Brevet FR2634672A1 — publié le 19900202

Perfectionnements aux dispositifs pour éliminer les bou- les usées des installations de nettovage de faisceaux L'invention concerne les installations de net- toyage de faisceaux de tubes tels que ceux équipant les condenseurs des grosses turbines à vapeur, les échan- geurs de chaleur des réacteurs nucléaires..., installa- tions mettant en oeuvre la circulation forcée dans ces tubes de boules en matériau élastique dont le diamètre est légèrement supérieur au diamètre des tubes, ladite circulation étant imposée par le liquide amené à cir- culer à travers lesdits tubes, liquide par exemple cons- titué par l'eau puisée dans une rivière. Elle concerne plus particulièrement, parmi les- dites installations, celles qui comprennent entre la sortie et l'entrée du faisceau de tubes un circuit de recyclage des boules comportant essentiellement une grille s'étendant en travers de la conduite de sortie dudit faisceau de façon à récupérer les boules sortant de ce faisceau, et une tubulure recevant les boules ainsi récupérées, tubulure traversant successivement une pompe d'entrainement et un collecteur de boules et se terminant par une buse d'injection des boules dans la conduite d'entrée du faisceau de tubes, ledit collecteur étant notamment constitué par un'réceptacle isolable et ouvrable. - Pour évacuer hors de telles installations les boules usées, c'est-à-dire dont le diamètre est devenu insuffisant pour assurer un nettoyage efficace des tu- bes, il a été proposé de faire comprendre à ces instal- lations une chambre de séparation ou triage délimitée par un tamis, disposée à l'intérieur du collecteur de boules et raccordée à un point, de la tubulure de recy- clage, situé en aval de ce collecteur, la conduite qui relie ladite chambre audit point traversant un panier de ramassage et d'élimination des boules usées recueillies dans la chambre. Le tamis était alors une tôle perforée par des ouvertures circulaires ayant un diamètre sensiblement égal à celui des boules usées à éliminer et donc infé- rieur à celui des boules saines. Vu la nature élastique du matériau constitutif des boules, celles ayant un diamètre légèrement supé- rieur à celui des boules usées à éliminer avaient ten- dance à pénétrer en partie dans les ouvertures du tamis et à se coincer dans ces ouvertures, au risque de colma- ter rapidement le tamis et de le rendre ainsi inopérant. On a essayé de remédier à ce grave inconvénient en créant une turbulence dans le liquide porteur des boules juste en amont du tamis. Mais, dans la pratique, on n'est pas parvenu à surmonter véritablement l'incon- vénient signalé. L'invention a pour but, surtout, de remédier à cet inconvénient. A cet effet, les dispositifs d'élimination des boules usées selon l'invention comprennent encore un organe séparateur statique de boules usées raccordé à une conduite qui est branchée en dérivation sur la tu- bulure de recyclage et qui est équipée d'un panier de ramassage des boules usées séparées, et ils sont essen- tiellement caractérisés en ce que l'organe séparateur est branché directement entre deux tronçons de la tubu- lure de recyclage et en ce que les ouvertures de sépara- tion des boules usées comprises par cet organe sépara- teur sont délimitées par les crêtes de rails parallèles s'étendant parallèlement au courant de liquide dans la- dite tubulure, l'écart entre ces crêtes étant légèrement inférieur au diamètre des boules usées à éliminer, et les extrémités aval desdits rails étant terminées par des décrochements propres à décrocher automatiquement des rails les boules introduites partiellement entre ces rails sans pouvoir passer entre eux et entraînées par glissement le long desdits rails. Dans des modes de réalisation préférés, on a re- cours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - les rails constitutifs de l'organe séparateur sont rectilignes, - les crêtes des rails selon l'alinéa précédent forment les barreaux longitudinaux d'une cage cylindrique de révolution coaxiale aux tronçons, de la tubulure de recyclage, entre lequels est branché ledit organe sé- parateur, - le diamètre intérieur de la cage selon l'alinéa précé- dent est un peu inférieur à celui des tronçons de tu- bulure entre lesquels est branché l'organe séparateur, - le diamètre intérieur de la cage ci-dessus est égal à celui des tronçons de tubulure entre lesquels est branché l'organe séparateur, - les rails parallèles sont constitués par des plaquet- tes d'épaisseur constante s'étendant radialement selon une couronne à partir d'un boitier cylindrique de ré- - volution, vers l'axe de ce boîtier, - le branchement