mélangera avec le liquide pur ajouté. dissolved in the circuit liquid will mix with the pure liquid added.
Bien qu'il soit très peu probable que se produise une défaillance du joint n 1, une panne est envisagée aux fins d'études de sûreté par les exploitants de centrales nucléaires. I1 est donc important que des systèmes de secours soient prévus pour ce cas peu probable. De même, il est peu probable que le joint n 2 puisse être défaillant seul ou en même temps que le joint n 1; cependant, ce cas constitue également un événement de sûreté postulé et le joint n 3 est prévu pour faire face à une défaillance du seul joint n 2. Dans le cas o les deux joint n 1 et n 2 sont défaillants, soit en même temps soit l'un après l'autre, alors que la centrale est encore sous pression, le joint n 3 devra supporter la totalité de la pression du circuit. Comme on le verra, un objectif de la présente invention consiste à prévoir un dispositif d'étanchéité de secours qui puisse supporter la totalité de la pression du circuit dans le cas très peu probable o les joints n 1 et n 2 seraient défaillants en même temps, cet événement pouvant Although failure of the No. 1 seal is very unlikely to occur, failure is envisaged for the purpose of safety studies by operators of nuclear power plants. It is therefore important that back-up systems are provided for this unlikely event. Likewise, it is unlikely that joint # 2 could fail on its own or at the same time as joint # 1; however, this case also constitutes a postulated safety event and joint # 3 is designed to deal with a failure of only joint # 2. In the case where both seal # 1 and # 2 fail, either at the same time or one after the other, while the power station is still under pressure, the No. 3 seal will have to bear the entire pressure of the circuit. As will be seen, an objective of the present invention consists in providing an emergency sealing device which can withstand the entire pressure of the circuit in the very unlikely event that the seals n 1 and n 2 fail at the same time , this event can
néanmoins être envisagé par certains organismes de réglementation. however, be considered by some regulatory bodies.
Une autre exigence importante imposée aux circuits de refroidissement des réacteurs est que les systèmes d'étanchéité fonctionnent pendant de longues périodes entre des remplacements du combustible du c_ur d'un réacteur et ne soient pas la cause d'un arrét de la centrale. Cependant, pendant le remplacement du combustible d'un réacteur, l'entretien des joints constitue un élément de chemin critique. I1 doit être effectué très vite pour que le temps d'arrêt pour l'entretien des joints ne dépasse pas le temps nécessaire au reste de l'entretien et au rechargement en combustible du c_ur du Another important requirement placed on reactor cooling circuits is that the sealing systems operate for long periods between replacements of the fuel from the reactor core and do not cause the plant to shut down. However, during the replacement of a reactor fuel, the maintenance of the seals constitutes a critical path element. It must be carried out very quickly so that the downtime for joint maintenance does not exceed the time necessary for the rest of the maintenance and for refueling the core.
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réacteur. Ainsi, une diminution du temps d'entretien ou de remplacement pour les joints primaire et de secours afin d'assurer que l'entretien des joints n'allonge pas le chemin critique pour l'entretien d'une centrale constitue un important objectif de tous les reactor. Thus, a reduction in the maintenance or replacement time for the primary and emergency seals in order to ensure that the maintenance of the seals does not lengthen the critical path for the maintenance of a plant is an important objective for all the
systèmes d'étanchéité.sealing systems.
Une autre exigence importante imposée au système d'étanchéité vise à limiter le plus possible, voire à empécher totalement les fuites de fluide primaire de refroidissement par le joint dans l'enceinte de confinement du réacteur, dans le cas peu probable d'une défaillance du joint. Avec les systèmes selon la technique antérieure, on y parvient grâce à un circuit de fuite adjacent au dispositif d'étanchéité de secours; cependant, un dispositif assurant qu'un joint ne foira pas indépendamment du fait que l'arbre de pompe tourne ou ne tourne pas au moment de la défaillance supposée du joint n 1 ou n 2, de façon séparée ou simultanée, constitue un important objectif de la Another important requirement imposed on the sealing system is to limit as much as possible, or even completely prevent leaks of primary coolant through the seal in the reactor containment, in the unlikely event of a failure of the seal. With the systems according to the prior art, this is achieved by means of a leakage circuit adjacent to the emergency sealing device; however, a device to ensure that a seal will not fail regardless of whether the pump shaft turns or does not rotate at the time of the alleged failure of seal # 1 or # 2, separately or simultaneously, is an important objective of the
présente invention.present invention.
Un autre objectif consiste à prévoir, comme dispositif d'étanchéité de secours (n 3) pour un fonctionnement normal à basse pression, un joint Another objective is to provide, as an emergency seal (n 3) for normal operation at low pressure, a seal
hydrodynamique du type Rayleigh en amont du joint n 2, le joint de secours principal. Rayleigh-type hydrodynamics upstream of joint # 2, the primary backup joint.
Un joint n 3 du type Rayleigh, normalement poussé vers une position fermée lorsque l'arbre est fixe, est souhaitable pour le système d'étanchéité. Par ailleurs, avec une pression basse en amont du joint n 3 dans une pompe principale de caloportage o l'artre de pompe est normalement en position verticale, associée à une éventuelle accumulation de gaz dans l'intervalle d'étanchéité et en présence de circuits de fuites entre les joints n 2 et n 3, le niveau du liquide risque de se trouver au-dessous de l'entrce d'un espace de joint n 3 de type Rayleigh, ou encore une poche de gaz risque d'être présente à cette entrce. Dans ce cas, le joint de type Rayleigh risque de fonctionner à sec et donc de s'user rapidement. La présente invention vise à réaliser un joint du type Rayleigh dans lequel le fonctionnement à sec de celui-ci dans des A Rayleigh type # 3 seal, normally pushed to a closed position when the shaft is fixed, is desirable for the sealing system. Furthermore, with a low pressure upstream of the No. 3 seal in a main heat transfer pump where the pump artery is normally in the vertical position, associated with a possible accumulation of gas in the sealing interval and in the presence of circuits. leaks between seals n 2 and n 3, the liquid level may be below the entry of a Rayleigh type n 3 seal space, or a gas pocket may be present at this entrance. In this case, the Rayleigh type seal may run dry and therefore wear out quickly. The present invention aims to achieve a Rayleigh type seal in which the dry operation thereof in
conditions de fonctionnement normales soit fortement limité. normal operating conditions is severely limited.
Des expériences concrètes avec les joints n 1 et n 2 ont été examinées dans le brevet U.S. 5 071 315 de Bice et al, dans lequel l'utilisation de simples joints toriques (avec des garnitures rapportées en Téflon) sur la face d'étanchéité secondaire de chacun des joints n 2 et n 3 risque de causer des problèmes, surtout si le joint torique sort de la gorge qui le retient et se coince entre la bague d'étanchéité et la partie fixe adjacente du logement. Dans le cas o le mouvement axial de rapprochement et d'éloignement de la bague d'étanchéité par rapport à sa surface de couronne mobile peut être empêché, et qu'une bague d'étanchéité risque de rester "pendue" de telle sorte que Concrete experiences with seals n 1 and n 2 were examined in US Pat. No. 5,071,315 to Bice et al, in which the use of simple O-rings (with inserts fitted with Teflon) on the secondary sealing face of each of the seals n 2 and n 3 may cause problems, especially if the O-ring comes out of the groove which retains it and gets stuck between the sealing ring and the adjacent fixed part of the housing. In the case where the axial movement of bringing the sealing ring closer and further away from its movable ring surface can be prevented, and a sealing ring risks remaining "hung" so that
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I'espace du joint ne ferme pas la hauteur axiale normale. Dans ce cas, la chute de pression attendue dans l'espace du joint risque de ne pas se produire, et la pression du circuit, ou une grande partie de celle-ci, risque d'être appliquce au côté haute pression du joint suivant en amont. La présente invention vise également à réduire de tels risques. Les objectifs de la présente invention évoqués ci-dessus sont atteints de manière globale et individuelle dans la forme de réalisation prétérce grâce à la proposition d'un nouveau dispositif d'étanchéité perfectionné pour les pompes principales de caloportage d'un système de réacteur nucléaire. Comme dans la technique antérieure, le joint primaire peut comporter une bague d'étanchéité hydrostatique à film d'eau courante, du type à faces coniques, qui fait chuter à environ 205-345 kPa une pression dépassant 6900 kPa (étant entendu que toutes les pressions citées dans la The joint space does not close the normal axial height. In this case, the expected pressure drop in the seal space may not occur, and the circuit pressure, or a large part of it, may be applied to the high pressure side of the next seal by upstream. The present invention also aims to reduce such risks. The objectives of the present invention mentioned above are achieved globally and individually in the pre-delivery embodiment thanks to the proposal of a new improved sealing device for the main heat transfer pumps of a nuclear reactor system. As in the prior art, the primary seal may comprise a hydrostatic sealing ring with a film of running water, of the type with conical faces, which causes a pressure exceeding 6900 kPa to drop to around 205-345 kPa (it being understood that all the pressures cited in the
présente description sont des pressions supérieures à la pression atmosphérique et sont present description are pressures above atmospheric pressure and are
donc des pressions manométriques). La bague d'étanchéité primaire peut se rapprocher et s'élogement, dans certaines limites, d'une surface d'une couronne mobile rotative d'un joint primaire. La bague d'étanchéité primaire comporte également un joint secondaire qui utilise la combinaison d'une garniture de logement de joints annulaires fixes à section transversale globalement en R reçu avec précision dans la bague d'étanchéité, et d'un joint intercalé tel qu'un joint torique normal (avec ou sans éléments rapportés en Téflon coopérant avec celui-ci) disposé sur la bague d'étanchéité et au contact de la garniture du l o gement. Ainsi, le seul pas sage d ' écoulement de flui de entre la bague d'étanchéité primaire et le logement sous pression dans lequel elle se trouve se situe le long de l'espace entre la face d'étanchéité radiale de la couronne mobile d'étanchéité primaire et la face d'étanchéité complémentaire présente sur la bague d'étanchéité annulaire hydrostatique à mobilité axiale. Il faut souligner que, dans une centrale therefore manometric pressures). The primary sealing ring can approach and praise, within certain limits, a surface of a rotating mobile crown of a primary seal. The primary seal ring also has a secondary seal which uses the combination of a fixed ring seal housing with a generally R-shaped cross section precisely received in the seal ring, and an interposed seal such as a normal O-ring (with or without attached Teflon elements cooperating therewith) disposed on the sealing ring and in contact with the housing lining. Thus, the only step of flow of fluid from between the primary sealing ring and the pressure housing in which it is located is located along the space between the radial sealing face of the movable crown. primary seal and the additional seal face present on the hydrostatic annular seal ring with axial mobility. It should be noted that in a central
nucléaire, la pression du circuit en fonctionnement normal est de l'ordre de 17 225 kPa. nuclear, the circuit pressure in normal operation is around 17,225 kPa.
L'invention propose une pluralité de joints de secours en série pour le passage d'un fluide avec le joint n 1 et qui seront appelés ici joints n 2, n 3 et n 4, tous exécutant une fonction de secours pour le joint n 1. Selon l'invention, le joint n 2 constitue une bague d'étanchéité annulaire du type à face d'étanchéité, montée pour se rapprocher et s'éloigner de manière axiale d'une surface d'étanchéité présente sur une couronne d'étanchéité disposée de manière radiale. Selon l'invention, le joint n 2 est un joint hydrodynamique et comporte une pluralité de gorges ou poches du type Rayleigh ménagées dans la surface de la couronne plutôt que dans la surface de la bague, les The invention provides a plurality of emergency seals in series for the passage of a fluid with the seal n 1 and which will be referred to here as seals n 2, n 3 and n 4, all of which perform an emergency function for the seal n 1 According to the invention, the seal No. 2 constitutes an annular sealing ring of the type with sealing face, mounted to approach and move away axially from a sealing surface present on a sealing ring. arranged radially. According to the invention, the seal No. 2 is a hydrodynamic seal and comprises a plurality of grooves or pockets of the Rayleigh type formed in the surface of the crown rather than in the surface of the ring, the
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poches du type Rayleigh étant formées dans un élément rapporté qui est de préférence en nitrure de silicium, lequel élément rapporté est monté sur la couronne d'étanchéité métallique. De prétérence, la bague d'étanchéité est en métal et comporte elle aussi un élément rapporté qui est normalement séparé de la surface d'étanchéité de la couronne par un espace d'étanchéité contenant un fluide, et qui est réalisé d'une manière souhaitable à l'aide d'une composition contenant du carbone ou un carbure. Le joint n 2 comporte un dispositif d'étanchéité secondaire qui utilise une garniture annulaire associée à un profilé modifié en L constituant une partie du logement; cependant, le joint secondaire pour le joint n 2 est un agencement de segments de piston plutôt qu'un agencement de joints toriques, qui réalise une étanchéité entre la bague d'étanchéité et la garniture du logement. Le joint hydrodynamique n 2 a pour effet qu'un espace d'étanchéité n'est créé que lorsque l'arbre tourne; autrement, lorsque l'arbre est à l'arrêt, Rayleigh type pockets being formed in an insert which is preferably made of silicon nitride, which insert is mounted on the metal sealing ring. Preferably, the sealing ring is made of metal and also comprises an insert which is normally separated from the sealing surface of the crown by a sealing space containing a fluid, and which is produced in a desirable manner. using a composition containing carbon or a carbide. The joint 2 has a secondary sealing device which uses an annular lining associated with a modified L-shaped profile constituting a part of the housing; however, the secondary seal for seal # 2 is an arrangement of piston rings rather than an O-ring arrangement, which provides a seal between the seal ring and the housing gasket. The hydrodynamic seal No. 2 has the effect that a sealing space is only created when the shaft rotates; otherwise, when the tree is stopped,
I'espace du joint n 2 est amené à être totalement fermé. The space of joint No. 2 is brought to be completely closed.
En outre, selon la présente invention, l'arbre est avantageusement muni d'un ou plusieurs manchons-cartouches amovibles montés sur celui-ci en regard des joints n 2, 3 et 4 de façon à être fixées de manière hermétique à ceux-ci et maintenues dans une position fixe. On peut retirer la/les manchons-cartouches de l'arbre en les soulevant par leur extrémité supérieure. Les couronnes mobiles d'étanchéité des joints n 2 et n 3 sont montés de manière fixe sur la surface extérieure du/les manchons, de sorte que la dépose du/des manchons implique la dépose du joint n 2, 3, ou 4 tout entier ainsi que des parties de logement adjacentes par un seul mouvement de levage, ou éventuellement deux levages; par ailleurs, I'ensemble de ce dispositif peut être remplacé rapidement par des sous-ensembles neufs (ou reconditionnés) pré-assemblés, In addition, according to the present invention, the shaft is advantageously provided with one or more removable cartridge sleeves mounted thereon facing the seals 2, 3 and 4 so as to be hermetically fixed thereto. and held in a fixed position. The cartridge sleeve (s) can be removed from the shaft by lifting them from their upper end. The movable sealing rings for seals n 2 and n 3 are fixedly mounted on the outer surface of the sleeve (s), so that removing the sleeve (s) involves removing the entire seal 2, 3, or 4 as well as adjacent housing parts by a single lifting movement, or possibly two lifting; moreover, the whole of this device can be quickly replaced by new (or reconditioned) sub-assemblies pre-assembled,
ce qui réduit l e temp s de l ' intervention d' entreti en. which reduces the time of the maintenance intervention in.
En aval du joint n 2 se trouve un joint n 3, monté de manière verticale au-dessus du joint n 2 et comportant une couronne d'étanchéité montée sur le manchon cartouche précité. Le manchon n 3 comporte également une bague d'étanchéité annulaire montée pour coopérer avec un logement de garniture annulaire fixe du profilé en L et comporte une face d'étanchéité en regard d'une face d'étanchéité radiale présente sur la couronne d'étanchéité. La face d'étanchéité radiale de la bague d'étanchéité se rapproche et s'écarte de manière axiale, avec la bague d'étanchéité, par rapport à la face d' étanchéité de la couronne d'étanchéité en formant un esp ace d' étanchéité à dimens i on axiale variable. Dans la présente invention, le joint n 3 constitue un joint hydrodynamique du type Rayleigh dans lequel les poches du type Rayleigh sont ménagées dans la couronne d'étanchéité et la bague d'étanchéité comporte un élément Downstream of the joint 2 is a joint 3, mounted vertically above the joint 2 and comprising a sealing ring mounted on the aforementioned cartridge sleeve. The sleeve 3 also includes an annular sealing ring mounted to cooperate with a fixed annular packing housing of the L-shaped profile and has a sealing face opposite a radial sealing face present on the sealing ring. . The radial sealing face of the sealing ring approaches and deviates axially, with the sealing ring, relative to the sealing face of the sealing ring, forming a space of variable axial dimension tightness. In the present invention, the seal No. 3 constitutes a hydrodynamic seal of the Rayleigh type in which the pockets of the Rayleigh type are formed in the sealing ring and the sealing ring comprises an element.
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rapporté en carbone ou combinaison de carbone et de graphite, monté dans la bague d'étanchéité métallique. Le joint hydrodynamique n 3 est également conçu pour être normal ement fermé afin d' emp êcher toute fuite le long de l ' espace d' étanchéité l orsque l'arbre est immobile. En fonctionnement normal, lorsque l'arbre tourne, le joint n 3 sert S à abaisser la pression de 205-345 kPa en aval du joint n 2 pour obtenir une pression d'environ 6,9 à 20,5 kPa. Bien qu'il soit normal que le système de pompe présente une fuite en aval du joint n 2 sous le joint n 3, il se peut (1) que le niveau du liquide en amont du joint n 3 soit situé au-dessous de l'espace d'étanchéité, ou (2) que des poches de gaz se forment à l'entrée de l'espace d'étanchéité, de sorte que le joint n 3 est amené à fonctionner à sec. Afin d'éviter cette situation, les poches du type Rayleigh présentes dans le joint n 3 sont formées dans la couronne d'étanchéité avec des passages de pompage qui s'étendent verticalement vers le bas depuis la surface inférieure de chacune de s po ches de Rayl ei gh de la couronne d' étanchéité, traversant la couronne avec une légère inclinai son vers l ' axe central de l'arbre. Les passages permettront d'envoyer dans les poches, par pompage, le liquide situé à un niveau au-dessous du fond des poches de type Rayleigh de la couronne d'étanchéité, mais au-dessus de l'extrémité inférieure des passages de pompage, en assurant de ce fait que le joint n 3 fonctionne avec du liquide dans les poches. Par ailleurs, un orifice d'évacuation de gaz peut être formé dans la bague d'étanchéité n 3 au voisinage immédiat de l'entrce de l'espace d'étanchéité afn d'empêcher la formation de poches de gaz. La bague d'étanchéité n 2 a également un reported in carbon or a combination of carbon and graphite, mounted in the metal sealing ring. The No. 3 hydrodynamic seal is also designed to be normally closed to prevent leakage along the sealing space when the shaft is stationary. In normal operation, when the shaft rotates, the seal 3 serves to lower the pressure from 205-345 kPa downstream of the seal 2 to obtain a pressure of approximately 6.9 to 20.5 kPa. Although it is normal for the pump system to leak downstream of seal # 2 under seal # 3, it may be (1) that the fluid level upstream of seal # 3 is located below the 'sealing space, or (2) that gas pockets are formed at the entrance to the sealing space, so that the seal No. 3 is caused to run dry. In order to avoid this situation, the Rayleigh type bags present in the gasket no. 3 are formed in the sealing ring with pumping passages which extend vertically downwards from the lower surface of each of the bags. Rayl ei gh of the sealing crown, crossing the crown with a slight inclination towards the central axis of the tree. The passages will allow the liquid located at a level below the bottom of the Rayleigh type bags of the sealing ring to be sent into the pockets, by pumping, but above the lower end of the pumping passages, thereby ensuring that the No. 3 seal operates with liquid in the pockets. In addition, a gas evacuation orifice can be formed in the sealing ring n 3 in the immediate vicinity of the entrance to the sealing space in order to prevent the formation of gas pockets. The No. 2 seal ring also has a
orifice d'évacuation de gaz formé sur celle-ci, au même endroit que sur le joint n 3. gas exhaust port formed thereon, at the same location as on the No. 3 gasket.
