Brevet FR2515806A1 — publié le 19830506

La présente invention concerne un dispositif de fixation d'un faisceau tubulaire, pouvant être monte notamment à l'intérieur d'un générateur de vapeur et devant resister sans dommages aux seismes. L'invention concerne aussi le procédé de montage pour un tel dispositif. La réalisation de dispositifs complexes et de grande dimension, tels que des échangeurs thermiques est rendue encore plus délicate lorsque ces installations doivent être étudiées pour résister aux séismes. La difficulte principale réside dans le choix des liaisons entre les divers éléments qui constituent l'installation. Ces liaisons doivent résister, sans endommager les éléments, lors des séismes qui sont caractérisés par des mouvements du sol qui transmettent des accélérations dans toutes les directions. Dans le cas de générateurs de vapeur, notamment du type sodium-eau, les éléments internes reçoivent des chocs thermiques très violents du fait de la présence du sodium liquide qui a une conductibilité thermique très élevée.Les différentes pièces qui constituent un tel générateur de vapeur présentent donc des dilatations différentielles importantes, et il n'est pas possible de disposer un grand nombre de points de fixation rigide entre ces différentes nièces sans encourir le risque de créer dans la structure des contraintes anormalement élevées du fait des variations de dilatation. Dans un générateur de vapeur du type sodium-eau, le faisceau tubulaire qui constitue le circuit eau-vapeur est maintenu à l'intérieur d'une enveloppe, appelée "enveloppe du faisceau", cette enveloppe de forme cylindrique, est disposée de façon coaxiale à l'intérieur d'une enveloppe cylindrique externe qui constitue la structure rigide essentielle du génerateurda vapeur. Le problème concerne donc les dispositifs de fixation de l'enveloppe du faisceau par rapport à l'enveloppe externe. La présente invention concerne donc un dispositif de fixation antiséisme d'un faisceau tubulaire, notamment pour générateur de vapeur, le faisceau tubulaire étant contenu dans une enveloppe cylindrique du faisceau, le du fai dispositif de fixation établissant une liaison entre Irenveloppelet uae en- veloppe cylindrique externe concentrique. Afin de pallier les inconvénients précédemment décrits, ce dispositif de fixation anti-séisme présente la caractéristique essentielle d'être constitué d'au moins trois liaisons coulissantes entre l'enveloppe cylindrique externe et l'enveloppe du faisceau, ces liaisons coulissantes autorisant un dénlacement de l'enveloppe du faisceau par rapport à l'enveloppe externe selon une direction à la fois longitudinale et radiale, ces liaisons étant d'autre part régulièrement réparties sur un cercle de l'enveloppe externe. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu que chaque liaison coulissante soit constituée d'une pièce de liaison solidaire de la paroi interne de l'enveloppe externe, cette pièce s'étendant en direction radiale vers l'intérieur en s'engageant, de façon coulissante, dans une fenêtre correspondante ménagée dans l'enveloppe interne. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu que ladite pièce de liaison comporte deux faces parallèles de glissement, s'é- tendant parallèlement à l'axe longitudinal de l'enveloppe et en direction radiale, et d'autre part que ladite fenêtre ménagée dans l'enveloppe du faisceau comprend deux faces parallèles de glissement venant s'ajuster avec un jeu minimum sur les faces parallèles de ladite pièce de liaison. D'autres caractéristiques propres à l'invention apparattront lors de la description de l'exemple détaillé de réalisation qui va suivre, illustré par les figures annexées. La figure 1 représente une coupe schématique d'un générateur de vapeur, dans un plan radial passant par les dispositifs de fixation conformes à la présente invention. La figure 2 représente une vue partielle en perspective du générateur de vapeur au niveau d'un des éléments de guidage selon la présente invention. La figure 3 représente une vue de face d'un élément de guidage pro re à l'invention. La figure 4 représente une coupe selon A-A de la figure 3. La figure 5représente une coupe selon B-B de la figure 3. Nous allons maintenant décrire plus en détail un exemple de réalisation d'un dispositif de fixation conforme à l'.lLvention. En se référant à la figure 1, on distingue, de façon schématiques constitué essentiellement de façon classique, d'une enveloppe rigide externe 10 de forme cylindrique, d'un faisceau tubulaire 19, et d'une enveloppe du faisceau 9. Le faisceau tubulaire 19 est maintenu rigidement à l'intérieur de l'enceinte du faisceau 9 par tout moyen connu. Le problème consiste donc à maintenir d'une façon rigide l'enveloppe du faisceau 9 par rapport à l'enveloppe externe 10.Le problème n'est pas simple car il faut réaliser une liaison rigide, sans jeu