Brevet FR2511491A1 — publié le 19830218

Mise en place-d'une enveloppe ronde à paroi mince à l'intérieur d'une cuve en faux-rond à paroi épaisse d'échangeur de chaleur. La présente invention se rapporte aux échangeurs de chaleur, et elle concerne plus particulièrement l'enveloppe du faisceau tubulaire d'un générateur de vapeur nucléaire. L'amélioration de la rotondité de l'enveloppe d'un générateur de vapeur nucléaire apporte une solution aux problèmes de conception et de fabrication dus aux tolérances étroites de montage et à la correspondance précise de ces tolérances Cette caractéristique assure une meilleure ré- partition des charges de structure dans le générateur de vapeur, de sorte que ce dernier peut supporter les secousses sismiques et autres états acci- dentels pour lesquels il doit être conçu. Fabriquer une enveloppe de faisceau tubulaire parfaitement cir- culai;re et lui conserver cette forme jusqu'à sa mise en place et pendant la production de vapeur est cependant une tâche impossible. L'objet principal de la présente invention est donc de fournir un moyen pour fixer une enveloppe circulaire à l'intérieur d'un générateur de vapeur, de telle sorte qu'elle prenne la forme souhaitée. Pour réaliser'cet objet, la présente invention consiste en un échangeur de chaleur comprenant une plaque tubulaire percée d'un certain nombre de trous pour recevoir des tubes, une cuve cylindrique à paroi épais- se, laminée et fixée à la plaque tubulaire, une enveloppe ronde à, paroi min- ce placée à l'intérieur et espacée de la cuve, et plusieurs plaques généra- lement parallèles de support des tubes, espacées longitudinalement à l'inté- rieur de l'enveloppe et percées d'un certain nombre de trous pour recevoir les tubes Cet échangeur de chaleur se caractérise par le fait que des élé- ments formant vérins sont disposés circonférentiellement autour de l'enve- loppe au voisinage des plaques de support, et se prolongent radialement vers 3 I l'extérieur depuis l'enveloppejusqu'à ce qu'ils soient en contact avec la cuve L'échangeur de chaleur comprend également une première rangée d'oreilles fixées sur la cuve, une première rangée de sabots fixés sur l'enveloppe, cette première rangée d'oreilles et cette première rangée de sabots étant associées afin d'empêcher tout déplacement longitudinal de l'enveloppe par rapport à la cuve au voisinage de la première rangée d'oreilles Une deu- xtème rangée d'oreilles sont fixées sur la cuve et une deuxième rangée de sabots sont fixés sur l'enveloppe, cette deuxième rangée d'oreilles et cette deuxième rangée de sabots étant associées afin d'empêcher toute rotation de la cuve par rapport à l'enveloppe Grâce à cette disposition, on peut ali- gner les trous des plaques de support des tubes et les trous de la plaque tubulaire et on peut espacer avec précision les plaques de support des tu- bes: à l'intérieur de l'enveloppe, afin de constituer entre elles un espa- ce annulaire régl é. La présente ilnvention sera bien comprise à la lecture de la des- cription suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans les- quels: la figure 1 est une vue en coupe partielle d'un générateur de vapeur construit conformément & la présente invention; 1 Q la figure 2 est une vue en coupe suivant le plan de coupe II-It de la figure 1; vant le pli vant le pli de la fi vant le vant le vant le vant le de la fi la figure 3 est une vue en coupe, an de coupe trl-Ilt I de 1 a figure 2; la figure 4 est une vue en coupe, an de coupe I -V de la figure 3; la figure 5 est une vue en coupe s gure 1; la plan de la plan de la plan de la plan de la gure 1; figure 6 E est une vue en coupe, coupe Vr-Y de la figure 5; figure 7 est une vue en coupe, coupe VI 1- It de la figure 6 figure 8 est une vue en coupe, coupe VIIl-V lI: de la figure 5 à plus grande échelle, sui- à plus grande échelle, sui- suivant le plan de coupe V-V à plus grande échelle, sui- & plus grande échelle, sui- à plus grande échelle, sui- figure g est une vue en coupe, à plus grande échelle, sui- coupe r X-IX de la figure 