La présente invention propose également un nouveau joint de secours appelé ici joint n 4, situé verticalement au-dessus du joint n 3, qui sert de joint de secours et d'arrêt capable d'empécher des fuites de liquide (voire de brouillard) de l'intérieur vers l'extérieur du logement de pompe quelle que soit la pression dans les joints n 1 à 4 et indépendamment de la rotation de l'arDre de pompe. A cette fin, le joint n 4 se présente sous la forme d'un joint annulaire segmenté dont la surface d'étanchéité primaire coopère avec une surface qui s'étend verticalement sur l'arDre de pompe. Dans le présent exemple, la surface d'étanchéité sur l'arbre de pompe est formée sur un manchon-cartouche monté de manière étanche sur l'arbre de pompe afin d'empêcher les fuites entre ceux-ci. Pendant un fonctionnement normal, le joint n 4, du type segmenté, peut être constitué par un joint à surfaces frottantes sur lequel se trouve un moyen hydrodynamique servant à créer une hauteur hydrodynamique négative dans une surface d' étanchéité des segments de la bague d' étanchéité, dans le cas o un liquide atteint le joint n 4 à une pression supérieure à la normale ou encore avec une pression complète du système dans celui-ci. Par exemple, un joint du type décrit dans le brevet U.S. 4 082 296, délivré à Philip C. Stein est très utile dans ce cas. Il faut souligner que, dans le cas peu probable d'une défaillance des joints n 1 et n 2, une pression totale du système risque d'appara^tre dans le joint n 3, concu pour être entièrement fermé lorsque l'arDre est immobile. Si l'arDre tourne au moment de la défaillance envisagée, la pression totale du système risque d'affecter le joint n 3 et de ne pas pouvoir étre complètement réduite par le joint n 3 même si une certaine baisse de pression est obtenue, et ainsi une partie notable de la pression de l'ensemble du système atteindrait l'entrce du joint n 4 et passerait par celui-ci. Si une pression très élevoe du système apparat dans le joint n 4, elle servira à pousser les segments d'étanchéité au contact de la surface d'étanchéité du manchon d'arbre et de la surface d'étanchéité du logement adjacent, indépendamment du fait que l'arbre tourne ou ne tourne pas, et empêchera de ce fait (pendant un grand laps de temps au cours duquel le réacteur sera arrété) les fuites de s'échapper de l'intérieur du The present invention also provides a new emergency seal called here seal # 4, located vertically above seal # 3, which serves as an emergency seal and stop capable of preventing leakage of liquid (or even mist) from inside to outside of the pump housing regardless of the pressure in seals 1 to 4 and regardless of the rotation of the pump arDre. To this end, the No. 4 seal is in the form of a segmented annular seal whose primary sealing surface cooperates with a surface which extends vertically on the pump arDre. In the present example, the sealing surface on the pump shaft is formed on a cartridge sleeve sealingly mounted on the pump shaft in order to prevent leakage therebetween. During normal operation, the seal No. 4, of the segmented type, may consist of a seal with friction surfaces on which there is a hydrodynamic means serving to create a negative hydrodynamic height in a sealing surface of the segments of the ring. tightness, in the case where a liquid reaches the joint n 4 at a pressure higher than normal or with a complete pressure of the system in this one. For example, a seal of the type described in U.S. Patent 4,082,296, issued to Philip C. Stein is very useful in this case. It should be noted that, in the unlikely event of failure of seals 1 and 2, total system pressure may appear in seal 3, designed to be fully closed when the arDre is stationary . If the gear rotates at the time of the envisaged failure, the total system pressure may affect joint 3 and not be able to be completely reduced by joint 3 even if a certain drop in pressure is obtained, and thus a significant part of the pressure of the entire system would reach and pass through the seal no. 4. If a very high pressure from the system appears in the No. 4 seal, it will be used to push the sealing rings into contact with the sealing surface of the shaft sleeve and the sealing surface of the adjacent housing, regardless of whether whether the shaft rotates or does not rotate, and will thereby prevent (for a long period of time during which the reactor will be stopped) leaks from escaping from inside the
logement de pompe.pump housing.
L'invention et nombre des avantages qui s'y attachent appara^tront The invention and many of the advantages attached to it will become apparent
facilement plus clairement en rétérence à la description détaillée ciaprès, faite en easily more clearly in reference to the detailed description below, made in
considération des dessins annexés, sur lesquels: la Fig. 1A est une représentation schématique d'une boucle de refroidissement d'un circuit de refroidissement classique de réacteur nucléaire, comprenant un générateur de vapeur et une pompe primaire de réacteur montés en série avec le c_ur du réacteur dans un circuit fermé de circulation de caloporteur; la Fig. 1B est une vue en perspective d'un groupe moto-pompe utilisé avec le circuit de réacteur de la Fig. 1A et dont des parties sont supprimoes et représentées en coupe pour la clarté de la compréhension du fonctionnement de la présente invention; les figures 2A, 2B, 2C et 2D, placées bout à bout, forment une vue agrandie en coupe de la partie d'étanchéité du groupe moto-pompe de la Fig. lB, représentant l'arbre et les systèmes d'étanchéité primaire et de secours pour la pompe; la Fig. 3 est une vue en plan, partiellement en coupe, d'un segment de la surface d'étanchéité de la couronne mobile du joint n 3, prise suivant les lignes 3-3 de la Fig. 2B; la Fig. 4 est une vue, semblable à la Fig. 3, du joint n 2 représentant la surface d'étanchéité de l'élément rapporté de la couronne mobile du joint n 2, prise suivant les lignes 4-4 de la Fig. 2C; consideration of the appended drawings, in which: FIG. 1A is a schematic representation of a cooling loop of a conventional cooling circuit for a nuclear reactor, comprising a steam generator and a primary reactor pump mounted in series with the heart of the reactor in a closed coolant circulation circuit; Fig. 1B is a perspective view of a motor-pump unit used with the reactor circuit of FIG. 1A and of which parts are deleted and shown in section for clarity of understanding of the operation of the present invention; FIGS. 2A, 2B, 2C and 2D, placed end to end, form an enlarged sectional view of the sealing part of the motor-pump unit of FIG. lB, representing the shaft and the primary and emergency sealing systems for the pump; Fig. 3 is a plan view, partially in section, of a segment of the sealing surface of the movable crown of the seal No. 3, taken along lines 3-3 of FIG. 2B; Fig. 4 is a view, similar to FIG. 3, of the joint 2 representing the sealing surface of the added element of the movable crown of the joint 2, taken along lines 4-4 of FIG. 2C;
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la Fig. S est une vue en plan de dessus des segments formant le joint n 4; la Fig. 6 est une vue en plan représentant la surface intérieure verticale d'une partie des segments d'étanchéité du joint n 4 de la Fig. S. prise suivant les lignes S 6-6 de celle-ci; la Fig. 7 est une vue en plan du dessus du logement et de l'arbre de pompe de la Fig. l B. prise suivant les lignes 7-7 de la Fig. 1B; et la Fig. 8 est une vue en coupe représentant le joint de segment de piston Fig. S is a top plan view of the segments forming the # 4 joint; Fig. 6 is a plan view showing the vertical interior surface of part of the sealing segments of the seal no. 4 of FIG. S. taken along lines S 6-6 thereof; Fig. 7 is a plan view from above of the housing and the pump shaft of FIG. l B. taken along lines 7-7 of FIG. 1B; and Fig. 8 is a sectional view showing the piston ring seal
pour le joint n 2 des figures 2B et 2C. for joint 2 in Figures 2B and 2C.
Considérant maintenant les dessins, et en particulier la Fig. 1A, on y observe une représentation schématique d'une boucle parmi plusieurs boucles de retroidissement 10 d'un circuit de retroidissement classique de réacteur nucléaire du type à eau sous pression. La boucle de refroidissement 10 comporte un générateur 12 de l S vapeur et une pompe 14 de caloporteur de réacteur, montés en série avec un c_ur 16 de réacteur nucléaire dans un circuit fermé de circulation de caloporteur. Le générateur 12 de vapeur comporte des tubes primaires 18 communiquant avec des chambres d'entrée et de sortie 20 et 22 du générateur. La chambre d'entrce 20 du générateur 12 de vapeur assure une communication d'écoulement avec la sortie du c_ur 16 du réacteur pour recevoir de celuici un caloporteur chauffé qui suit le trajet d'écoulement 24 du circuit fermé d'écoulement. La chambre de sortie 22 du générateur 12 de vapeur assure une communication d'écoulement avec un côté aspiration d'entrce de la pompe 14 de caloporteur de réacteur sur le trajet d'écoulement 26 du circuit fermé d'écoulement. Le côté pression de sortie de la pompe 14 de caloporteur de réacteur assure une communication d'écoulement avec l'entrée du c_ur 16 du réacteur pour fournir à celui Now considering the drawings, and in particular FIG. 1A, there is a schematic representation of a loop among several cooling loops 10 of a conventional cooling circuit for a nuclear reactor of the pressurized water type. The cooling loop 10 includes a steam generator 12 and a reactor coolant pump 14, mounted in series with a nuclear reactor core 16 in a closed coolant circulation circuit. The steam generator 12 comprises primary tubes 18 communicating with inlet and outlet chambers 20 and 22 of the generator. The inlet chamber 20 of the steam generator 12 provides flow communication with the outlet of the core 16 of the reactor in order to receive from it a heated coolant which follows the flow path 24 of the closed flow circuit. The outlet chamber 22 of the steam generator 12 provides flow communication with an inlet suction side of the reactor coolant pump 14 on the flow path 26 of the closed flow circuit. The outlet pressure side of the reactor coolant pump 14 provides flow communication with the inlet of the reactor core 16 to provide that
ci un caloporteur froid suivant le trajet d'écoulement 28 du circuit fermé d'écoulement. ci a cold coolant along the flow path 28 of the closed flow circuit.
En bref, la pompe 14 de caloporteur de réacteur pompe le caloporteur sous haute pression sur le parcours du circuit fermé d'écoulement. En particulier, le caloporteur chaud sortant du c_ur 16 du réacteur est conduit jusqu'à la chambre d'entrée 20 du générateur 12 de vapeur et jusqu'aux tubes primaires 18 communiquant avec celui-ci. Pendant qu'il se trouve dans les tubes primaires 18, le caloporteur chaud circule en échangeant de la chaleur avec de l'eau alimentaire froide fournie au générateur 12 de vapeur par l'intermédiaire de moyens classiques (non représentés). L'eau alimentaire est chanffée et se transforme partiellement en vapeur servant à entraîner un turbo alternateur (non représenté). Le caloporteur, dont la température a été abaissoe par In short, the reactor coolant pump 14 pumps the coolant under high pressure along the course of the closed flow circuit. In particular, the hot coolant leaving the core 16 of the reactor is led to the inlet chamber 20 of the steam generator 12 and to the primary tubes 18 communicating with it. While in the primary tubes 18, the hot coolant circulates by exchanging heat with cold edible water supplied to the steam generator 12 via conventional means (not shown). The drinking water is changed and partially turns into steam used to drive a turbo alternator (not shown). The coolant, whose temperature has been lowered by
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l'échange de chaleur, est ensuite renvoyé dans le circuit du c_ur 16 de réacteur par the heat exchange, is then returned to the circuit of the reactor core 16 by
l'intermédiaire de la pompe 14 de caloporteu La pompe 14 de caloporteur de réacteur doit étre apte à faire circuler de via the heat transfer pump 14 The reactor coolant pump 14 must be able to circulate from
grands volumes de caloporteurs de réacteur à des températures et des pressions élevées dans l'ensemble du circuit fermé de circulation. Bien que la température du caloporteur passant du générateur 12 de vapeur à la pompe 14 après l'échange de chaleur ait été abaissée sensiblement audessous de la température du caloporteur circulant vers le générateur 12 de vapeur depuis le c_ur 16 de réacteur avant l'échange de chaleur, sa température reste relativement élevoe, ordinairement d'environ 260 C. La pression de large volumes of reactor coolants at high temperatures and pressures throughout the closed circulation circuit. Although the temperature of the coolant passing from the steam generator 12 to the pump 14 after the heat exchange has been lowered substantially below the temperature of the coolant flowing to the steam generator 12 from the reactor core 16 before the exchange of heat, its temperature remains relatively high, usually about 260 C. The pressure of
l O caloporteur produite par la pompe est ordinairement d'environ 15 500 kPa. l O coolant produced by the pump is usually about 15,500 kPa.
Comme on le voit sur les figures 1B, 2 et 7, la pompe 14 de caloporteur de réacteur comporte généralement un logement ou logement 30 de pompe qui se termine par une extrémité d'un botier d'étanchéité annulaire 32 en plusieurs parties. La pompe 14 comporte également un arbre 34 de pompe s'étendant de manière centrale dans le logement 30; il est monté de manière étanche et rotative à l'intérieur du logement 32 de joints. La partie inférieure de l'arbre 34 de pompe est reliée à une roue 31 (Fig. 1B), tandis qu'une partie supérieure de celui-ci est reliée, par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement 58 décrit plus loin, à un moteur électrique 29 du type à induction à forte puissance. Lorsque le moteur 29 tourne, l'arbre 34 et sa roue 31 à l'intérieur du logement 30 de pompe coopèrent pour faire circuler le caloporteur qui passe dans le logement 30 de pompe à des pressions comprises entre la pression ambiante et environ 17 225 kPa. Avec le logement 30 de pompe fait corps une bride principale 38 de pompe sur laquelle est monté le segment annulaire inférieur 33 du logement 32 de joints. Des segments annulaires 35 et 37 de logement de joints, montés en tandem, sont fixés l'un à l'autre par des boulons et sont fixés à un segment 33 pour compléter le logement 32 de joints, l'extrémité supérieure du logement 32 ayant un couvercle de fermeture 39 à structure annulaire en deux parties. L'extrémité supérieure de l'arbre 34 de pompe s'étend à travers le logement 32 de joints et le couvercle de As can be seen in FIGS. 1B, 2 and 7, the pump 14 of the reactor coolant generally comprises a housing or housing 30 for the pump which terminates in one end of an annular sealing housing 32 in several parts. The pump 14 also comprises a pump shaft 34 extending centrally in the housing 30; it is mounted in a sealed and rotatable manner inside the housing 32 of seals. The lower part of the pump shaft 34 is connected to a impeller 31 (FIG. 1B), while an upper part of this is connected, by means of a coupling device 58 described below. , to an electric motor 29 of the high-power induction type. When the motor 29 is running, the shaft 34 and its wheel 31 inside the pump housing 30 cooperate to circulate the coolant which passes through the pump housing 30 at pressures between ambient pressure and approximately 17,225 kPa . With the pump housing 30 forms a main pump flange 38 on which is mounted the lower annular segment 33 of the housing 32 of seals. Annular segments 35 and 37 for housing the seals, mounted in tandem, are fixed to each other by bolts and are fixed to a segment 33 to complete the housing 32 with seals, the upper end of the housing 32 having a closure cover 39 with an annular structure in two parts. The upper end of the pump shaft 34 extends through the seal housing 32 and the cover.
fermeture 39.closure 39.
Sur la bride 38 de pompe est également monté un support 40 de moteur, globalement annulaire, avec lequel font corps des brides inférieure et supérieure 42 et 44. La bride inférieure 42 comporte une pluralité d'ouvertures ménagées à travers celle-ci et alignces avec des ouvertures de la bride 38 de pompe à travers lesquelles s'étendent des boulons filetés 46. Ainsi, le support 40 de moteur est fixé à la bride 38 de pompe par les boulons filetés 46 passant par des ouvertures de la bride 42 de support de On the pump flange 38 is also mounted a motor support 40, generally annular, with which the lower and upper flanges 42 and 44 form a body. The lower flange 42 has a plurality of openings formed through it and aligned with openings in the pump flange 38 through which threaded bolts 46 extend. Thus, the motor support 40 is fixed to the pump flange 38 by threaded bolts 46 passing through openings in the support flange 42
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moteur et par des ouvertures telles que les ouvertures 41 (Fig. 2D) sur le segment 33 de logement de joints. Les boulons 46 ont des extrémités supérieures filetées auxquelles sont fixés des écrous 48 servant à monter solidement le support 40 de moteur sur la bride 38 de pompe, tout en fixant simultanément en place le segment inférieur 33 du logement 32 de joints. De plus, l'extrémité inférieure du moteur 29 repose sur la bride supérieure 44 du support 40 de moteur, à laquelle elle peut également être fixée par des boulons (non représentés). Le support 40 de moteur comporte une grande ouverture latérale 51 qui occupe entre 90 et 180 de la circonférence du support du moteur et qui découvre à des fins d'entretien, ainsi qu'on va le décrire, l'arbre 34 de pompe, l'arbre 52 lO de moteur, l'accouplement 58, le couvercle de fermeture 39 et les segments supérieurs engine and through openings such as the openings 41 (Fig. 2D) on the segment 33 of the seal housing. The bolts 46 have threaded upper ends to which are fixed nuts 48 used to securely mount the motor support 40 on the pump flange 38, while simultaneously fixing in place the lower segment 33 of the housing 32 of seals. In addition, the lower end of the motor 29 rests on the upper flange 44 of the motor support 40, to which it can also be fixed by bolts (not shown). The motor support 40 has a large lateral opening 51 which occupies between 90 and 180 of the circumference of the motor support and which discovers for maintenance purposes, as will be described, the pump shaft 34, l motor shaft 52 lO, coupling 58, closing cover 39 and upper segments
37, 35 et 33 du logement 32 de joints par rapport à l'extérieur du groupe moto-pompe. 37, 35 and 33 of the housing 32 of seals relative to the outside of the motor-pump unit.
