Pompa immersa per la circolazione del sodio in un reattore nucleare veloce (GB)
Tipologia
Fascicolo
Descrizione
Corrispondenza tra Ansaldo NIRA (rag. Merciari, avv. Salvadè, ing. Sardone, dott. Basile) e Ufficio Professionale Proprietà Intellettuale Vettor Galletti.
Specifiche del brevetto
Titolare: NIRA Spa
Inventori: Diego Rosa, Domenico Sardone
Riassunto: L’invenzione si riferisce ad una pompa immersa per la circolazione del sodio in un reattore nucleare veloce.
In una pompa ad asse verticale, la cui cassa termina inferiormente con un condotto di aspirazione verticale, aperto verso il basso e con una coclea che circonda il mozzo della girante, secondo l’invenzione sono previste per la girante delle palette a sbalzo che, pertanto, non sono chiuse perifericamente da un anello.
In assenza dell’anello di collegamento delle estremità libere delle palette della girante il cuscinetto portante della girante deve essere sistemato più in alto con la conseguenza di fare lavorare a sbalzo la girante.
La riduzione delle masse in gioco, per l’assenza dell’anello suddetto, consente tuttavia la sistemazione del cuscinetto portante all’interno del mozzo della girante con un’ulteriore riduzione degli ingombri delle parti asportabili fisse e mobili della pompa; questo riduce il costo della pompa e, indirettamente, anche quello dell’impianto.
Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione: La tendenza nella costruzione degli impianti nucleari, in particolare nei reattori nucleari veloci, che utilizzano sodio liquido come fluido primario e secondario, è quella di ridurre gli ingombri di ogni singolo componente.
Uno dei componenti del reattore di mole maggiore è costituito dalla pompa del sodio secondario, che deve essere installata, in più esemplari, all’interno dell’edificio principale del reattore.
Tecnica nota: Le pompe attualmente note per il sodio sono costituite da pompe assiali, la cui girante, avvolta da una coclea, aspira dal basso il fluido da pompare.
Normalmente le palette della girante sono connesse, perifericamente, a un anello di irrigidimento, la cui superficie esterna è utilizzata come componente girevole di un cuscinetto idraulico, la cui funzione portante è assolta dal liquido pompato.
Limiti della tecnica nota: La presenza dell’anello di irrigidimento aumenta notevolmente le masse rotanti in gioco, che sono costituite, nell’ordine, dall’albero della girante, dal mozzo della girante, dalle palette e dall’anello di irrigidimento; quest’ultimo, non solo ha una massa sensibile rispetto, ad esempio, alla massa delle palette, ma presenta anche, sempre rispetto, ad esempio, alla massa delle palette, un momento d’inerzia polare maggiore, essendo disposto esternamente.
Definizione del problema tecnico risolto dall’invenzione: Secondo l’invenzione, l’anello di collegamento delle estremità esterne delle palette della girante è eliminato e il cuscinetto portante della girante è sistemato all’interno della parte fissa del mozzo della girante con una notevole riduzione del peso e dell’ingombro della pompa.
Esposizione dell’idea inventiva: Forma oggetto della presente invenzione una pompa immersa per la circolazione del sodio nei circuiti di un reattore nucleare veloce, in cui le palette della girante sono libere alle loro estremità esterne e un cuscinetto portante è realizzato all’interno del mozzo del diffusore soprastante la girante.
Nella pompa suddetta il fluido portante del cuscinetto idraulico è alimentato dalle palette della girante.
La superficie portante fissa del cuscinetto idraulico è costituita dalla faccia interna di un anello fisso montato all’interno del mozzo del diffusore distanziato dalla parete di quest’ultimo mediante opportune razze, in modo da creare un vano anulare di risalita per il fluido uscente dall’estremità inferiore del cuscinetto idraulico.
La superficie portante girevole del cuscinetto idraulico è costituita dalla superficie esterna di un anello alettato sull’albero della girante; detto anello è dotato di una camera anulare, aperta verso il basso, detta anche prima cavità, connessa, attraverso un numero di passaggi opportuno, con il meato esistente tra la superficie portante fissa e la superficie portante mobile del cuscinetto idraulico.
