Brevet FR2130384A1 — publié le 19721103

i- 2130384 La présente invention concerne les montages de faisceau •tabulaire. Dans les montages de faisceau tubulaire, par exemple pour échangeurs de chaleur, il est nécessaire d'espacer les tubes 5 voisins suivant une répartition triangulaire pour permettre à du fluide de circuler autour d'eux en vue d'un échange de chaleur a-• vec tua fluide circulant dans les tubes. Les moyens maintenant les tubes ainsi espacés doivent satisfaire de préférence aux impératifs suivants î 10 1) ne présenter par rapport aux tubes qu'un minimum de jeu diamétral ou, de préférence, maintenir positivement les tubes pour ralentir ou éviter l'usure dans la zone de contact entre chaque tube et le moyen d'entretoisement; 2) avoir un bon pouvoir amortisseur pour absorber toutes vi-15 brations engendrées par le fluide circulant autour ou le long des tubes; 3) être peu coûteux; 4) être faciles à assembler avec les tubes, et 5) s'opposer le moins possible à la circulation de fluide 20 entre les tubes. La présente invention a pour but de proposer un dispositif de montage de faisceau tubulaire comportant des moyens d'espacement des tubes qui n'imprime aux tubes qu'un minimum d'usure, présente un bon pouvoir amortisseur, est peu coûteux et facile 25 à assembler et n'oppose qu'une résistance faible à la circulation de fluide le long des tubes. L'invention a pour objet un dispositif de montage de faisceau tubulaire comprenant un faisceau de tubes latéralement espacés, tin bâti entourant les tubes extérieurs pour les mainte-30 nir en place, un réseau de câbles métalliques dont les extrémités sont immobilisées latéralement par le bâti, tous les tubes, sauf éventuellement ceux situés le plus à l'extérieur, étant situés chacun dans une maille du réseau et chaque câble épousant par déformation une partie de chacun des tubes qu'il touche pour espa-35 cer,suivant une distribution triangulaire,les tubes sur toute leur longueur. Sur les dessins annexés, qui illustrent à titre d'exemples six modes de réalisation de l'invention : la figure 1 est une vue en bout d'un dispositif de mon-40 tage de faisceau tubulaire. 72 09406 2 2130384 La figure 2 est une vue en bout d'un autre dispositif de montage de faisceau tubulaire. La figure 3 est une vue en bout d'un troisième dispositif. 5 La figure 4 montre en coupe le dispositif représenté sur la figure 2, logé dans une chemise. La figure 5 est une vue de profil en coupe partielle d'un faisceau tubulaire d'éléments combustibles nucléaires. La figure 6 est une vue en bout du faisceau de la figu- 10 re 5» La figure 7 est une vue en coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 5* La figure 8 est une vue de détail d'un faisceau tubulaire d'éléments combustibles nucléaires différant de celui des 15 figures 5 à 7. La figure 9 est une vue en coupe suivant la ligne TY-TY de la figure 8, et la figure 10 est une vue de profil avec coupe partielle d'un autre dispositif de montage de faisceau tubulaire d'éléments 20 combustibles nucléaires, différant de celui des figures 5 à 7. Sur la figure 1, on voit un dispositif de montage de faisceau tubulaire comprenant un faisceau de tubes 1 et 2 latéralement espacés, un bâti 4 entourant et maintenant les tubes extérieurs 2, un réseau 6 de cibles métalliques 8 et 10 dont les ex-25 trémités sont immobilisées latéralement par le bâti 4, tous les tubes autres que les tubes 2 situés à l'extérieur, c'est-à-dire tous les tubes 1, étant situés chacun dans une maille 12 du réseau et chaque câble métallique épousant par déformation le tronçon de chacun des tubes 1 et 2 qu'il touche pour espacer; suivant 30 une distribution triangulaire,les tubes 1 et 2 sur toute leur longueur. Les câbles métalliques 8 et losont des câbles en acier toronnés, de préférence à section circulaire, ayant tous un diamètre D légèrement supérieur à la distance T séparant les tubes 35 1 et 2 voisins. Par exemple, si le diamètre extérieur des tubes 1 et 2 est de 130 mm et la distance T de 40 mm, les câbles B et 10 peuvent avoir un diamètre extérieur de 40 mm. Les tubes extérieurs 2 sont de préférence maintenus en place du fait qu'ils sont logés dans des encoches incurvées 16 du 40 bâti 4. 72 09406 5 2130384 Dans cette réalisation, les extrémités des câbles 8 et 10 sont immobilisées latéralement du fait qu'elles sont enfilées dans des alésages 14 et 15 respectivement du bâti 4, qui les reçoivent sans 3eu. 5 On peut éventuellement fixer les câbles S et lOau bâti 4 en les soudant dans les alésages 14. Toutefois, il est préférable de fixer les câbles 8 et 10 de manière amovible dans les trous 14 du bâti 4, par exemple à l'aide de coins ou de raccordements filetés, pour faciliter le remplacement de l'un des tubes 1 et 2 10 ou de l'un des câbles 8 et 10. Sur la figure 2, on a conservé les mêmes références numériques pour les pièces déjà décrites à propos de la figure 1 qui demeurent inchangées. Sur la figure 2, d'autres câbles 18 semblables aux câ-15 bles 8 et 10 s'étendent entre les tubes de part et d'autre des points 20 d'intersection entre les câbles 8 et 10 du réseau, les câbles supplémentaires 18 présentant des extrémités immobilisées latéralement par le bâti 4 et contournant par déformation les tubes 1 et 2 pour les espacer. 