Plus particulièrement, le moteur 29 comporte un arbre 52 de moteur situé au-dessus et dans l'alignement de l'arbre 34 de pompe. L'arbre 52 de moteur se termine par une bride 54, et l'arbre 34 de pompe se termine à son extrémité supérieure par une bride complémentaire 56 qui, si nécessaire, peut être amovible. Si la bride 56 est amovible, il est souhaitable qu'elle comporte une ouverture à plusieurs faces ou cannelée qui reçoit avec précision une extrémité supérieure, à cannelures More particularly, the motor 29 comprises a motor shaft 52 located above and in alignment with the pump shaft 34. The motor shaft 52 ends with a flange 54, and the pump shaft 34 ends at its upper end with a complementary flange 56 which, if necessary, can be removable. If the flange 56 is removable, it is desirable that it has a multi-sided or grooved opening which precisely receives an upper end, with grooves
complémentaires, de l'arbre 34 de façon que la bride 56 et l'arbre 34 tournent ensemble. complementary, of the shaft 34 so that the flange 56 and the shaft 34 rotate together.
Les brides 54 et 56 sont espacées l'une de l'autre, et un accouplement amovible 58 d'arbres, à brides, est intercalé entre les brides 54 et 56. L'accouplement amovible 58 d'arbres comporte une paire de brides de dimensions complémentaires de celles des brides 54 et 56 et est placé de façon à être disposé exactement entre ces dernières brides et pour être fixé à celles-ci par des moyens appropriés tels que des boulons 60 à tête passant par des ouvertures alignées des brides. De la sorte, l'entretien du groupe moto pompe peut s'effectuer en retirant les boulons 60 à tête, en retirant l'accouplement 58 d'artres et en retirant si nécessaire la bride 56 d'arDre de pompe. Comme expliqué plus loin, la distance verticale entre la bride 54 de moteur et l'extrémité supérieure de l'arbre 34 de pompe est portée à un maximum pour permettre la dépose de certains des éléments d'étanchéité sous la forme de sous-ensembles, ce qui permet de les réparer et/ou de les remplacer rapidement. L'accès aux boulons 60 et à l'accouplement 58 d'artres se fait par l'ouverture 50 ménagée dans le support 40 de moteur. Evidemment, un capot amovible (non représenté) peut, si on le souhaite, être placé sur l'ouverture 50 The flanges 54 and 56 are spaced from one another, and a removable coupling 58 of shafts, with flanges, is interposed between the flanges 54 and 56. The removable coupling 58 of shafts comprises a pair of flanges of dimensions complementary to those of the flanges 54 and 56 and is placed so as to be disposed exactly between these latter flanges and to be fixed thereto by suitable means such as bolts 60 with heads passing through aligned openings in the flanges. In this way, the maintenance of the motor pump group can be carried out by removing the bolts 60 with head, by removing the coupling 58 from arres and by removing, if necessary, the flange 56 from the pump arDre. As explained below, the vertical distance between the motor flange 54 and the upper end of the pump shaft 34 is increased to a maximum to allow the removal of some of the sealing elements in the form of sub-assemblies, which allows them to be repaired and / or replaced quickly. Access to the bolts 60 and to the coupling 58 of arches is made through the opening 50 formed in the engine support 40. Obviously, a removable cover (not shown) can, if desired, be placed on the opening 50
du support 40 de moteur.of the motor support 40.
Pour faciliter encore un accès rapide aux joints de pompe et aux segments 33, 35 et 37 de logement de joints, le logement 32 de joints comporte un To further facilitate rapid access to the pump seals and to the seal housing segments 33, 35 and 37, the seal housing 32 has a
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couvercle de fermeture 39 en deux parties, constitué de deux moitiés complémentaires sensiblement identiques 39A et 39B, qui servent également à supporter le joint n 4 et closure cover 39 in two parts, consisting of two substantially identical complementary halves 39A and 39B, which also serve to support the seal No. 4 and
sont fxées de manière étanche par des boulons 64 au segment 37 de logement de joints. are tightly fixed by bolts 64 to the segment 37 of the seal housing.
Comme on le verra sur la Fig. 7, le couvercle 39 placé sur le logement de joints est divisé verticalement en 66; au niveau de la division, chaque moitié 39A et 39B du couvercle 39 comporte une paire de brides 68 qui s'étendent de manière radiale. Ces brides 68 de chaque moitié 39A et 39B du couvercle 39 se complètent l'une 1'autre et permettent par conséquent la dépose d'une partie du couvercle 39, découvrant le joint supérieur (n 4) et l'intérieur du logement 32 de joints. Les deux moitiés 39A et 39B du couvercle 39 sont maintenues alignces l'une avec l'autre par des ergots d'alignement coniques 69 et sont fxces d'une manière étanche l'une à l'autre par des boulons 70, représentés par transparence sur la Fig. 7. Les surfaces axiales des deux moitiés 39A et 39B du couvercle de fermeture 39 se chevauchent à plat de sorte que, une fois assemblées, aucune fuite ne s'échappe du couvercle 39 grâce à sa structure en deux parties. Le système d'étanchéité décrit ici est con,cu pour être accessible et amovible As will be seen in FIG. 7, the cover 39 placed on the seal housing is divided vertically into 66; at the division level, each half 39A and 39B of the cover 39 has a pair of flanges 68 which extend radially. These flanges 68 of each half 39A and 39B of the cover 39 complement each other and therefore allow the removal of part of the cover 39, revealing the upper seal (n 4) and the interior of the housing 32 of joints. The two halves 39A and 39B of the cover 39 are kept aligned with one another by conical alignment pins 69 and are tightly sealed to each other by bolts 70, shown by transparency in Fig. 7. The axial surfaces of the two halves 39A and 39B of the closure cover 39 overlap flat so that, once assembled, no leakage escapes from the cover 39 thanks to its two-part structure. The sealing system described here is designed to be accessible and removable
pour faciliter l'entretien de la skucture de moto-pompe décrite plus haut. to facilitate the maintenance of the motor pump skucture described above.
Pour que l'arbre 34 de pompe puisse tourner librement à l'intérieur du logement 32 de joints tout en maintenant la limite de pression de 17 225 kPa entre l'intérieur et l'extérieur du logement de joints, des dispositifs d'étanchéité 72, 74, 76 et 78 en tandem, comprenant respectivement un dispositif inférieur primaire (n 1) un dispositif secondaire (n 2), un dispositif tertiaire (n 3) et un dispositif d'arrêt (n 4) sont placés comme illustré sur la Fig. 2 au-dessus de la roue 31 de pompe et à l'intérieur du logement 30 de pompe et du logement 32 de joints. Le dispositif d'étanchéité inférieur primaire 72 (n 1), qui assure la majeure partie de l'étanchéité à la pression (environ 15 550 kPa), est avantageusement du type hydrostatique sans contact, comme illustré dans les brevets Frisch et MacCrum précités. Selon l'invention, les joints n 2 et n 3 sont du type hydrodynamique, normalement fermé, et le joint n 4 est un joint segmenté avec des fuites minimes, voire nulles, pendant le fonctionnement normal, et pouvant servir de joint d'arrêt en cas d'urgence pour empêcher des fuites à l'extérieur du logement de pompe en cas de mauvais fonctionnement séparé ou simultané des joints n 1,n 2etn 3. Comme on le voit sur les fgures 2A et 2B, le dispositif d'étanchéité primaire hydrostatique inférieur 72 (le joint n 1) de la pompe 14 comporte d'une fa,con générale une couronne mobile annulaire inférieure 80 montée sur l'arbre 34 de pompe pour tourner avec celui-ci, et une bague d'étanchéité annulaire supérieure 82 montée de In order for the pump shaft 34 to rotate freely inside the seal housing 32 while maintaining the pressure limit of 17,225 kPa between the interior and the exterior of the seal housing, sealing devices 72 , 74, 76 and 78 in tandem, respectively comprising a primary lower device (n 1) a secondary device (n 2), a tertiary device (n 3) and a stop device (n 4) are placed as illustrated in the Fig. 2 above the pump wheel 31 and inside the pump housing 30 and the seal housing 32. The primary lower sealing device 72 (n 1), which provides most of the pressure sealing (about 15,550 kPa), is advantageously of the contactless hydrostatic type, as illustrated in the aforementioned Frisch and MacCrum patents. According to the invention, the seals no 2 and no 3 are of the hydrodynamic type, normally closed, and the seal no 4 is a segmented seal with minimal or even zero leaks during normal operation, and which can serve as a stop seal in an emergency to prevent leaks outside the pump housing in the event of separate or simultaneous malfunction of seals no 1, no 2 and 3. As shown in figures 2A and 2B, the sealing device lower hydrostatic primary 72 (the seal n 1) of the pump 14 generally comprises a lower annular movable crown 80 mounted on the pump shaft 34 to rotate with it, and an annular sealing ring upper 82 rise from
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manière fixe dans le logement 32 de joints. La couronne inférieure 80 comporte une plaque antérieure ou élément rapporté annulaire supérieur 83, en matière résistant à l'usure telle que du nitrure de silicium, supporté par un élément annulaire de serrage hydrostatique 80 sur la surface de la couronne 80 orientée vers le haut. La couronne 80 est clavetée sur l'arbre 34 de pompe par un dispositif anti-rotation tel qu'une broche (non représentée) s'étendant, par exemple, jusque dans un épaulement 96. La bague d'étanchéité annulaire supérieure 82 comporte une plaque antérieure ou un élément rapporté annulaire supérieur 86, lui aussi en matière résistant à l'usure telle que du nitrure de silicium, supporté par un élément annulaire de serrage hydrostatique 88 sur la bague d'étanchéité annulaire 82. La bague d'étanchéité 82 est elle-même clavetée sur un support 104 de bague d'étanchéité par un moyen anti- rotation tel qu'une broche (non représentée) s'étendant depuis le support 104 jusque dans une ouverture ménagée dans le haut de la bague d'étanchéité 82 aDm d'empêcher tout mouvement de rotation de la bague d'étanchéité supérieure 82 par rapport au logement 32 de joints tout en permettant encore un mouvement axial de rapprochement et d'éloignement de la bague d'étanchéité 82 le long de l'arbre 34 de pompe par rapport à la couronne d'étanchéité 80 et son élément rapporté 83. Les surfaces mutuellement opposées 92 et 94 des plaques frontales respectives 86 et 83 de la bague et de la couronne forment l'espace 93 de joint pour le joint n 1. Elles sont poussces l'une vers l'autre par suite de la pression du caloporteur exercée sur l'arbre 34 de pompe. Cependant, normalement, les surfaces 92 et 94 le long de l'espace 93 de joint ne viennent pas frotter l'une contre l'autre, car les deux surfaces 92 et 93 présentent une faible conicité (au niveau de leurs arêtes de haute pression respectives), ce qui les tient écartées l'une de l'autre, en permettant ainsi à la couronne inférieure 80 et à son élément rapporté 83 de tourner dans des conditions de film d'eau courante par rapport à la bague d'étanchéité supérieure 82 et à son élément rapporté 86, fixedly in the housing 32 of seals. The lower ring 80 has a front plate or upper annular insert 83, of wear-resistant material such as silicon nitride, supported by an annular hydrostatic clamping element 80 on the surface of the ring 80 facing upwards. The crown 80 is keyed onto the pump shaft 34 by an anti-rotation device such as a spindle (not shown) extending, for example, into a shoulder 96. The upper annular sealing ring 82 has a front plate or upper annular insert 86, also made of wear-resistant material such as silicon nitride, supported by an annular hydrostatic clamping element 88 on the annular sealing ring 82. The sealing ring 82 is itself keyed onto a seal ring support 104 by an anti-rotation means such as a pin (not shown) extending from the support 104 into an opening in the top of the seal ring 82 aDm to prevent any movement of rotation of the upper sealing ring 82 relative to the housing 32 of seals while still allowing an axial movement of approaching and moving away from the sealing ring eity 82 along the pump shaft 34 with respect to the sealing ring 80 and its insert 83. The mutually opposite surfaces 92 and 94 of the respective front plates 86 and 83 of the ring and the ring form the seal space 93 for seal n 1. They are pushed towards each other due to the pressure of the coolant exerted on the pump shaft 34. However, normally, the surfaces 92 and 94 along the joint space 93 do not rub against each other, since the two surfaces 92 and 93 have a low taper (at their high pressure edges respectively), which keeps them apart from each other, thus allowing the lower ring 80 and its insert 83 to rotate under running water film conditions relative to the upper seal ring 82 and its added element 86,
aussi bien lorsque l'arDre tourne que lorsqu'il est immobile. both when the rear turns and when it is stationary.
On constatera en outre que la couronne d'étanchéité 80 du joint n 1 est montée sur un épaulement 96 formé sur l'arbre 34, l'épaulement 96 étant orienté vers le haut et située vers l'extérieur du reste de la partie supérieure de l'arbre. De plus, une garniture parmi un certain nombre de garnitures annulaires amovibles 98 d'arbre, montées avec précision, est disposée pour reposer sur un épaulement 100 situé au dessus de l'épaulement 96 sur l'arbre et montée de façon à être assujettie de manière fixe à l'arbre 34 et, évidemment, à pouvoir tourner avec celui-ci. Le logement 32 de joints comporte un élément intérieur annulaire vertical 102 de support de joint, monté dans le logement 32 de joints, la partie inférieure de celui-ci étant en regard de la bague It will also be noted that the sealing ring 80 of the seal n 1 is mounted on a shoulder 96 formed on the shaft 34, the shoulder 96 being oriented upwards and situated towards the outside of the rest of the upper part of the tree. In addition, one of a number of removable annular shaft seals 98, precisely mounted, is arranged to rest on a shoulder 100 located above the shoulder 96 on the shaft and mounted so as to be subject to fixed way to the shaft 34 and, of course, to be able to rotate with the latter. The seal housing 32 comprises a vertical annular inner element 102 for supporting the seal, mounted in the seal housing 32, the lower part of the latter facing the ring.
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d'étanchéité 82 du joint n 1 et ayant un support annulaire en L 104 de joint fixé à une surface de celui-ci orientée vers le bas, la partie 106 à orientation verticale du support en L 104 de joint ayant la même extension qu'une partie supérieure de la bague d'étanchéité 82. La bague d'étanchéité 82 comporte un joint secondaire en U 108 dans lequel est engagé un joint torique 109 situé dans un évidement usiné dans la face, orientée vers l'intérieur, de la partie supérieure de la bague d'étanchéité 82, et qui reçoit le joint torique 109 pour empêcher des fuites entre la bague d'étanchéité 82 et le support 104 de joint, sanf par l'espace 93 de joint. Des exemples de joints en U 108 et de joints toriques 82 of seal No. 1 and having an L-shaped annular support 104 attached to a surface thereof facing downwards, the vertically oriented part 106 of L-shaped support 104 having the same extension as an upper part of the sealing ring 82. The sealing ring 82 comprises a U-shaped secondary seal 108 in which is engaged an O-ring 109 situated in a recess machined in the face, facing inward, of the part upper of the sealing ring 82, and which receives the O-ring 109 to prevent leaks between the sealing ring 82 and the seal support 104, sanf by the seal space 93. Examples of U-108 seals and O-rings
109 figurent dans le brevet Bice et al. précité. 109 appear in the Bice et al. supra.
Pour assurer le passage de caloporteur le long du joint n 1 uniquement par l'espace 93 de joint, plusieurs joints toriques sont disposés dans des évidements complémentaires pour empêcher le passage de fluides de fuites par exemple, un joint torique dans l'évidement 110 s'étend vers l'arDre 34 sous l'épaulement 96 pour assurer une étanchéité entre l'arbre 34 et la couronne d'étanchéité 80. De plus, deux joints toriques dans deux évidements 112 empêchent les fuites entre la surface extérieure de la couronne d'étanchéité 80 et la bague de serrage 84, tandis qu'un joint torique dans un évidement 114 assure l'étanchéité de la surface entre l'élément rapporté 83 de la To ensure the passage of coolant along the joint 1 only through the joint space 93, several O-rings are arranged in complementary recesses to prevent the passage of leaking fluids for example, an O-ring in the recess 110 s extends towards the rear 34 under the shoulder 96 to ensure a seal between the shaft 34 and the sealing ring 80. In addition, two O-rings in two recesses 112 prevent leaks between the outer surface of the ring d seal 80 and the clamping ring 84, while an O-ring in a recess 114 seals the surface between the insert 83 of the
couronne d'étanchéité et la couronne d'étanchéité 80. sealing ring and sealing ring 80.
Un joint supplémentaire 115 constitué par un joint torique et un évidement est formé sur la surface inférieure de la bague d'étanchéité 82 qui vient au contact de son élément rapporté 86. De même, la bague de serrage 88, qui serre l'élément rapporté 86 de bague d'étanchéité contre la bague d'étanchéité 82 n 1, comporte une paire de joints formés par des évidements et des joints toriques 116 pour empêcher les fuites entre la bague de serrage 88 et la bague d'étanchéité 82 n 1. En outre, le support en L 104 de joint est fixé à l'élément de support 102 de joint par un moyen d'étanchéité intercalé entre eux et représenté sous la forme d'un joint torique et d'un évidement 118, qui empêche les fuites entre ces parties du logement. En outre, l'élément de support 102 de joint est monté de manière étanche dans le logement 32 de joints de façon à empêcher toute fuite entre ces parties à l'aide d'une combinaison 120 d'un joint torique et d'un évidement, tous deux de forme annulaire. Ces derniers dispositifs d'étanchéité servent tous à empêcher les écoulements de fuite sauf par l'espace 93 de joint du joint n 1. On verra que la bague d'étanchéité 82 est retenue dans l'élément de support 102 de joint et le support 104 de joint de façon que la bague An additional seal 115 consisting of an O-ring and a recess is formed on the lower surface of the sealing ring 82 which comes into contact with its insert 86. Likewise, the clamping ring 88, which tightens the insert Sealing ring 86 against sealing ring 82 n 1, has a pair of seals formed by recesses and O-rings 116 to prevent leaks between the tightening ring 88 and sealing ring 82 n 1. In addition, the L-shaped seal support 104 is fixed to the seal support element 102 by a sealing means interposed between them and represented in the form of an O-ring and a recess 118, which prevents leaks between these parts of the housing. In addition, the seal support element 102 is mounted in a sealed manner in the seal housing 32 so as to prevent any leakage between these parts using a combination 120 of an O-ring and a recess. , both of annular shape. These latter sealing devices all serve to prevent leakage except through the gasket space 93 of the seal n 1. It will be seen that the sealing ring 82 is retained in the support element 102 of the seal and the support 104 seal so that the ring
d'étanchéité 82 ait la même extension qu'une portion de chacune de ces dernières pièces. sealing 82 has the same extension as a portion of each of these latter parts.