L’anello alettato sull’albero della girante prevede, esternamente alla prima cavità anulare sopraccitata una seconda cavità anulare che comunica, internamente, con la prima cavità suddetta attraverso una prima serie di fori distribuiti regolarmente in modo circonferenziale in modo regolare e, esternamente, con il meato esistente tra le superfici portanti fissa e mobile del cuscinetto idraulico, attraverso una seconda serie di fori distribuiti regolarmente in modo circonferenziale.
Sulla superficie portante mobile del cuscinetto idraulico in corrispondenza della seconda serie di fori sono predisposte opportune scanalature verticali, che consentono di distribuire in altezza il fluido proveniente dalla seconda serie di fori.
Descrizione di almeno un esempio di realizzazione: La cassa della pompa prevede un primo involucro esterno fissato ad una soletta dell’edificio reattore nella fase di montaggio dell’impianto.
L’involucro esterno sopraccitato, inamovibile, della cassa della pompa prevede una parte cilindrica dotata superiormente di una flangia fissata al di sotto di una piastra di supporto, appoggiata sopra la soletta dell’edificio reattore attorno ad un foro, praticato all’interno dell’edificio reattore stesso.
La piastra di supporto è fissata alla soletta del reattore mediante perni filettati.
Il corpo cilindrico tubolare prevede dei fori e, inferiormente, si allarga nel corpo della coclea, che è fornita di aperture radiali e di un cono di aspirazione inferiore.
La pompa prevede, in modo di per sé noto, un albero verticale, la cui estremità inferiore è calettata ad un mozzo sostanzialmente conico, al quale soni fissate le palette, che formano, nel loro complesso, una girante.
Al di sopra del mozzo, attorno all’albero, è predisposta una carenatura fissa, che si raccorda alla parete interna della cella.
La carenatura fissa suddetta sostiene la parete fissa del diffusore, il quale comprende un corpo tubolare, che chiude l’estremità esterna della paletta fissa del diffusore e si prolunga inferiormente in modo da inserirsi a misura all’interno di una flangia cilindrica sporgente all’interno della coclea e attorno al condotto di aspirazione.
La carenatura dell’albero si prolunga all’interno del corpo tubolare anch’essa sotto forma di un corpo tubolare ulteriore, il quale termina superiormente con una flangia ulteriore, che si appoggia alla flangia fissata al di sotto della piastra di supporto ed è collegata stabilmente a quest’ultima tramite bulloni.
In corrispondenza della radice del corpo tubolare si ha anche la radice del corpo tubolare ulteriore. In detta zona, tra i due corpi tubolari, vi sono dei mezzi di centraggio.
Di conseguenza, l’insieme costituito dalla flangia ulteriore, dal corpo tubolare ulteriore, dal diffusore e dalla carenatura è sfilabile verticalmente verso l’alto, assieme all’albero, alla paletta girevole ed al mozzo.
Nelle pompe di tipo noto, destinate al pompaggio del sodio di un reattore nucleare veloce, la girante prevede che le sue palette siano contenute, alla loro estremità esterna, da un anello di irrigidimento, la cui superficie esterna è utilizzata come superficie esterna girevole di un cuscinetto idraulico.
Secondo l’invenzione, le palette della girante sono libere in corrispondenza delle loro estremità esterne, ovvero non sono collegate o sostenute da alcun anello; in questo modo, viene a mancare una superficie girevole per un cuscinetto idraulico portante e non è pensabile fare lavorare a sbalzo l’albero.
Secondo l’invenzione, il cuscinetto idraulico necessario per non fare lavorare a sbalzo l’albero è realizzato all’interno della carenatura che circonda l’albero all’altezza del diffusore e che possiamo semplicemente chiamare mozzo del diffusore.
Il cuscinetto idraulico della pompa secondo l’invenzione prevede, all’interno del mozzo del diffusore, una prima superficie portante, fissa, cilindrica e concava, realizzata dalla faccia interna di un anello sostenuto dalla superficie interna del mozzo del diffusore mediante mensole o razze.
