Brevet FR2509431A1 — publié le 19830114

La présente invention concerne un dispositif de compensation des dilatations dans un générateur de vapeur. La présente invention concerne particulièrement les générateurs de vapeur comprenant un circuit primaire germé par une enveloppe dans laquelle circule le fluide primaire et un circuit secondaire formé par une multitude de tubes qui traversent l'enveloppe, de l'eau étant introduite dans ces tubes pour ressortir sous forme de vapeur. Les générateurs de vapeur de ce type sont soumis durant leur fonctionnement à des différences de température entre les divers éléments qui le composent. On peut trouver par exemple des variations de température entre les différents tubes, ce qui peut créer des contraintes dans ces tubes2 et on peut trouver aussi des différences de température entre les tubes et l'enveloppe externe. I1 est possible de concevoir des générateurs de vapeur dans lesquels les tubes sont soudés aux deux extrémités à deux plaques tubulaires, elles-mêmes reliées rigidement à ltenvelop- pe externe, ces générateurs de vapeur ne comportant aucun système de compensation de dilatations, toutes les différences de température entre les éléments qui constituent cet ensemble rigide se traduisant alors par des contraintes dans la structure.Lorsque que l'on veut réaliser des générateurs de vapeur de grandes dimensions, cette construction entièrement rigide n'est plus envisageable, il faut disposer dans la structure du générateur de vapeur des éléments qui compensent les différences de dilatation. Pour compenser ces différences de dilatation, il est connu de constituer une forme de lyre sur tous les tubes du circuit secondaire. I1 est connu aussi de compenser ces différences de dilatation en disposant sur l'enveloppe externe du générateur de vapeur un soufflet étanche. La disposition en forme de lyse du faisceau tubulaire présente l'inconvénient d'augmenter notablement l'encombrement du générateur de vapeur. D'autre part, la présence d'un soufflet de compensation de dilatation sur l'enveloppe externe du générateur de vapeur présente l'inconvénient de diminuer notablement la rigidité de la structure de l'ensemble. La présente invention vise donc à réaliser un générateur de vapeur comprenant un dispositif de compensation des dilatations qui ne présente pas les inconvénients décrits ci-dessus. La présente invention concerne donc un dispositif de compensation des dilatations dans un générateur de vapeur comprenant un circuit primaire composé d'une enveloppe allongée cylindrique dans laquelle circule un fluide primaire, une chambre d'entrée du fluide primaire disposée à une extrémité de cette enveloppe, une chambre d'évacuation du fluide primaire disposée à son autre extrémité, un circuit secondaire composé d'une multitude de tubes s'étendant à l'intérieur de ltenvelopp-e allongée, reliés rigidement à chaque extrémité à une plaque tubulaire fixée respectivement aux chambres d'entrée et d'évacuation.Selon une caractéristique essentielle de cette invention, les chambres d'entrée et d'évacuation sont constituées chacune d'une enveloppe cylindrique dont une extrémité est reliée à une des plaques tubulaires par une paroi mince en forme de quart de tore convexe et dont l'autre extrémité est reliée à l'une des extrémités de ltenve- loppe allongée par une autre paroi mince en forme de quart de tore convexe. L'invention sera mieux comprise lors de la description détaillée de l'exemple de réalisation qui va suivre illustré par la figure annexée. La figure unique représente une vue simplifiée en coupe longitudinale d'un générateur de vapeur selon l'invention, En se reportant à la figure, on distingue un générateur de vapeur comprenant une enveloppe cylindrique allongée 1, à ses deux extrémités une chambre 2 d'entrée du fluide primaire et à son autre extrémité une chambre 3 d'évacuation du fluide primaire. Le circuit secondaire est constitué d'une multitude de tubes 4 reliés à l'une de leurs extrémités à une plaque tubulaire 5 et à l'autre extrémité à une plaque tubulaire 6 et débouchant respectivement dans une chambre 7 d'introdGction de l'eau et dans une chambre 3 d'évacuation de la vapeur. La chambre d'entrée 2 du fluide primaire est constituée d'une enveloppe cylindrique 9 disposée au voisinage de l'extrémité supérieure de l'enveloppe allongée 1, cette enveloppe cylindrique 9 est raccordée à la plaque tubulaire 6 par une paroi mince 10 en forme de quart de tore convexe et à l'enveloppe allongée 1 par une autre paroi mince il en forme de quart de tore convexe. Ces deux parois minces 10 et il sont reliées à leur pièce respective de façon étanche, de préférence par un procédé de soudage. La chambre d'évacuation 3 du fluide primaire est constituée de façon tout à fait semblable à la chambre d'entrée 2, elle comporte une enveloppe cylindrique 12 raccordée à une extrémité à la plaque tubulaire 5 par une paroi mince 13 en forme de quart de cercle convexe et raccordée à l'enveloppe allongée 1 par une autre paroi mince 14 en forme de quart de tore convexe. Lorsqu'une différence de température apparaît entre l'enveloppe allongée 1 et les tubes 4, il se produit une différence de dilatation longitudinale qui modifie la distance séparant l'extrémité de l'enveloppe allongée 1 de la plaque tubulaire cnrrespondante. Les parois minces en forme de quart de tore se déforment ainsi du fait de leur souplesse et évitent ainsi des contraintes importantes dans la structure. il est à remarquer que cette forme très simple des parois minces en forme de quart de tore permet de conserver tout de même à la structure générale du générateur de vapeur une certaine rigidité. il est tout à fait remarquable de constater que les parois minces du fait de leur forme spéciale, allient à la fois les qualités de facilité de réalisation du fait de la grande simplicité des formes, la souplesse lon gitudinale qui procure à la structure du générateur de vapeur une compensation efficace des différences de dilatation, et une certaine rigidité de l'ensemble qui est toutefois conservée. Ltinvention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'être décrit, elle en comporte au contraire toutes les variantes et l'on peut modifier les points de détail'sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Il est possible en effet d'appliquer les dispositions de la présente invention à un échan geur de chaleur dont le circuit primaire comporte un fluide quelcnnque tel que du sodium -liquide ou de liteau sous pression, ainsi qu'à un échangeur de chaleur dont les tubes 4 sont disposés autrement que parallèlement à l'axe du générateur de vapeur, par exemple disposés hélicoidalement ou en forme de U. REVENDICATIONS Dispositif de compensation des dilatations dans un générateur de vapeur ou un échangeur de chaleur comprenant un circuit primaire composé d'une enveloppe allongée cylindrique (1) dans laquelle circule un fluide primaire, une chambre (2) d'entrée du fluide primaire disposee à une extrémité de cette enveloppe, une chambre (3) d'éva- cuation du fluide primaire disposée à son autre extrémité, un circuit secondaire composé d'une multitude de tubes (4) s'étendant à l'intérieur de l'enveloppe allongée reliés rigidement à chaque extrémité a" une plaque tubulaire (5,6) fixée respectivement aux chambrespd'entrée et d'évacuation, caractérisé par le fait que les chambres d'entrée et d'évacuation sont constituées chacune d'une enveloppe cylindrique (9,12) dont une extrémité est reliée à l'une des plaques tubulaires (5,6) par une paroi mince (10,13) en forme de quart de tore convexe et dont l'autre extrémité est reliée à l'une des extrémités de l'enveloppe allongée (1) par une autre paroi mince (11,14) en forme de quart de tore convexe.