Brevet FR2581436A1 — publié le 19861107

Perfectionnements aux procédés et dispositifs de bridage des faisceaux de tubes. L'invention est relative au bridage des faisceaux de tubes parallèles, c'est-à-dire aux procédés et dispositifs pour assembler entre eux les tubes parallèles de ces fais- ceaux tout en amortissant leurs vibrations, les faisceaux en question constituant notamment des échangeurs de chaleur ou des condenseurs. Elle concerne plus particulièrement, parmi ces procédés et dispositifs, ceux pour lesquels le bridage des tubes est réalisé, au moins en partie, à l'aide de tuyaux souples et étanches interposés jointivement entre les nappes successives de ces tubes, selon des directions incli- nées, en général de 90 , sur celles desdits tubes, la mise en place de chaque tuyau étant effectuée par son introduction longitudinale entre les nappes à côtoyer après qu'il ait été provisoirement aplati par mise sous vide de son volume intérieur. Les tuyaux considérés doivent présenter les pro- priétés suivantes: - ils doivent résister à la température et à l'attaque chi- mique desfluides qui circulent à l'extérieur des tubes, et en particulier des eaux de chaudières et des produits de conditionnement de ces eaux, tels que l'ammoniaque, l'hydrazine et la morpholine, pour les applications préfé- rées signalées ci-dessus, - ils doivent présenter une élasticité suffisante pour pou- voir reprendre leur forme tubulaire initiale après leur mise en place dans le faisceau à brider et suppression de leur vide intérieur. Dans les modes de réalisation connus, la matière constitutive desdits tuyaux est généralement le caoutchouc butyle ou un autre élastomère. Le recours à ces matériaux pose certains problèmes: - en leur état aplati, les tuyaux correspondants sont trop souples et souvent trop épais, notamment dans leurs zones de pliage marginales ou "commissures", pour pouvoir être mis en place dans le faisceau tubulaire à brider par simple poussage: leur mise en place implique alors l'exercice d'une traction à l'aide d'une pince métallique sur leur extrémité avant, c'est-à-dire introduite en premier dans le faisceau de tubes; les inconvénients dus à l'usage de telles pinces sont nombreux et manifestes, notamment en ce qui concerne le risque de blesser les tubes, la nécessité de prévoir un espace relativement épais entre les tubes pour permettre le passage des pinces entre eux.... - les tuyaux en question ont tendance à reprendre rapidement leur forme initiale après suppression du vide; comme il n'est guère possible en pratique d'assurer cette suppres- sion simultanément dans tous les tuyaux mis en place, les expansions de ces tuyaux se succèdent dans le temps, ce qui se traduit en définitive par une répartition irrégu- lière des tubes dans le faisceau, ceux qui sont côtoyés par les tuyaux expansés en premier étant les plus écartés de leurs voisins, - certains des tuyaux en question ne sont pas soudables de sorte que la fermeture au moins provisoire de l'une au moins de leurs extrémités requiert le recours à des moyens coûteux et d'efficacité discutable. L'invention permet de remédier simultanément à l'ensemble de ces inconvénients. A cet effet, les tuyaux de bridage du genre en question sont essentiellement caractérisés, conformément à l'invention, en ce qu'ils sont constitués en un matériau de structure polymérique présentant, en plus des caractéristiques ci-dessus décrites, un degré de cristallinité compris entre 5 et 40 % et un point de transition vitreuse inférieur ou égal à 100 C. Les matières polymériques ainsi définies présentent les avantages suivants, qui se révèlent tous extrêmement précieux dans le cadre ici envisagé: réponse élastique retardée, possi- bilité d'extrusion en paroi mince, thermosoudabilité et surtout rigidité axiale des tuyaux correspondants en leur état aplati, ce qui permet de les mettre en place en cet état aplati dans le faisceau de tubes par simple poussage "arrière", c'est-à-dire à partir de leur portioh non engagée dans le faisceau. Comme matériau répondant à ces conditions, on peut citer les polyamides tels que les polyamides 11 et 12, et les copolyamides, plus particulièrement les copolyami- des N-alkylés. Le procédé de bridage selon l'invention est quant à lui essentiellement caractérisé en ce que les tuyaux en leur état aplati sont mis en place dans le faisceau de tubes par poussage arrière. L'invention comprend, mises à part ces disposi- tions principales, certaines autres dispositions qui s'uti- lisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire des modes de réalisation préférés de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. La figure 1, de ce dessin, montre en coupe trans- versale une portion d'un faisceau de tubes bridé conformé- ment à l'invention. La figure 2 montre semblablement la même portion au cours du montage d'un tuyau de bridage. La figure 3 montre la forme qu'il est possible de donner à l'ensemble de deux tels tuyaux de bridage paral- lèles avant leur montage dans le faisceau de tubes à brider. Le faisceau de tubes à brider est composé de tubes métalliques parallèles 1 qui peuvent affecter toutes