La superficie portante girevole e interna del cuscinetto è costituita dalla superficie esterna di un anello calettato sull’albero. Detto anello prevede una prima cavità anulare aperta verso il basso e in comunicazione, attraverso un’intercapedine assiale con la zona di separazione tra le palette della girante e le palette del diffusore; detta intercapedine anulare è pertanto alimentata dal fluido pompato alla pressione presente all’uscita della girante. Tale pressione è ulteriormente aumentata da palette ausiliarie previste all’ingresso della cavità anulare aperta verso il basso.
L’anello calettato sull’albero e girevole con l’albero prevede una seconda cavità anulare, avente funzione di camera di distribuzione, collegata con la prima cavità attraverso fori di passaggio distribuiti regolarmente in modo circonferenziale.
Ulteriori fori di passaggio, di diametro inferiore, anch’essi distribuiti regolarmente in modo circonferenziale, mettono in comunicazione la camera di distribuzione con in meato anulare esistente tra la superficie portante girevole e la superficie portante fissa.
Scanalature verticali consentono di distribuire in altezza il fluido in pressione proveniente dagli ulteriori fori di passaggio.
Il liquido che esce dall’estremità superiore del meato anulare si dirige naturalmente nella zona definita dal corpo tubolare opportunamente forato, per cui può mescolarsi al liquido contenuto nel serbatoio principale del reattore.
Inferiormente, il liquido in pressione, uscente dal meato anulare, può risalire verso l’alto lungo l’intercapedine esistente tra l’anello fisso e la faccia interna del mozzo del diffusore.
Vantaggi:
La riduzione delle masse in gioco consente la riduzione delle dimensioni del cuscinetto idraulico con conseguente maggiore sicurezza delle condizioni di funzionamento rispetto ai cuscinetti di tipo tradizionale.
Specifiche del brevetto
Titolare: NIRA Spa
Inventori: Diego Rosa, Domenico Sardone
Riassunto: L’invenzione si riferisce ad una pompa immersa per la circolazione del sodio in un reattore nucleare veloce.
In una pompa ad asse verticale, la cui cassa termina inferiormente con un condotto di aspirazione verticale, aperto verso il basso e con una coclea che circonda il mozzo della girante, secondo l’invenzione sono previste per la girante delle palette a sbalzo che, pertanto, non sono chiuse perifericamente da un anello.
In assenza dell’anello di collegamento delle estremità libere delle palette della girante il cuscinetto portante della girante deve essere sistemato più in alto con la conseguenza di fare lavorare a sbalzo la girante.
La riduzione delle masse in gioco, per l’assenza dell’anello suddetto, consente tuttavia la sistemazione del cuscinetto portante all’interno del mozzo della girante con un’ulteriore riduzione degli ingombri delle parti asportabili fisse e mobili della pompa; questo riduce il costo della pompa e, indirettamente, anche quello dell’impianto.
Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione: La tendenza nella costruzione degli impianti nucleari, in particolare nei reattori nucleari veloci, che utilizzano sodio liquido come fluido primario e secondario, è quella di ridurre gli ingombri di ogni singolo componente.
Uno dei componenti del reattore di mole maggiore è costituito dalla pompa del sodio secondario, che deve essere installata, in più esemplari, all’interno dell’edificio principale del reattore.
Tecnica nota: Le pompe attualmente note per il sodio sono costituite da pompe assiali, la cui girante, avvolta da una coclea, aspira dal basso il fluido da pompare.
Normalmente le palette della girante sono connesse, perifericamente, a un anello di irrigidimento, la cui superficie esterna è utilizzata come componente girevole di un cuscinetto idraulico, la cui funzione portante è assolta dal liquido pompato.
