Brevet FR2468865A1 — publié le 19810508

Domaine technique. La présente invention concerne un procédé de réalisation du cloisonnement de plaques tubulaires de condenseur où la plaque est percée de trous comportant chacun, dans leur partie médiane, une gorge qui est mise en coi-uni- cation avec les gorges adjacentes pour pouvoir y admettre, en service, notamment de l'eau déminéralisée sous pression. Elle concerne aussi les plaques tubulaires de condenseur obtenues à l'aide dudit procédé. Problérne posé. Dans les condenseurs ou échangeurs, il existe un faisceau tubulaire maintenu de fanon étanche entre deux plaques parallèles aux extrémités des tubes, lesdites plaques étant appelées "plaques tubulaires". On réalise ainsi une séparation entre le fluide qui va être refroidi et le fluide refroidisseur, l'un passant à l'intérieur des tubes et l'autre s'écoulant autour de ceux-ci entre les plaques tubulaires. Les plaques tubulaires sont percées de trous espacés régulièrement et généralement disposés en quinconce où l'on vient disposer les tubes qui y sont fixés de manière à réaliser une étanchéité efficace, soit par soudure, soit, plus généralement par dudgeonnage ou les deux à la fois. L'étanchéité de la fixation des tubes dans les plaques tubulaires est nécessaire mais elle est impérative dans certaines industries, notamment l'industrie nucléaire. Pour la réaliser il faut, en particulier, que les plaques tubulaires soient bien disposées parallèlement entre elles et que les trous de chacune d'elles soient rigoureusement dans le même axe. Malgré ces précautions délicates il survient encore des fuites. C'est ce problème que se propose de résoudre l'invention. Etat de la technique antérieure et inconvénients. Une solution de base au problème a été trouvée en dédoublant chaque plaque tubulaire, de la façon qui est illustrée à la figure 1 des dessins joints et qui va être expliquée. Dans ce cas, on dispose deux plaques paral lèles 1 et 2 qui sont solidarisées et dans lesquelles on perce des trous coaxiaux pour recevoir des tubes 3, 4, 5 qui sont fixés de façon étanche dans les plaques 1 et 2 par dudgeonnage, par exemple. Le fluide à refroidir passe dans les tubes 3, 4, 5 (flèche 6), tandis que le fluide refroidisseur est contenu d'un côté de la plaque intérieure l et s'écoule à l'extérieur des tubes 3, 4, 5 suivant les flèches 7, 8, 9, 10.L'originalité du dispositif réside dans le fait qu'entre les deux plaques parallèles 1 et 2 est réalisée une chambre étanche il dans laquelle on admet un fluide sous pression supérieure à celle existant à l'extérieur de la chambre ll, c'est-à-dire à la fois du coté du fluide à refroidir et du côté du fluide refroidisseur. Ce fluide sous pression est généralement le même que le fluide à refroidir. Bien souvent, il s'agit d'eau déminéralisée car le fluide à refroidir est la vapeur d'un condenseur ou l'eau de condensation d'une turbine.L'eau déminéraiiqée admise suivant les flèches 12 et 13, a un débit pratiquement nul puisque c'est seule sa pression qui est intéressante pour s'immiscer éventuellement dans les intervalles entre les tubes 3, 4, 5 et les trous correspondants des plaques 1 et 2 pour empêcher que ne s'immiscent, en sens inverse, soit le fluide à refroidir, soit, surtout, le fluide refroidisseur. L'inconvénient de cette disposition réside dans le fait qu'il est difficile de faire colncider exactement coaxialement les trous relatifs.à un même tube 3, 4 ou 5. En effet, les plaques 1 et 2 sont souvent percées séparément. Cependant, même si on les perce simultanément, il est difficile de les faire colncider exactement et il apparait des distorsions dans les tubes 3, 4, 5 génératrices de contrainte qui ne peuvent être rattrapées par le dudgeonnage et qui sont à l'origine de légères fuites. On a donc cherché à réaliser des plaques tubulaires en une seule pièce avec une chambre, telle que 11, creusée en son sein mais, comportant, évidemment, des colon nes de liaison entre ses deux parties. Les recherches ont abouti à la solution représentée à la figure 2 où, après avoir percé des trous tels que 14, 15, 16, 17, 18, on exécute, par un moyen connu, dans le plan médian de la plaque tubulaire, des gorges circulaires 141 à 181 qui ont un