Brevet FR2528975A1 — publié le 19831223

La présente invention a pour objet un dispo- sitif de mesure de la vitesse du fluide dans l'espace annulaire d'un générateur de vapeur permettant notam- ment de mesurer la vitesse d'écoulement tout près des parois délimitant cet espace annulaire. Lors de la mise en exploitation des généra- teurs de vapeur des réacteurs à eau légère pressurisée, des problèmes sont apparus (corrosion, 'denting", c'est-à-dire constriction des tubes due à des phénomè- nes d'oxydation au niveau des plaques entretoises), ces problèmes étant liée en partie aux conditions -thermi- ques et hydrauliques régnant à proximité des tubes échangeurs et des plaques entretoises Ces conditions dépendent essentiellement de la nature de l'écoulement dans l'espace annulaire du générateur de vapeur, et connaître la nature de cet écoulement est l'un des moyens permettant de mieux comprendre les phénomènes évoqués ci-dessus. Lorsqu'on cherche à établir la courbe de pro- fil des vitesses dans l'espace annulaire du générateur de vapeur, la principale difficulté est de positionner de façon très précise les points de mesure dans cet espace, en particulier très près des parois afin de déterminer l'épaisseur d'une éventuelle couche lami- naire Or, au cours de la mise en service des généra- teurs de vapeur et au cours des transitoires d'exploi- tation, les dilatations instantanées des parois interne et externe peuvent être différentes, ce qui empêche d'effectuer des mesures très près de ces parois, car on risque soit de détruire la sonde, soit de ne pas con- naitre la distance exacte entre la paroi et le point de mesure. Ce problème est résolu selon la présente in- vention grâce à un dispositif qui permet de connaître en permanence la vitesse d'écoulement du fluide tout près des parois du générateur de vapeur quelles que soient les dilatations thermiques ou les vibrations qu'elles subissent. Selon la principale caractéristique du dis- positif objet de l'invention, celui-ci, du type compor- tant un corps de sonde maintenu fixe par rapport à la paroi ou virole externe du générateur et à l'intérieur duquel est placée la sonde proprement dite, se caracté- rise en ce qu'il comporte un soufflet élastique entou- rant la sonde proprement dite et dont une première ex- trémité est fixée à la sonde tandis que son autre ex- trémité est fixée au corps de sonde, ledit soufflet étant monté de telle sorte qu'il applique constamment une extrémité de la sonde contre la virole interne du générateur. Selon une autre caractéristique de ce dispo- sitif, un bossage d'intrumentation est fixé sur la vi- role externe du générateur de vapeur au niveau d'une ouverture pratiquée dans celle-ci, ledit bossage d'ins- trumentation comportant une ouverture pour le passage de la sonde proprement dite. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le dispositif comporte des moyens permettant de fixer le corps de sonde sur le bossage d'instrumenta- tion, ces moyens de fixation comprenant par exemple un presse-étoupe apte à maintenir le corps de sonde à l'intérieur d'un logement ménagé dans le bossage d'ins- trumentation. Enfin, selon une dernière caractéristique du dispositif objet de l'invention, la sonde proprement dite comporte, au voisinage de son extrémité appliquée contre la virole interne, plusieurs orifices de prise de pression répartis entre la virole interne et la vi- role externe et plusieurs conduits permettant de relier chaque orifice de prise de pression à un orifice de sortie. L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé, lequel comporte une figure unique repré- sentant une vue schématique en coupe du dispositif de mesure objet de l'invention. Sur la figure, on voit le dispositif de l'in- vention, portant la référence générale 1, qui est monté au niveau d'une ouverture 2 pratiquée dans la paroi ou virole externe 4 du générateur de vapeur Ce dispositif se compose essentiellement d'un corps de sonde 6 ayant en gros la forme d'un tube cylindrique creux qui est maintenu fixe par rapport à la virole externe 4 du gé- nérateur de vapeur grâce à des moyens qui seront préci- ses ultérieurement au cours de cette description A l'intérieur de ce corps de sonde 6 se trouve la sonde proprement dite 8 dont une extrémité 10 est en contact avec la virole ou paroi interne 12 du générateur Au voisinage de l'extrémité 10 de la sonde 8 se trouve une série d'orifices de prise de pression 14 répartis entre la virole interne 12 et la virole externe 4 de manière à pouvoir établir une courbe de profil de vitesses dans tout l'espace annulaire 16, y compris au voisinage im- médiat des parois 4 et 12. L'étanchéité entre le corps de sonde 6 et la sonde proprement dite 8 est assurée au moyen d'un souf- flet élastique 18 entourant la sonde 8, une première extrémité 17 de ce soufflet étant fixée sur cette sonde 8 tandis que son autre extrémité 19 est fixée à une pièce de jonction 20 elle-même vissée de manière-étan- che sur le corps de sonde 6 En plus de sa première fonction qui consiste à assurer l'étanchéité entre le corps de sonde 6 et la sonde 8, le soufflet 18, du fait de son élasticité, pousse la sonde 8 en direction de la paroi interne 12 du générateur de vapeur et permet de B 7602-4 JR maintenir l'extrémité 10 de la sonde en contact perma- nent avec, la paroi 12 quelles que soient les dilata- tions et les vibrations subies par cette dernière puis- que l'autre extrémité 19 du soufflet 18 est fixée