Brevet FR2467355A1 — publié le 19810417

L'invention a pour objet des perfectionnements à la réalisation des boîtes à eau d'échangeur de chaleur et notamment de générateur de vapeur. On sait que dans les centrales nucléaires, et en particulier dans les centrales dites à eau pressurisée, l'eau chauffée dans le réacteur nu- cléaire sert à produire de la vapeur dans des échangeurs de chaleur appelés générateurs de vapeur, qui comportent un faisceau de tubes parcouru par le circuit primaire d'eau chaude, placé dans une enceinte dans laquelle l'eau du circuit secondaire est transformée en vapeur. Dans le cas le plus courant, les tubes du circuit primaire forment chacun un U dont les extrémités sont fixées sur une plaque tubulaire munie de deux séries d'orifices correspondant respectivement à l'entrée et à la sortie du fluide primaire. La botte à eau servant à l'alimentation et à l'évacuation du fluide primaire est limitée à sa partie supérieure par la plaque tubulaire sur la- quelle est fixé un fond hémisphérique séparé en deux parties par une pla- que de partition demi-circulaire placée dans un plan diamétral. La botte à eau est ainsi divisée en deux chambres, respectivement d'alimentation et d'évacuation et le fond hémisphérique est donc muni de tubulures de bran- chement des conduites, respectivement d'arrivée et de sortie du fluide pri- maire. D'autre part, le fond hémisphérique est également muni de trous d'homme permettant d'accéder à chacune des deux chambres de la botte à eau. Jusqu'à présent, il a semblé nécessaire de souder la plaque de parti- tion sur la plaque tubulaire le long de son bord rectiligne supérieur et sur le fond hémisphérique le long de son bord circulaire. Or, généralement, la plaque tubulaire est en acier au carbone revêtu d'acier inoxydable, le fond hémisphérique est en acier moulé ou forgé et la plaque de partition est en acier inoxydable massif. Il en résulte que les soudures sont diffi- ciles à réaiser et à contrôler, le soudage génère des déformations qui ren- dent délicat l'accostage du fond sur la plaque tubulaire lors du montage de la botte à eau et les contraintes résiduelles induites ne peuvent pas tou- jours être éliminées par détensionnement. Jusqu'à présent, on n'a pu ré- soudre que partiellement ces différents problèmes, par exemple en fixant sur la face inférieure de la plaque tubulaire une attente qui facili- te la soudure de la plaque de partition. Mais d'autre part, en raison des déformations différentielles de la plaque tubulaire et du fond hémisphérique, le calcul du comportement méca- nique de la plaque de partition liée rigidement aux deux pièces est très délicat. Par ailleurs, la division du fond hémisphérique en deux chambres pié- sente un autre inconvénient. En effet, il est parfois nécessaire d'accéder à l'intérieur de la botte à eau pour des opérations de vérification ou d'entretien. Il est impératif dans ce cas de vider entièrement la boîte à eau de l'eau contaminée qu'elle contient. Dans ce but, il faut, dans cha- que chambre percer à la partie inférieure du fond hémisphérique des orifi- ces de purge qui débouchent dans la tubulure d'arrivée ou de sortie du fluide primaire. Mais il faut également percer d'autres orifices de purge dans la paroi interne du trou d'homme de façon à vider complètement l'es- pace limité par la plaque de fermeture du trou d'homme et sa face interne cylindrique placée dans l'épaisseur du fond hémisphérique. Ces différents orifices de purge sont difficiles à usiner et ris- quent toujours d'être bouchés par des dép8ts. D'autre part, ils peuvent légèrement affaiblir la paroi du fond hémisphérique à la naissance des tu- bulures. Les perfectionnements selon la présente invention permettent de ré- soudre l'ensemble de ces difficultés. Conformément à l'invention, la plaque de partition s'embotte avec jeu sur toute sa périphérie dans une rainure circulaire et une rainure dia- métrale ménagées respectivement sur les parois internes du fond hémisphé- rique et de la plaque tubulaire et le fond hémisphérique est traversé par au moins un orifice de purge débouchant au point le plus bas de la ratnu- re circulaire d'embottement de la plaque, ledit orifice étant susceptible de communiquer avec les deux chambres de la botte à eau. Ainsi, on ne cherche plus maintenant à solidariser le mieux possi- ble la plaque de partition avec le fond et la plaque tubulaire. Au contrai- re, la plaque de partition est