Brevet FR2630934A1 — publié le 19891110

- La présente invention concerrse, un dispositif pour nettoyer mécaniquement et simultanément les surfaces extérieures et intérieures des tubes de faisceaux tubulaires sans avoir, à extraire les faisceaux de leur calandre respective. - Faisceaux, réalisés dans des matériaux insensibles au champ magnétique et d'une température de service inférieure à 6000C (point de curie 73job). - Dans le processus et disp#ositif connus, pour obtenir un nettoyage mécanique des surfaces ex#térieures des tubes, le pas triangulaire de l'implantation tubulaire est substitué au profit du pas carré suivi d'une tête dite flottante d'un type S-T etc... suivant codes 'ITEM" "CODAP"... - Un ensemble de pieces forgées, laminées, de boulonnerie et de joints permet l'extraction du faisceau hors de satcalandre ; transporté sur un poste approprié subit un nettoyage mécanique interne et externe des tubes par jet sous pression et/ou brossage. - Les inconvénients sont considérables en#effet - La réalisation d'une implantation tubulaire par pas carré agrandi le diamètre limite extérieur des tubes, pénalisant les diamètres, d'où des effets de fond plus importants augmentent les épaisseurs des pièces, les sections de boulonnerie, demande un renforcement éventuel des tubulures, etc.... - L'extraction du faisceau impose une nécessité de pièces forgées usinées, laminées, de boulonnerie, de joints, d'où risque de débits de fuite. - Une épreuve hydraulique côté calandre demande un matériel d'essai couteux constitué de pièces forgées, laminées, de boulonnerie suivi d'un emmagasinage rigoureux, encombrant. - Il en résume, un coût et un tonnage plus élevés. - L'encombrement de la tête dite flottarte pénalise la surface d'échange de chaleur. Sa boulonnerie subit l'agressivite du produit cotê calandre. - Extraire un faisceau oblige, un dégagement important pénalisant parfois l'installation. - Extraire un faisceau de sa calandre nécessite un matériel lourd très onéreux, tel que extracteur de faisceau, grue, etc... ces faisceaux souvent de grandes dimensions, d'un tonnage élevé, rendent ces opérations de manutention délicates, difficiles, dangereuses, accentuées souvent par une situation géographique. - Pour une épreuve hydraulique côté calandre, dépose du couvercle de la calandre, de la tête flottante, monter et démonter l'anneau d'essai, remise en place des organes, recherche d'étanchéité, etc... opérations longues, difficiles, rendues dangereuses par des manutentions de pièces lourdes. - Toutes ces nombreuses opérations à hauts risques diminuent la sécurité, augmentent les temps de maintenance, pénalisant la rentabilité de l'installation. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Il comporte, des patins de frottement, un patin forme un quart de lune dont l'angle au centre est proche des 900, sur la périphérie de la partie convexe, un amincissement fait apparaitre une partie en saillie. Les bords longitudinaux sont chanfreinés. A une extrémité sur la surface concave côté pôle négatif, un petit évasement formé par chanfrein facilite la pénétration du tube, positionne le pôle. Réalisé en ferrite, ou autre ont recu ou reçoivent une saturation magnétique suivi, d'une couche protectrice anti-corrosion tel que résine d'araldite ou autre. Le rayon intérieur fini, est égal au rayon extérieur des tubes à nettoyer. Un support de patins cylindrique de forme allongée, réalisé dans une matière insensible au champ magnétique et à la corrosion ; ce support circulaire possède un rayon intérieur égal à celui de l'amincissement périphérique plus jeux. Divisé longitudinalement en quatre parties égales par des séparations en "V" dont la pointe tournée vers l'intérieur sont réalisées dans sa propre enveloppe. Quatre fenêtres équidistantes, leurs dimensions correspondent à la partie en saillie des patins plus jeux. Un support reçoit quatre patins de frottement magnétisés ; les pôles respectés sont toujours placés dans le même sens dans chaque fenêtre. Un manchon de maintien en polystirène ou autre d'un diamètre équivalent au diamètre extérieur du tube à nettoyer, d'une longueur inférieure au support est glissé à l'intérieur. Cet ensemble forme un petit module de nettoyage. -Lors de la réalisation du faisceau tubulaire un module de nettoyage est glissé sur chaque tube et entr2 chaque portée de tube. Chaque module prendra appui contre une chicane, plaque support ou plaque tubulaire. (Le pôle positif toujours placé dans le même sens). La force rémanente magnétique entraîne un contact permanent des patins sur la paroi extérieure