Plus particulièrement, le segment 106, orienté vers le bas, du support 104 d'étanchéité More particularly, the segment 106, oriented downwards, of the sealing support 104
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retient la surface verticale, orientée vers l'intérieur, de la bague d'étanchéité 82, tandis que la surface 122, orientée vers l'extérieur, de la bague d'étanchéité 82 est placée de façon à avoir la même extension qu'une bride 124, s'étendant vers le bas, présente sur l'élément de support 102 de joint, de sorte que la bague d'étanchéité 82 est installée de manière lâche dans la bride 124. Le mouvement d'élévation de la bague d'étanchéité 82 est arrêté par les surfaces 126 et 128, orientées vers le bas, présentes respectivement sur l'élément de support 102 de joint et sur le support 104. La bride 124, s'étendant vers le bas, de l'élément de support 102 de joint comporte un évidement annulaire 130, orienté vers l'intérieur, qui a la même extension qu'une portion de la bague d'étanchéité 82, et lO cette dernière comporte une bague 132, s'étendant vers l'extérieur, serrée entre la bague d'étanchéité 82 et la bague de serrage 88, qui s'étend jusque dans l'évidement 130 de l'élément de support 102 de joint. Comme la bague 132 est placée au-dessus de l'épaulement à l'extrémité inférieure de l'évidement 130, lorsque 1'élément de support 102 de joint est soulevé vers l'extérieur hors du logement 32 de joints, il emporte avec lui la bague d'étanchéité 82 du joint n 1 du fait de la position de la bague 132 au contact de l'épaulement à l'extrémité inférieure de l'évidement 130. Comme on le verra plus loin, l'enlèvement de l'élément de support 102 de joint par un mouvement de levage entrâînera avec lui la bague d'étanchéité 82 n 1, y compris l'élément rapporté 86 de retains the vertical surface, oriented inwards, of the sealing ring 82, while the surface 122, oriented outwards, of the sealing ring 82 is placed so as to have the same extension as a flange 124, extending downward, present on the seal support member 102, so that the sealing ring 82 is loosely installed in the flange 124. The lifting movement of the ring sealing 82 is stopped by the surfaces 126 and 128, oriented downwards, present respectively on the support element 102 of the seal and on the support 104. The flange 124, extending downward, of the support element 102 of seal has an annular recess 130, oriented inward, which has the same extension as a portion of the sealing ring 82, and lO the latter comprises a ring 132, extending outward, tight between the sealing ring 82 and the clamping ring 88, which extends end up into the recess 130 of the support element 102 for the seal. As the ring 132 is placed above the shoulder at the lower end of the recess 130, when the seal support element 102 is lifted outwards from the seal housing 32, it takes with it the sealing ring 82 of the seal n 1 due to the position of the ring 132 in contact with the shoulder at the lower end of the recess 130. As will be seen below, the removal of the element joint support 102 by a lifting movement will drive with it the sealing ring 82 n 1, including the insert 86
bague d' étanchéité, pour effectuer un entreti en et un remplacement. sealing ring, for maintenance and replacement.
Un manchon amovible intermédiaire 134 d'arbre, situé dans le logement 32 de joints et monté sur 1'arbre 34, est aligné verticalement avec un manchon inférieur 98 d'arbre et repose par-dessus celui-ci. Une combinaison 136 d'un joint torique et d'un évidement est formée entre le manchon 134 et 1'arbre 34 pour empêcher toute fuite depuis l'intérieur du logement 32 de joints sur un trajet entre le manchon 134 et l'arbre 34. Le manchon intermédiaire 134 a, verticalement, la même extension que le dispositif An intermediate removable shaft sleeve 134, located in the seal housing 32 and mounted on the shaft 34, is vertically aligned with and rests over a lower shaft sleeve 98. A combination 136 of an O-ring and a recess is formed between the sleeve 134 and the shaft 34 to prevent leakage from the interior of the seal housing 32 on a path between the sleeve 134 and the shaft 34. The intermediate sleeve 134 has, vertically, the same extension as the device
de joint 74 n 2 du système d'étanchéité pour la moto-pompe 14. seal 74 n 2 of the sealing system for the motor-pump 14.
La couronne d'étanchéité 138 pour le joint n 2 est montée sur le manchon intermédiaire 134 d'arbre, au voisinage immédiat du bord inférieur de celui-ci, et est montée de manière fixe pour pouvoir tourner avec celuici. La couronne s'étend radialement vers 1'extérieur du manchon 134 et comporte à son extrémité supérieure un élément rapporté 140 de couronne qui forme la surface horizontale d'étanchéité, orientée vers le haut, de la couronne 138. Un ergot (non représenté) s'étend vers le haut depuis la couronne 138 jusque dans une ouverture de l'élément rapporté 140 de couronne d'étanchéité pour assurer que l'élément rapporté tourne avec l'arbre 34. L'élément rapporté 140 de la couronne d'étanchéité est fixé à la couronne d'étanchéité 138 par une bague de serrage annulaire 139. Une gorge annulaire 141 est ménagée dans la surface, orientée vers le haut, de la couronne d'étanchéité 138 et reçoit un joint torique qui vient au contact de l'élément rapporté 140 de la couronne d'étanchéité pour empêcher les fuites entre ceux-ci. Un deuxième joint torique 143 est placé entre la bague de serrage 139 et l'élément rapporté 140 de la couronne au voisinage immédiat du bord extérieur de l'élément rapporté. Le joint torique 143 sert de moyen de contact élastique entre l'élément rapporté 140 de couronne et la bague de serrage 139. La couronne d'étanchéité 138 est immobilisée sur le manchon 134 d'arbre par un contre- écrou 142 qui est vissé à l'extrémité inférieure du manchon 134 d'arbre de fa,con à s'étendre à l'extérieur de celui lO ci et est immobilisée par une coupelle métallique de verrouillage 144. La face inférieure de la couronne d'étanchéité 138 repose sur le haut du contre-écrou 142 et de la cuvette de verrouillage 144. Une paire de doigts d'alignement (un seul étant représenté), emmanchés à force dans l'alésage de la couronne 138, s'engagent dans des fentes usinées dans le manchon 134 d'arbre pour empêcher une rotation mutuelle, en assurant que la couronne 138 tourne avec l'arDre 34. Le mouvement d'élévation de la couronne d'étanchéité 138 le long du manchon 134 d'arbre est empêché par un manchon The sealing ring 138 for the joint 2 is mounted on the intermediate shaft sleeve 134, in the immediate vicinity of the lower edge thereof, and is fixedly mounted so that it can rotate with it. The crown extends radially towards the outside of the sleeve 134 and comprises at its upper end an insert element 140 of the crown which forms the horizontal sealing surface, facing upwards, of the crown 138. A lug (not shown) extends upwards from the crown 138 into an opening of the sealing element 140 of the sealing crown to ensure that the insert rotates with the shaft 34. The insert 140 of the sealing crown is fixed to the sealing ring 138 by an annular tightening ring 139. An annular groove 141 is formed in the surface, facing upwards, of the sealing ring 138 and receives an O-ring which comes into contact with the 'insert 140 of the sealing ring to prevent leakage therebetween. A second O-ring 143 is placed between the clamping ring 139 and the insert 140 of the crown in the immediate vicinity of the outer edge of the insert. The O-ring 143 serves as a means of elastic contact between the crown insert 140 and the clamping ring 139. The sealing crown 138 is immobilized on the shaft sleeve 134 by a lock nut 142 which is screwed to the lower end of the shaft sleeve 134 of fa, con to extend outside of that lO ci and is immobilized by a metal locking cup 144. The underside of the sealing ring 138 rests on the top of the lock nut 142 and the locking cup 144. A pair of alignment fingers (only one being shown), force fitted into the bore of the crown 138, engage in slots machined in the sleeve 134 of the shaft to prevent mutual rotation, ensuring that the crown 138 rotates with the arDre 34. The upward movement of the sealing crown 138 along the shaft sleeve 134 is prevented by a sleeve
d'espacement 148.spacing 148.
Le joint 74 n 2 comporte lui aussi une bague d'étanchéité annulaire , mobile dans certaines limites entre la surface supérieure de l'élément rapporté 140 de la couronne du joint n 2 et un élément fixe 154 du logement de joints. La bague d'étanchéité 150 comporte un rebord annulaire 152, orienté vers le bas, disposé de manière radiale à l'extérieur de la surface extérieure axiale de la couronne d'étanchéité 138 et de l'élément rapporté 140 de couronne. Le segment annulaire 35 de logement de joints, qui repose sur le segment annulaire 33 de logement de joints et s'étend vers le haut dudit segment, contient le dispositif de joint n 2. Il a la même extension vers l'extérieur que la bague d'étanchéité 150 du joint n 2 et s'étend au-dessus de cette bague vers l'arbre 34. Le segment 35 de logement de joints comporte également l'élément annulaire intérieur en L 154 de logement, orienté vers le bas, qui est fixé à la surface interne, orientée vers le bas, de la face inférieure du segment 35 de logement, et comporte une branche annulaire 162, orientée verts le bas, intercalée entre l'arbre 34 et la surface périphérique intérieure 156 de la bague d'étanchéité 150. La base 158 de l'élément en L 154 est fixée par des boulons filetés 160 au segment 35 de logement du joint n 2, et la branche annulaire 162, orientée vers le bas, a la même extension qu'une grande partie de la surface périphérique intérieure 156 de la bague d'étanchéité 150. Un joint 164 de segment de piston est intercalé entre la bague d'étanchéité 150 et la branche The gasket 74 n 2 also comprises an annular sealing ring, movable within certain limits between the upper surface of the insert 140 of the crown of the gasket n 2 and a fixed element 154 of the seal housing. The sealing ring 150 has an annular flange 152, oriented downwards, disposed radially outside the axial external surface of the sealing ring 138 and of the crown insert 140. The annular segment 35 for housing the seals, which rests on the annular segment 33 for the housing of the seals and extends upwards of the said segment, contains the seal device No. 2. It has the same extension towards the outside as the ring. seal 150 of the joint n 2 and extends above this ring towards the shaft 34. The segment 35 for housing the seals also comprises the inner annular element L-shaped housing 154, oriented downwards, which is fixed to the internal surface, oriented downwards, of the underside of the housing segment 35, and comprises an annular branch 162, oriented green at the bottom, interposed between the shaft 34 and the internal peripheral surface 156 of the ring d seal 150. The base 158 of the L-shaped element 154 is fixed by threaded bolts 160 to the housing segment 35 of the seal no 2, and the annular branch 162, oriented downwards, has the same extension as a large part of the inner peripheral surface 156 of the sealing ring 150. A piston ring seal 164 is interposed between the sealing ring 150 and the branch
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162 de l'élément 154 de logement. Le joint 164 est représenté en détail sur la Fig. 8 et 162 of housing element 154. The seal 164 is shown in detail in FIG. 8 and
va être décrit ci-après.will be described below.
La bague d'étanchéité 150 comporte un élément d'étanchéité rapporté 166, réalisé de manière souhaitable en matière à base de carbone et de graphite, situé dans un évidement 168, orienté vers le bas, sur la surface inférieure de la bague d'étanchéité 150, vers l'intérieur du retord 152, de sorte que l'élément rapporté 166 de bague d'étanchéité est placé au-dessus et dans l'alignement de l'élément rapporté 140 de couronne. L'élément rapporté 166 de bague d'étanchéité est fixé à la bague d'étanchéité par un moyen approprié, par exemple par un ajustement serré entre la bague d'étanchéité 150 à dilatation relativement forte, en métal, et un élément rapporté à dilatation relativement faible, en carbone-graphite. Dans le cas o une accumulation de pression survient entre la bague d'étanchéité 150 et l'élément rapporté 166, une gorge annulaire 167 sur le pourtour extérieur de l'élément rapporté 166 est prévue, ainsi qu'une pluralité d'orifices espacés, par exemple 169, s'étendant radialement vers l'intérieur depuis la gorge 167 jusqu'au bord intérieur à faible pression de l'élément rapporté 166 The sealing ring 150 has an attached sealing element 166, desirably made of carbon-based material and graphite, located in a recess 168, oriented downwards, on the lower surface of the sealing ring 150, towards the inside of the flange 152, so that the insert element 166 of the sealing ring is placed above and in alignment with the insert element 140 of the crown. The seal ring insert 166 is fixed to the seal ring by suitable means, for example by a tight fit between the relatively strong metal seal ring 150 and an expansion insert relatively low, carbon-graphite. In the event that an accumulation of pressure occurs between the sealing ring 150 and the insert 166, an annular groove 167 on the outer periphery of the insert 166 is provided, as well as a plurality of spaced orifices, for example 169, extending radially inward from the groove 167 to the low pressure inner edge of the insert 166
de bague d'étanchéité.sealing ring.
Selon la présente invention, le dispositif de joint 74 n 2 est conçu de fa,con que la bague d'étanchéité 150 et la couronne d'étanchéité 138 forment un joint hydrodynamique, un espace 170 de joint s'étendant entre la bague d'étanchéité 150 et la couronne d'étanchéité 138. La bague d'étanchéité est conçue de fa,con qu'une forte pression, présente dans la région entre le segment 35 de logement du joint n 2 et la bague d'étanchéité 150, sollicite la bague d'étanchéité 150 vers la couronne d'étanchéité 138 de sorte que, lorsque l'arbre 34 ne tourne pas, l'élément rapporté 166 de la bague d'étanchéité 150 vient contre l'élément rapporté 140 de la couronne d'étanchéité pour fermer l'espace 170 du joint. C'est ce qu'on peut constater en comparant la surface de la bague d'étanchéité 150 exposée à la forte pression sollicitant la bague d'étanchéité vers le bas, avec la surface de la bague d'étanchéité 150 exposée à la forte pression sollicitant la bague d'étanchéité vers le haut. La force effective agissant sur la bague d'étanchéité est telle qu'elle maintient l'espace fermé lorsque l'arbre 34 est immobile. L'élément rapporté 140 de couronne d'étanchéité, selon l'invention, est en matière relativement dure, résistant à l'usure, telle que du nitrure de silicium, et comporte dans sa surface supérieure une pluralité de poches 172 peu profondes, de type Rayleigh, usinces avec précision (Fig. 4), relices à la surface périphérique extérieure de l'élément rapporté 140 par une pluralité de gorges d'alimentation 174, s'étendant de manière radiale pour relier les poches 172 au fluide à haute pression sur le pourtour extérieur de l'élément rapporté According to the present invention, the sealing device 74 n 2 is designed in such a way that the sealing ring 150 and the sealing ring 138 form a hydrodynamic seal, a seal space 170 extending between the sealing ring. sealing 150 and sealing ring 138. The sealing ring is designed so that a high pressure, present in the region between the housing segment 35 of the seal 2 and the sealing ring 150, biases the sealing ring 150 towards the sealing ring 138 so that, when the shaft 34 does not rotate, the added element 166 of the sealing ring 150 comes against the added element 140 of the crown sealing to close the space 170 of the joint. This can be seen by comparing the surface of the sealing ring 150 exposed to the high pressure urging the sealing ring down, with the surface of the sealing ring 150 exposed to the high pressure. urging the sealing ring upwards. The effective force acting on the sealing ring is such that it keeps the space closed when the shaft 34 is stationary. The insert element 140 of the sealing ring, according to the invention, is made of a relatively hard, wear-resistant material, such as silicon nitride, and comprises in its upper surface a plurality of shallow pockets 172, of Rayleigh type, precision machined (Fig. 4), connected to the outer peripheral surface of the insert 140 by a plurality of feed grooves 174, extending radially to connect the pockets 172 to the high pressure fluid on the outer periphery of the insert
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de couronne. Comme on le sait dans la technique, les poches du type Rayleigh sont des poches relativement peu profondes qui créent une force axiale (vers le haut) dans celles-ci du fait du gradient de vitesse de cisaillement du fluide, gazeux ou liquide, crown. As is known in the art, pockets of the Rayleigh type are relatively shallow pockets which create an axial force (upwards) therein due to the shear rate gradient of the fluid, gaseous or liquid,
poussé vers les poches.pushed towards the pockets.