montée de façon à pouvoir se dilater libre- ment sans gêner les déformations différentielles de la plaque tubulaire et du fond hémisphérique. On a constaté en effet qu'il était possible de conserver la fonction de la plaque de séparation de la botte à eau en deux chambres, en réduisant au minimum les by-pass, sans la fixer rigidement sur les parois de la botte à eau. De la sorte, les déformations de la bot- te à eau sont beaucoup plus faciles à prévoir, et on élimine - - toutes les difficultés inhérentes à la réalisation des soudures. Mais en outre, en assurant une liaison avec jeu entre la plaque de partition et le fond hémisphérique, on facilite la purge de la botte à eau. En effet, ledit jeu permet la communication des deux chambres de la botte à eau avec un orifice de purge unique placé au point le plus bas du fond hémisphérique. On élimine donc les orifices de purge qui étaient mé nagés jusqu'à présent dans les deux tubulures de branchement des conduites d'arrivée et d sortie du fluide primaire et l'orifice unique selon l'in- vention peut-9tre réalisé beaucoup plus facilement. L'invention sera mieux comprise en se référant à un mode de réali- sation particulier représenté sur les dessins annexés. La figure 1 est une vue de la botte à eau perfectionnée selon l'in- vention, coupée dans le plan de la plaque de partition. La figure 2 est une vue en coupe selonII II, figure 1, la plaque de partition étant enlevée. La figure 3 est une vue de face de la plaque de partition seule. La figure 4 est une vue de détail, en coupe transversale, de la liai- son de la plaque de partition avec la plaque tubulaire et le fond hémis- phérique. Sur les figures 1 et 2, on a représenté en coupe la botte à eau li- mitée à sa partie supérieure par la plaque tubulaire 1 et à sa partie in- férieure par le fond hémisphérique 2. La plaque de partition qui a été en- levée sur la figure 2, partage la botte à eau en deux chambres 21 et 22, respectivement d'admission et d'évacuation du fluide primaire. Celui-ci circule d'une chambre à l'autre dans des tubes en U non représentés dont les extrémités correspondent à des orifices 10 ménagés dans la plaque tu- bulaire. Le fond hémisphérique est muni, pour chacune des chambres 21 et 22, d'une tubulure 23 sur laquelle se branche la conduite de circulation du fluide primaire et d'un trou d'homme 24 permettant d'accéder à l'intérieur de la chambre correspondante. Pour la commodité du dessin, on a représenté dans des positions ar- bitraires, sur la figure 2, la tubulure d'alimentation 23 débouchant dans la chambre 21 et un trou d'homme 24 débouchant dans la chambre 22. La plaque de partition est représentée de face sur la figure 3. Elle a, de façon classique la forme d'un demi cercle,et comme on le voit sur la figure 4, elle est munie de préférence d'un amincissement sur toute sa périphérie. De la sorte, elle peut pénétrer avec jeu dans des ratnures ménagées sur la plaque tubulaire 1 et sur le fond hémisphérique 2. Dans l'exemple représenté la rainure supérieure 11 est constituée par un évide- ment pratiqué dans la face inférieure de la plaque tubulaire, et dans le- quel s'engage le bord rectiligne supérieur 31 de la plaque de partition 3. Pour éviter de pratiquer un évidement dans le fond hémisphérique, la rainure circulaire peut-être conlituée de deux nervures parallèles 25 é- cartées l'une de l'autre d'une distance sensiblement égale à l'épaisseur de la plaque de partition 3esoudées sur le fond hémisphérique 2. La pla- que 3, pénètre avec jeu entre les deux nervures 25. Pour qu'un jeu subsiste entre le bord inférieur 32 de la plaque de partition 3 et la paroi interne 20 du fond hémisphérique, on fait reposer la plaque de partition 3 directement sur les.nervures 25, par l'intermé- diaire, par exemple, de cales d'appui32. D'autre part, le fond hémisphérique.2 est traversé à son point le plus bas, par un orifice 26 qui débouche de la sorte au point le plus bas de la ratnure circulaire, entre les deux nervures 25. Celles-ci sont munim de passages 27 qui permettent à l'orifice 26 de communiquer avec les deux chambres 21 et 22 de la botte à eau. La disposition qui vient d'être décrite permet donc de combiner plu- sieurs avantages. Tout d'abord, la plaque de partition 3 est indépendante des parois li- mitant la botte à eau. En efi3t, elle s'appuie simplement sur le fond hémis& phérique 2 par les cales 32 et sa partie supérieure peut coulisser libre- ment à