Brevet FR2523712A1 — publié le 19830923

L'invention,concernant surtout des échangeurs de chaleur, est plus spécifiquement relative à une grille-support intercalaire pour échangeurs de chaleur à faisceau de tubes et pour générateurs de vapeur et autres appareils similaires, constituée par un cadre de grille extérieur et des barreaux en forme de fers plats qui y sont fixés et forment des alvéoles porte-tubes quadrangulaires en forme de losange. On connais déjà une grille pour échangeurs de chaleur à faisceau de tubes (brevet suisse n0489 745) consistant en un cadre de grille extérieur et des barreaux en forme de fers plats qui y sont fixés, disposés de manière à former deux grilles placées à une certaine distance axiale l'une par rapport à l'autre, tout en étant chacune dans un plan radial, et placés en parallèle dans une même grille mais dans un sens différent par rapport à l'autre grille, de sorte que les fers plats des deux grilles se croisent sous un angle tel qu'ils forment des alvéoles porte-tubes quadrangulaires en forme de losange. Pour assurer à ces barreaux en forme de fers plats un soutien résistant aux vibrations, on a prévu des bandes support supplémentaires de dimensions plus importantes que celles des fers plats, entrelaces pour former des losanges relativement grands. Ces bandes support présentent des fentes ou encoches dans lesquelles les barreaux-fers plats sont placés. Au total, cette grille-support intercalaire se compose de deux grilles de fers plats dont chacune est formée de fers plats disposés en parallèle et faisant un certain angle avec les fers plats de l'autre. Chaque tube est soutenu en des points appariés et diamétralement opposés des fers plats, et aux endroits des bandes support les tubes sont soutenus en un ou deux points par ces bandes support relativement forme tes. En partant de la grille-support intercalaire décrite ci-dessus, il a été développé une autre grille intercalaire (publication de brevet allemand n022 63 05i; Celle-ci ne comprend pas de bandes support ou au moins une grille formée de bandes support. I1 y a plut8t sur le cadre de grille des encoches ou fentes permettant de souder les fers plats d'une des grilles sur un côté et, de tome, les fers plats de l'autre grille sur l'autre ct- té de ce même cadre. Dans cette version chaque tube est soutenu par des fers plats en des points diamétralement opposés. On connais encore une autre version de grille support intercalaire (publication de brevet allemand nO 28 40 arc6) três semblable à celle décrite en premier. Toutefois, ici les bandes support ne présentent pas d' encochas ou de fentes mais des trous de passage allongés par lesquels passent les fers plats. Les avantages et inconvénients des divers types de grilles-support intercalaires sont exposés dans la littérature, et un point essentiel y est la fixation store du faisceau à l'encontre des vibrations en service, et le coût de fabrication des grilles. Il peut y avoir à ce sujet des différences entre les divers types existants, mais dans la conception de ces grilles intercalaires on a négligé le plus souvent un facteur essentiel, à savoir les conditions de pression par rapport au soutien ou au guidage des tubes individuels au moment du passage du fluide. A cela il s'ajoute que de plus en plus dans les échangeurs de chaleur le tubage doit se faire aujourd'hui à l'aveugle. Tout d'abord la virole formde de plusieurs parties cylindriques soudées les unes aux autres est fixée à la plaque tubulaire, et toutes les soudures sont travaillées pour répondre aux normes de contrôle et soumises à des essais non-destructifs. Ensuite, les grilles-support intercalaires sont placées à l'intérieur de la virole et fixées aux endroits prévus, et c'est seulement alors que les tubes individuels sont enfilés. Cela implique que les grilles s'alignent parfaitement, afin que les tubes relativement longs, mais de faible calibre, puissent être introduits sans subir de dommage. Le tubage i l'aveugle s'impose i la suite de le nouvelle réglementation sur les contrôles qui exige que les diverses soudures de la virole puissent etre travaillées après sa fabrication, et cela ne peut se faire qu'avant l'introduction du faisceau. La nécessité du tubage i l'aveugle implique tout d'abord que le soutien des tubes doit permettre seulement une liberté de mouvement très restreinte au moment où le tube est enfilé dans le ssystime. Cela revient à. dire que dans toute la mesure du possible le tube doit être maintenu de façon assez serre des guatre