des tubes. - Le dispositif suivant l'invention comporte, en outre un petit mécanisme de nettoyage et d'entratnement constitué, de quatre quarts de lune de forme allongée réalisés en ferrite ou autre. Le rayon extérieur est égal au rayon intérieur du tube à nettoyer. Les huit faces plates en contact, présentent une forme extérieure ositsiment circulaire la plus grande dimension est légèrement inférieure au diamètre intérieur du tube à nettoyer, permettant une pénétration aisée du tube. Le centre forme un orifice pour laisser passer librement un axe filetée à chaque extrémité sur les faces latérales un épaulement mâle circulaire, de part et d'autre de chaque pièce en retrait, une gorge dëbou- chant vers le centre. De l'extrémité de l'épaulement à la gorge un usinage circulaire est apte à recevoir librement une pièce usinée d'un diamètre sup#érieur à l'axe. Ces quatre quarts de lune reçoivent une saturation magnétique. Il s'en suit deux pièces usinées, une pièce se décompose d'un embout cylindrique fileté limité par une butée circulaire ; à l'opposé, une embase sur sa face latérale et au centre un trou taraudé, est apte à recevoir une extrémité de l'axe. Sont usinées deux pièces, une pièce forme une cuvette à fond plat d'un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur du tube à nettoyer. Le rayon intérieur est supérieur à l'épaulement mâle circulaire situé sur la face latérale des quarts de lune. Dans le centre du fond plat, un trou taraudé permet de visser l'embout fileté.A chaque extrémité de l'axe fileté, une pièce usinée est vissée dans le trou borgne taraudé de l'embase. Les quatre quarts de lune magnétisés sont présentés sur la périphérie des deux embases, dans l'alignement des gorges. Impérativement les pôles sont placés dans le Tneme sens, par compression manuelle, les embases pénètrent les gorges, maintenues, une cuvette est vissée à chaque extrémité sur les embouts filetés à bout de course, le diamètre intérieur emprisonne les épaulements mâles des pièces magnétisées, sans venir en contact des surfaces latérales laissant une souplesse diamètrale élastique produite par champ magnétique. Au repos, les parties convexes des quatre pièces magnétisées, présentent un diamètre légèrement supérieur au diamètre intérieur du tube à nettoyer. A chaque extrémité de cet ensemble un jeu de brosses est vissé, suivi d'une tige dite d'action. Hormis, les pièces réalisés en ferrite ou autre, toutes celles citées ci-dessus sont fabriquées dans une matière insensible au champ magnétique tel que cuivre, inox,... Quand l'utilisateur dace ce mécanisme à l'intérieur du tube et, excerce un mouvement de translation, les brossesnettoient l'intérieur du tube simultanément le module de nettoyage extérieur magnétisé à la verticale du mécanisme de nettoyage et d'entrainement est entraîné par champ magnétique et procède au nettoyage de la surface extérieure de la portée de tube par frottement. Tel qu'il est conçu, l'utilisateur peut actionner plusieurs mécanismes dans un tube ou l'intervalle entre chaque, représentera de préférence le pas des chicanes au Pliques supports. Une réalisation intéressante des ensembles cités peut être vue par frittage et/ou par frappe ç froid Les patins magnétises peuvent être réalisés en ferrite ou tel que "VACOMAXE" marque déposée, caractérisée par une très haute énergie et une haute stabilité de leurs perfo#mances magnétiques à des températures supérieures à 350- 9. Les piè#es magnétisées ies dispositifs de nettoyage et d'entrainement peuvent être fabriquées en ferrite ou tel que "VACODYM" marque déposée d'où, une performance accrue sur le champ de force magnétique par rapport à un aimant en ferrite. - Les dessins annexes illustrent l'invention - La figure 1 représente : une coupe transversale d'une module de nettoyage suivant : 'B-B" - La figure 2 représente :une vue extérieure d'un modula de nettóxrage - La figure 3 représente : une section lcngitudinale d'un nodule de nettoyage suivart "c-r". - La figure 4 représente :un patin de frottement en perspective. - La figure 5#représente : un mécanisme de nettoyage et d'entraînement partagé en une vue extérieure, et une vue en section longitudinale. - La figure 6 représente :une section transversale d'un dispositif de net toyage et d'entrainement suivant : "A-A". - La figure 7 représente :un ensemble de brosses - La figure 8 représente : une perspective d'un module de nettoyage, et d'un mécanisme de nettoyage et d'entrainement. - La figure 9 représe#nte : un sonéma en perspective d'une action de net toyage pouvant êtrs assisté cote calandre