Limiti della tecnica nota: La presenza dell’anello di irrigidimento aumenta notevolmente le masse rotanti in gioco, che sono costituite, nell’ordine, dall’albero della girante, dal mozzo della girante, dalle palette e dall’anello di irrigidimento; quest’ultimo, non solo ha una massa sensibile rispetto, ad esempio, alla massa delle palette, ma presenta anche, sempre rispetto, ad esempio, alla massa delle palette, un momento d’inerzia polare maggiore, essendo disposto esternamente.
Definizione del problema tecnico risolto dall’invenzione: Secondo l’invenzione, l’anello di collegamento delle estremità esterne delle palette della girante è eliminato e il cuscinetto portante della girante è sistemato all’interno della parte fissa del mozzo della girante con una notevole riduzione del peso e dell’ingombro della pompa.
Esposizione dell’idea inventiva: Forma oggetto della presente invenzione una pompa immersa per la circolazione del sodio nei circuiti di un reattore nucleare veloce, in cui le palette della girante sono libere alle loro estremità esterne e un cuscinetto portante è realizzato all’interno del mozzo del diffusore soprastante la girante.
Nella pompa suddetta il fluido portante del cuscinetto idraulico è alimentato dalle palette della girante.
La superficie portante fissa del cuscinetto idraulico è costituita dalla faccia interna di un anello fisso montato all’interno del mozzo del diffusore distanziato dalla parete di quest’ultimo mediante opportune razze, in modo da creare un vano anulare di risalita per il fluido uscente dall’estremità inferiore del cuscinetto idraulico.
La superficie portante girevole del cuscinetto idraulico è costituita dalla superficie esterna di un anello alettato sull’albero della girante; detto anello è dotato di una camera anulare, aperta verso il basso, detta anche prima cavità, connessa, attraverso un numero di passaggi opportuno, con il meato esistente tra la superficie portante fissa e la superficie portante mobile del cuscinetto idraulico.
L’anello alettato sull’albero della girante prevede, esternamente alla prima cavità anulare sopraccitata una seconda cavità anulare che comunica, internamente, con la prima cavità suddetta attraverso una prima serie di fori distribuiti regolarmente in modo circonferenziale in modo regolare e, esternamente, con il meato esistente tra le superfici portanti fissa e mobile del cuscinetto idraulico, attraverso una seconda serie di fori distribuiti regolarmente in modo circonferenziale.
Sulla superficie portante mobile del cuscinetto idraulico in corrispondenza della seconda serie di fori sono predisposte opportune scanalature verticali, che consentono di distribuire in altezza il fluido proveniente dalla seconda serie di fori.
Descrizione di almeno un esempio di realizzazione: La cassa della pompa prevede un primo involucro esterno fissato ad una soletta dell’edificio reattore nella fase di montaggio dell’impianto.
L’involucro esterno sopraccitato, inamovibile, della cassa della pompa prevede una parte cilindrica dotata superiormente di una flangia fissata al di sotto di una piastra di supporto, appoggiata sopra la soletta dell’edificio reattore attorno ad un foro, praticato all’interno dell’edificio reattore stesso.
La piastra di supporto è fissata alla soletta del reattore mediante perni filettati.
Il corpo cilindrico tubolare prevede dei fori e, inferiormente, si allarga nel corpo della coclea, che è fornita di aperture radiali e di un cono di aspirazione inferiore.
La pompa prevede, in modo di per sé noto, un albero verticale, la cui estremità inferiore è calettata ad un mozzo sostanzialmente conico, al quale soni fissate le palette, che formano, nel loro complesso, una girante.
Al di sopra del mozzo, attorno all’albero, è predisposta una carenatura fissa, che si raccorda alla parete interna della cella.
La carenatura fissa suddetta sostiene la parete fissa del diffusore, il quale comprende un corpo tubolare, che chiude l’estremità esterna della paletta fissa del diffusore e si prolunga inferiormente in modo da inserirsi a misura all’interno di una flangia cilindrica sporgente all’interno della coclea e attorno al condotto di aspirazione.
La carenatura dell’albero si prolunga all’interno del corpo tubolare anch’essa sotto forma di un corpo tubolare ulteriore, il quale termina superiormente con una flangia ulteriore, che si appoggia alla flangia fissata al di sotto della piastra di supporto ed è collegata stabilmente a quest’ultima tramite bulloni.