côtés. Peut-être y a-t-il des grilles connues répondant t cette exigence, mais elles présentent forcément l'inconvénient d'une importante perte de charge du fluide au moment de son passage, ce gui n'est pas acceptable pour l'exploitant. L'invention est donc basée sur l'idée de créer une grille-support intercalaire permettant, d'une part, un tubage A l'aveugle et, d'autre part, de ramener au minimum la perte de charge du fluide pendant son passage & travers la grille. Ceci est rendu possible pour une grille-support intercalaire selon la spécification du brevet. Une caractéristique essentielle de la grille objet de l'invention réside dans le fait que l'on utilise deux grilles à barreaux en forme de fers plats, c'est- & dire deux grilles coiplêtes formées chacune de fers plats qui se croisent, alors que les grilles connues Jusqu' alors n'6taient pas constituées par des cadres en treillis, mais seulement de deux grilles formées par des barreaux parallèles. L'invention permet également d'utiliser plus de deux grilles disposées à. un certain écartement et même un assez grand nombre de celles-ci. I1 n'est pas obligatoire que les alvéoles porte-tubes soient en forme de losange, elles peuvent aussi bien être de forme carrée ou rectangulaire. Enfin, les grilles-support intercalaires objet de l'invention peuvent être également utilisées Si l'on ne prévoit pas de tubage à. l'aveugle et si,par contre, les tubes individuels sont introduits au travers des grilles, la virole étant ensuite formée autour du faisceau de tubes déjè complété. Une autre caractéristique essentielle de la grille-support intercalaire objet de l'invention est la grandeur des alvéoles porte-tubes des diverses grilles de fers plats, grandeur qui est environ quadruple de celle des alvéoles porte-tubes des grilles-support intercalaires connues. L'invention prévoit que deux de ces grilles de fers plats avec des alvéoles porte-tubes relativement grandes sont disposées i une certaine distance, de telle sorte que les points de croisement d'une grille colnci- dent avec le point central des alvéoles de l'autre grille. ainsi chaque tube est maintenu de la manière suivante: dans un premier segment, par exemple en bas & gauche, il se trouve deux fers plats et, dans une distance axiale deux fers plats en haut & droite du tube. Il est évident que de cette manière le soutien des tubes réduit la perte de charge de la vapeur passant au travers des grilles au strict minimum. Dans une autre version, préférée, de l'invention les fers plats sont des bandes dentées formant une grille du type connu. Ceci donne å. la grille une grande stabilité et permet de soutenir des tubes sans difficulté et sans que les conditions de charge s'en trouvent altérées. A cet effet on a prévu par ailleurs, i la périphérie des cadres, une pièce d'écartement permettant de fixer les diverses grilles de fers plats å une certaine distance axiale l'une de l'autre. Enfin, le cadre formant partie de l'invention se compose de deux parties annulaires auxquelles sont fixées les extrémités des fers plats, ces deux parties du cadre étant liées l'une k l'autre. Ces parties annu laires peuvent avoir des trous de passage dans lesquels on peut loger des douilles, de manière i pouvoir lier plusieurs grilles avec écartement axial mutuel moyennant un tirant d'ancrage, les grilles étant ainsi parfaitement alignées. Le principe de l'invention est illustré par les dessins joints i titre d'exemple, dessins sur lesquels la figure 1 est une coupe axiale d'une partie de la grille objet de l'invention et la figure Q, un schéma explicatif d'une partie de la grille-support intercalaire selon l'invention. Sur la figure 1 on voit une partie de la grille objet de l'invention, i savoir la partie immédiatement avoisinant la douille de guidage du cadre de grille 10. Ce cadre de grille 10 a essentiellement une forme annulaire dont la circonférence extérieure se trouve placée près de la face intérieure de la virole de l'échangeur de chaleur. Ainsi la partie représetée en haut de la figure 1 se trouve près de la partie supérieure d'un échangeur i chaleur placé en position horizontale. Le point central du cadre 10 se trouve alors en dessous de la figure 1, l'axe central n'apparaissant pas sur le dessin. Le cadre de grille 10 se compose de deux par- ties identiques 11 et 12, également de forme annulaire. Sur celles-ci,11 et 12,se trouvent fixées deux grilles formbes de fers plats 13 et 14 dont les extrémités sont soudées aux dites parties annulaires. Dans celles-ci