d'un nettoyage chimique, vapeur ou autre - La figure 10 représente : schématiquement et, en perspective l'esquisse d'une machine qui peut être pensée actionnant par un mouvement de translation les dispositifs de nettoyage reliés par des tiges d'action et, en prenant une pluralité de tubes dans un même temps. - La figure 8 représente un module de nettoyage dans son ensemble en (1). Un module détaillé sur les figures 1-2-3 et 4 est constitué de quatre patins de frottement (2) ayant des dimensions de l'ordre de 20 millimètres pour la longueur et de 2,5 millimètres pour l'épaisseur, formés par quatre portions de cercle d'angle au centre proche des 900 degrés. Sur la périphérie de la surface convexe, de chaque patin, un amincissement (3) forme une partie. en saillie (4) reçoit à chaque extrémité un petit chanfrein (8). Les bords long tudinaux reçoivent un chanfrein !5) d'un angle de 350 enviror. A une extrémité un évasement formé par chanfrein (6) permet de glisser aisément le module sur le tube. Ces patins réalisés dans une matière à haute performance d'énergie, de stabilité magnétique à température ont ou subis sentine -atLitir magnétique suivi d'une couche protectrice anti-ccrrosi#n sur toute. les surfaces tel que résine d'araldite ou autre. Le rayon intérieur fini est égal au rayon extérieur du tube à nettoyer où la surface présente de preférence un aspect rugueux (7). Les autres surfaces produisent un effet du type glacé. Un support circulaire (9) réalisé dans un matériau Insensible au champ magnétique de longueur identique aux patins (2) d'un rayon intérieur égal à celui de L'amincissement (3) de forme convexe plus jeux (0,5 millimètres environ). Sur la périphérie et longitudinalement, quatre séparations qui distartes (10)en forme de "V" d'un angle de 69 degrés environ. La distance de pointe du "V" par rapport au centre est sensiblement supérieure au rayon extérieur du tube à nettoyer. Ces séparations sont formées par la propre envelcppe circulaire. Entre chaque séparation, et dans leur milieu, une fenêtre (11) dfmensionné pour être apte à recevoir librement la partie en saillie (4) d'un patin (2). Chaque fenêtre (11) reçoit un patin de frottement (2). Les piles impérative ment respectés sont placés dans le même sens. Il est glissé à l'intérieur un manchon (12)en polystirène ou autre d'un diamètre correspondant au diamètre extérieur du tube à nettoyer et, d'une longueur inférieure à celle des patins. Cet ensemble magnétisé forme tn module de nettoyage représenté dans son ensemble en (.1). Lors de la réalisation du faisceau, un module de nettoyage (i) est glissé sur chaque tube et entre chaque portée de tuce. Le manchon (12) est éjecté par la poussée du tube. Tous les modules prennent appui contre une chicane, plaque support ou plaque tubulaire. Un mécanisme de nettoyag et d'entrainement représenté dans son ensemble en (13) par la figure (8). Un mécanisme détaillé par les figures 5 ~-6 et 7 est constitué de quatre quarts de lune (14) d'une longueur de 50 millimètres environ. Le rayon extérieur est identique au rayon intérieur du tube à nettoyer. Les huit faces plates (15) en contact entre elles forment une figure géométrique quasiment circulaire où, la plus grande dimension est inférieure au diamètre intérieur du tube à nettoyer. Il est formé à cha#que extrémité des surfaces convexes un chanfrein périphérique (15 bis).Le centre présente un orifice (16) et laisse passer en toute liberté un axe (1#) fileté à chaque extrémité (18). Un épaulement mâle circulaire suivi d'une surface convexe (20) de dimension plus grande que l'orifice (16). En retrait, une gorge (21) débouche vert le centre. Chaque extrémité reçoit une pièce usinée formant un embout fileté (22), suivi d'une butée circulaire (23) d'un diamètre légèrement inférieur à l'embase (24). Embase et butée circulaire sont espacées par une longueur cylindrique (26) d'un diamètre inférieur à la zone convexe (203. L'embase est dimensionnée pour s'adapter librement dans les gorges (21) sur la face de l'embase et au centre un trou taraudé (25) est apte à recevoir une extrémité filetée de l'axe (18). A chaque extrémité une pièce usinée forme une cuvette à fond plat (27). Au centre, un trou taraudé (28) permet de recevoir l'embout fileté (22). Le diamètre extérieur de la dite cuvette est inférieur au diamètre intérieur du tube à nettoyer. Le rayon intérieur est plus grand que l'épaulement circulaire mâle (19). Les quatre quarts de lune reçoivent une saturation magnétique. Toutes les autres pièces sont conçues dans un matériau insensible au champ magnétique