20 Les câbles supplémentaires 18 sont enfilés sans 3eu dans des alésages 22, comme les câbles 8 et 10 dans les alésages 14 et 15 respectivement, et peuvent y être éventuellement immobilisés . Suivant cette variante, les tubes 1 et 2 sont plus fer-25 mement immobilisés par les câbles 8, 10 et 18 qu'ils ne le sont par les seuls câbles 8 et 10 dans le cas de la figure 1. Cette variante est donc préférable lorsqu'on désire un montage de faisceau tubulaire robuste. Sur la figure 3, les pièces semblables à celles déjà 30 décrites à propos des figures 1 et 2 conservent encore les mêmes références numériques. Sur la figure 3, les tubes 1 et 2 sont logés dans un bâti 24 présentant des contre-alésages 26 recevant des tendeurs 29 qui agissent sur des câbles 28 à 30. A une extrémité de chaque 35 câble 28 à 30 est soudée une frette filetée 32, recevant un écrou tendeur 34. Le pas des filets des frettes 32 et écrous 34 est tel que les écrous 34 tournent pour tendre les câbles 28 à 30, dans le sens voulu pour resserrer les torons de ces câbles. Sur les autres extrémités des câbles 28 à 30 sont sou-40 dées des frettes 36 logées dans des contre-alésages 38. 72 09406 4. 2130384 On notera que les câbles 28 à 30 ne décrivent pas, entre les tubes 1 et 2, les mêmes trajets que les câbles 8 et 10 de la figure 1. la figure 4 illustre à titre d'exemple l'application de 5 la variante illustrée par la figure 2 au montage d'un faisceau tubulaire dans une chemise cylindrique 39* On notera que les réalisations selon les figures 1 et 3 peuvent aussi assurer de la même manière le montage d'un faisceau tubulaire dans une chemise» Les tubes 1 et 2 sont espacés à chaque extrémité par 10 des câbles 8, 10 et 18 et par un bâti 4, les bâtis 4 étant introduits à coulissement dans la chemise 39« Suivant des variantes de l'invention, on peut utiliser des câbles plats tressés, dont les côtés plats portent contre les tubes. Les câbles plats tressés ont l'avantage d'offrir une cer-15 taine aire de contact avec les tubes et plus de résistance, notamment quand l'espacement entre tubes est faible. On voit qu'en espaçant les tubeB à l'aide de câbles, suivant l'invention, on obtient les résultats suivants î 1) maintien positif des tubes et diminution de l'usure dans 20 les zones de contact entre les tubes et leurs supports; 2) bon effet amortisseur absorbant toutes vibrations engendrées par du liquide contournant ou longeant les tubes; 3) montage économique des tubes; 4) facilité de montage des tubes; 25 5) faible gêne opposée à la circulation de fluide entre les tubes du fait que les rangées de câbles sont décalées, c'est-à-dire situées dans des plans différents et que le liquide contourne donc une rangée avant de contourner la suivante. On conçoit que le bâti 4 peut avoir extérieurement tou-30 te forme voulue pour épouser l'intérieur de la chemise 39 ou être incorporé, pour plus de compacité, à cette chemise. Suivant d'autres modes de réalisation, on peut introduire dans la chemise 39» à section intérieure circulaire, deux ou plusieurs bâtis en forme de secteur, à garnir intérieurement 35 de tubes, par exemple deux bâtis en demi-lune. Bien entendu, si la chemise n'a pas une section intérieure circulaire, on peut disposer deux ou plusieurs bâtis d'autre forme, à garnir intérieurement de tubes. Il est préférable que la déformation subie par les câ-40 bles pour contourner une partie de chaque tube soit sensible à 72 09406 5- 2130384 l'oeil, mais cette déformation peut dans certains cas être assez faible pour que le câble paraisse rectiligne. De préférence, les câbles sont en acier inoxydable, mais dans certains cas, ils peuvent être en un autre matériau tel 5 qu'aluminium ou alliage de nickel et, quand les températures de fonctionnement le permettent, en une matière plastique telle que polyamide ou polytétrafluorétbylène. Dans certains cas, les câbles peuvent être fixés au bâti par des moyens situés au-delà du pourtour de ce dernier» 10 Sur les figures 5 à 7, on voit un faisceau tubulaire d'éléments combustibles nucléaires comprenant des éléments combustibles 40 et des plaques d'extrémité 42 et 44, traversées par des passages de réfrigérant 46 à 50 et fixées aux éléments combustibles 40, chacune à une extrémité. Trois bâtis formés par des 15 couronnes de retenue