il y a des trous percés axialement dans lesquels des douilles 22 sont insérées et soudées. On peut ainsi disposer en distance axiale plusieurs grilles axialement écartées en utilisant des tirants et des douilles intermddiaires, les premiers passant i travers ces douilles 22. Il est évident que plusieurs de ces douilles 22 sont réparties sur la circonférence du cadre. Sur la figure 1 on voit dans la douille 22 un tirant d'ancrage 24 qui peut s'étendre sur toute la lon gueur d'un échangeur de chaleur. Dans le cas considéré, ce tirant 24 est représenté par une tige filetée com- portant une tête i l'extrémité de gauche 23 et un 6crou vers l'extrémité de droite 25. À l'aide de cette tette 23 et de l'écrou 25 on maintient serrées les parties du cadre Il et 12 et les grilles 13 et 14 se trouvant placées entre elles, ainsi qu'une pièce d'écartement 15. On voit Que dans les autres douilles 22 on peut également placer de tels tirants qui, d'une part,servent à fixer les éléments décrits ci-dessus et, d'autre part, permettent de disposer les cadres b treillis 10 sur toute la longueur de l'échangeur avec les écartements axiaux prévus et aux endroits voulus. Avant de souder les pièces annulaires 11 et 12 aux fers plats, on place des pièces ou anneaux d'écartement 15 entre les cadres 13 et 14 de manière à disposer les cadres à treillis individuels 13 et 14 à une distance bien déterminée l'un de l'autre. Sur la figure 1 on voit un fer plat 16 qui, sous l'angle de vue adopté, s'étend du haut en bas. Ce fer plat 16 est soudé dans sa partie supérieure à la pièce annulaire 11. Des fers plats croisés 17 sont placés transver sllement sous un angle pouvant avoisiner 90. La pièce 21 représente - en pointillé pour une pas embrouiller le dessin - un tube 21. On voit que ce tube 21 est maintenu par la grille 13 en bas par le fer plat 18 et par devant ou par derrière par le fer plat 16. Un soutien identique et complémentaire est fourni par la grille 14 voisine, qui n'apparaft pas sur la figure 1. Tout ce qu'on voit de cette grille 14 est un seul fer plat 19. La figure 2 explique le système de soutien d'un tube 21. La grille à treillis 13 représentée en avant se compose des deux fers plats 16 et 17. Le fer plat 16 est placé, en principe, verticalement et le fer plat 17 est disposé par rapport au premier sous un angle pouvant avoisiner 90 . Ces fers plats 16 et 17 présentent des fentes Z permettant d'y placer des grilles formées des deux côtés par les surfaces étroites des fers plats0 De la même manière on a représenté les fers plats 19 et 20 formant un point d'intersection pour la grille 14. On voit que par devant, le tube 21 est soutenu en haut et & droite par les fers plats 17 et 16 de la grille 13, alors qu'à une distance a faau peu importante il est sou- tenu derrière par les fers/19 et 20 de la grille 14 de gauche et d'en bas. On voit aussi que les points d'intersection des deux grilles ne coTncident pas, mais qu'ils sont décalés de telle manière que les points d'intersection de la grille 13 se trouvent à peu près au-dessus du point central des alvéoles de la grille 14. Les fers plats avoisinants ne sont pas représentés, mais leur position est clairement indiquée par les fentes Z. REVENDICATIONS l. Grille-support intercalaire pour échangeurs de chaleur à faisceau de tubes et pour générateurs de vapeur et autres appareils similaires, constituée par un cadre de grille extérieur et des barreaux qui y sont fixés et forment des alvéoles quadrangulaires en forme de losange, portant les tubes, ladite grille-support étant caractérisée en ce que : - les barreaux sont disposés de manière à former au moins deux grilles (13, 14) placées à un certain écartement axial l'une par rapport à l'autre et formant des alvéoles en forme de losange, - les points d'intersection d'une grille (13) ou bien coincident avec les alvéoles porte-tube de l'autre grille (14) ou bien sont décalées par rapport à elles, - les barreau; (16, 17, 19, 20) sont des fers plats dentés et identiques, - les fers plats (16, 17 et l9, 20) forment une grille en treillis en s'entrelaçant gracie à des fentes (Z), et - les deux grilles (13, 14) sont réunies par des pièces annulaires (11, 12) et une pièce d'écartement intercalée entre celles-ci (15), moyennant des attaches (22, 23, 24, 25). 2. Grille-support intercalaire selon 1, caractérisée en ce que les grilles de fers plats (13, X4) sont fixées au cadre (10) moyennant au moins une pièce d'écartement (15) à une certaine distance axiale l'une par rapport à l'autre.