tel que inox, cuivre... il est vissé à chaque extrémité de l'axe (17) une pièce usinée à embase dans l'orifice taraudé (25). Il est présenté sur la périphérie des embases ;24). Les gorges (21) des quatre quarts de lune magnétisés (14) les pôles positifs étant impérativement face à face. Par compression manuelle, les embases (24) pénètrent les gorges (21). A chaque extrémité une cuvette (27) est vissée sur l'embout fileté (22). A bout de course elle emprisonne les épaulements mâles (19) sans venir en contact des surfaces latérales Au repos, les quarts de lune (14) présentent un (.diamètre légèrement supérieur au diamètre intérieur du tube. Toutes les dimensions, sont déterminées pour laisser librement exercer une souplesse diamètrale, élastique, provoquée par la force magnétique formée par les quatre quarts de lune magnétisés (14). Tel qu'ils sont montés, cette souplesse diamètrale élastique permet d'accepter les imperfections du tube à nettoyer tout en maintenant un contact permanent sur sa paroi intérieure. Il est vissé à chaque extrémité sur embout fileté (22) un ensemble de brosses (non décrit' constitué d'une brosse tampon (29) suivi d'une brosse décrassante (30) reliées par l'intermédiaire d'un ensemble (34). Un embout fileté (32) permet de recevoir une tige (33) dite d'action. Les brosses doivent impérativement rester libres de rotation. Ce mécanisme de nettoyage et d'entrainement magnétisé (13) glissé à l'intérieur du tube actionné par la tige d'action (33), la brosse (30) procède au nettoyage intérieur du tube. A proximité, ou à la verticale d'un module magnétisé (1) placé sur la paroi extérieure du tube, par perméabilité la force magnétique entre en action. Le module de nettoyage (1) se trouve entrainé par le mécanisme magnétisé et, exécute un nettoyage mécanique par frottement de la surface extérieure du tube sur sa portée attribuée. La lecture des dessins permettra d'expliciter ou d'éclaircir un/des point (s) obscure (s) de la desrlption qui vient d'être détaillée. Plusieurs mécanismes d'entrainement et de nettoyage peuvent être glissés à l'intérieur d'un tube, reliés entre eux par des tiges d'action ou l'espace entre chaque, correspondra de préférence au pas des chicanes et/ou places supports du faisceau à nettoyer. Le dispositif, selon l'invention est, particulièrement destiné aux échangeurs de chaleur à faisceaux tubulaires nécessitant, périodiqueaent un nettoyage mécanique extérieur et intérieur des tubes. Il trouvera des applications dans les indusWr-es de pointe tel que PETROCHIMIE, RAFFINERIE DE PETROLE, CHIMIE, ENERGIE NUCLEAIRE, CENTRALE THERMIQUE, ETC... On comprendra que, tout en restant dans le cadre de l'invention les détails qui V4e.nnt d'etre décrets, et en référence aux dessins du DISPOSITIF DE NETTOYAGE MECANIQUE DE FAISCEAUX TUBULAIRES ASSOCIE AU CHAMP MAGNETIQUE paraissent préférables ne sont pas liaitatifs. C'est pourquoi,l'étude finale peut apporter diverses précisions, modifications, simplifications sur certains éléments ou remplacés par d'autres, dont le role technique serait équivalent. REVENDICATIONS -1) Dispositif, permettant de nettoyer les tubes de faisceaux tubulaires caractérisé en ce qu'il comporte des modules (1), un module est constitué de quatre patins de frottement magnétisés (2) lesquels, sont logés dans les fenêtres (11) d'un support circulaire (9), un module (1) est glissé sur chaque tube et entre chaque portée de tube ; il comprend un mécanisme de nettoyage et d'entrainement magnétisé (13) comportant quatre quarts de lune magnétisés (14), tel qu'il est concu placé à l'intérieur du tube à nettoyer, les quatre surfaces convexes des pièces magnétisées (14) exercent un contact permanent sur la paroi du tube par le truchement des forces magnétiques lorsque l'utilisateur actionne celui-ci, dans un mouvement de translation par l'intermédiaire de la tige (33), le mécanisme (13) à la verticale d'un module (1) entraine celui-ci par force magnétique sur toute sa portée de tube attribuée. -2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que, un patin de frottement (2) forme une portion de cercle au centre proche des 900. Le rayon de la surface concave fini est égal au rayon -extérieur du tube a' nettoyer. -3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que, les bords longitudinaux des satins (2) sont pourvus d'un chanfrein (5) de 350 environ. -4) Dispositif selon les revendications 2 et 3 caractérisé en ce que, une zone périphérique (3) de moindre épaisseur forme une partie en saillie (4) avec à chaque extrémité un chanfrein (8). -5) Dispositif selon les