Le confinement des turbomachines est réalisé avec des joints rotodynamiques. Ceux qui font l'objet de cet ouvrage sont les presse-étoupe (encore largement utilisés malgré leur ancienneté), les joints hydrostatiques (utilisés à grande échelle sur les pompes primaires des centrales nucléaires dans le monde) et les garnitures mécaniques (d'une utilisation désormais courante dans l'industrie). L'étanchéité par presse-étoupe est réalisée par des tresses disposées dans un boîtier en sortie d'arbre et comprimées autour de ce dernier. La répartition des pressions latérales autour de l'arbre et du boîtier est décrite par des modèles analytiques. Ces modèles permettent notamment l'optimisation du nombre de tresses. Les matériaux utilisés sont présentés, ainsi que les différents types de montage, en fonction des applications. Un recueil des principaux défauts est proposé ainsi que les remèdes associés.
Les joints hydrostatiques des pompes primaires sont à très fort enjeu sûreté et disponibilité des installations . Leur perte peut en effet conduire à une brèche du circuit primaire et leur anomalie de fonctionnement en exploitation, à un arrêt fortuit de la centrale. Ils comportent une partie flottante solidaire du carter et une partie tournante solidaire de l'arbre. Ces deux parties sont écartées l'une de l'autre de 10 µm environ. Des modèles analytiques développés à partir des équations de Navier-Stokes en solide indéformable sont proposés pour décrire leur physique de fonctionnement. Pour tenir compte de la déformabilité inévitable des composants, un algorithme d'approche inverse est proposé en s'aidant des valeurs lues en salle de contrôle. Cet algorithme permet de construire un modèle du joint en exploitation à l'état sain et d'identifier, en termes de tendance, les éventuels défauts rencontrés en fonctionnement.
Les garnitures mécaniques présentées ici sont dites axiales à faces frottantes. L'une des faces est flexible et l'autre est fixe. Les mécanismes de fonctionnement sont décrits par des modèles analytiques en fonction du mésalignement éventuel des faces. Pour évaluer la fuite, les régimes de lubrification via la fuite sont mis à contribution et une démarche de délimitation de la fuite est proposée. Les arrangements de montage des garnitures mécaniques en fonction des applications sont décrits. Enfin, un recueil des principaux défauts est proposé ainsi que les remèdes associés.
Collection : EDF R&D
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