extérieures 52, 54 et 56 sont répartis le long du faisceau tubulaire. Les couronnes de retenue extérieures 52, 5^ et 56 présentent des dépressions 58 destinées à recevoir chacune une partie du pourtour d'un des éléments combustibles extérieurs 40, pour empêcher ces éléments de se déplacer latérale-20 ment par rapport à la couronne. Des câbles métalliques 60 assez souples pour passer l'un sur l'autre par en dessus et par en dessous forment un réseau dont les mailles contiennent les éléments combustibles 40» Dans la réalisation illustrée par les figures 8 et 9» 25 les câbles métalliques 60 sont en contact avec des manchons 62, brasés ou soudés sur les gaines des éléments combustibles 40 pour éviter l'usure de ces gaines par les câbles métalliques 60. Sur la figure 10, les câbles métalliques 60 sont disposés en réseau analogue à celui de la figure 7» mais s'étendent 30 dans des plans séparés sans passer au-dessus ni au-dessous les Tins des autres. Dans ce cas, l'agencement est plus net et géométriquement plus stable que celui décrit à propos des figures 5 à 7, mais il faut alors placer les câbles 60 formant chaque réseau à quatre niveaux différents, au lieu de deux dans le cas de la 35 figure 5. Cet agencement peut aussi opposer moins de résistance à la circulation du réfrigérant à travers le réseau. Suivant certains modes de réalisation de l'invention, il peut être avantageux de prévoir des câbles de deux grosseurs différentes, ce qui peut offrir plus de latitude pour la concep-40 tion du réseau. 72 09406 6. 2130384 Selon la structure du faisceau tubulaire, on peut fixer à ce dernier une ou plusieurs couronnes de retenue extérieures 52, 54- ou 56. Dans certains modes de réalisation de l'invention, il 5 peut être nécessaire ou souhaitable de placer les câbles à un nombre de niveaux inférieur ou supérieur à celui de quatre adopté dans le cas de la figure 10. Dans d'autres modes de réalisation, tous les tubes, même ceux situés tout à fait à l'extérieur, sont logés dans une 10 maille de réseau; on peut par exemple obtenir ce résultat en utilisant un bâti rectangulaire. Dans tous les modes de réalisation de l'invention, chaque câble doit, pour des misons d'ordre géométrique, s'incurver pour contourner un tube et la résistance opposée à la flexion par 15 les câbles contribue grandement à faire maintenir positivement les tubes par les câbles. 72 09406 7. 2130384 BEVWDICATIOffS. 1. Dispositif de montage de faisceau tubulaire comprenant un faisceau de tubes latéralement espacés, un bâti entourant les tubes extérieurs, un réseau de câbles métalliques dont les 5 extrémités sont immobilisées latéralement par le bâti, tous les tubes, sauf éventuellement ceux situés le plus à l'extérieur, é-tant situés chacun dans une maille du réseau et chaque câble é-pousant par déformation une partie de chacun des tubes qu'il touche pour espacer, suivant une distribution triangulaire;les tubes 10 sur toute leur longueur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque câble est fixé au bâti par un tendeur de câble. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des câbles métalliques supplémentaires emprun- 15 tant entre les tubes des trajets situés de part et d'autre des points d'intersection entre les câbles du réseau, les câbles supplémentaires présentant des extrémités immobilisées latéralement par le bâti et contournant les tubes pour les espacer. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en 20 ce que les tubes extérieurs sont immobilisés du fait qu'ils sont logés dans des encoches du bâti. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les câbles sont à section circulaire. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en 25 ce que le bâti et le réseau de câbles s'étendent à une extrémité des tubes, en ce qu'un bâti et un réseau de câbles identiques entourent les tubes à l'autre extrémité, en ce qu'une chemise entoure les tubes et en ce que les bâtis définissent la position du faisceau tubulaire dans la chemise. 30 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau de tubes latéralement espacés est un faisceau tubulaire d'éléments combustibles nucléaires, en ce que le bâti est situé à mi-longueur du faisceau et en ce que le montage comprend encore deux plaques d'extrémité, présentant des passages de réfrigérant, fixées chacune à une extrémité au faisceau tubulaire. 35 8. Dispositif selon la revendication 7» caractérisé en ce que le bâti et le réseau de câbles sont prévus en plusieurs exemplaires et espacés les uns des autres longitudinalement au faisceau d'éléments combustibles nucléaires. 9. Dispositif selon la revendication caractérisé en ce que des manchons sont fixés aux gaines des éléments combustibles pour éviter l'usure de ces gaines par contact avec les câ~ 40 bles.