l'intérieur de la rainure Il de la plaque tubulaire 1. Ainsi on sup- prime toutes les déformations et contraintes résiduelles dues à la fixa- tion par soudure de la plaque de partition dans les modes de réalisation classiques. Mais en outre, la plaque de partition n'intervient pas dans les déformations de la botte à eau qui peut être calculée et par consé- quent contr8lée beaucoup plus facilement. Cette solution permet également d'employer des matériaux moins co - teux, car les dilatabilités relatives des divers matériaux constituant les trois pièces de la boîte à eau n'interviennent plus dans les calculs de résistance.. Mais en outre le jeu existant entre la partie inférieure de la pla- que de partition 3 et la paroi interne du fond hémisphérique 2 permet de faire communiquer les deux chambres 21 et 22 avec un orifice unique de purge 26 qui permet d'évacuer la totalité de l'eau contenue dans les cham- bres 21 et 22 au-dessous du niveau inférieur des orifices de tubulures. On évite ainsi de pratiquerdans l'épaisseur des tubulures,des canaux assez difficiles à percer,qui devaient en outre avoir une longueur assez impor- tante pour déboucher au point le plus bas de la botte à eau et pouvaient par conséquent être facilement obstrués par des dép8ts. Dans le mode de réalisation selon l'invention, il est seulement nécessaire de ménager des canaux de purge 28 débouchant à la partie inférieure des trous d'hommes 24 pour évacuer l'eau contenue dans l'épaisseur de la paroi du fond 2. Enfin lors du montage de la botte à eau, l'embottage de la plaque de partition facilite l'accostage du fond sur la plaque tubulaire. Ces différents avantages du mode de réalisation selon l'invention sont obtenus en admettant simplement un faible by-pass entre les deux chant bres, qui est d'ailleurs très limité du fait de l'embottement de la plaque de partition dans les ratnures. Celles-ci doivent cependant être interrom- pues à certains endroits et notamment à la partie supérieure du fond hémis- phérique pour la soudure de celui-ci avec la plaque tubulaire. Des couvre- joints 33 comme celui qui a été représenté sur la partie droite de la fi- gure 1 permettent de limiter sensiblement le passage entre les deux cham- bres. Bien entendu l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réa- lisation qui vient d'être décrit, et qui pourraient être modifiés en em- ployant notamment des moyens équivalents. C'est ainsi que les rainures dans lesquelles s'embotte la plaque de partition pourraient être réalisées d'autre façon, de même que l'appui de la plaque de partition sur le fond hémisphérique. REVENDICATIONS 1) Botte à eau de générateur de vapeur comportant un faisceau de tui bes en U dont les extrémités sont fixées sur une plaque tubulaire, la bot- te à eau comprenant un fond sensiblement hémisphérique appliqué sur la plaque tubulaire et limitant un espace divisé en une chambre d'alimentation et une chambre d'évacuation par une plaque de partition en forme de demi-cercle, caractérisé par le fait que la plaque de partition s'embotte avec jeu sur toute sa périphérie dans une rainure circulaire et une rat- nure diamétrale ménagées respectivement sur les parois internes du fond hé- misphérique et de la plaque tubulaire et que le fond hémisphérique est tra- versé par au moins un orifice de purge débouchant au point le plus bas de la ratnure circulaire d'embottement de la plaque, ledit orifice étant sus- ceptible de communiquer avec les deux chambres de la botte à eau. 2) Botte à eau selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la plaque de partition repose sur le fond hémisphérique par l'intermé- diaire de cales de maintien d'un jeu entre le bord inférieur de la plaque et le fond de la ratnure circulaie, le bord supérieur de la plaque pouvant coulisser librement dans la ratnure de la plaque tubulaire en fonction des déformations différentielles des pièces conàituant la botte à eau. 3) Botte à eau selon l'une des revendications l ou 2, caractérisée par le fait que la ratnure d'embottement de la plaque de partition est mé- nagée dans l'épaisseur de la paroi correspondante de la botte à eau. 4) Botte à eau selon la revendication 2 caractérisée par le fait que rainure circulaire est délimitée par deux nervures parallèles ménagées sur la face interne du fond hémisphérique et à la partie inférieure desquelles sont ménagés des passages communiquant avec l'orifice de purge du fond hé- misphérique.