orientations et répartitions désirables, étant par exemple horizontaux et répartis selon un quadrillage de lignes hori- zontales et de colonnes verticales se croisant à angles droits. Dans le mode de réalisation représenté, ces tubes sont encore horizontaux, mais répartis en quinconce, les nappes parallèles de tubes s'étendant alors selon des direc- tions inclinées de 45 sur l'horizontale et croisées entre elles. Les tuyaux souples de bridage 2 sont interposés jointivement entre certaines au moins desdites nappes de tubes. Chaque tuyau 2 présente un diamètre extérieur D plus grand que la distance d séparant les deux nappes de tubes 1 entretoisées par ce tuyau et côtoyées jointivement par lui. C'est essentiellement sur la constitution et le mode de mise en place des tuyaux 2 que porte la présente invention. Comme dans les réalisations connues rappelées ci-dessus, - ces tuyaux 2 doivent pouvoir être aplatis par mise sous vide de leur volume intérieur, de façon à rendre possible leur introduction longitudinale entre les nappes de tubes 1 à brider, et la suppression subséquente du vide à - l'intérieur de ces tuyaux après leur mise en place dans le faisceau doit se traduire automatiquement par un gonflement ou retour élastique à leur forme de révolution initiale, gonflement qui les applique latéralement avec fermeté et souplesse contre les tubes 1, comme visible en 3 sur la figure 1, - en outre, le matériau constitutif des tuyaux 2 doit être résistant thermiquement et chimiquement aux fluides avec lesquels il est destiné à venir en contact. Mais au lieu de choisir pour ledit matériau une -81436 matière élastomère amorphe dont la réponse élastique est pratiquement instantanée, comme dans les modes de réalisa- tion connus, on le constitue ici par un matériau de structu- re polymérique présentant un degré de cristallinité compris entre 5 et 40 %. En d'autres termes, la matière considérée n'est plus amorphe à 100 % mais simplement à un degré compris entre 60 et 95 %. On rappelle qu'une substance est dite présenter un degré de cristallinité de n % lorsque son volume comprend une fraction n % de structure cristalline, c'est-à-dire ordonnée et périodique dans les trois directions de l'espa- ce: seule la structure de la fraction complémentaire, égale à (100 - n) % du volume total, est amorphe, c'est-à-dire désordonnée et apériodique dans l'espace. De plus la matière polymérique considérée doit en outre présenter un point de transition vitreuse inférieur ou égal à 100 C, de préférence inférieur à 20 C. Une telle matière est par exemple l'une de celles mentionnées ci-dessus. Comme homopolymères on peut citer les polyamides 11 et 12 tels que ceux diffusés sous l'appellation commer- ciale RILSAN par la Société ATO CHEM, qui sont cristallins à environ 25 % et présentent sans plastifiant additionnel un point de transition vitreuse de 50 C environ. Comme copolymères on peut citer les copolyamides N-alkylés tels que les copolymères d'aminoacide 11 et de N heptyle aminoacide 11 appelés RILSAN copolymère 8020 et 6733 par ladite Société ATO CHEM, qui présentent respective- ment des points de transition vitreuse de 35 C et de 15 C, ou encore le polyéther bloc amide diffusé sous l'appellation PEBAX par la susdite Société et qui est cristallin à environ %. La demanderesse a découvert que les matières ci- dessus définies remplissent simultanément un certain nombre de conditions qui, de façon surprenante, sont particulière- ment avantageuses dans le cadre ici envisagé, et en particu- lier les suivants. En premier lieu, la réponse élastique de ces matiè- res - qui est totale, mais seulement lorsque la température est supérieure au point de transition vitreuse - est lente au lieu d'être immédiate en ce sens qu'après avoir été défor- mées mécaniquement, elles reprennent élastiquement leur forme initiale avec un certain retard après suppression de l'effort qui crée la déformation, ce retard étant par exemple de l'ordre de plusieurs heures. La lenteur d'une telle reprise rend possible une répartition homogène des gonflements des différents tuyaux après leur mise en place dans l'ensemble du faisceau de tubes à brider - et éventuellement leur premier chauffage subséquent, par exemple par circulation d'un fluide chaud entre les tubes - même si la rupture du vide dans la totalité 258 1 436 de ces tuyaux est échelonnée dans le temps. En second lieu, les matières polymériques définies ci-dessus se prêtent à une extrusion en paroi mince en ce sens qu'il est possible de constituer avec elles des tuyaux présentant une paroi mince, par exemple d'une épaisseur égale à 0,5 mm ou même plus petite. Une conséquence des deux propriétés précédentes est qu'il est possible de donner aux tuyaux considérés, en leur état aplati, une forme extrêmement plate et mince, correspondant à un écrasement quasi total de leurs deux zones marginales de pliage ou "commissures", les tuyaux ainsi aplatis se présentant alors sous la forme de rubans plats et minces assimilables à des feuillards ou clinquants et présentant comme ceux-ci une bonne rigidité longitudinale et un coefficient de frottement relativement faible avec