diamètre tel qu'elles soient sécantes les unes avee les autres mais qu'elles laissent subsister des colonnes de matière telles que 19 et 20 entre les deux parties de la plaque et dans le plan des gorges 141 et 181, c'est-à-dire de la chambre ainsi constituée, pour réaliser l'indéformabilité de l'ensemble de la plaque tubulaire. La grosse difficulté de cette réalisation est précisément l'exécution des gorges 141 à 181. Tant que ces gorges sont taillées de manière continue dans le métal, les techniques, en particulier la conception des outils, sont bien maîtrisées. Cependant, dès que l'on veut réaliser une gorge qui pénètre dans une gorge adjacente, il survient des chocs dans les outils au moment où celui-ci attaque## l'autre paroi du trou réalisé et des ruptures très fréquentes surviennent. Il faut donc remplacer souvent les outils, la difficulté de réalisation est grande et le prix de revient élevé. On a donc cherché à remédier à ce nouvel inconvé nient. On a donc réalisé des gorges qui ressemblent aux gorges 141 à 181 mais qui ne sont pas sécantes c'est-à-dire dire qu'elles s'approchent très fortement l'une de l'autre sans jamais pénétrer l'une dans l'autre. L'opération suivante consiste à percer la paroi entre les gorges à l'endroit où cette paroi est la moins épaisse et où on la désigne sous le terme de "ligament". Ce perçage s'exécute à l'aide d'un outillage complexe et miniaturisé qui comprend un renvoi d'angle pour pénétrer dans chacun des trous tels que 14 à 18. Il s'agit là d'un travail minutieux qui est long et- onéreux. C'est cet inconvénient que se propose d'éliminer la présente invention en proposan#t un nouveau procédé de perçage des ligaments. Exposé de l'invention. Le procédé de 1 'invention est caractérisé principalement par le fait que l'on commence par réaliser les gorges dans deux trous adjacents préalablement percés régulièrement, lesdites gorges ayant un diamètre tel qu'elles laissent subsister seulement une très mince épaisseur de métal, ou ligament, dans leurs parties les plus proches l'une de l'autre, - puis que l'on établit dans l'une des gorges, à l'aide d'un outillage approprié réalisant notamment l'étanchéité à chaque extrémité du trou correspondant, une pression hydraulique très élevée de manière à faire éclater le ligament, ce qui met en communication les deux premières gorges, - puis que l'on creuse la gorge d'un des trous adjacents, toujours en laissant une mince épaisseur de métal ou ligament, - puis qu'on établit la pression hydraulique élevée dans le trou où l'on vient de creuser la gorge pour faire éclater le ligament correspondant, - et, enfin, que l'on répète les séquences d'opérations successivement pour chacun des trous de la plaque tubulaire. D'une façon plus précise, l'outillage utilisé pour établir la pression élevée dans chaque gorge se compose d'un mandrin creux de diamètre légèrement plus petit que le trou, avec un joint d'étanchéité résistant aux hautes pressions, les deux joints étant séparés dtune distance inférieure à l'épaisseur de la plaque, un conduit étant ménagé au centre du mandrin pour déboucher dans la partie médiane, au voisinage de la gorge, et être relié à une source de haute pression hydraulique. Solution au problème, avantage et résultat industriel. Le perçage par éclatement des ligaments à l'-alde d'une pression hydraulique s'exécute très facilement et très rapidement sans précaution particulière et avec des techniques éprouvées. Le perçage des ligaments des trous de la première rangée se fait sans difficulté. Le perqage des ligaments des trous des rangées suivantes se fait avec une certaine ambigulté puisque seul un ligament est crevé. Mais cela n'a aucune importance puisque dans le cas présent il n'y a pratiquement aucun débit d'eau déminéralisée dans la chambre centrale ; il suffit simplement d'y établir une pression qui se réalise automatiquement par le fait que chaque gorge de #trou est en communication avec-une gorge d'un trou voisin et qu'il est indifférent que la pression s'établisse par un parcours quelconque. Il faut signaler aussi que le cloisonnement est réalisé avec des colonnes de liaison plus robustes. On obtient donc le résultat attendu commodément, rapidement et au moindre frais. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après qui en donne un exemple non limitatif de réalisation pratique et qui est illustré par les dessins joints. Brève description des figures. Dans ces dessins La figure 3 est une coupe transversale d'une plaque tubulaire double suivant les axes longitudinaux des tubes d'échangeur-suivant une forme antérieure de réalisation d'une plaque tubulaire double. La figure 2 est une vue en plan d'une plaque tubulaire existante suivant le principe des gorges sécantes. La figure 3 est une vue en plan d'une plaque tubulaire suivant l'invention, préalablement percée de ses trous à l'intérieur des deux premiers desquels on a exécuté les gorges médianes. La figure 4 est une vue en plan de la plaque tubulaire dans laquelle on a creusé les gorges des trois premiers trous. La figure 5 est une coupe de la plaque tubulaire suivant I-I de la figure 4 où on a cependant représenté le mandrin d'établissement de la pression élevée pour crever l'un au moins des ligaments. Les figures 6 et 7 sont des vues en plan de la plaque tubulaire avec les gorges réalisées successivement dans le premier et le deuxième trou de la deuxième rangée afin de clarifier les opérations de destruction successives des ligaments. Description d'un mode de réalisation. La plaque tubulaire est d'abord percée de trous 21 à 27 à intervalles réguliers et, de préférence#, en quinconce. Avec un outil classique, il est exécuté, dans un même plan, d'abord à l'intérieur des trous 21 et 22, une gorge circulaire concentrique 211 et 221 d'une profondeur de l'ordre de 3 à 6 mm et d'une hauteur du meme ordre, la profondeur étant telle qu'elle laisse subsister entre lesdeux gorges adjacentes 211 et 221 un ligament 28 d'épaisseur minimum, inférieure au millimètre, par exemple (figure 3). A la figure 4, on a représenté l'opération suivante qui consiste à creuser la gorge 231 dans le trou 23, de manière similaire aux gorges 211 et 221, en laissant subsister#un ligament 29 entre les gorges adjacentes 221 et 231. L'opération suivante, qui est obligatoirement effectuée après exécution des trois gorges 211, 221 et 231 mais qui pourrait etre réalisée seulement après exé cution des deux premières gorges 211, 221, est illustrée à la figure 5 et consiste à introduire dans le trou 22 un mandrin creux 30, de diamètre légèrement plus petit que le trou 22 et comportant deux gorges 31 et 32 contenant un joint torique 33 et 34. Les joints 33 et 34 sont prévus pour résister à de très hautes pressions (plusieurs centaines de bar) et sont séparés l'un de l'autre d'une distance inférieure à l'épaisseur "e" de la plaque tubulaire 35. Un conduit 36 est ménagé au centre du mandrin 30 pour déboucher suivant un trou radial 37 dans la partie médiane de la plaque 35, dans la gorge 221 ou, tout au moins, au voisinage de celle-ci. Le conduit 36 est relié à une source de haute pression hydraulique, de l'ordre de 1000 bar, qui est amenée dans le sens des flèches 38 et 39. Sous l'effet de cette pression, l'un des ligament 28 et 29 éclate. A la figure 5, on a représenté, par la flèche 40, l'éclatement du ligament 28. Si c'était le ligament 29 qui avait éclaté on retirerait le mandrin 30 du trou 22 pour le placer dans le trou 21 et exercer la pression, comme il vient d'être indiqué, et faire éclater le ligament 28. On pourrait aussi plus méthodiquement, commencer par introduire le mandrin 30 dans le trou 21 pour crever le ligament 28 ; puis dans le trou 23 pour crever le ligament 29. Par la suite (figure 4), ou simultanément, on exécute la gorge 241 relative au trou 24, puis on place le mandrin 30 dans ledit trou 24 pour faire éclater le ligament qui existe entre les points les plus proches des gorges 231 et 241. Lorsqu'on a exécuté toutes les gorges relatives aux trous de la première rangée et que tous les ligaments ont été crevés par le moyen indiqué, on passe à la deuxième rangée représentée, notamment, par les trous 25, 26, 27 (figure 6 et 7). On exécute, comme précédemment, la gorge 251 (figure 6) relative au premier trou 25. A la différence de la première rangée, la gorge 251 fait subsister avec les gorges 211 et 221 deux ligament 41 et 42. En intro duisant l'outil 30 dans le trou 25, on crève l'un ou