5; figure 10 est une vue en coupe suivant le plan de coupe X-X pla pla la figure 11 est une vue en coupe, m de coupe XI-XI de la figure 10; la figure 12 est une vue en coupe, n de coupe XIIXII de la figure 11; la figure 13 est une vue en coupe, à plus grande échelle, sui- à plus grande échelle, sui- à plus grande échelle, des orei Jles, et des sabots représentés à la figure 10; et la figure 14 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'un collier formant vérin. On se reportera maintenant aux dessins de détail et en particu- lier à la figure 1 qui représente une vue en coupe partielle d'un généra- teur de vapeur ou échangeur de chaleur 1 comprenant une cuve généralement cylindrique 3 à paroi épaisse, laminée et donc quelque peu en faux-rond, vant le vant le et une enveloppe généralement cylindrique 5 à paroi mince et ronde, dis- posée & l'intérieur et espacée de la cuve Une plaque tubulaire 7 percée d'un certain nombre de trous pour recevoir les tubes 9 et plusieurs pla- ques généralement parallèles 11 de support des tubes sont espacées longi- tudinalement à l'intérieur de l'enveloppe et percées d'un certain nombre de trous pour recevoi:r les tubes 9 Une rangée d'éléments 13 formant vé- rins sont fixés circonférentiellement autour de l'enveloppe, a l'emplace- ment des plaques 11 de support Les éléments formant vérins des diverses plaques de support sont désignés par les références 13 a, 13 b, 13 c, 13 d et 13 e qui' les différencient les uns des autres. Les plaques 11 de support des tubes sont désignées par les réfé- rences lia à& 11 h au fur et à mesurequ'augmente la distance qui les sépare de la plaque tubulaire 7. Les éléments 13 a formant vérins, représentés aux figures 2, 3 et 4, sont disposés dans l'enveloppe 5 au voisinage de la plaque 11 a de sup- port de tubes et ils comprennent un plateau ou bossage épais 15 qui est fixé à l'enveloppe 5 par soudage ou par un autre moyen, et un trou taraudé 17 qui est percé dans le bossage Un goujon 19 fileté extérieurement se visse dans le trou 17, on le fait tourner jusqu'à ce qu'il soit en contact avec la cuve 3 et on le serre ensuite d'un demi- tour afin de lui appliquer un couple de 13,83 kgm de sorte quece goujon exerce une force prédéterminée contre la cuve 3. Les éléments 13 b formant vérins sont disposés dans l'enveloppe 5 au voitsinage de la plaque 11 E de support de tubes et ils comprennent un sa- bot 21 qui est fixé à l'enveloppe 5 par soudage ou par un autre moyen, et deux trous taraudés 17 disposés longitudinalement ou verticalement dans le sabot 21, ou l'un au-dessus de l'autre commele représentent les figures 5, 6 et 7 Dans le sabot 21 est également formée une rainure circonférentielle ou horizontale 23 en T Des goujons filetés 19 se vissent dans les trous 17 afin d'entrer en contact avec la cuve 3 et exercer sur cette dernière une force prédéterminée Des oreilles 25 sont fixées à& la cuve 3 par soudage ou par un autre moyen et elles s'associent aux rainures 23 du sabot 21 pour supporter l'enveloppe 5 à l'intérieur de la cuve et empêcher tout déplace- ment longitudinal de l'enveloppe par rapport à la cuve à l'emplacement des oreilles 25. Des clavettes 26 sont utilisées pour positionner la plaque 11 b de support à l'intérieur de l'enveloppe 5. Les éléments 13 c formant vérins,représentés aux figures 11 et 12, sont fixés a l'enveloppe 5 par soudage ou par un autre moyen et ils comprennent un plateau ou h Qssage épais oblong 27 dans lequel sont percés deux trous; taraudés 17, espacés horizontalement ou circonférentiellement. Des goujons filetés 19 s e vissent dans les trous 17 afin d'entrer en con- tact avec la cuve 3 et exercer sur cette dernière une force prédéterminée. Les éléments 13 c formant vérins sont disposés en une rangée circulaire au voisinage de la plaque 11 e de support des tubes. En variante, comme le représente la figure 14, un collier épais 29 pourrait jouer le rôle d'élément 13 d formant vérin Le collier 29 est fixé & l'enveloppe 5 par soudage ou par un autre moyen et plusieurs trous tarau- 1 i