Les poches 172 sont moins profondes que les gorges d'alimentation 174, de sorte que le liquide qui pénètre dans l'espace 170 de joint pénètre dans les gorges d'alimentation 174 puis dans les poches 172. Les forcées créées dans les poches de Rayleigh servent à pousser la bague d'étanchéité 150 et son élément rapporté 166 de façon qu'ils s'élèvent en s'éloignant de la surface supérieure de la couronne d'étanchéité 138 pour crcer un intervalle ou un film de faibles dimensions mais néanmoins positif entre la bague d'étanchéité 50 et la couronne d'étanchéité 138. Il faut souligner que les poches 174 et 172 à usinage précis de l'élément rapporté de la couronne d'étanchéité sont, selon la présente invention, usinées dans une matière relativement résistante à l'érosion, plus dure que la matière formant l'élément rapporté 166 de bague d'étanchéité, qui risque d'être en contact à frottement contre l'élément rapporté 140 de la couronne d'étanchéité. L'élément rapporté 166 de bague d'étanchéité, en matière relativement plus tendre telle que le carbone-graphite, s'usera plus rapidement que l'élément rapporté 140 de la couronne d'étanchéité. Ainsi, toute usure provoquée par un frottement de l'élément rapporté 166 contre l'élément rapporté 140 affectera l'élément rapporté 166 de la couronne d'étanchéité, dont l'usinage est moins complexe et dont le remplacement est donc moins coûteux. En outre, on observera qu'une gorge 178 est usinée dans l'élément rapporté 166 de couronne d'étanchéité pour se trouver au-dessus d'une portion de la gorge d'alimentation 174 située radialement vers l'intérieur du bord intérieur 176 (Fig. 4) de la poche et pour se trouver au-dessus d'une portion de la surface supérieure de la couronne d'étanchéité 140 radialement vers l'intérieur du bord 176 de la poche de Rayleigh 172. Grâce à cette construction, on observera que l'élément rapporté 166 de la bague d'étanchéité forme en réalité le seuil d'étanchéité 180 pour le joint n 2. Ainsi, toute usure du seuil d'étanchéité par suite d'un contact à frottement affectera l'élément rapporté 166 de bague d'étanchéité plutôt que l'élément rapporté 140 de couronne d'étanchéité. Afn d'assurer un bon fonctionnement du joint n 2 du type Rayleigh, il importe pour la présente application que les poches de Rayleigh 172 contiennent un liquide plutôt qu'un gaz ou de la vapeur. Pour empêcher la formation d'une poche de gaz entre la bague d'étanchéité 150 et la couronne d'étanchéité 138, ce qui empêcherait le passage de liquide dans l'espace 170 de joint, il est prévu une pluralité de passages 183, The pockets 172 are shallower than the feed grooves 174, so that the liquid which enters the seal space 170 enters the feed grooves 174 and then into the pockets 172. The forces created in the Rayleigh pockets are used to push the sealing ring 150 and its attached element 166 so that they rise away from the upper surface of the sealing ring 138 to create a gap or a film of small dimensions but nevertheless positive between the sealing ring 50 and the sealing ring 138. It should be emphasized that the pockets 174 and 172 with precise machining of the added element of the sealing ring are, according to the present invention, machined from a relatively material resistant to erosion, harder than the material forming the seal ring insert 166, which risks being in frictional contact against the insert 140 of the crown nchéité. The insert element 166 of the sealing ring, made of a relatively softer material such as carbon-graphite, will wear out more quickly than the insert element 140 of the sealing crown. Thus, any wear caused by friction of the insert 166 against the insert 140 will affect the insert 166 of the sealing ring, the machining of which is less complex and the replacement of which is therefore less costly. In addition, it will be observed that a groove 178 is machined in the insert element 166 of the sealing ring so as to be above a portion of the feed groove 174 located radially inward of the inner edge 176 (Fig. 4) of the pocket and to be above a portion of the upper surface of the sealing ring 140 radially towards the inside of the edge 176 of the Rayleigh pocket 172. Thanks to this construction, it will be observed that the added element 166 of the sealing ring actually forms the sealing threshold 180 for the seal No. 2. Thus, any wear of the sealing threshold following a friction contact will affect the element. insert 166 of the sealing ring rather than the insert 140 of the sealing ring. In order to ensure proper operation of the Rayleigh type No. 2 seal, it is important for the present application that the Rayleigh 172 bags contain a liquid rather than a gas or vapor. To prevent the formation of a gas pocket between the sealing ring 150 and the sealing ring 138, which would prevent the passage of liquid in the seal space 170, a plurality of passages 183 are provided,
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espacés dans la direction circonférentielle, qui s'étendent à travers la bague d'étanchéité , depuis l'espace 170 de joint jusqu'à la région à haute pression au-dessus de la spaced in the circumferential direction, which extend through the sealing ring, from the seal space 170 to the high pressure region above the
bague d'étanchéité 150.sealing ring 150.
Lorsque l'arbre est immobile, la bague d'étanchéité 150 est en position de fermeture, le seuil d'étanchéité 180 étant au contact de la surface supérieure de When the shaft is stationary, the sealing ring 150 is in the closed position, the sealing threshold 180 being in contact with the upper surface of
l'élément rapporté 140 de couronne, ce qui empêche toute fuite par l'espace 170 de joint. the crown insert 140, which prevents any leakage through the seal space 170.
Des fuites par d'autres cheminements, par exemple entre la surface 156 de la bague d'étanchéité et la branche verticale 162 de l'élément annulaire en L 154 de logement sont empêchées par le joint 164. De même tout cheminement de fuite autrement que par l'espace 170 de joint est empêché grâce à l'utilisation de séries de joints toriques et de gorges en position adéquate, s'étendant entre des parties adjacentes, comme représenté sur la Fig. 2. Par exemple, l'ensemble précité 141 comprenantun joint torique et une gorge est disposé entre l'élément rapporté 140 de couronne d'étanchéité et la couronne d'étanchéité 138. De plus, une pluralité de trous 182 en L (exposés à une faible pression) sont usinés dans la couronne d'étanchéité 138, à équidistance les uns des autres autour de la surface supérieure de la couronne d'étanchéité 138, entre l'extrémité intérieure du seuil d'étanchéité 180 et la surface extérieure du manchon de positionnement 148. Par ailleurs, des trous (non représentés) exposés à une forte pression peuvent être usinés dans la couronne d'étanchéité 138 entre une surface de la couronne 138 exposée à une forte pression et la surface interne de celle-ci située au voisinage immédiat du manchon 134 d'arbre. I1 faut souligner que les trous 182 de basse pression et les trous de haute pression produisent pendant le fonctionnement un moment de rétablissement pour le dispositif de joint n 2, ce qui limite le mouvement de roulis de la couronne 138 et de l'élément rapporté 140 - par exemple, un mouvement de roulis autour du centre de gravité de ceux-ci. Lorsque l'arbre 34 tourne et que le circuit est sous pression, le fluide à haute pression qui sort par le joint n 1 arrive sur le pourtour extérieur de la bague d'étanchéité 150 n 2 et une partie du liquide passe par l'espace 170 de joint pour se retrouver dans les poches de Rayleigh 172 via les gorges d'alimentation 174, dans lesquelles une force dirigée vers le haut est crcée par le gradient de vitesse de cisaillement dans les poches de Rayleigh 172, ce qui écarte la bague d'étanchéité de la couronne d'étanchéité 138 pour former un intervalle faible mais positif afin de permettre Leakage by other paths, for example between the surface 156 of the sealing ring and the vertical branch 162 of the annular L-shaped element 154 for housing is prevented by the seal 164. Similarly, any leakage path other than the seal space 170 is prevented by the use of a series of O-rings and grooves in the correct position, extending between adjacent parts, as shown in FIG. 2. For example, the aforementioned assembly 141 comprising an O-ring and a groove is disposed between the insert element 140 of the sealing ring and the sealing ring 138. In addition, a plurality of holes 182 in L (exposed to low pressure) are machined in the sealing ring 138, equidistant from each other around the upper surface of the sealing ring 138, between the inner end of the sealing threshold 180 and the outer surface of the sleeve positioning 148. Furthermore, holes (not shown) exposed to high pressure can be machined in the sealing ring 138 between a surface of the ring 138 exposed to high pressure and the internal surface thereof located at immediate vicinity of the shaft sleeve 134. It should be emphasized that the low pressure holes 182 and the high pressure holes produce a recovery moment during operation for the joint device 2, which limits the roll movement of the crown 138 and of the insert 140 - for example, a rolling movement around their center of gravity. When the shaft 34 rotates and the circuit is under pressure, the high-pressure fluid which exits through the seal n 1 arrives on the outer periphery of the sealing ring 150 n 2 and part of the liquid passes through the space 170 of gasket to be found in the pockets of Rayleigh 172 via the feed grooves 174, in which an upwardly directed force is created by the shear speed gradient in the pockets of Rayleigh 172, which separates the ring d sealing of the sealing ring 138 to form a small but positive gap in order to allow
des fuites faibles mais positives par le dispositif de joint 174 n 2. weak but positive leaks through the seal device 174 n 2.
Pour empécher les fuites par le joint n 2, sauf par l'espace 170 de joint, le joint secondaire 164, placé entre la branche 162 du logement de joint et la bague d'étanchéité 150 empêche les fuites entre celles-ci mais permet un mouvement axial de To prevent leaks through joint 2, except through the seal space 170, the secondary seal 164, placed between the branch 162 of the seal housing and the sealing ring 150 prevents leaks between them but allows a axial movement of
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rapprochement et d'éloignement de la bague d'étanchéité 150 par rapport à la couronne d'étanchéité 138. Le joint 164 est situé à 1'extrémité supérieure de la surface axiale approximation and distance of the sealing ring 150 relative to the sealing ring 138. The seal 164 is located at the upper end of the axial surface
intérieure 156 de la bague d'étanchéité 150 et est représenté plus en détail sur la Fig. 8. inside 156 of the sealing ring 150 and is shown in more detail in FIG. 8.
Comme on l'a remarqué, un joint torique tel que celui employé sur le joint n 1 a la possibilité de rester suspendu et éventuellement d'empêcher une action d'étanchéité complète d'un joint 72, 74 ou 76, puisqu'il empêche le mouvement axial de rapprochement ou d'éloignement de la bague d'étanchéité de celui-ci par rapport à la couronne d'étanchéité. Ainsi, des joints en U tels que le joint 108 qui peuvent avoir à un certain moment des forces de frottement supérieures à ce qui est souhaitable risquent de lO présenter un problème. Le dispositif d'étanchéité pour le joint n 2 de la présente forme de réalisation est un joint de segment de piston et est reçu dans un évidement 186 orienté vers l'intérieur et vers le haut, formé dans la bague d'étanchéité 150 à l'extrémité supérieure de la surface intérieure 156 de celle-ci. La surface 188, orientée vers le haut, de l'évidement 186 est usinée avec précision pour servir de surface d'étanchéité secondaire pour un segment de piston 190 en deux parties. Le segment 190 de piston est construit comme un segment de piston classique et est réalisé avantageusement en matériau composite du type carbone-graphite, divisé par un système d'emboîtement à chevauchement pour permettre un mouvement radial du segment vers l'intérieur et As we have noticed, an O-ring such as that used on seal 1 has the possibility of remaining suspended and possibly preventing a complete sealing action of a seal 72, 74 or 76, since it prevents the axial movement of approaching or moving the sealing ring away from it relative to the sealing ring. Thus, U-joints such as the joint 108 which may at some point have higher frictional forces than are desirable may present a problem. The sealing device for seal # 2 of this embodiment is a piston ring seal and is received in a recess 186 facing inward and upward, formed in the sealing ring 150 to 1 'upper end of the inner surface 156 thereof. The upwardly facing surface 188 of the recess 186 is precision machined to serve as a secondary sealing surface for a two-part piston segment 190. The piston ring 190 is constructed like a conventional piston ring and is advantageously made of composite material of the carbon-graphite type, divided by an overlapping interlocking system to allow radial movement of the segment inwards and
l'extérieur, mais de façon qu'il ne se produise pratiquement pas de fuite par la division. outside, but in such a way that there is practically no leakage through the division.
Le segment 190 de piston comporte une surface intérieure 192 d'alésage à usinage précis au contact de la surface extérieure, située en regard, de la branche 162, laquelle surface a également été usinée avec précision pour assurer une étanchéité adéquate. Un ressort jarretière 194 est placé dans un évidement complémentaire formé sur la surface du segment 190 de piston en regard de la surface 192 de l'alésage pour pousser le segment de piston au contact de la surface, située en regard, de la branche 162 de logement. Le segment l90 de piston est fixé dans l'évidement 186 par une lame de ressort 196 qui est au contact de la surface, orientée vers le haut, du segment 190 de piston et par une rondelle-frein ondulée 198 au contact de la lame de ressort 196. La rondelle-frein ondulée 198 est ensuite maintenue en compression par un anneau élastique fendu 202 qui est emboîté dans une gorge périphérique formée à l'extrémité supérieure de la découpe 186. La surface 189 formant la face inférieure du segment de piston au contact de la surface formant la face usinée 188 de l'évidement est elle aussi usinée avec précision et comporte une gorge périphérique 204 (sanf que la gorge The piston ring 190 has an inner surface 192 of precision machined bore in contact with the outer surface, located opposite, of the branch 162, which surface has also been machined with precision to ensure adequate sealing. A garter spring 194 is placed in a complementary recess formed on the surface of the piston segment 190 opposite the surface 192 of the bore to push the piston segment into contact with the surface, located opposite, of the branch 162 of housing. The piston ring 190 is fixed in the recess 186 by a spring leaf 196 which is in contact with the surface, facing upwards, of the piston segment 190 and by a corrugated lock washer 198 in contact with the blade. spring 196. The wavy lock washer 198 is then kept in compression by a split elastic ring 202 which is fitted into a peripheral groove formed at the upper end of the cutout 186. The surface 189 forming the lower face of the piston ring at contact of the surface forming the machined face 188 of the recess is also machined with precision and has a peripheral groove 204 (except that the groove
périphérique 204 n'est pas continue au niveau de la division du segment 190 de piston). device 204 is not continuous at the division of the piston segment 190).
Une pluralité de passages espacés 206 s'étendant de manière radiale, représentés par A plurality of radially extending spaced passages 206, represented by
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transparence, s'étendent depuis la gorge 204 jusqu'à la surface extérieure du segment de piston pour permettre un relâchement de pression. La surface 192 de l'alésage du segment de piston comporte une gorge périphérique 200 qui s'arrête de part et d'autre de la division du segment 190 de piston. La pression dans la gorge 200 est relâchée par de multiples gorges axiales 201. Cela permet de limiter les contraintes exercées sur l'alésage et donc de limiter les frottements par coulissement. Ainsi, le segment 190 de piston comporte un seuil 203 d'étanchéité d'alésage situé entre la gorge 200 et la surface 189 de face inférieure, et la surface 189 de face inférieure du segment 190 de piston comporte un seuil d'étanchéité 205 de face entre la gorge 204 de celle-ci et l'intersection de la surface 189 de face inférieure avec la surface 192 d'alésage. On sait dans la technique qu'un joint de segment de piston en carbone-graphite subit moins de contraintes de frottement qu'un joint torique; ainsi, la probabilité que le dispositif 164 de joint de segment de piston gêne fortement le mouvement axial de rapprochement et d'éloignement de la bague d'étanchéité 150 par rapport à la couronne d'étanchéité 138 transparency, extend from the groove 204 to the outer surface of the piston ring to allow pressure relief. The surface 192 of the bore of the piston ring has a peripheral groove 200 which stops on either side of the division of the piston ring 190. The pressure in the groove 200 is released by multiple axial grooves 201. This makes it possible to limit the stresses exerted on the bore and therefore to limit friction by sliding. Thus, the piston ring segment 190 comprises a bore sealing threshold 203 situated between the groove 200 and the surface 189 of the lower face, and the surface 189 of the lower face of the piston ring segment 190 comprises a sealing threshold 205 of face between the groove 204 thereof and the intersection of the surface 189 of the lower face with the bore surface 192. It is known in the art that a carbon-graphite piston ring seal experiences less friction stress than an O-ring; thus, the probability that the piston ring seal device 164 greatly hinders the axial movement of the sealing ring 150 towards and away from the sealing ring 138
est fortement limitée en comparaison du risque d'un tel problème dû à un joint torique. is greatly limited in comparison to the risk of such a problem due to an O-ring.
Au-dessus du dispositif de joint 74 n 2 se trouve le dispositif de joint 76 n 3 qui, dans le présent exemple de 1'invention, est lui aussi un joint hydrodynamique du type Rayleigh. Le dispositif de joint n 3 comprend une couronne d'étanchéité 208 et une bague d'étanchéité 210 montée dans le segment 37 de logement au-dessus de la couronne 208 et pouvant se rapprocher et s'éloigner de manière axiale par rapport à l'arbre 34 depuis la surface supérieure de la couronne. La couronne d'étanchéité 208 a une forme annulaire et reçoit avec précision le manchon 134 d'arbre en son centre. Le manchon 134 comporte un épaulement 212 formé dans celui-ci et orienté vers le bas, lequel épaulement vient au contact de l'extrémité supérieure de la couronne 208 et limite le mouvement d'élévation de cette dernière. Une paire d'ergots d'alignement espacés tels que l'ergot 214 s'étend entre la couronne 208 et le manchon 134 pour empêcher la couronne 208 de tourner par rapport au manchon 134. Un dispositif d'étanchéité 216, orienté vers l'extérieur et constitué par une gorge annulaire et un joint torique, est ménagé sur la surface extérieure du manchon 134, le joint torique de celui-ci étant au contact de la surface intérieure axiale de la couronne 208 du joint n 3 pour empêcher les fuites entre eux.. L'extrémité inférieure de la couronne 208 est au contact de la surface supérieure du manchon d'espacement 148. On constate ainsi que la couronne 208 du joint n 3, le manchon d'espacement 148 et la couronne 138 du joint n 2 sont tous maintenus en place sur le manchon 134 par le contre-écrou 142 et la Above the joint device 74 n 2 is the joint device 76 n 3 which, in the present example of the invention, is also a hydrodynamic joint of the Rayleigh type. The seal device No. 3 comprises a sealing ring 208 and a sealing ring 210 mounted in the housing segment 37 above the ring 208 and capable of approaching and moving away axially relative to the shaft 34 from the upper surface of the crown. The sealing ring 208 has an annular shape and precisely receives the shaft sleeve 134 at its center. The sleeve 134 has a shoulder 212 formed therein and oriented downwards, which shoulder comes into contact with the upper end of the crown 208 and limits the elevation movement of the latter. A pair of spaced alignment pins such as lug 214 extends between the crown 208 and the sleeve 134 to prevent the crown 208 from rotating relative to the sleeve 134. A sealing device 216, facing the outer and consisting of an annular groove and an O-ring, is formed on the outer surface of the sleeve 134, the O-ring thereof being in contact with the axial inner surface of the crown 208 of the seal No. 3 to prevent leakage between them .. The lower end of the crown 208 is in contact with the upper surface of the spacer sleeve 148. It can thus be seen that the crown 208 of the seal n 3, the spacer sleeve 148 and the crown 138 of the seal n 2 are all held in place on the sleeve 134 by the lock nut 142 and the
coupelle de verrouillage 144.locking cup 144.
