Brevet FR2418436A1 — publié le 19790921

La présente invention concerne des plaques d'extrémité dans un assemblage tubes-plaques d'échangeur de chaleur. Dans la suite, de telles plaques seront appelées plaques tubulaires selon une dénomination courante. On sait que dans une centrale nucléaire dont le condenseur est refroidi à l'eau de mer, il est très important qu'il n'y ait pas de fuite d'eau de mer vers la surface externe des tubes du condenseur sur laquelle arrive la vapeur à condenser provenant de la turbine. Or, les tubes étant généralement dudgeonnés dans des trous traversant les plaques tubulaire, le risque de fuite n'est pas nul. On connait des plaques tubulaires permettant d'éviter ce risque grâce à un système de joint hydraulique dans lequel un fluide intermédiaire est utilisé avec une pression supérieure à celle de l'eau de mer interdisant toute fuite de l'eau de mer vers la vapeur à condenser. Une telle plaque tubulaire est constituée par une plaque épaisse percée d'orifices permettant le passage des tubes et, au coeur de la plaque, autour de chaque tube, est réalisée une cavité circulaire c'est-à-dire une gorge alésée au milieu de chaque trou. lesdites gorges sont d'un diamètre tel qu'elles sont sécantes de manière à faire communiquer toutes les gorges entre elles. Une arrivée du fluide intermédiaire est prévue pour l'introduire dans l'espace interne ainsi réalisé par l'ensemble de ces gorges sécantes. Si une telle plaque premet d'éviter toute pollution de l'eau d'alimentation de la chaudière par les chlorures contenu dans l'eau de mer de refroidissement du condenseur pour cause de fuite, elle présente cependant quelques inconvénients. En particulier, les gorges étant sécantes, il en résulte que, dans une section de la plaque passant par ces gorges, il ne reste que très peu de matière sous forme de petits triangles curviliques, en conséquence cette section présente une certaine faiblesse mécanique. Par ailleurs, la réalisation de gorges sécantes nécessite un outillage spécial, en effet l'outil ne travaille que sur une partie de la circonférence et des essais ont montré que l'emploi d'outils communs ne permettent pas de faire cet usinage, toutefois sans précautions particulières, car ils cassent. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et à pour objet une plaque tubulaire d'échangeur de chaleur comportant une multiplicité de perçages circulaires débouchant sur les deux face de la plaque et destinés à recevoir les extrémités des tubes de l'échangeur, chaque perçage étant alésé dans la partie médiane de l'épaisseur de la plaque à un diamètre supérieur de manière à réaliser une chambre autour du tube au sein même de la plaque, lesdits alésages communiquant entre eux de façon à former un réseau, caractérisée en ce que le diamètre dudit alésage est inférieur à la distance séparant les axes de deux perçages voisins, la communication des alésages entre eux étant réalisée par le perçage d'un orifice dans les parois séparant deux alésages consécutifs. Selon une réalisation de l'invention, ledit perçage est réalisé par poinçonnage. Selon une autre caractéristique, ledit réseau est alimenté par un fluide intermédiaire au moyen de nourrices réparties à la périphérie du faisceau tubulaire, elles-mêmes alimentées au moyen de conduits à partir d'un collecteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, la plaque tubulaire comporte une pluralité de réseaux séparés alimentés chacun par une conduite provenant du collecteur. On comprend immédiatement qu'une plaque tubulaire selon l'invention comporte plus de matière restante, dans une section passant par les alésages, que dans le cas de l'art antérieur cité, dans lequel les alésages sont sécants et qu'en outre, l'usinage de ces alésages peut être réalisé avec des outils tout ordinaires puisque l'outil ne rencontre pas de discontinuité de matière au cours de son travail d'alésage, les perçages des orifices n'étant réalisés qu'après par poinçonnage. La réalisation d'une telle plaque est donc moins onéreuse et le résultat obtenu est meilleur en ce qui concerne la résistance de la plaque dans une section passant par les alésages. On va maintenant donner une description d'un exemple de réalisation de l'invention faite ci-après en regard du dessin annexé dans lequel : La figure 1 montre en perspective une plaque tubulaire connue. La figure 2 est une vue partielle en coupe d'une plaque tubulaire selon l'invention. La figure 3 est une vue partielle en coupe par un plan passant par les alésages d'une plaque tubulaire selon l'invention, La figure 4 est une vue schématique d'un ensemble montrant un condenseur muni de plaques tubulaires selon l'invention avec son alimentation en fluide intermédiaire. En se reportant à la figure 1 on