dés 17 sont percés circonférentiellement autour de ce collier 29 Les trous peuvent être espacés longitudinalement les uns au-dessus des autres ou en quinconce Des goujons filetés 19 se vissent dans les trous 17 afin d'entrer en contact avec la cuve 3 et exercer sur cette dernière une force prédéter- minée. Comme le représente la figure 13, l'élément 13 e formant vérin comprend un sabot 31 fixé à l'enveloppe 5 par soudage ou par un autre moyen et il comporte deux trous taraudés 17 et espacés circonférentiellement ou horizontalement Des goujons filetés 19 se vissent dans les trous 17 afin d'entrer en contact avec la cuve 3 et exercer sur cette dernière une force 2 a prédéterminée Les sabots 31 comportent également une rainure 33 en T orien- tée verticalement ou longitudinalement Des oreilles 35 sont fixées & la cuve 3 et elles s'associent aux rainures 33 pour empêcher toute rotation de l'enveloppe 5 par rapport &-la cuve 3 au voisinage des oreilles 35. Comme le représente la figure 8, des tasseaux 37 sont fixes sur l'enveloppe 5 par soudage ou par un autre moyen afin de supporter le bord ou la périphérie extérieure des plaques 11 de support des tubes. Des tirants 41 et des manchons 43 sont utilisés pour supporter la partie centrale de la plaque 11 de support des tubes, comme le représen- te la figure 1. Comme le représente la figure 9, pour positionner les plaques rondes 11 de support des tubes à& l'intérieur de l'enveloppe ronde 5, on a placé plusieurs clavettes 26 autour du périmètre ou de la périphérie de la plaque Il de support des tubes afin de régler l'espacement de cette plaque, et l'alignement des trous de la plaque I 1 l de support des, tubes et des trous de la plaque tubulaire 7 est effectué par un moyen d'alignement à laser ou optique, ou à l'aide de tiges allongées introduites dans les trous ou d'au- tres moyens mécaniques d'alignement. Les clavettes 26 sont soudées en place afin de maintenir l'espa- cement, empêcher leur déplacement et maintenir un espace libre minimum an- nulaire tout autour de la plaque 11 de support des tubes lorsque l'enve- loppe 5 augmente de diamètre du fait de la dilatation thermique. Pour mettre en place l'enveloppe ronde cylindrique 5 à paroi mince & l'intérieur de la cuve à paroi épaisse 3, laminée et légèrement en fauxrond, on place temporairement des cercles rigides à l'intérieur de l'enveloppe de manière & maintenir sa forme ronde pendant la manuten- ti.on et l'introduction de l'enveloppe dans la cuve Dès que les oreilles et les sabots sont mis en place et que les goujons 19 sont vissés vers l'extérieur pour entrer en contact avec la cuve avec une force prédéter- minée, on peut enlever les cercles Les plaques de support des tubes sont mises en place d'abord au voisinage de la plaque tubulaire, puis ajoutées successivement depuis la plaque 11 a jusqu'à la plaque 11 e. Les éléments formant vérins sont utilisés avec un plus grand nombre de goujons dans la partie supérieure de la cuve 3 ou partie la plus éloignée de la plaque tubulaire 7, de manière à pouvoir supporter des se- cousses sismiques et autres chocs auxquels pourrait être soumis l'échan- geur de chaleur. Pour l'appréciation des valeurs de mesure indiquées ci-dessus, on doit tenir compte du fait qu'elles proviennent de la conversion d'unités anglo-saxonnes en unités métriques. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisa- tion qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de va- riantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 11491 REVENDICATIONS 1 Echangeur de chaleur comprenant une plaque tubulaire ( 7) percée -d'un certain nombre de trous pour recevoir des tubes, une cuve cylindrique ( 3) à paroi épaisse, laminée et fixée à la plaque tubulaire, une enveloppe ronde ( 5) à paroi mince placée à l'intérieur et espacée de la cuve, et plusieurs plaques ( 11) généralement parallèles de support des tubes, espacées longitudinalement à l'intérieur de l'enveloppe et percées d'un certain nombre de trous pour recevoir les tubes, cet échangeur de chaleur étant caractérisé en ce que des éléments formant vérins ( 13) sont disposés circonférentiellement autour de l'enveloppe ( 5) au voisinage des plaques ( 11) de support et se prolongent radialement vers l'extérieur depuis l'enveloppe ( 5) jusqu'au contact avec la cuve ( 3). 