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Comme on le voit plus clairement sur la Fig. 3, la surface supérieure horizontale 217 de la couronne 208 du joint n 3 est usinée avec précision et comporte une pluralité de poches de Rayleigh 218 relativement peu profondes, orientées vers le haut, alignées dans la direction circonférentielle, formoes dans celle-ci, s'étendant sur tout le pourtour de la surface 217 et respectivement reliées, au niveau du bord antérieur de chaque poche, à une gorge d'alimentation 220 relativement plus profonde, à orientation radiale. Des passages de pompage 222 sont formés dans la base de chacune des gorges d'alimentation 220, s'étendant vers le bas et vers l'intérieur à travers la couronne 208 en formant un angle aigu par rapport à l'arbre 34 pour déboucher dans une région intérieure 224 du logement, qui se trouve du côté à la pression la plus haute du dispositif de joint 76 n 3. Comme les passages 222 s'étendent vers 1'extérieur et verticalement, de haut en bas, ils servent à pomper du liquide depuis la région 224 du logement jusque dans les gorges d'alimentation 220 et, depuis celles-ci, jusque dans chacune des poches de Rayleigh 218. Ainsi, les gorges d'alimentation 220 et les passages de pompage 222 servent à assurer que les poches de Rayleigh sont alimentées en liquide lorsque l'arbre 34 tourne. Cela crée les forces à gradient de vitesse de cisaillement qui agissent sur la bague d'étanchéité 210 en permettant au joint n 3 de fonctionner même si le niveau du liquide dans la région 224 du logement n'atteint pas le As can be seen more clearly in FIG. 3, the horizontal upper surface 217 of the crown 208 of the joint 3 is precision machined and comprises a plurality of relatively shallow Rayleigh pockets 218, oriented upwards, aligned in the circumferential direction, formed therein, s 'extending over the entire periphery of the surface 217 and respectively connected, at the level of the front edge of each pocket, to a relatively deep supply groove 220, with radial orientation. Pump passages 222 are formed in the base of each of the feed grooves 220, extending downward and inward through the crown 208 at an acute angle with respect to the shaft 34 to open into an interior region 224 of the housing, which is on the highest pressure side of the gasket 76 n 3. As the passages 222 extend outward and vertically, from top to bottom, they serve to pump liquid from the region 224 of the housing to the supply grooves 220 and, from these, to each of the Rayleigh pockets 218. Thus, the supply grooves 220 and the pumping passages 222 serve to ensure that the Rayleigh pockets are supplied with liquid when the shaft 34 rotates. This creates the shear rate gradient forces that act on the sealing ring 210 allowing the seal 3 to function even if the level of the liquid in the region 224 of the housing does not reach the
niveau de la surface supérieure 217 sur la couronne 208 du joint n 3. level of the upper surface 217 on the crown 208 of the joint no 3.
Le système de joint 76 n 3 est placé, dans le logement 32 de joints, dans une zone annulaire du logement au-dessus du joint n 2, cette région étant formoe par le segment annulaire 37, globalement en L, du logement, fixé de manière étanche au-dessus du segment annulaire 35 de logement et à celui-ci par une paire de boulons 226 espacés dans la direction circonférentielle. Un joint étanche est crcé entre les segments 35 et 37 de logement, de manière empêchant les fuites, par une combinaison 228 d'un évidement et d'un joint torique au contact de surfaces verticales, situées en regard, des segments 35 et 37 du logement. Un joint similaire est créé entre les segments 35 et 33 du logement par une combinaison 229 d'un évidement et d'un joint torique. Enfin, ces segments 35 et 37 de logement de joints sont fixés l'un à l'autre, et ces segments sont également fixés au logement 33 de joints à l'aide de huit gros boulons The joint system 76 n 3 is placed, in the joint housing 32, in an annular zone of the housing above joint No. 2, this region being formed by the annular segment 37, generally in L, of the housing, fixed by sealingly above and into the annular housing segment 35 by a pair of bolts 226 spaced apart in the circumferential direction. A tight seal is created between the housing segments 35 and 37, so as to prevent leaks, by a combination 228 of a recess and an O-ring in contact with vertical surfaces, located opposite, of the segments 35 and 37 of the housing. A similar seal is created between the segments 35 and 33 of the housing by a combination 229 of a recess and an O-ring. Finally, these seal housing segments 35 and 37 are fixed to each other, and these segments are also fixed to the seal housing 33 using eight large bolts.
63 (figures 2A, 2B et 7).63 (Figures 2A, 2B and 7).
L'extrémité supérieure du segment 37 de logement s'étend vers l'intérieur en direction de l'arDre 34 et se trouve au-dessus de la bague d'étanchéité 210 du joint n 3. Une partie annulaire 230, en L, du logement est montée sur la surface intérieure inférieure du segment 37 de logement et comporte une branche 232 orientée The upper end of the housing segment 37 extends inwardly toward the arDre 34 and is located above the sealing ring 210 of the seal 3. An annular portion 230, in L, of the housing is mounted on the lower interior surface of the housing segment 37 and has a branch 232 oriented
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vers le bas, située entre la surface supérieure intérieure de la bague d'étanchéité 210 et l'extrémité supérieure du manchon 134. La partie 230 du logement et sa branche 232 jouent le même rôle pour le joint n 3 que la partie 158 du logement et sa branche 162 downwards, located between the upper inner surface of the sealing ring 210 and the upper end of the sleeve 134. The part 230 of the housing and its branch 232 play the same role for the joint 3 as the part 158 of the housing and its branch 162
pour le joint n 2, et que la partie 104 du logement et sa branche 106 pour le joint n 1. for joint No. 2, and that the portion 104 of the housing and its branch 106 for joint No. 1.
La surface extérieure de la branche 232 est usinée avec précision, et la surface intérieure verticale de la bague 210, située en regard de la surface extérieure de la branche 232, comporte un joint 234 qui, dans le présent exemple, est constitué par un joint torique (ou par une combinaison d'un joint en U et d'un joint torique) placé dans une gorge annulaire, orientée vers l'intérieur, formoe dans la bague d'étanchéité 210 et comblant l'espace entre la branche 232 et la bague d'étanchéité 210. Bien que le joint torique du joint 234 vienne de manière étanche au contact de la surface extérieure de la branche 232, elle permet néanmoins un mouvement de rapprochement et d'éloignement axial de la bague d'étanchéité 210 le long de la branche 232 par rapport à la couronne mobile 208 du joint, en empêchant en même temps le passage de fluide par le joint 234. La bague d'étanchéité 210 n 3 comporte un rebord annulaire 236 s'étendant vers le bas, situé radialement vers l'extérieur de la surface axiale de la couronne 208 de joint. La bague d'étanchéité 210 comporte un élément rapporté d'étanchéité 238 de forme annulaire, avantageusement réalisé en matériau composite carbone-graphite, situé dans un évidement orienté vers le bas sur la surface inférieure de la bague d'étanchéité 210 et vers l'intérieur du rebord 236, de sorte que l'élément rapporté 238 de joint se trouve au-dessus, de manière couvrante, des poches de Rayleigh 238 de la surface supérieure 217 de la couronne 208 de joint. L'élément rapporté 238 de joint est fixé à la bague 210 du joint n 3 par un moyen approprié, par exemple par ajustement serré entre la bague d'étanchéité 210 relativement plus dilatable, en métal, et l'élément rapporté 238 relativement moins dilatable, en carbone-graphite. Une gorge annulaire, conjointement avec une pluralité d'orifces espacés semblables à la gorge 167 et aux orifices 169 du joint n 2, sont réalisés dans l'élément rapporté d'étanchéité 238 pour relâcher la pression entre l'élément rapporté d'étanchéité 238 et la bague d'étanchéité 210. Ainsi, la bague d'étanchéité 210 et son élément rapporté 238 forment un espace d'étanchéité 240 entre l'élément rapporté 238 de bague d'étanchéité et la surface supérieure 217 de la couronne d'étanchéité 208. Comme la bague d'étanchéité 210 comporte le rebord 236 orienté vers le bas à proximité de l'espace d'étanchéité 240, la bague d'étanchéité 210 et le reLord 236 risquent de créer une poche de gaz dans la zone du bord extérieur de l'intervalle d'étanchéité 240. Une telle poche de gaz est empêchée grâce à la présence d'orifces espacés 242 passant à travers l'extrémité supérieure du rebord 236,1'extrémité The outer surface of the leg 232 is machined with precision, and the vertical inner surface of the ring 210, located opposite the outer surface of the leg 232, has a seal 234 which, in the present example, consists of a seal O-ring (or by a combination of a U-ring and an O-ring) placed in an annular groove, oriented inwards, formed in the sealing ring 210 and filling the space between the branch 232 and the sealing ring 210. Although the O-ring of the seal 234 comes in sealing manner in contact with the external surface of the branch 232, it nevertheless allows a movement of approximation and axial separation of the sealing ring 210 along of the branch 232 relative to the movable crown 208 of the seal, at the same time preventing the passage of fluid through the seal 234. The sealing ring 210 n 3 has an annular flange 236 extending downward, located radially outwards from the axial surface of the seal ring 208. The sealing ring 210 comprises an annular sealing element 238, advantageously made of carbon-graphite composite material, located in a recess pointing downwards on the lower surface of the sealing ring 210 and towards the inside of the rim 236, so that the seal insert 238 is located, covering, over the Rayleigh pockets 238 of the upper surface 217 of the seal crown 208. The seal insert 238 is fixed to the ring 210 of seal # 3 by suitable means, for example by tight fitting between the relatively more expandable metal seal ring 210 and the relatively less expandable insert 238 , in carbon-graphite. An annular groove, together with a plurality of spaced orifices similar to the groove 167 and the orifices 169 of the seal 2, are made in the sealing insert 238 to relieve the pressure between the sealing insert 238 and the sealing ring 210. Thus, the sealing ring 210 and its attached element 238 form a sealing space 240 between the attached element 238 of the sealing ring and the upper surface 217 of the sealing ring. 208. As the sealing ring 210 has the flange 236 facing downwards near the sealing space 240, the sealing ring 210 and the reLord 236 risk creating a gas pocket in the edge area. outside the sealing gap 240. Such a gas pocket is prevented by the presence of spaced orifices 242 passing through the upper end of the rim 236,1'extrême
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intérieure des orifices 242 étant exposée à l'intervalle d'étanchéité 240 et l'extrémité extérieure des orifices 242 débouchant dans la région du logement du côté à haute pression de la bague d'étanchéité 210, c'est-àdire la région du logement entre la surface extérieure de la bague d'étanchéité 210 et la surface intérieure du segment 37 de logement. Les orifices 242 jouent le même rôle que les orifices 183 du joint n 2. Le dispositif de joint 76 n 3 est formé de façon que la bague d'étanchéité 210 et la couronne d'étanchéité 208, conjointement avec les poches de Rayleigh 218, forment un joint de type hydrodynamique normalement fermé pour le joint n 3. A cette fin, la surface, orientée vers le bas, de l'élément rapporté 238 du joint lO n 3 comporte une gorge annulaire 244 formée dans celle-ci, située partiellement au dessus du bord intérieur des poches de Rayleigh 218 plus près de l'arbre 34 et partiellement au- dessus de la surface 217 de la couronne, de sorte que le segment de l'élément rapporté 238 de joint disposé vers l'intérieur de la gorge 244 sert de seuil d'étanchéité 245 pour le joint n 3. Cependant, il importe que le bord extérieur de la gorge 244 se termine à l'intérieur des gorges d'alimentation 220 et que le reste de la surface, orientée vers le bas, de l'élément rapporté 238 de joint, situé à l'extérieur de la gorge 244 soit un segment au contact de la partie de la surface 17 de la couronne d'étanchéité 208 située à l'extérieur des poches de Rayleigh 218. De la sorte, les poches de Rayleigh ont une surface de l'élément rapporté 238 de joint sur laquelle peut s'exercer la force orientée vers le haut, créée par une poche de Rayleigh, lorsque l'arbre tourne, afin de créer un espace d'étanchéité ou un flm de petites dimensions mais positif the interior of the orifices 242 being exposed to the sealing gap 240 and the outer end of the orifices 242 opening into the region of the housing on the high pressure side of the sealing ring 210, that is to say the region of the housing between the outer surface of the sealing ring 210 and the inner surface of the housing segment 37. The orifices 242 play the same role as the orifices 183 of the seal No. 2. The seal device 76 No. 3 is formed so that the seal ring 210 and the seal crown 208, together with the Rayleigh pockets 218, form a normally closed hydrodynamic type seal for seal 3. To this end, the downward facing surface of the insert 238 of seal 10 3 has an annular groove 244 formed therein, located partially above the inner edge of the Rayleigh pockets 218 closer to the shaft 34 and partially above the surface 217 of the crown, so that the segment of the joint element 238 of seal disposed towards the inside of the groove 244 serves as a watertight threshold 245 for seal No. 3. However, it is important that the outer edge of groove 244 ends inside the supply grooves 220 and that the rest of the surface, facing the bottom, of insert 238 of seal, located outside the groove 244, ie a segment in contact with the part of the surface 17 of the sealing ring 208 situated outside the Rayleigh pockets 218. In this way, the Rayleigh pockets have a surface of the joint insert 238 on which the upwardly directed force can be exerted, created by a Rayleigh pocket, when the shaft rotates, in order to create a sealing space or a film of small dimensions but positive
le long de l'espace 240.along space 240.
Comme indiqué plus haut, le dispositif de joint 76 est du type hydrodynamique de sorte que, lorsque l'arbre 34 est immobile, le seuil d'étanchéité 245 vient au contact de la surface supérieure 17 de la couronne 208 pour réaliser un joint fermé. En effet, la forte pression qui agit vers le bas sur la bague d'étanchéité 210 agit sur une surface plus grande du fait de l'orientation de la force vers le bas que sur la As indicated above, the seal device 76 is of the hydrodynamic type so that, when the shaft 34 is stationary, the sealing threshold 245 comes into contact with the upper surface 17 of the crown 208 to produce a closed seal. Indeed, the high pressure which acts downwards on the sealing ring 210 acts on a larger surface due to the orientation of the force downwards than on the
surface de la bague d'étanchéité 210 soumise à une force orientée vers le haut. surface of the sealing ring 210 subjected to an upwardly directed force.
Cependant, lorsque l'arbre tourne, le liquide est poussé dans les poches de Rayleigh 218 du joint n 3 par les passages de pompage 222 et, grâce au gradient de vitesse de cisaillement et à la force orientée vers le haut, il est poussé sur la bague d'étanchéité 210 par opposition à la force effective vers le bas pour créer l'intervalle ou le film de petite However, when the shaft rotates, the liquid is pushed into the Rayleigh pockets 218 of joint # 3 through the pumping passages 222 and, thanks to the shear rate gradient and the upward force, it is pushed onto the sealing ring 210 as opposed to the effective downward force to create the gap or small film
dimensions mais positif entre la couronne d'étanchéité 208 et la bague d'étanchéité 210. dimensions but positive between the sealing ring 208 and the sealing ring 210.
Dans la technique antérieure, l'emploi d'un joint n 1, d'un joint n 2 et d'un joint n 3 a constitué la totalité des moyens d'étanchéité utilisés pour des In the prior art, the use of a seal No. 1, a seal No. 2 and a seal No. 3 constituted all of the sealing means used for
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applications à des pompes de caloporteur de réacteur. Cependant, dans la présente forme de réalisation de l'invention, un joint de secours ou d'arrêt n 4 est prévu, fonctionnant d'une manière classique en tant que joint d'étanchéité pendant le fonctionnement normal et comme joint d'arrêt dans des conditions d'urgence, que l'arbre tourne ou ne tourne pas. Selon l'invention, il importe que le joint n 4 soit un joint segmenté à faible usure coopérant avec une partie axiale de l'arbre rotatif et qu'il soit conçu de façon que, dans le cas o une pression extrêmement élevée apparaît dans le joint n 4, le joint continue à fonctionner soit comme joint à frottement, si l'arbre tourne, soit comme joint d'arrêt si applications to reactor coolant pumps. However, in the present embodiment of the invention, a relief or stop seal No. 4 is provided, functioning in a conventional manner as a seal during normal operation and as a stop seal in emergency conditions, whether the shaft turns or does not turn. According to the invention, it is important that the seal No. 4 is a segmented seal with low wear cooperating with an axial part of the rotary shaft and that it is designed so that, in the case where an extremely high pressure appears in the seal # 4, the seal continues to function either as a friction seal, if the shaft turns, or as a stop seal if
l'arbre est immobile.the tree is motionless.
Le joint 78 n 4 de la présente forme de réalisation est placé dans les deux moitiés 39A et 39B du couvercle de fermeture 39. Les deux moitiés 39A et 39B sont attachées l'une à l'autre par des doigts d'alignement 69 s'étendant entre les brides correspondantes 68 de celles-ci, puis sont usinées d'une seule pièce de façon qu'une surface horizontale 266, orientée vers le bas, des deux moitiés 39A et 39B deviennent une surface d'étanchéité continue pour le joint 78 n 4. Le couvercle de fermeture 39 en deux parties est fixé sur le dessus du segment 37 de logement de joints par des boulons 64 à tête qui sont verrouillés par des moyens de verrouillage de boulons appropriés. La position radiale du couvercle de fermeture 39 par rapport au-dessus du segment 37 de logement de joints est fixée par des épaulements complémentaires en 250, formés sur la surface supérieure du segment 37 de logement, afin de former un léger évidement dans la surface de celui-ci orientée vers le haut. Un joint torique 252 est disposé dans un évidement de cette dernière surface pour réaliser une étanchéité entre le couvercle de fermeture 39 et le segment 37 de logement. La bague 256 du joint n 4 représentée en détail sur les figures 5 et 6 est illustrée dans le présent exemple comme ayant six segments assemblés 256A. Ces segments 256A ont une surface d'étanchéité primaire sur leur surface périphérique intérieure ou surface d'alésage 257 et une surface d'étanchéité secondaire sur les surfaces 266, orientées vers le haut, de chaque segment 256A de la bague d'étanchéité 256. Un évidement annulaire 254 de réception de joint est formé dans le couvercle de fermeture 39 (lorsque les moitiés de celui-ci sont assemblées l'une avec l'autre) et est orienté ver le bas sur le pourtour intérieur du couvercle de fermeture 39. Une combinaison particulièrement coopérative est obtenue si le dispositif de joint segmenté 78 n 4 est un joint du type à charge hydrostatique, décrit dans le brevet U.S. 4 082 296 précité délivré à Philip C. Stein. Ainsi, dans la présente forme de réalisation, un joint segmenté à charge hydrostatique sera décrit comme moyen préféré. On trouvera The gasket 78 n 4 of the present embodiment is placed in the two halves 39A and 39B of the closure cover 39. The two halves 39A and 39B are attached to each other by alignment fingers 69 s' extending between the corresponding flanges 68 thereof, then are machined in one piece so that a horizontal surface 266, facing downward, of the two halves 39A and 39B become a continuous sealing surface for the seal 78 n 4. The two-part closure cover 39 is fixed to the top of the joint housing segment 37 by bolts 64 with heads which are locked by appropriate bolt locking means. The radial position of the closure cover 39 relative to the top of the joint housing segment 37 is fixed by complementary shoulders at 250, formed on the upper surface of the housing segment 37, in order to form a slight recess in the surface of this one facing up. An O-ring 252 is disposed in a recess in the latter surface to provide a seal between the closure cover 39 and the housing segment 37. The ring 256 of the joint no. 4 shown in detail in FIGS. 5 and 6 is illustrated in the present example as having six assembled segments 256A. These segments 256A have a primary sealing surface on their inner peripheral surface or bore surface 257 and a secondary sealing surface on the surfaces 266, facing upwards, of each segment 256A of the sealing ring 256. An annular seal-receiving recess 254 is formed in the closure cover 39 (when the halves thereof are assembled with one another) and is oriented downwards on the inner periphery of the closure cover 39. A particularly cooperative combination is obtained if the segmented seal device 78 n 4 is a seal of the hydrostatic charge type, described in the aforementioned US Pat. No. 4,082,296 issued to Philip C. Stein. Thus, in the present embodiment, a segmented seal with hydrostatic charge will be described as a preferred means. We will find
d'autres détails dans le brevet Stein précité. further details in the aforementioned Stein patent.
