Brevet FR2226607A1 — publié le 19741115

La présente invention est relative à un dispositif destiné à assurer le support et le guidaae d'un ensemble de tubes droits, parallèles, groupés entre eux pour constituer un faisceau dans lequel ces tubes sont répartis selon un réseau déterminé, le dispositif réalisant en même temps que le supportage des tubes, leur entretoisement mutuel selon les mailles de ce réseau. L'invention s'applique plus particulièrement dans le cas oh le faisceau de tubes est monté#dans une enveloppe externe pour constituer un échangeur de chaleur entre un fluide primaire circulant à l'extérieur des tubes et un fluide secondaire parcourant intérieurement ces derniers, les courants de circulation de ces deux fluides étant parallèles, de même sens ou de sens contraire. Elle s'applique enfin plus spécialement encore, à un échangeur de chaleur de ce genre, dans lequel le fluide primaire est constitué par un métal liquide, notamment du sodium, et le fluide secondaire par de l'eau destinée à être transformée. partiellement ou totalement en vapeur dans l'échangeur par contact du fluide primaire avec la-surface extérieure des tubes de circulation du fluide secondaire. On sait que dans de tels appareils, il est généralement indispensable, pour assurer le supportage du faisceau des tubes, de disposer à intervalles réguliers des dispositifs ou grilles permettant notamment de soutenir ces tubes par l'extérieur lorsque ceux-ci sont horizontaux, tout en n'empêchant pas la libre circulation du fluide primaire le long de ces tubes. Par ailleurs, ces mêmes tubes doivent pouvoir être guidés axialement pour autoriser leur libre dilatation ou leurs déplacements par rapport à leurs organes de support, ceux-ci devant enfin maintenir entre les tubes un écartement constant en fonctionnement pour obtenir, à travers le faisceau de ces tubes, une répartition sensiblement homogène de l'échange de chaleur. On a délia réalisé des dispositifs de ce type au moyen de grilles transversales, comprenant des bagues traversées par les tubes et réunies entre elles de proche en proche par des pattes de liaison planes, soudées à ces bagues. De telles grilles présentent cependant des diffisultés notables pour leur réalisation industrielle, surtout si le faisceau comporte un nombre très élevé de tubes, leur fabrication conduisant notamment à un cumul des tolérances acceptables sur chaque bague individuellement, en même temps qu'à de grandes difficultés pour la réalisation de chaque soudure de liaison entre les bagues et les pattes. La présente invention concerne un dispositif de support entretoise pour faisceau de tubes parallèles, qui, tout en répondant parfaitement aux conditions générales imposées pour le soutien et le positionnement des tubes, simplifie considérablement les problèmes de fabrication, le dispositif étant constitué par l'assemblage de pièces élémentaires identiques, s'adaptant les unes aux autres de façon à constituer une grille correspondant à la section et aux dimensions du faisceau. A cet effet, le dispositif considéré se caractérise en ce qu'il comporte un cadre porteur comprenant une couronne périphérique et des plats transversaux, parallèles, espacés mutuellement et soudés contre la couronne, et une série de chaînettes rigides, indépendantes et parallèles, s'étendant obliquement par rapport aux plats transversaux dans lesquels elles s'encastrent, chaque chaînette étant constituée par des bagues cylindriques entourant chacune un tube du faisceau, ces bagues étant solidarisées deux par deux selon la direction de la chaînette par des barrettes planes d'espacement et d'alignement. Selon une caractéristique particulière du dispositif, les plats transversaux comportent des fentes latérales ouvertes, taillées en oblique par rapport au plan des plats et aptes à recevoir chacune par engagement une barrette plane d'une chaînette, les fentes d'un même plat étant régulièrement espacées sur la longueur de ce plat. De préférence, les plats transversaux sont associés après montage des chainettes, à des plats de recouvrement disposés dans l'alignement des plats transversaux et emprisonnant les barrettes des chaînettes dans les fentes de ces plats transversaux. Selon une autre caractéristique, les barrettes des chaînettes encastrées dans les fentes des plats transversaux, sont bloquées en position par des cordons de soudure ménagés entre les plats et les barrettes. D'autres caractéristíq Xs d'un dispositif de support entretoise établi selon l'invention, apparaîtront également à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un échangeur de chaleur à faisceau de tubes parallèles, associé à un dispositif de support selon l'invention, - la Fig. 2 est une vue en perspective partielle d'un plat transversal entrant dans la réalisation du dispositif, - la Fig.3 est une vue en perspective d'une chainette rigide du dispositif, - la Fig. 4 est une vue de dessus à plus grande échelle d'une portion du dispositif de support considéré, illustrant le montage respectif de différentes chaînettes sur les plats transversaux, - la Fig. 5 est une vue en élévation des éléments iliustrés sur la Fig. 4, - la Fig. 6 est une vue en coupe partielle du dispositif, selon le plan d'un des plats transversaux. La Fig. 1 illustre schématiquement une vue en coupe t-ransversale d'un échangeur de chaleur 1, constitué d'une virole cylindrique externe 2 et le cas échéant d'une virole interne 2a, délimitant entre elles un espace annulaire réservé la mise en circulation d'un fluide primaire, notamment d'un métal liquide tel que du sodium. A l'intérieur de l'échangeur, entre les viroles 2 et 2a précédentes, est monté un faisceau de tubes droits et parallèles, régulièrement répartis aux noeuds d'un réseau de pas déterminé, les axes de ces tubes (non représentés) étant schématiquement repérés sur la Fig. 1 par la référence 3. Afin d'assurer conformément a l'invention, le supportage et l'entretoisement