les métaux. Cette propriété rend possible une introduction des tuyaux 2 à l'intérieur du faisceau de tubes 1 à brider par simple poussée sur leur portion non encore engagée dans le faisceau, ainsi que schématisé par la flèche P sur la figure 2. Cette mise en place des tuyaux au sein du faisceau de tubes par simple poussage "arrière" est beaucoup plus simple que les mises en place connues, mettant en oeuvre une traction sur l'extrémité avant de chaque tuyau à l'aide d'une pince de traction. En outre, les matières polymériques ci-dessus défi- nies sont facilement thermosoudables. Cette dernière qualité permet de fermer de façon étanche l'extrémité avant 4 (figure 2) de chaque tuyau 2, c'est-à-dire son extrémité introduite en premier dans le faisceau de tubes 1, par simple pincement de cette extrémi- té entre les deux mors chauffés d'une mâchoire appropriée. Ce procédé de fermeture est à la fois beaucoup plus simple et beaucoup plus efficace que les autres procé- dés de fermeture connus faisant appel à des collages, coutu- res, pliages, etc... On peut ajouter que les matières polymériques plus explicitement citées ci-dessus présentent en outre l'avan- tage d'être exemptes de soufre et de chlore, ce qui est requis pour certaines applications telles que le bridage des condenseurs utilisés dans certaines centrales nucléaires. Il est à noter qu'il n'avait jamais été envisagé avant l'invention d'exploiter l'ensemble des propriétés ci- dessus décrites des matières plastiques considérées, les- quelles servaient essentiellement à former des tuyauteries de transport de fluides, telles que par exemple des gaines d'alimentation en air comprimé pour les freins de camions. La figure 3 montre la forme d'épingle à cheveux 5 qu'il est possible de donner à un tuyau aplati selon l'inven- tion avant d'en introduire les deux brins parallèles au sein d'un faisceau de tubes à brider, de part et d'autre d'une même nappe de ce faisceau. La poussée P peut alors être exercée sur la face extérieure bombée de la base 6 en U de l'épingle 5 et le vide peut être cassé dans les deux brins après mise en place de l'épingle dans le faisceau de tubes par simple perforation de ladite base 6. Selon une variante intéressante, le bridage du faisceau est effectué par un laçage en zigzag, chaque tuyau s'étendant après sa mise en place selon une succession de brins parallèles s'étendant entre différentes nappes du faisceau, brins raccordés entre eux par des coudes à 180 degrés extérieurs au faisceau, des moyens de guidage et d'entraînement étant prévus au niveau de chaque coude pour saisir le bout aval de chaque brin, le couder à 180 degrés et le repousser dans le brin parallèle suivant. Dans un mode de réalisation préféré ayant donné toute satisfaction et donné ici à titre uniquement illustra- tif, les tubes 1, composant un condenseur pour centrale nucléaire, étaient constitués en titane et présentaient un diamètre extérieur de 19 mm et une épaisseur de 0,7 mm et les tuyaux souples 2 étaient constitués en la matière plas- tique appelée RILSAN ci-dessus et présentaient un diamètre extérieur de 15 mm et une épaisseur de 0,5 mm. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réa- lisation adopté, on dispose finalement de procédés et dis- positifs de bridage de faisceaux de tubes dont la mise en oeuvre et les avantages résultent suffisamment de ce qui précède. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisages; elle en embrasse, au contrai- re, toutes les variantes. 1 0 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour brider un faisceau de tubes parallèles (1), comportant des tuyaux souples et étanches (2) interposés jointivement entre les nappes successives de ces tubes, lesdits tuyaux présentant une élasticité suffisante pour pouvoir, successivement, être aplatis par mise sous vide de leur volume intérieur, ce qui permet leur mise en place dans le faisceau, puis revenir à leur forme tubulaire initiale par cassure du vide, caractérisé en ce qu'ils sont constitués en une matière polymérique présentant un degré de cristallinité compris entre 5 et 40 % et un point de transition vitreuse inférieur ou égal à 100 C. 2. Dispositif de bridage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière polymérique est un polyamide ou copolyamide. 3. Dispositif de bridage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière polymérique est un polyamide 11 ou 12. 4. Dispositif de bridage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière polymérique est un copolyamide N alkylé. 5. Procédé pour brider un faisceau de tubes parallèles (1) à l'aide de tuyaux (2) selon l'une quelcon- que des précédentes revendications, caractérisé en ce que la mise en place des tuyaux à l'état aplati dans le faisceau est effectuée par poussage de ces tuyaux à partir de leur portion non engagée dans le faisceau (flèche P). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que certains des tuyaux (2) forment deux à deux les deux brins parallèles d'une même épingle à cheveux (5). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la mise en place de chaque tuyau est effectuée selon un laçage en zigzag.