au corps de sonde 6 qui lui-même est maintenu fixe par rapport à la virole externe 4 du générateur Ainsi, la distance entre la paroi 12 et celui des orifices 14 qui est le plus proche de cette paroi reste constante et on peut mesurer la vitesse d'écoulement du fluide en un point très proche de la paroi quelles que soient les dilatations ou vibrations subies par cette dernière. Sur la figure, on voit-également que le dis- positif comporte une pièce intermédiaire ou bossage d'instrumentation 22 fixée de manière étanche sur la paroi externe 4 du générateur, par exemple au moyen d'un cordon de soudure 23 Une partie du bossage d'ins- trumentation 22, située dans l'ouverture 2 pratiquée dans la virole externe 4 du générateur, a la forme d'un tube-gaine 24 définissant un passage 25 pour la sonde proprement dite 8 L'intérêt de cette disposition est de permettre un guidage précis avec des tolérances étroites de la sonde 8 dans l'espace 25 alors qu'étant donné l'épaisseur de la virole externe 4, l'ouverture 2 n'est généralement pas usinée avec une haute précision. On voit encore sur la figure que la partie de la pièce 22 située à l'extérieur du générateur de vapeur compor- te un logement 26 apte à recevoir le corps de sonde 6. Ce dernier est maintenu dans le logement 26 grâce à un presse-étoupe 28, l'étanchéité étant assurée par un joint 29 Ainsi, le corps de sonde 6 est bien maintenu fixe par rapport à la virole externe 4 puisque le pres- se-étoupe 28 le bloque dans la pièce 22 qui est elle- même soudée à la paroi 4 Le dispositif comporte encore une tête de me- 35. sure 30 fixée de manière étanche sur une pièce de jonc- tion 20, elle-même vissée de manière étanche sur le corps de sonde 6, la tête de mesure 30 étant munie d'un certain nombre de conduits 31 débouchant dans des ori- fices de sortie 32 sur lesquels peut être monté un rac- cord de prise de pression tel que 33 Les raccords 33 sont reliés à un dispositif de mesure 35. On voit encore sur la figure que la sonde 8 est percée de toute une série de canaux tels que 15 permettant de relier chacun des orifices de prise de pression 14 à l'un des orifices de sortie 32 ménagés dans la tête de sonde 30 grâce à des tuyaux souples tels que le tuyau 38 visible sur la figure à l'inté- rieur de la pièce de jonction 20 Cette disposition a pour but de faciliter le montage de l'appareil: en effet, il est facile de relier chacun des conduits 15 à l'un des conduits 31 de la tête de sonde à l'aide des tubes capillaires 38 avant que cette dernière ne soit soudée de manière définitive sur la pièce de jonction , les tubes capillaires 38 étant alors repliés à l'intérieur de l'espace interne 37 de la pièce de jonc- tion 20. Le dispositif selon l'invention présente des avantages particulièrement intéressants puisque l'ex- trémité de la sonde est appliquée en permanence contre la paroi interne 12 du générateur de vapeur, ce qui permet de connaître à tout instant la pression, donc la vitesse, au voisinage immédiat de cette paroi et de déterminer par exemple l'épaisseur d'une éventuelle couche laminaire. Enfin, si ce dispositif a été conçu pour étu- dier l'écoulement dans l'espace annulaire d'un généra- teur de vapeur, il est bien entendu qu'il peut avoir d'autres applications, notamment dans toutes les ins- tallations o il est nécessaire de connaître les carac- téristiques d'un écoulement fluide au voisinage immé- diat d'une paroi. 2528975. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour mesurer la vitesse d'écou- lement d'un fluide dans l'espace annulaire ( 16) d'un générateur de vapeur, ledit espace ( 16) étant limité par une virole interne ( 12) et une virole externe ( 4), du type comportant un corps de sonde ( 6) maintenu fixe par rapport à la virole externe ( 4) et à l'intérieur duquel est placée la sonde proprement dite ( 8), carac- térisé en ce qu'il comporte un soufflet élastique ( 18) entourant la sonde proprement dite ( 8) et dont une pre- mière extrémité ( 17) est fixée à la sonde ( 8) tandis que son autre extrémité ( 19) est fixée au corps de sonde ( 6), ledit soufflet ( 18) étant monté de telle sorte qu'il applique constamment une extrémité ( 10) de la sonde ( 8) contre la virole interne ( 12 >. 2 Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il comporte un bossage d'instrumen- tation ( 22) fixé sur la virole externe ( 4) du généra- teur de vapeur au niveau d'une ouverture ( 2) pratiquée dans celle-ci, ledit bossage d'instrumentation ( 22) comportant une ouverture ( 25) pour le passage de la sonde proprement dite ( 8). 3 Dispositif selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de fixer le corps de sonde ( 6) sur le bossage d'instrumen- tation ( 22). 4 Dispositif selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que lesdits moyens de fixation compren- nent un presse-étoupe ( 28) apte à maintenir le corps de sonde ( 6) à l'intérieur d'un logement ( 26) ménagé dans le bossage d'instrumentation ( 22) - Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce que la sonde ( 8) 2528975. comporte, au voisinage de son extrémité ( 10) appliquée contre la virole interne ( 12) plusieurs orifices de prise de pression ( 14) répartis entre la virole interne ( 12) et la virole externe ( 4). 6 Dispositif selon la revendication 5, ca- ractérisé en ce que la sonde proprement dite ( 8) com- porte plusieurs conduits ( 15) permettant de relier cha- que orifice de prise de pression ( 14) à un orifice de sortie ( 32).