convenables des tubes 3 du faisceau à l'intérieur de l'échangeur, on monte à l'intérieur de celui-ci un dispositif en forme de grille constituée par un cadre porteur comprenant une couronne périphérique externe 4 fixée contre la surface interne de la virole 2 et éventuel le- ment une seconde couronne périphérique 4a fixée contre la virole 2a. Les couronnes 4 et 4a sont rendues solidaires généralement par soudure d'un ensemble de plats transversaux 5, s'étendant parallèlement les uns aux autres à travers lséchangeur, ces plats étant convenablement espacés entre le faisceau des tubes 3.La Fig. 2 illustre en perspective une portion d'un plat 5, qui comporte dans un de ses bords, une série de fentes ouvertes 6, taillées obliquement dans le plat par rapport à sa direction longitudinale. Selon l'invention, les plats transversaux 5 sont prévus pour assurer le support à l'intérieur de leurs fentes 6 de chafnettes rigides telles que 7, dont la Fig. 3 illustre une vue en perspective. Ces chaînettes sont constituées par un ensemble de bagues cylindriques 8, réunies entre elles par des barrettes planes 9, soudées ou fixées aux bagues par tout moyen habituel, généralement par soudure, chaque chainette pouvant également être réalisée d'un seul tenant par des méthodes d'usinage ou de formage classique. Les chainettes 7 sont encastrées dans les fentes 6 des plats 5 pour venir s'étendre transversalement et obliquement par rapport à ces plats de la manière indiquée sur les Fia. 1 et 4 ou les barrettes 9 s'emboîtent directement dans les fentes 6. Une fois le montage réalisé, l'immobilisation des chaînettes est obtenu par des plats de recouvrement 10, aptes à venir bloquer par rapport aux plats 5 la partie supérieure des barrettes 9 reliant deux à deux les bagues 8 de chaque chaînette. Enfin, l'assemblage des plats 5 et 10 avec les barrettes 9 des chaînettes est achevé par des cordons de soudure 11, convenablement répartis au niveau de chaque fente 6 d'un plat 5 recevant une barrette 9. Grâce à ces dispositions, les plats de recouvrement montés dans l'alignement des plats transversaux, emprisonnent les barrettes des chaïnettes, qui sont finalement immobilisées par les cordons 11, de telle sorte que les axes des bagues 8 correspondent exactement aux noeuds du réseau selon lequel doivent être répartis les tubes 3 du faisceau de l'échangeur. La combinaison des plats et des chaînettes réalise ainsi de part et d'autre du plan de ces chaînettes une ossature rigide, assurant la tenue mécanique de l'ensemble aussi bien qu'un espacement parfaitement régulier et déterminé entre les chaînettes. Les avantages qui découlent de la structure de support et d'entretoisement ainsi réalisé se déduisent aisément des considérations qui précèdent. En particulier, le dispositif permet de soutenir mécaniquement l'ensemble des tubes lorsque l'echangeur est disposé horizontalement en transmettant la charge du faisceau à l'enveloppe ou virole entourant l'échangeur, tout en assurant un écartement régulier et constant entre ces tubes avec une bonne tolérance. Par ailleurs, les bagues des chaînettes permettent de guider chacun des tubes avec un Deu -réduit et connu avec précision, sans empêcher le déplacement axial de ces tubes, par exemple sous l'effet des dilatations thermiques en fonctionnement.De plus, la réalisation des chaînettes au moyen de barrettes planes venant s'emboîter dans des fentes de plats transversaux, laisse une section de passage maximale autour des tubes pour la circulation du fluide primaire, ce qui limite les pertes de charge dans l'écoulement de ce fluide et restreint les perturbations locales influant sur les coefficients d'échange. Enfin, l'ensemble présente une bonne rigidité permettant de supporter les efforts susceptibles de provenir en période d'utilisation de l'échangeur de causes diverses, et notamment les effets des coups de bélier ou des réactions chimiques violentes entre le fluide primaire et le fluide secondaire en cas de fuite de l'un des tubes du faisceau. Le dispositif de support entretoise selon l'invention peut être réalisé en grande série, sous forme de pièces élémentaires et identiques présentant pour leur montage sur les plats transversaux les plus grandes facilités, le dispositif pouvant de plus être aisément adapté à des faisceaux de tubes de dimensions et de formes variables. Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation plus spécialement décrit et représenté; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de support entretoise pour faisceau de tubes parallèles, caractérisé en ce qu'il comporte un cadre porteur comprenant une couronne périphérique et des plats transversaux, parallèles, espacés mutuellement et soudés contre la couronne, et une série de chaînettes rigides, indépendantes et parallèles, s'étendant obliquement par rapport aux plats transversaux dans lesquels elles s'encastrent, chaque chaînette étant constituée par des bagues cylindriques entourant chacune un tube du faisceau, ces bagues étant solidarisées deux par deux selon la direction de la chaînette par des barrettes planes d'espacement et d'alignement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plats transversaux comportent des fentes latérales ouvertes, taillées en oblique par rapport au plan des plats et aptes à recevoir chacune par engagement une barrette plane d'une chaînette, les fentes d'un même plat étant régulièrement espacées sur la longueur de ce plat. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les plats transversaux sont associés après montage des chaînettes, à des plats de recouvrement disposés dans l'alignement des plats transversaux et emprisonnant les barrettes des chaînettes dans les fentes de ces plats transversaux. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les barrettes des chaînettes encastrées dans les fentes des plats transversaux, sont bloquées en position par des cordons de soudure ménagés entre les plats et les barrettes.