In corrispondenza della radice del corpo tubolare si ha anche la radice del corpo tubolare ulteriore. In detta zona, tra i due corpi tubolari, vi sono dei mezzi di centraggio.
Di conseguenza, l’insieme costituito dalla flangia ulteriore, dal corpo tubolare ulteriore, dal diffusore e dalla carenatura è sfilabile verticalmente verso l’alto, assieme all’albero, alla paletta girevole ed al mozzo.
Nelle pompe di tipo noto, destinate al pompaggio del sodio di un reattore nucleare veloce, la girante prevede che le sue palette siano contenute, alla loro estremità esterna, da un anello di irrigidimento, la cui superficie esterna è utilizzata come superficie esterna girevole di un cuscinetto idraulico.
Secondo l’invenzione, le palette della girante sono libere in corrispondenza delle loro estremità esterne, ovvero non sono collegate o sostenute da alcun anello; in questo modo, viene a mancare una superficie girevole per un cuscinetto idraulico portante e non è pensabile fare lavorare a sbalzo l’albero.
Secondo l’invenzione, il cuscinetto idraulico necessario per non fare lavorare a sbalzo l’albero è realizzato all’interno della carenatura che circonda l’albero all’altezza del diffusore e che possiamo semplicemente chiamare mozzo del diffusore.
Il cuscinetto idraulico della pompa secondo l’invenzione prevede, all’interno del mozzo del diffusore, una prima superficie portante, fissa, cilindrica e concava, realizzata dalla faccia interna di un anello sostenuto dalla superficie interna del mozzo del diffusore mediante mensole o razze.
La superficie portante girevole e interna del cuscinetto è costituita dalla superficie esterna di un anello calettato sull’albero. Detto anello prevede una prima cavità anulare aperta verso il basso e in comunicazione, attraverso un’intercapedine assiale con la zona di separazione tra le palette della girante e le palette del diffusore; detta intercapedine anulare è pertanto alimentata dal fluido pompato alla pressione presente all’uscita della girante. Tale pressione è ulteriormente aumentata da palette ausiliarie previste all’ingresso della cavità anulare aperta verso il basso.
L’anello calettato sull’albero e girevole con l’albero prevede una seconda cavità anulare, avente funzione di camera di distribuzione, collegata con la prima cavità attraverso fori di passaggio distribuiti regolarmente in modo circonferenziale.
Ulteriori fori di passaggio, di diametro inferiore, anch’essi distribuiti regolarmente in modo circonferenziale, mettono in comunicazione la camera di distribuzione con in meato anulare esistente tra la superficie portante girevole e la superficie portante fissa.
Scanalature verticali consentono di distribuire in altezza il fluido in pressione proveniente dagli ulteriori fori di passaggio.
Il liquido che esce dall’estremità superiore del meato anulare si dirige naturalmente nella zona definita dal corpo tubolare opportunamente forato, per cui può mescolarsi al liquido contenuto nel serbatoio principale del reattore.
Inferiormente, il liquido in pressione, uscente dal meato anulare, può risalire verso l’alto lungo l’intercapedine esistente tra l’anello fisso e la faccia interna del mozzo del diffusore.
Vantaggi:
La riduzione delle masse in gioco consente la riduzione delle dimensioni del cuscinetto idraulico con conseguente maggiore sicurezza delle condizioni di funzionamento rispetto ai cuscinetti di tipo tradizionale.
Data testuale
1984 novembre 23 - 1990 dicembre 5
Estremi cronologici
November 23, 1984 – December 5, 1990
Consistenza
cc. 78
Stato di conservazione
Ottimo
Soggetto produttore
Identificativo
BRA.000009
Collocazione
Deposito 420
Note
La domanda di brevetto italiana era stata estesa nei Paesi Bassi e nel Regno Unito.
In Italia e nel Regno Unito la domanda di brevetto era stata rilasciata.
In Italia e nel Regno Unito la domanda di brevetto era stata rilasciata.
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