Confinement des turbomachines

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.