voit, en perspective coupée, une vue partielle d'une plaque tubulaire 1 qui comporte des trous cylindriques 2 destinées à recevoir l'extrémité de tubes 3. Le fonctionnement est le suivant : de la vapeur provenant d'une turbine est envoyée sur la surface extérieure des tubes 3, lesquels sont refroidis par exemple par de l'eau de mer circulant à l'intérieur des tubes. Pour éviter des fuites de l'eau de mer vers la vapeur, des alésages circulaires 4 sont réalisés au milieu de l'épaisseur de la plaque dans chaque trou 2, ces alésages ont un diamètre supérieur à la distance séparant deux axes voisin des tubes 3 si bien que ces alésages sont sécants réalisant ainsi au sein de la plaque tout un réseau dans lequel on envoie un fluide intermédiaire à une pression supérieure à celle de l'eau de mer interdisant ainsi toute fuite de l'eau de mer vers la vapeur.Cependant cosse on le voit sur la figure, une telle construction ne laisse que très peu de matière dans une section de la plaque selon un plan passant par les alésages 4 : de simple petits triangles curvilignes 5. Il y a donc une faiblesse de la plaque dans cette section et de plus comme on l'a dit l'usinage des alésages 4 nécessite des précautions particulières. En ce reportant maintenant aux figures 3 et 4 on voit en vues partielles une plaque tubulaire 6 portant des trous cylindriques 7 pour le passage de l'extrémité de tubes 8. Dans la partie centrale de l'épaisseur de la plaque sont alésés des gorges 9. Comme on le voit sur la figure 3, le diamètre de ces gorges est inférieur à la distance séparant deux axes voisins des tubes, si bien que les gorges ne sont pas sécantes. Pour établir un réseau de communication interne à la plaque entre toutes les gorges 9 réalisée par les alésages, on perce des orifices 10 dans les parois séparant les gorges entre elles.A titre d'exemple non limitatif, on peut donner les chiffres suivant : le diamètre extérieur des tubes 8 est de dix neuf millimètres, le diamètre interne de dix huit millimètres, le diamètre de gorges 9 est de vingt cinq millimètres et la distance entre axes de deux tubes est de vingt six millimètres. Il ne reste donc qu'un millimètre de paroi entre deux gorges 9 consécutives, et les orifices 10 de communication peuvent très facilement être exécutés par poinçonnage. Le diamètre d'un trou de communication 10 est par exemple de cinq millimètres. Il est évident que pour une même section de communication entre deux gorges voisines, la surface de matière restante dans une section passant par ces gorges est bien plus importante dans le cas de l'invention que dans l'art antérieur où cette communication est réalisée par des gorges sécantes. Quant à la facilité de l'exécution de ces gorges, elle se comprend aussi aisément car, lors de l'alésage de chaque gorge 9, l'outil ne rencontre aucune discontinuité. La figure 2 montre, vue en bout, un ensemble comportant une plaque tubulaire 6 dont on voit les extrémités des tubes 8. La plaque tubulaire 6 a été séparée en six zones a,b,c,d,e et f correspondant à six réseaux tel que décrits ci-dessus, distincts,de telle façon que, si une fuite existe on puisse la localiser grâce à la perception d'un débit sur une conduite correspondante 11 d'alimentation en fluide intermédiaire, des réseaux en question. Ces conduites 11 comportent des vannes 12 et sont alimentées par un collecteur 13, et elles aboutissent à des nourrices 14 qui alimentent directement les différents réseaux a,b,c,d,e et f. REVENDICATIONS 1/ Plaque tubulaire d'échangeur de chaleur comportant une multiplicité de perçages circulaires débouchant sur les deux faces de la plaque et destinés à recevoir les extrémités des tubes de l'échangeur, chaque perçage étant alésé dans la partie médiane de l'épaisseur de la plaque à un diamètre supérieur de manière à réaliser une chambre autour du tube au sein même de la plaque, lesdits alésages communiquant entre eux de façon à former un réseau, caractérisée en ce que le diamètre dudit alésage est inférieur à la distance séparant les axes de deux perçages voisins, la communication des alésages entre eux étant réalisée par le perçage d'un orifice dans les parois séparant deux alésages consécutifs. 2/ Plaque tubulaire selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit perçage est réalisé par poinçonnage. 3/ Plaque tubulaire selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit réseau est alimenté par un fluide intermédiaire au moyen de nourrices réparties à la périphérie du faisceau tubulaire, elles-memes alimentées au moyen de conduites à partir d'un collecteur. 4/ Plaque tubulaire selon la revendication 3, caractérisée en ce que la plaque tubulaire comporte une pluralité de réseaux séparés, alimentés chacun par une conduite provenant du collecteur.