2 Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments formant vérins ( 13) comprennent des bossages ( 15) qui comportent chacun un trou taraudé ( 17) et un goujon ( 19) fileté qui est vissé dans ce trou. 3 Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments formant vérins ( 13 c) comprennent en outre des bossages oblongs ( 27) qui comportent chacun plusieurs trous taraudés ( 17) et plusieurs goujons ( 19) filetés qui sont vissés dans ces trous. 4 Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une première rangée d'oreilles ( 25) fixées sur la cuve ( 3) et associées 4 une première rangée de sabots ( 21) fixés sur l'enveloppe ( 5) pour empêcher tout déplacement longitu- dinal de l'enveloppe par rapport à la cuve au voisinage de cette pre- mière rangée d'oreilles ( 25); une deuxième rangée d'oreilles ( 35) fixées sur la cuve ( 3) et associées à une deuxième rangée de sabots ( 31) fixés sur l'enveloppe ( 5) pour empêcher toute rotation relative de la cuve par rapport à l'enveloppe au voisinage de cette deuxième rangée d'oreilles; des clavettes ( 26) disposées entre l'enveloppe ( 5) et les plaques ( 11) de support des tubes; et des moyens ( 37) pour empêcher toute rotation des plaques ( 11) de support des tubes par rapport à l'enveloppe ( 5), afin de permettre l'alignement des trous des plaques de support des tubes et des trous de la plaque tubulaire ( 7), et l'es- pacement précis de la plaque ( 11) de support des tubes à l'intérieur de l'enveloppe ( 5). Echangeur de chaleur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la première rangée de sabots ( 21) présententdes rainures ( 23) 1149,1 orientées circonférentiellement; et en ce que la deuxième rangée de sabots ( 31) présentent des rainures ( 33) orientées longitudinalement. 6 Procédé pour mettre en place une enveloppe cylindrique ( 5) ronde à paroi mince à l'intérieur d'une cuve ( 3) en faux-rond à paroi épaisse d'échangeur de chaleur suivant l'une des revendications 1 à 5, cet échangeur de chaleur comprenant plusieurs plaques ( 11) de support de tubes généralement parallèles et espacées longitudinalement munies de trous s'alignant avec des trous dans sa plaque tubulaire ( 7); ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les stades de mise en place temporaire de cercles à l'intérieur de l'enveloppe ( 5) au voisinage des plaques ( 11) de support des tubes; fixation sur l'enveloppe ( 5) d'une rangée circonférentielle d'éléments formant vérins ( 13) qui sont manoeuvrables depuis l'intérieur de l'enveloppe ( 5) de manière à entrer en contact avec la cuve ( 3) avec une force prédéterminée; dépose des cercles montés temporairement à l'intérieur de l'enveloppe; fixation sur la cuve ( 3) d'une première rangée d'o- reilles ( 25) et fixation sur l'enveloppe ( 5) d'une première rangée de sabots ( 21); fixation sur la cuve ( 3) d'une deuxième rangée d'oreilles ( 35) et fixation sur l'enveloppe ( 5) d'une deuxième rangée de sabots ( 31), ces oreilles ( 25, 35) et ces sabots ( 21, 31) étant mis en contact les uns avec les autres pour empocher tout déplacement longitudinal et toute rotation de l'enveloppe ( 5) par rapport à la cuve ( 3); mise en place des plaques ( 11) de support des tubes à l'intérieur de l'enve- loppe ( 5) au voisinage des éléments formant vérins ( 13); introduction des clavettes ( 26) entre l'enveloppe ( 5) et les plaques ( 11) de support des tubes afin d'espacer les plaques ( 11) de support des tubes d'une distance donnée par rapport à l'enveloppe ( 5); fixation de tasseaux ( 37) partant de l'enveloppe ( 5) pour supporter à leur périphérie les plaques ( 11) de support des tubes; et clavetage des plaques ( 11) de support des tubes sur l'enveloppe ( 5) pour empêcher toute rotation de ces plaques de support par rapport à l'enveloppe.