l'autre de ces ligaments 41, 42. Dans le cas présent, il n'y a aucune importance que ce soit l'un ou l'autre qui soit crevé puisque la pression d'eau déminéralisée sera de toutes façons établie soit directement entre la gorge 221 et la gorge 251 si le ligament 42 est percé, soit indirectement entre les gorges 221 et 251, en passant par la gorge 211 si le ligament 41 est percé. L'opération suivante (figure 7) consiste à exécuter la gorge 261 dans le trou 26 et, ensuite, d'y placer l'outil 30 pour crever l'un des trois ligaments 43, 44 ou 45. Ici encore, il est indifférent que l'un de ces trois ligaments soit crevé pour établir la pression dans la gorge 261, pression qui parviendra à celle-ci soit de la gorge 251, soit de la gorge 221, soit de la gorge 231. L'opération suivante ou même qui peut se faire simultanément, consiste à exécuter la gorge 271 (figure 7) relative au trou 27 pour réaliser encore trois ligaments similaires aux ligaments 43, 44, 45, puis à crever l'un d'eux de la même manière qui vient d'être expliquée. On procède ainsi de suite Jusqu'd réalisation de toutes les gorges et éclatement de tous les ligaments .qui les séparent. On voit que le procédé de l'invention met en oeuvre une séquence particulière d'exécution des trous, des gorges et d'éclatementvdes ligaments pour mettre toutes les gorges en communication les unes avec les autres directe ment ou indirectement de manière à pouvoir y appliquer une pression de liquide ou de tout autre fluide. Ces opérations sont de préférence mises en oeuvre sur des machines de perçage ou d'alésage qui peuvent être traditionnelles ou à commande numérique. Il faut signaler que, par rapport à la réalisation illustrée à la figure 2, on laisse subsister entre les deux parties de la plaque 35 qui sont séparées par toute la série de gorges de chaque trou, des colonnes de matière telles que 191, 192, 193, etc... qui ont une section plus importante que les colonnes de matière 19 ou 20. Ceci contribue à rendre l'ensemble beaucoup plus rigide. REVENDICATIONS 1 / Procédé de réalisation du cloisonnement de plaques tubulaires de condenseur où la plaque est percée de trous comportant chacun, dans leur partie médiane, une gorge qui est mise en communication avec les gorges adjacentes pour pouvoir y admettre, en service, notamment de l'eau déminéralisée sous pression, c a r a c t é r i s é par le fait que l'on commence par réaliser les gorges dans deux trous adjacents préalablement percés régulièrement, lesdites gorges ayant un diamètre tel qu'elles laissent subsister seulement une très mince épaisseur de métal, ou ligament, dans leurs parties les plus proches l'une de l'autre, - puis que l'on établit dans l'une des gorges, à l'aide d'un outillage approprié réalisant, notamment, l'étanchéi- té à chaque extrémité du trou correspondant, une pression hydraulique très élevée de manière à faire éclater le ligament, ce qui met en communication les deux premières gorges, - puis que l'on creuse la gorge d'un des trous adjacents, toujours en laissant une mince épaisseur de métal ou ligament, - puis qu'on établit la pression hydraulique élevée dans le trou où l'on vient de creuser la gorge pour faire éclater le ligament correspondant, - et, enfin, que l'on répète les séquences d'opérations successivement pour chacun des trous de la-plaque tubulaire. 2-/ Procédé, tel que défini dans la revendica tion 1, c a r a c t é r i s é par le fait que l'outillage utilisé pour établir une pression élevée dans chaque gorge se compose d'un mandrin creux de diamètre légèrement plus petit que le trou, avec un joint d'étanchéité résistant aux hautes pressions, les deux joints étant séparés d'une distance inférieure à l'épaisseur de la plaque, un conduit étant ménagé au centre du mandrin pour déboucher dans la partie médiane, au voisinage de la gorge, et être relié A une source de haute pression hydraulique. ) / Plaque tubulaire de condenseur obtenue par le procédé tel qu'il a été défini dans l'une quelconque des revendications 1 ou 2, prise isolément, c a r a c t é r i s é e par des#gorges, dans la partie médiane de chaque trou, à peine tangentes, et qui communiquent par des trous réalisés par l'éclatement de ligaments crevés par un excès de pression.