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Chaque segment annulaire 256 de joint à charge hydrostatique comporte, dans le présent exemple, deux poches 258, espacces dans la direction circonférentielle, dans la surface 257 d'alésage reliée, au niveau des bords arrière des poches 258, au bord à haute pression de la surface 257 d'alésage par des gorges transversales respectives 265 qui, lorsqu'elles reçoivent un fluide, créent des forces qui déplacent chaque segment 256A de bague d'étanchéité vers l'élément rotatif intérieur tel que l'arbre 34, en réduisant l'intervalle de joint entre ceux-ci. Ce mouvement vers l'intérieur résulte du fait que le fluide reçu dans les poches 258 est renvoyé par pompage Each annular segment 256 of seal with hydrostatic charge comprises, in the present example, two pockets 258, spaces in the circumferential direction, in the surface 257 of connected bore, at the rear edges of the pockets 258, at the high pressure edge of the surface 257 of bore by respective transverse grooves 265 which, when they receive a fluid, create forces which move each segment 256A of sealing ring towards the internal rotary element such as the shaft 34, reducing the 'joint gap between them. This inward movement results from the fact that the fluid received in the pockets 258 is returned by pumping
dans la partie à pression la plus forte du logement, de laquelle il est venu. in the highest pressure part of the housing, from which it came.
Les segments 256A du joint 78 à charge hydrostatique des figures 2, 5 et 6 du présent document sont montés dans le couvercle de fermeture 39 de façon qu'une haute pression (HP) apparaisse à droite de la surface 257 d'alésage (Fig. 6) et qu'une basse pression (LP) apparaisse à gauche de la surface 257 d'alésage. L'action de pompage des poches 258 de charge hydrostatique fait sortir le fluide des poches 258 The segments 256A of the hydrostatic charge seal 78 in FIGS. 2, 5 and 6 of this document are mounted in the closure cover 39 so that a high pressure (HP) appears to the right of the bore surface 257 (FIG. 6) and that a low pressure (LP) appears to the left of the bore surface 257. The pumping action of the hydrostatic charge bags 258 causes the fluid to come out of the bags 258
pour le renvoyer. dans le sens de la flèche 260, dans la région à haute pression du joint. to send it back. in the direction of arrow 260, in the high pressure region of the seal.
Un seuil d'étanchéité 262, formé du côté (supérieur) à basse pression de la surface 257 d'alésage entre les poches 258 et le bord de la surface 257 d'alésage, sert de face de frottement, normalement presque sans usure, entre les segments 256 de bague d'étanchéité et l'arbre en rotation presque en l'absence de différence de pression dans le joint. Cependant, si une pression énorme, par exemple une pression de 17225 kPa générée par un réacteur, venait à apparatre dans les segments 256A du joint à charge hydrostatique 78 n 4, la pression totale s'exercerait sur le pourtour extérieur de chacun des segments du joint, en faisant venir la surface 257 d'alésage des segments de joint au contact de l'arbre en rotation 34 (ou du manchon placé sur celui-ci) pour assurer un frottement entre le seuil d'étanchéité 262 et l'organe en rotation, et en accroissant simultanément la force de contact du seuil d'étanchéité 255 formoe sur la surface supérieure 264 des segments 256A et la surface d'étanchéité 266, orientée vers le bas, du couvercle de fermeture 39. Dans ces conditions, une usure beaucoup plus forte du seuil d'étanchéité 262 se produirait. Le pourtour extérieur de chacun des segments 256A de joint comporte des trous 269 (représentés par transparence sur la Fig. 5) destinés à recevoir des ressorts de compression (non représentés) s'étendant depuis la surface radiale de l'évidement 254 de réception de joint jusque dans les trous 269 de réception A sealing threshold 262, formed on the (upper) side at low pressure of the bore surface 257 between the pockets 258 and the edge of the bore surface 257, serves as a friction face, normally almost wear-free, between the rings 256 of the sealing ring and the shaft in rotation almost in the absence of a pressure difference in the seal. However, if an enormous pressure, for example a pressure of 17225 kPa generated by a reactor, were to appear in the segments 256A of the hydrostatic joint 78 n 4, the total pressure would be exerted on the outer periphery of each of the segments of the seal, bringing the surface 257 of the bore of the seal segments into contact with the rotating shaft 34 (or the sleeve placed thereon) to ensure friction between the sealing threshold 262 and the member rotation, and simultaneously increasing the contact force of the sealing threshold 255 formoe on the upper surface 264 of the segments 256A and the sealing surface 266, facing downwards, of the closure cover 39. Under these conditions, wear and tear much stronger the sealing threshold 262 would occur. The outer periphery of each of the joint segments 256A has holes 269 (shown by transparency in FIG. 5) intended to receive compression springs (not shown) extending from the radial surface of the recess 254 for receiving seal up to the receiving holes 269
de ressorts ménagés dans la surface extérieure axiale des segments 256A de joint. springs formed in the axial outer surface of the seal segments 256A.
Comme représenté sur la Fig. 5, trois ressorts hélicoïdaux s'étendent jusque dans trois trous269dechaque segment 256A de joint pour exercer une force clastique positive As shown in Fig. 5, three coil springs extend into three holes 269 in each joint segment 256A to exert a positive clastic force
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vers l'arDre 34 sur le segment 256A de bague annulaire et la surface 257 d'alésage. Le joint secondaire entre la surface 264 des segments 256A de joint et la surface 266, orientée vers le bas, du logement dans l'évidement 254 du couvercle de fermeture 39 peut comporter un évidement circonférentiel de décompression 261 ménagé approximativement à midistance dans la surface 264 des segments 256A de joint et towards the rear 34 on the segment 256A of the annular ring and the surface 257 of bore. The secondary seal between the surface 264 of the seal segments 256A and the downward-facing surface 266 of the housing in the recess 254 of the closure cover 39 may include a circumferential decompression recess 261 formed approximately midway in the surface 264 256A seal segments and
relié au côté haute pression du joint par des découpes radiales 263 (Fig. 5). connected to the high pressure side of the seal by radial cutouts 263 (Fig. 5).
Considérant maintenant la Fig. 2A, on constate qu'un manchon supérieur 268 d'arbre est monté sur l'arDre 34 et repose sur le manchon intermédiaire 134 d'arbre; sa longueur est relativement courte en comparaison de la longueur du manchon 134. Il est placé en regard des segments 256A de joint n 4 pour réagir avec ceux-ci. La surface extérieure du manchon 268 est usinée avec précision pour former une surface d'étanchéité destinée à coopérer avec le seuil d'étanchéité 262. La rotation du manchon supérieur 268 par rapport à l'arDre 34 est empêchée par la présence d'au moins deux clavettes 270 s'étendant vers le bas depuis le bord inférieur du manchon 268 jusque dans des ouvertures complémentaires ménagées dans le manchon intermédiaire 134. Le mouvement de montée du manchon 268 est empêché par un manchon de fixation 280 et un écrou de fixation 282 qui immobilise le manchon 280 par rapport à l'artre 34 par des moyens classiques (non représentés). Le joint secondaire formé entre les surfaces 264 des segments 256A de joint et la surface 266, orientée vers le bas, de l'évidement présente une surface usinée avec précision, de forme plate, pour servir de surface d'étanchéité. Les segments 256A de bague d'étanchéité sont couplés les uns avec les autres par un montage à embotement 284 et 286, décrit plus particulièrement dans le Now considering FIG. 2A, it can be seen that an upper shaft sleeve 268 is mounted on the arDre 34 and rests on the intermediate shaft sleeve 134; its length is relatively short in comparison with the length of the sleeve 134. It is placed opposite the segments 256A of joint No. 4 to react with these. The outer surface of the sleeve 268 is precisely machined to form a sealing surface intended to cooperate with the sealing threshold 262. The rotation of the upper sleeve 268 relative to the arDre 34 is prevented by the presence of at least two keys 270 extending downward from the lower edge of the sleeve 268 to complementary openings in the intermediate sleeve 134. The upward movement of the sleeve 268 is prevented by a fixing sleeve 280 and a fixing nut 282 which immobilizes the sleeve 280 relative to the artery 34 by conventional means (not shown). The secondary seal formed between the surfaces 264 of the seal segments 256A and the downwardly facing surface 266 of the recess has a precision machined surface, of flat shape, to serve as a sealing surface. The sealing ring segments 256A are coupled with each other by a socket assembly 284 and 286, more particularly described in the
brevet Stein précité.Stein patent cited above.
Comme représenté sur la Fig. 2A, chaque moitié 39A et 39B du couvercle de fermeture comporte une plaque semi-circulaire 288 de support de ressort fixée à celui-ci par des boulons tels que le boulon 290, la plaque 288 ayant la même extension que la surface inférieure radiale de la moitié, respectivement 39A et 39B. Le mouvement de chacun des segments 256A vers l'intérieur est arrêté par une patte 289 s'étendant vers le haut depuis la plaque de support de ressort 288 jusque dans une fente radiale 291 située sur la surface inférieure de chaque segment 256A, s'étendant depuis la surface 257 d'alésage de celui-ci et aboutissant approximativement à mi-distance dans le segment, dans une direction radiale. Chaque fente radiale 291 est placée sur son segment 256A entre les deux poches 258 de charge hydrostatique de celui-ci afin que la fente 291 ne gêne pas les poches 258. On emploie une seule patte 289 et une seule fente As shown in Fig. 2A, each half 39A and 39B of the closure cover comprises a semi-circular plate 288 of spring support fixed to the latter by bolts such as the bolt 290, the plate 288 having the same extension as the lower radial surface of the half, respectively 39A and 39B. The movement of each of the segments 256A inwards is stopped by a tab 289 extending upwards from the spring support plate 288 into a radial slot 291 located on the lower surface of each segment 256A, extending from the bore surface 257 thereof and terminating approximately mid-distance in the segment, in a radial direction. Each radial slot 291 is placed on its segment 256A between the two pockets 258 of hydrostatic charge thereof so that the slot 291 does not interfere with the pockets 258. A single tab 289 and a single slot are used
291 pour chaque segment 256A.291 for each 256A segment.
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Des ressorts hélicodaux (non représentés) sont montés sur chaque plaque 288 et s'étendent vers le haut depuis celles-ci pour étre reçus dans des ouvertures axiales 267 (Fig. 5) des segments 256A pour faire venir le seuil d'étanchéité 255 au contact de la surface d'étanchéité 266 afm de réaliser une étanchéité entre ceux-ci. Dans le présent exemple, trois ressorts hélicoïdaux sont utilisés avec chaque segment 256A de joint, si bien que chaque plaque semi-circulaire 288 de support de ressort porte neuf de ces ressorts hélicodaux. Ainsi, le dispositif de joint 75 n 4 est assemblé pour former deux sous-ensembles autonomes comportant chacun une moitié 39A (ou 39B) du couvercle de fermeture, trois segments 256A de bague annulaire, une plaque de support 288 de ressorts comportant trois pattes 282, neuf ressorts hélicoïdaux servant à solliciter de manière axiale les segments 256A de bague d'étanchéité et neuf ressorts de compression servant à solliciter les segments 256A de joint de manière radiale vers Helical springs (not shown) are mounted on each plate 288 and extend upwards therefrom to be received in axial openings 267 (Fig. 5) of segments 256A to bring the sealing threshold 255 to the contact of the sealing surface 266 in order to provide a seal therebetween. In the present example, three coil springs are used with each joint segment 256A, so that each semicircular plate 288 for spring support carries nine of these coil springs. Thus, the joint device 75 n 4 is assembled to form two independent sub-assemblies each comprising a half 39A (or 39B) of the closure cover, three segments 256A of annular ring, a support plate 288 of springs comprising three tabs 282 , nine coil springs for axially biasing the sealing ring segments 256A and nine compression springs for biasing the seal segments 256A radially towards
l'intérieur en direction du manchon 268 d'arbre. the interior towards the shaft sleeve 268.
Le fonctionnement normal du système d'étanchéité est tel qu'une pression élevoe est présente sur la surface extérieure du joint n 1, sa valeur atteignant au maximum 17 225 kPa. Le joint n l est un joint hydrostatique du type à flm d'eau courante, déjà décrit, et réduit la pression de 17 225 kPa à environ 205-345 kPa dans l'espace 93 de joint sur le côté interne à basse pression de la bague d'étanchéité 82. Cette pression est appliquée à la surface extérieure de la bague d'étanchéité 150 du joint 74 n 2. Lorsque l'arbre 34 tourne, la forte pression régnant à 1'extérieur de la bague d'étanchéité 150 n 2 (environ 345 kPa) pénètre dans les poches de Rayleigh de l'élément rapporté 140 de la couronne du joint n 2, en créantun flm d'étanchéité de faible épaisseur mais positif dans l'espace 170 du joint n 2, et la réduction de pression dans l'espace 170 permet une diminution de 345 kPa jusqu'à environ 20,5-41 kPa. Cette dernière pression est ensuite appliquce au côté basse pression de la bague 150 du joint n 2, et le liquide à cette pression pénètre dans la région 224 du logement, o il est exposé à la surface extérieure, ou à pression la plus élevoe, de la bague 210 du joint n 3. Lorsque l'arbre tourne, cette pression est réduite à environ 6,9-13,8 kPa par le joint n 3 et ses poches de Rayleigh, cette pression s'étendant jusqu'au pourtour extérieur du dispositif de joint 78 n 4, o elle est totalement absorbée par le joint 78 n 4. Ainsi, pendant un fonctionnement normal, il n'y a méme pas de brouillard de fuite qui sorte à The normal operation of the sealing system is such that high pressure is present on the exterior surface of the seal No. 1, its value reaching a maximum of 17,225 kPa. The seal nl is a hydrostatic seal of the flm type with running water, already described, and reduces the pressure from 17,225 kPa to about 205-345 kPa in the seal space 93 on the internal side at low pressure of the ring. seal 82. This pressure is applied to the outer surface of the seal ring 150 of the seal 74 n 2. When the shaft 34 rotates, the high pressure prevailing outside the seal ring 150 n 2 (approximately 345 kPa) penetrates into the Rayleigh pockets of the insert 140 of the crown of the joint 2, creating a thin but positive sealing film in the space 170 of the joint 2, and reducing pressure in space 170 allows a decrease of 345 kPa up to around 20.5-41 kPa. This last pressure is then applied to the low pressure side of the ring 150 of the seal No. 2, and the liquid at this pressure penetrates into the region 224 of the housing, where it is exposed to the outer surface, or at the highest pressure, of the ring 210 of the seal n 3. When the shaft turns, this pressure is reduced to approximately 6.9-13.8 kPa by the seal n 3 and its Rayleigh pockets, this pressure extending to the outer periphery of the 78 n 4 seal device, where it is completely absorbed by the 78 n 4 seal. Thus, during normal operation, there is not even a leak mist which
l'extérieur du logement 32 de joint. the exterior of the seal housing 32.
Bien que cela ne soit pas décrit comme une partie de la présente invention, on constatera d'après la Fig. 1B que plusieurs passages de fluide sont formés Although this is not described as part of the present invention, it will be seen from FIG. 1B that several fluid passages are formed
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dans le logement 32 de joints, par exemple le passage A du côté basse pression du joint n 1 pour l'évacuation éventuelle de liquide; le passage B pour le côté basse pression du joint n 2 pour l'évacuation éventuelle de liquide; et deux passages C respectivement in the seal housing 32, for example the passage A on the low pressure side of the seal n 1 for the possible evacuation of liquid; passage B for the low pressure side of the seal n 2 for the possible evacuation of liquid; and two passages C respectively
pour l'évacuation de liquide et l'injection éventuelle de liquide en amont du joint n 3. for the evacuation of liquid and the possible injection of liquid upstream of the joint n 3.
Ces passages ne seront pas décrits davantage, car ils ne jouent pas de rôle dans le These passages will not be described further since they do not play a role in the
fonctionnement du système d'étanchéité selon la présente invention. operation of the sealing system according to the present invention.
Dans le cas o le groupe moto-pompe selon la présente invention n'est pas en marche et l'arbre 34 est immobile, le joint hydrostatique 72 n 1 continue à réduire la pression dans le circuit en la faisant passer de 17 225 kPa du côté haute pression à environ 345 kPa du côté basse pression de celui-ci. Cependant, le joint n 2, qui est du type hydrodynamique, est amené à se fermer par la pression en aval exercée sur la bague 150 du joint n 2, ce qui fait venir le seuil d'étanchéité 180 au contact de la surface supérieure de l'élément rapporté de la couronne pour arrêter entièrement tout écoulement de liquide dans le joint n 2. Evidemment, le joint secondaire 164 de segment de piston empêche simultanément tout passage de liquide. Comme il n'y a aucune pression dans le joint n 3, ou tout au plus une baisse de pression minime dans celui-ci, les joints n 3 et n 4 seront eux aussi sensiblement fermés. Dans le cas peu probable d'un mauvais fonctionnement du joint n 1, la totalité de la pression peut traverser celui-ci jusqu'à atteindre le joint n 2. Même si ce dernier joint est conçu pour un fonctionnement normal avec une pression d'environ 345 à 620 kPa dans celui-ci, il reçoit la totalité de la pression et il est amené à se fermer si l'arbre est immobile, ou bien il réduit cette pression comme le fait normalement un joint du type Rayleigh dans le cas o l'arbre 34 tourne. De même, si l'arDre 34 est immobile, le joint n 3 est mis en position fermée et le joint n 4 est en position fermée du fait des forces élastiques agissant sur les segments de la bague d'étanchéité. Toute pression non réduite par le joint n 2 sera réduite par la fonction d'étanchéité Rayleigh du joint n 3, et toute pression non réduite par le joint n 3 sera absorbée par le joint n 4, qui renverra par pompage le liquide à haute pression dans le logement à haute pression, conformément In the case where the motor-pump unit according to the present invention is not running and the shaft 34 is stationary, the hydrostatic seal 72 n 1 continues to reduce the pressure in the circuit by passing it from 17,225 kPa from high pressure side at around 345 kPa on the low pressure side thereof. However, the seal No. 2, which is of the hydrodynamic type, is caused to close by the downstream pressure exerted on the ring 150 of the seal No. 2, which brings the sealing threshold 180 into contact with the upper surface of the crown insert to completely stop any flow of liquid in seal no. 2. Obviously, the secondary seal 164 of the piston ring simultaneously prevents any passage of liquid. Since there is no pressure in the No. 3 joint, or at most a minimal pressure drop therein, the No. 3 and No. 4 joints will also be substantially closed. In the unlikely event that seal # 1 malfunctions, all of the pressure may pass through until seal # 2 is reached. Even if the latter is designed for normal operation with pressure of about 345 to 620 kPa in this one, it receives the totality of the pressure and it is brought to close if the shaft is stationary, or else it reduces this pressure as a joint of the Rayleigh type normally does in the case o the shaft 34 rotates. Likewise, if the arDre 34 is stationary, the seal n 3 is put in the closed position and the seal n 4 is in the closed position due to the elastic forces acting on the segments of the sealing ring. Any pressure not reduced by seal # 2 will be reduced by the Rayleigh seal function of seal # 3, and any pressure not reduced by seal # 3 will be absorbed by seal # 4, which will pump the liquid back at high pressure. in the high-pressure housing, in accordance
au principe d'un joint à segment à charge hydrostatique. the principle of a segment seal with hydrostatic charge.