excessif, suffisamment solide pour résister aux efforts dans toutes les directions dus à un séisme qui conserve en permanence la position concentrique de l'enveloppe du faisceau 9 par rapport à l'envelo)pe externe 10, et ceci quelles que soient les différences de dilatation qui peuvent seproduire entre l'enveloppe du faisceau 9 et l'enve- loppe externe 10. Dans ce but, le dispositif de fixation propre à l'invention est constitué principalement de plusieurs pièces de liaison (1 à 8) solidaires de la paroi interne de l'enveloppe externe 10, et s'étendant en direction radiale vers l'intérieur, en s'engageant de façon coulissante dans des fenêtres correspondantes (11 à 18) ménagées dans l'enveloppe du faisceau 9.Bien que le nombre minimum des liaisons coulissantes soit de trois, il est préférable d'en disposer un nombre nettement plus grand et dans l'exemple de réalisation qui est décrit ici nous en avons disposé huit, comme représenté en figure 1. Dans le dispositif de fixation propre à l'invention qui vient d'être décrit il apparaît clairement que rien ne s'oppose à la dilatation de l'en- veloppe du faisceau 9 par rapport à ltenveloppe externe 10 dans la mesure où l'on néglige les forces de frottement dans les éléments de glissement. Par ailleurs, le dispositif de fixation propre à l'invention établit bien une liaison sans jeu entre l'enveloppe du faisceau 9 et l'enveloppe externe 10, dans la mesure où l'on néglige les jeux à l'intérieur des liaisons coulissantes. D'autre part, ce dispositif de fixation résiste très bien aux séismes, en effet, s'il existe une accéleration de direction F (figure 1), les efforts qui en résultent et qui sont transmis de l'enveloppe externe 10 à l'enveloppe du faisceau 9 passent essentiellement par l'intermédiaire des éléments de guidage 1, 11 et 5, 15, et ces efforts ont par conséquent la particularité de s1 appliquer à l'enveloppe du faisceau 9 de façon tangentielle F' F", ce qui est bien meilleur du point de vue résistance des matériaux que si ces efforts s'appliquaient radialement sur ltenveloppe du faisceau 9. Il faut se rendre compte, que dans le cas d'un générateur de vapeur pour centrale nucléaire, l'ensemble formé par le faisceau tubulaire, ses supports, son enveloppe et le sodium contenu à l'intérieur, peut représenter une masse de cent tonnes environ. Si cet ensemble est relié à l'enveloppe externe 10 avec un jeu de quelques millimètres, lors d'un séisme ces jeux suffiront pour créer des chocs énormes et des effets de rebondissement néfastes pour l'ensemble de la structure. Or, si on reliait l'enveloppe du faisceau 9 à l'enveloppe 10 par de simples butées radiales, il faudrait bien laisser un jeu de plusieurs millimètres pour permettre les diitations de l'enveloppe du faisceau qui sont grandes étant donné que la structure fait environ 3 mètres de diamètre.Ce sont en fait ces grandes dimensions de l'installation qui justifient l'intérêt de la disposition nouvelle de la présente invention. En se référant maintenant aux figures 2 à 5, on distingue un exemple de réalisation des liaisons coulissantes qui constituent le dispositif de fixation propre à l'invention. On distingue, dans ces différentes vues, l'enveloppe externe cylindrique 10 constituant la structure rigide essentielle du générateur de vapeur, ltenveloppe du faisceau 9 qui est cylindrique et coaxiale à ltenvelop?e 10, une des fenêtres 11 ménagées dans l'en- veloppe 9, sur l'enveloppe externe 10, au niveau de la fenêtre 11, est soudée une pièce 25 dont on distingue le cordon de soudure 27, sur cette pièce 25 est rapportée et fixée rigidement une pièce 24 qui est engagée de façon coulissante dans la fenêtre 11.Nous voyons par conséquent que ce montage permet à l'enveloppe du faisceau 9 de coulisser sur la pièce 24, à la fois selon une direction radiale C et selon une directionlongitudinale D, ceci afin de permettre à l'enveltppe du faisceau 9 de se dilater dans toutes les directions. La fenêtre 11 doit avoir une dimension dans le sèns longitudinal supérieure aux dimensions des pièces 24 ou 25, afin de permettre le déplacement longitudinal selon D de ltenveloppe du faisceau 9 par rapport à l'en- veloppe externe 10. La pièce 24 comporte deux faces parallèles 20, 21 qui viennent s'engager dans la fenêtre 11 en coulissant avec un jeu minimum contre les faces parallèles 22, 23. La pièce 24 est positionnée par rapport à la pièce 25 par une glissière 28 longitudinale, la fixation rigide étant obtenue par-les vis 26.Afin de faciliter le glissement longitudinal entre la pièce 24 et l'enveloppe 9, les faces 20 et 21 parallèles en première approximation peuvent être très légèrement convexes ou arrondies à leurs ex trémités. La présente invention concerne aussi le procédé de montage du dispositif de liaison anti-séisme conforme à l'invention et qui a été décrit précédemment. Ce procédé consiste, dans l'ordre chronologique, à souder