revendications 2-3 et 4 caractérisé en ce que, un patin de frottement (2) est pourvu à une extrémité d'un petit chanfrein (6). -6) Dispositif selon l'une quelconque des renvendications caractérisé en ce que, les patins de frottement ont reçu ou reçoivent une saturation magnétique et une couche prctectrice anti-corrosion. Le fini de la surface concave de chaque patin doit présenter de pr~férence une surface rugueuse (7) toutes les autres d'un type glacé. -7) Dispositif selon la renvendication 5 caractérisé par le fait que, le chandrein (6) doit se situer impérativement sur le même pôle magnétique. -8) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que, le support circulaire (9) est divisé longitudinalement en quatre parties égales par des séparations (10) en forme de "V" pointe tournée vers le centre. -9) Dispositif selon les revendications 1 et 8 caractérisé en ce que, le support circulaire (9) est pourvu de quatre fenêtres équidistantes (11) situées entre les séparations (10), adaptées à recevoir chacune en toute liberté la partie en saillie (4) d'un patin de frottement (2) où le chanfrein (6) est placé dans le même sens. -10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications caractérisé en ce que, la longueur du support circualaire (9) est identique à celle des patins (2). Le rayon intérieur correspond à la zone périphérique (3) des patins (2) plus 0,5 millimètre environ de jeu. -11) Dispositif selon les revendications 1T8 et 9 prises ensemble caractérisé en ce que, les quatre fenêtres (11) sont munies chacune d'un patin (2) un manchon de maintien (12) est glissé à l'intérieur. -12) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que, le rayon extérieur des quatre quarts de lune magnétisés (14) est égale au rayon intérieur du tube à nettoyer. Les huit faces places (18) en contact entre elles forment une figure pratiquement circulaire d'un diamètre inférieur au diamètre intérieur du tube. -13) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que, les quarts de lune magnétisés (14) sont pourvus sur les faces latérales d'un épaulement mâle (19). Ses dimensions acceptent la cuvette (27) plus jeu, laissant toute liberté de déplacement. A chaque extrémité et en retrait, une gorge (21) débouche vers l'intérieur son rayon est supérieur à l'emba- se (24). Au centre, la partie concave est dimensionnée pour recevoir un axe (17) en toute liberté aux extrémités filetées (18). Le rayon permet une souplesse diamètrale des quarts de lune. -14) Dispositif selon les revendications 1 et 13 caractérisé en ce que, les embouts filetés de l'axe (17) reçoivent une pièce usinée, une pièce forme une embase (24) au centre un trou borgne taraudé (25) reçoit l'axe (17) sur la face opposée un rond (26) de forme allongée, suivi d'une butée circulaire (23) limite le filetage réalisé sur l'extrémité du rond (22). -15)- Dispositif selon les revendications 1 et 12 à 14 prises ensemble caractérisé en ce que, les quatre pièces magnétisées (14) sont placées sur la périphérie des embases (24) les pôles impérativement placés dans le meme sens. Par maintien et compression manuelle les embases (24) pénètrent les gorges (21). -16) Dispositif selon les renvendications 13 et 14 caractérisé en ce que, chaque embout fileté (22) reçoit une cuvette à fond plat (27) par l'intermédiaire d'un trou taraudé (28), en butée sur l'épaulement (23) emprisonne les épaulements (19) des pièces magnétisées (14) -17) Dispositif selon les revendications 1 et 12xcaréctérisé en ce que, les pôles des pièces magnétisées (t4) placés dans le même sens et les jeux de toutes les pièces s'y rapportant entraînent une souplesse diamètrale élastique par le truchement du champ magnétique. Ce mécanisme, au repos présente un diamètre extérieur légèrement supérieur au diamètre intérieur du tube à nettoyer. -18) Dispositif selon les revendications I et l2 caractérisé en ce que, un ensemble de brosses, comprenant une brosse décrassante (30) suivi d'une brosse tampon (29) reliées par un ensemble (34) est vissé à chaque extrémité sur les embouts filetés (22).Les brosses doivent impérativement rester libres de rotation. A l'extrémité de la brosse décrassante, un embout filté (32) pour recevoir une tige (33 > dite d'action. -i9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications caractérisé par le fait que, toutes les pièces constituant le mécanisme de nettoyage et d'entrainement magnétisé (13) et les modules (1) exceptés les quatre quarts de lune (14) et les patins de frottement (2) doivent être réalisés dans des matériaux insensibles au champ magnétique.