Cependant, si le joint n 2 ainsi que le joint n 1 sont simultanément détectueux au moment o l'arbre tourne, la totalité de la pression du circuit sera dans le joint n 3, et ce joint, bien qu'il soit normalement conçu pour réduire une faible pression, réduira une grande partie de la pression totale du circuit. Le joint n 4, dans lequel se produira une réduction de pression beaucoup plus grande en raison du fait que seul le joint n 3 réduit la pression du circuit en amont de celui-ci, continuera à However, if seal # 2 and seal # 1 are simultaneously detectable when the shaft turns, all of the circuit pressure will be in seal # 3, and this seal, although it is normally designed to reducing a low pressure will reduce a large part of the total circuit pressure. Seal # 4, in which a much greater pressure reduction will occur due to the fact that only Seal # 3 reduces the system pressure upstream of it, will continue to
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fonctionner comme un joint à charge hydrostatique, en renvoyant par pompage du liquide dans la région à haute pression. Même si la pression réduite dans celui-ci est proche de la pression totale du circuit, les segments du joint n 4 se déplaceront de façon que son seuil d'étanchéité vienne frotter fortement contre le manchon supérieur 268 disposé sur l'arbre 34 et qu'il contienne sensiblement la tension pendant suffisamment de temps pour permettre l'arrêt et la mise hors pression de l'ensemble du circuit en vue de la réparation et/ou du remplacement de celui-ci. Si les joints n 1 et n 2 tombent simultanément en panne alors que l'arbre ne tourne pas, le joint hydrodynamique n 3 sera soumis à la totalité de la pression et le seuil d'étanchéité 245 du joint n 3 viendra au contact de la surface supérieure 17 de la couronne 208 du joint n 3 pour fermer le joint n 3 et supporter la totalité de la pression. Si le joint n 3 vient lui aussi à connâître des problèmes, et si la totalité de la pression passe dans celui-ci sans diminuer notablement alors que l'arbre est immobile, la totalité de la pression sera dans le joint n 4, en amenant les surfaces d'étanchéité secondaires 264 et 266 à venir établir un contact étanche du fait de la pression du circuit. Le seuil d'étanchéité 262 présent sur les segments 256A de joint doit être au contact de la surface extérieure du manchon 268 d'arbre pour absorber la totalité de la pression du circuit sensiblement sans act as a hydrostatic seal, pumping liquid back to the high pressure area. Even if the reduced pressure in this one is close to the total pressure of the circuit, the segments of the joint n 4 will move so that its sealing threshold comes to rub strongly against the upper sleeve 268 disposed on the shaft 34 and that 'It substantially contains the voltage for sufficient time to allow the shutdown and depressurization of the entire circuit for repair and / or replacement thereof. If the seals n 1 and n 2 fail simultaneously while the shaft is not rotating, the hydrodynamic seal n 3 will be subjected to the entire pressure and the tightness threshold 245 of the seal n 3 will come into contact with the upper surface 17 of the crown 208 of the joint 3 to close the joint 3 and withstand all of the pressure. If joint # 3 also experiences problems, and if all of the pressure passes through it without significantly decreasing while the shaft is stationary, all of the pressure will be in joint # 4, bringing the secondary sealing surfaces 264 and 266 coming to establish a sealed contact due to the pressure of the circuit. The sealing threshold 262 present on the seal segments 256A must be in contact with the external surface of the shaft sleeve 268 to absorb all of the pressure of the circuit substantially without
*aucune fuite.* no leaks.
Selon la présente invention, les dispositifs de joints n 2, n 3 et n 4 sont conçus pour être déposés sous la forme de sous-ensembles en vue de leur entretien, réparation et/ou remplacement, d'une manière dans laquelle le moteur 29 n'a pas à être sorti de la pompe 14. Plus particulièrement, dans le cas o un entretien programmé ou un entreti en non pro grammé est s ouhaitab le, et s i le système de réacteur est arrêté et According to the present invention, the seal devices n 2, n 3 and n 4 are designed to be deposited in the form of sub-assemblies for their maintenance, repair and / or replacement, in a manner in which the engine 29 does not have to be removed from the pump 14. More particularly, in the case where a scheduled maintenance or an unscheduled maintenance is desired, and if the reactor system is stopped and
refroidi, il est possible d'accéder aux joints par l'ouverture 50 du support 40 de moteur. cooled, it is possible to access the seals through the opening 50 of the engine support 40.
En particulier, lorsque les boulons 60 sont retirés, le dispositif amovible d'accouplement 58 d'arDres peut être retiré par l'ouverture 50 pour rendre accessible l'extrémité supérieure de l'arbre 34. Si les manchons 280, 268 et 134 d'arDre ont un diamètre suffisant pour recevoir la bride inférieure 56 dans les ouvertures des manchons, il n'est pas nécessaire de retirer la bride inférieure 56 de l'extrémité supérieure de l'arbre 34 de pompe. Cependant, si la bride 56 ne peut pas être reçue dans les ouvertures des manchons d'arbre précités, il faut alors retirer la bride 56. La distance ente la bride 54 et la bride 56 (c'est-à-dire la longueur du dispositif d'accouplement 58) est établie à un maximum pour permettre le passage des divers manchons d'arbre et des diverses pièces du logement entre les extrémités libres de l'arDre 52 de moteur et de l'arbre 34 de In particular, when the bolts 60 are removed, the removable coupling device 58 of ArDres can be removed through the opening 50 to make the upper end of the shaft 34 accessible. If the sleeves 280, 268 and 134 d 'arDre have a sufficient diameter to receive the lower flange 56 in the openings of the sleeves, it is not necessary to remove the lower flange 56 from the upper end of the pump shaft 34. However, if the flange 56 cannot be received in the openings of the aforementioned shaft sleeves, then the flange 56 must be removed. The distance between the flange 54 and the flange 56 (that is to say the length of the coupling device 58) is set to a maximum to allow the passage of the various shaft sleeves and the various parts of the housing between the free ends of the motor shaft 52 and the shaft 34 of
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pompe. Cependant, lorsqu'un nouveau système d'étanchéité d'arbre, plus long, est installé sur des groupes moto-pompes existants, il est trop coûteux de soulever davantage le bloc moteur au-dessus de la pompe et de remplacer ou d'agrandir le support 40 de moteur et le dispositif d'accouplement 58. Ainsi, pour des groupes moto pompes existants, il peut être nécessaire d'utiliser un manchon d'arbre supplémentaire tel que le manchon supérieur 268. Ainsi, pour certaines moto-pompes, l'organe le plus long pouvant passer latéralement entre l'arbre 52 de moteur et sa bride 154 et le haut de l'arbre 34 de pompe peut être le manchon intermédiaire 134 d'arbre; pour cette raison, un manchon supérieur 268 peut être nécessaire pour améliorer des groupes moto pompes existants avec le joint n 4 selon la présente invention. Si ce n'est pas nécessaire, le manchon intermédiaire 134 peut être allongé pour s'étendre entièrement pump. However, when a new, longer shaft seal system is installed on existing motor pump units, it is too costly to lift the engine block further above the pump and replace or enlarge the engine support 40 and the coupling device 58. Thus, for existing motor pump groups, it may be necessary to use an additional shaft sleeve such as the upper sleeve 268. Thus, for certain motor pumps, the longest member that can pass laterally between the motor shaft 52 and its flange 154 and the top of the pump shaft 34 may be the intermediate shaft sleeve 134; for this reason, an upper sleeve 268 may be necessary to improve existing motor pump groups with the seal No. 4 according to the present invention. If not needed, the intermediate sleeve 134 can be extended to extend fully
jusqu'au manchon de fixation 284 au lieu d'être prolongé par un manchon séparé 268. up to the fixing sleeve 284 instead of being extended by a separate sleeve 268.
Dans cet exemple, toutes les parties du logement qui sont retirces sont plus courtes que le manchon intermédiaire 134 d'arbre et peuvent être retirées sans soulever le In this example, all parts of the housing which are removed are shorter than the intermediate shaft sleeve 134 and can be removed without lifting the
moteur 29.motor 29.
Pour retirer le joint n 4, on retire tout d'abord l'écrou de fixation 282 et le manchon de fixation 280. Ensuite, on retire le manchon 268. Ensuite, les boulons 64 qui fixent le couvercle de fermeture 39 sur le segment 37 de logement sont retirés, et le dispositif de joint 78 n 4 peut alors être soulevé d'une seule pièce vers le haut par dessus l'extrémité supérieure de l'arbre 34 de pompe, puis latéralement entre l'extrémité supérieure de l'arbre 34 de pompe et la bride d'extrémité inférieure 54 du moteur pour être sorti par l'ouverture 50 du support 40 de moteur. I1 est également possible de retirer le couvercle de fermeture 39, comportant le dispositif de joint 78 n 4, en même temps que le manchon 268 (après avoir retiré les éléments de fixation constitués par l'écrou 282, le manchon 280 et les boulons 264). Ensuite, les joints n 2 et 3 peuvent être retirés en une seule man_uvre de levage, et la bague d'étanchéité n 1 peut être retirée lors To remove the gasket n 4, first remove the fixing nut 282 and the fixing sleeve 280. Then, remove the sleeve 268. Then, the bolts 64 which fix the closing cover 39 on the segment 37 are removed, and the 78 n 4 seal device can then be lifted in one piece upwards over the upper end of the pump shaft 34, then laterally between the upper end of the shaft 34 of the pump and the lower end flange 54 of the motor to be released through the opening 50 of the support 40 of the motor. It is also possible to remove the closing cover 39, comprising the sealing device 78 n 4, at the same time as the sleeve 268 (after having removed the fixing elements constituted by the nut 282, the sleeve 280 and the bolts 264 ). Then the seals # 2 and 3 can be removed in one lifting operation, and the seal ring # 1 can be removed when
d'une man_uvre de levage séparée, comme décrit plus loin. a separate lifting operation, as described below.
S'il est seulement souhaitable d'examiner le système de joint 78 n 4 ou de remplacer les segments 256A du joint n 4, cela peut se faire, selon la présente invention, sans détacher ni déposer l'accouplement 58 d'arbres. I1 suffit de retirer les boulons 64 à tête, les ergots coniques d'alignement 69 et les boulons latéraux 70 des brides 68 du couvercle de fermeture 39 pour séparer les deux moitiés 39A et 39B du couvercle. Ensuite, on peut soulever légèrement le couvercle de fermeture 39 audessus des épaulements complémentaires 250, et l'un des sous-ensembles du joint n 4, contenu dans l'une des moitiés du couvercle de fermeture, par exemple 39A, pourra être alors If it is only desirable to examine the 78 n 4 seal system or to replace the 256 A segments of the 4 n seal, this can be done, according to the present invention, without detaching or removing the coupling 58 from the shafts. It suffices to remove the head bolts 64, the conical alignment pins 69 and the lateral bolts 70 from the flanges 68 of the closure cover 39 to separate the two halves 39A and 39B of the cover. Then, the closure cover 39 can be lifted slightly above the additional shoulders 250, and one of the subsets of the seal no. 4, contained in one of the halves of the closure cover, for example 39A, can then be
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séparé du sous-ensemble du joint n 4 contenu dans 1'autre moitié 39B. Tous les éléments constitutifs du joint n 4, dont les segments 256A de joint, peuvent être retirés sous la forme de deux sous-ensembles sans retirer le dispositif d'accouplement 58 separated from the sub-assembly of joint No. 4 contained in the other half 39B. All of the components of seal # 4, including the seal segments 256A, can be removed as two subassemblies without removing the coupling device 58
d'artres, le manchon 268 ou 1'écrou 282 et le manchon 280 de fixation. artres, the sleeve 268 or the nut 282 and the fixing sleeve 280.
Cependant, pour un entretien normal, le dispositif de joint 78 n 4 peut être déposé soit en séparant les deux moitiés du couvercle de fermeture 39, comme décrit plus haut, avant ou après la dépose du manchon 268, soit en même temps que la dépose du manchon supérieur 268 du couvercle de fermeture sans séparer les moitiés 39A et 39B. La forme préférce de réalisation de la présente invention consiste à retirer d'abord le manchon 268 puis à séparer les deux sous-ensembles contenus dans le However, for normal maintenance, the seal device 78 n 4 can be removed either by separating the two halves of the closure cover 39, as described above, before or after removing the sleeve 268, or at the same time as removing it. of the upper sleeve 268 of the closure cover without separating the halves 39A and 39B. The preferred embodiment of the present invention consists in first removing the sleeve 268 and then in separating the two sub-assemblies contained in the
couvercle de fermeture 39, en retirant de ce fait séparément chaque sousensemble. closure cover 39, thereby removing each subassembly separately.
Pendant un entretien normal, l'examen et/ou le remplacement de joints concerne les joints n 2 et n 3. Après que le joint n 4 a été retiré, les joints n 2 et n 3 During normal maintenance, examination and / or replacement of seals concerns seals 2 and 3. After seal 4 has been removed, seals 2 and 3
sont retirés d'une seule pièce par une seule man_uvre de levage, de la manière suivante. are removed in one piece by a single lifting operation, as follows.
Tout d'abord, les boulons 63 qui relient les segments 35 et 37 de logement au segment 33 de logement sont dévissés et enlevés par l'ouverture 50 du support de moteur. Un outil de levage approprié est alors placé sur le manchon 134 d'arbre pour soulever le manchon 134 par- dessus l'extrémité supérieure de l'arbre 34 de pompe, en entraînant avec lui, d'une seule pièce, le contre-écrou 142 et la cuvette de verrouillage 144, le dispositif de joint 76 n 3, le segment 35 de logement du n 2, le segment 37 de logement et le dispositif de joint 74 n 2. Si on le souhaite, l'élément de support 102 du joint n 1, qui est alors accessible par le dessus du segment inférieur 33 de logement, peut être soulevé d'une seule pièce en entrâînant avec lui la bague d'étanchéité 82 n 1 par interaction entre la bague extérieure 132 située sur celle-ci et l'épaulement situé dans le fond de l'évidement 130 de l'élément de support 102 de joint. L'examen des joints n 2 et n 3 et, si on le souhaite, de la bague d'étanchéité 82 n 1, peut être effectué à cet instant, ou encore des sous-ensembles de rechange peuvent être introduits dans le logement 32 de joints, de sorte que l'examen des différents joints peut être effectué ultérieurement et que la pompe peut être remise en service plus rapidement. La bague d'étanchéité n 1 et les systèmes de joint n 2, 3 et 4 (ou le joint n 4 seulement) peuvent être réassemblés et le logement de joints peut être fermé en inversant l'ordre des opérations. I1 est entendu que le diamètre de l'arDre 34 pour des groupes moto pompes pour réacteurs peut être de l'ordre de 178 à 203 mm. I1 est également entendu que le groupe moto-pompe selon la présente invention, qui comporte un nouveau First of all, the bolts 63 which connect the housing segments 35 and 37 to the housing segment 33 are unscrewed and removed through the opening 50 of the motor support. A suitable lifting tool is then placed on the shaft sleeve 134 to lift the sleeve 134 over the upper end of the pump shaft 34, carrying with it, in one piece, the lock nut. 142 and the locking cup 144, the seal device 76 no 3, the housing segment 35 of the no 2, the housing segment 37 and the seal device 74 no 2. If desired, the support element 102 of seal n 1, which is then accessible from above the lower segment 33 of housing, can be lifted in one piece by entraining with it the sealing ring 82 n 1 by interaction between the outer ring 132 located on it ci and the shoulder located in the bottom of the recess 130 of the joint support element 102. The examination of the seals no 2 and no 3 and, if desired, of the sealing ring 82 no 1, can be carried out at this time, or alternatively spare sub-assemblies can be introduced into the housing 32 of seals, so that the examination of the different seals can be carried out later and the pump can be put back into service more quickly. Seal ring # 1 and seal systems # 2, 3, and 4 (or seal # 4 only) can be reassembled and the seal housing can be closed by reversing the order of operations. I1 is understood that the diameter of the arDre 34 for motor pump groups for reactors can be of the order of 178 to 203 mm. It is also understood that the motor-pump unit according to the present invention, which includes a new
34 282436534 2824365
système d'étanchéité perfectionné décrit ci-dessus, permet d'assurer, pratiquement dans toutes circonstances, qu'un système sûr d'étanchéité sans fuite existe pour le groupe, la réparation et le remplacement des joints pouvant s'effectuer en arrêtant le système pendant un minimum de temps. En outre, de nombreux aspects des éléments de la présente invention sont liés entre eux mais peuvent aussi être utilisés séparément; ensemble, ils contribuent par leur action coordonnée à créer un système et une combinaison de pièces à fonctionnement stable. Bien que les éléments constituant la présente invention puissent être utilisés séparément ou ensemble sans s'élogement du cadre et de l'esprit de celle- ci, il est entendu que la forme de réalisation spécifque sera interprétée de la manière aussi large que le permet la technique antérieure et non dans improved sealing system described above, makes it possible to ensure, practically in all circumstances, that a safe system of sealing without leakage exists for the group, the repair and the replacement of the joints being able to be carried out by stopping the system for a minimum of time. In addition, many aspects of the elements of the present invention are interrelated but can also be used separately; together, they contribute by their coordinated action to create a system and a combination of parts with stable functioning. Although the elements constituting the present invention can be used separately or together without praising the framework and the spirit thereof, it is understood that the specific embodiment will be interpreted as broadly as possible. prior art and not in
un sens limitatif.a limiting sense.
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FR0106017A FR2824365A1 (en) | 2001-05-04 | 2001-05-04 | Sealing system for coolant pump used in nuclear power plant, has back-up sealing arrangement shaped to close its seal gap, when pump shaft is not rotating |
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---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20070131 |