les différents éléments 25 aux endroits déterminés de l'enveloppe externe 10, à usiner les fenêtres 11 correspondantaux endroits correspondants de l'en- veloppe interne 9, à enfiler l'enveloppe interne 9 renfermant le faisceau tubulaire 19 à l'intérieur de l'enveloppe externe 10, à la positionner de façon concentrique, à mesurer, pour chaque liaison à établir, la position exacte de la pièce 25 par rapport à la fenêtre correspondante 11, à usiner les faces parallèles 20, 21 de la pièce 24 brute en fonction des mesures relevées, puis à monter rigidement avec les vis 26 la pièce 24 ainsi usinée sur la pièce 25 de façon que les faces de glissement 20, 21, 22, 23 soient ajustées avec un jeu minimum. Bien sûr, le dispositif de fixation qui vient d'être décrit ne suffit pas à lui seul à positionner complètement l'enveloppe du faisceau 9 par rapport à l'enveloppe externe 10, il faut en effet prévoir, de façon tout à fait connue, une liaison dans la direction longitudinale, à une extrémité ou à l'autre de l'enveloppe du faisceau 9 avec des pièces reliées à l'enveloppe externe 10. La présente invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit, elle en comporte au contraire toutes les variantes, et elle peut aussi être appliquée à d'autres installations que des générateurs de vapeur du type sodium-eau, par exemple à toute installation dce, changeur thermique. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de fixation anti-séisme d'un faisceau tubulaire, notamment pour générateur de vapeur, le faisceau tubulaire étant contenu dans une enveloppe cylindrique, appelée enveloppe du faisceau, le dispositif de fixation établissant une liaison entre l'enveloppe du faisceau et une enveloppe cylindrique externe concentrique, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'au moins trois liaisons coulissantes entre l'envelop pe externe et l'enveloppe du faisceau, ces liaisons étant régulièrement réparties sur un cercle de l'enveloppe externe. 2.- Dispositif de fixation anti-séisme selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque liaison coulissante est constituée d'une pièce de liaison solidaire de la paroi interne de l'enveloppe externe, cette pièce s'étendant en direction radiale vers l'intérieur et s'engageant de façon coulissante dans une fenêtre correspondante ménagée dans l'envelop- pe interne. 3.- Dispositif de fixation anti-séisme selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite pièce de liaison (24, 25) comporte deux faces parallèles de glissement (20, 21) s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal de l'enveloppe et en direction radiale. 4.- Dispositif de fixation anti-séisme selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite fenêtre (11) ménagée dans l'enveloppe interne comprend deux faces parallèles de glissement (22, 23) venant s'ajuster avec un jeu minimum sur les faces parallèles (20, 21) de la pièce de liaison (24, 25). 5.- Dispositif de fixation anti-séisme selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que ladite pièce de liaison (24, 25) est constituée d'un remier élément (25) soudé sur la paroi interne de l'enveloppe externe (10) et d'un deuxième élément (24) fixé rigidement sur le premier par des vis (26) lors du montage, positionné par rapport au premier élément par une glissière (28) longitudinale, de deuxième élément (24) comportant lesdites faces parallèles de glissement (20, 21). 6.- Dispositif de fixation anti-séisme selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdites deux faces parallèles de glissement (20, 21) sont en fait très légèrement convexes, de façon à faciliter le glissement effectif. 7.- Dispositif de fixation anti-séisme selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que la fenêtre (11) dans laquelle s'engage la pièce de liaison (24) est suffisamment grande, dans la direction longitudinale, pour permettre un déplacement longitudinal de l'enveloppe du faisceau (9) rar rapport à ltenveloppe externe (10). 8.- Procedé de montage d'un dispositif de fixation anti-séisme conforme à l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait qu'il consiste à souder lesdits premiers éléments (25) aux endroits déterminés de l'envloppe cylindrique externe (10), à usiner lesdites fenêtres (11) correspondantes aux endroits correspondants de l'enveloppe du faisceau (9), à enfiler l'enveloppe du faisceau (9) renfermant le faisceau tubulaire (19) à l'intérieur de l'enveloppe externe (10), à la positionner de façon concentrique, à mesurer pour chaque liaison à établir, la position exacte du premier élément (25) i rapport à la fenêtre (11) correspondante, à usiner les faces parallèles (20 > 21) du deuxième élément (24) en fonction des mesures relevées, puis à monter rigidement le deuxième élément (24) sur le premier élément (25) de façon que les faces de glissement (20, 21, 22, 23) soient ajustées avec un jeu minimum.