de l'organe séparateur sur la tubulure de recyclage est effectué en amont du collecteur de boules et le panier de ramassage des boules usées est raccordé à l'extrémité aval de la conduite de dériva- tion et disposé à l'intérieur du-collecteur de boules, - un diaphragme amovible est monté sur la conduite de dérivation, notamment à son extrémité aval. 30. L'invention comprend, mises à part ces disposi- tions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention 'en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limita- tlve. La figure 1, de ce dessin, montre schématique- ment un faisceau de tubes et une installation destinée à nettoyer ce faisceau à l'aide de boules en matériau élastique, installation équipée d'un dispositif conforme à l'invention pour l'élimination des boules usées. Les figures 2 et 3 montrent respectivement en coupe axiale et en coupe transversale partielle selon III-III, figure 2, l'organe séparateur compris par ce dispositif d'élimination. D'une façon connue en elle-même, le faisceau de tubes 1 à nettoyer est destiné à être parcouru par un liquide tel que l'eau d'une rivière et ce liquide est amené audit faisceau par une conduite d'admission 2 et évacué hors du faisceau par une conduite d'évacuation 3. Le nettoyage des tubes est effectué à l'aide de boules 4 en matériau élastique qui sont entrainées par le liquide et qui présentent à l'origine un diamètre lé- gèrement supérieur au diamètre intérieur des tubes 1. La conduite d'évacuation 3 est équipée d'une grille 5 destinée à récupérer les boules 4 sortant des tubes 1 et à recycler ces boules en les réinjectant dans la conduite d'admission 2 par l'intermédiaire d'une tu- bulure de recyclage 6. Cette tubulure traverse successivement une pompe d'entrainement 7 et un collecteur de boules 8. Ce collecteur 8 contient un panier 9 perméable au liquide mais susceptible de retenir les boules. Deux vannes respectivement amont 10 et aval 11 montées sur la tubulure 6 permettent d'isoler le collec- teur 8 du reste de cette tubulure. Le collecteur peut alors être ouvert par un cou- vercle 12 de façon à permettre l'enlèvement des boules récoltées dans le panier 9. A la base de ce panier 9 se trouve une vanne 13 263467i permettant soit de retenir dans celui-ci l'ensemble des boules qui parviennent au collecteur 8, soit de laisser échapper ces boules vers l'extrémité aval 14 de la tubu- lure 6 de façon à les réinjecter dans la conduite d'ad- mission 2. Comme exposé plus haut, l'invention se propose de séparer automatiquement et d'évacuer de l'installa- tion les boules qui sont devenues inefficaces du fait de leur usure, se traduisant par une réduction de diamètre. En effet, ce diamètre doit demeurer légèrement supérieur au diamètre intérieur des tubes 1 à nettoyer, faute de quoi les boules traversent ces tubes sans rà- cler leurs surfaces internes. A cet effet, on monte sur la tubulure de recy- clage 6, entre la vanne amont 10 et le collecteur de boules 8, un organe séparateur 15 de boules usées, or- gane qui est lui-même raccordé par une conduite 16 à un panier de ramassage et d'élimination 17 perméable au li- quide, mais non traversable par les boules, et disposé à l'intérieur du collecteur 8. Le séparateur 15 est lui-même formé de compo- sants statiques non colmatables par les boules, savoir par des rails 18 parallèles entre eux et parallèles au courant du liquide en circulation dans la tubulure 6. Les mailles de séparation sont délimitées par les crêtes 19 de ces rails parallèles 18, crêtes qui sont écartées mutuellement les unes des autres d'une distance d (figure 3) légèrement inférieure au diamètre des boules usées à éliminer: cette distance d est par exemple égale & 18 mm si le diamètre des boules usées & éliminer est compris entre 22 et 24 mm. Pour empêcher tout colmatage desdites mailles par les boules un peu trop grosses qui pénètrent par- tiellement entre les rails sans pouvoir passer entre eux, et qui glissent alors le long des crêtes 19 de ces rails sous l'impulsion du liquide, on prévoit à l'ex- trémité aval de chaque rail 18 un décrochement radial visible en 20 sur la figure 2. Les boules partiellement introduites entre les rails, mais trop grosses pour passer entre ceux-ci, glissent le long de ces rails et sont automatiquement décrochées des rails en parvenant au niveau des décro- chements 20, lesquels sont de préférence raccordés aux crêtes 19 des rails correspondants par un angle vif, de préférence droit. Les rails 18 sont avantageusement constitués par des ailettes plates s'étendant radialement en couronne, à partir d'un boîtier cylindrique de révolution 21, vers l'axe de ce boîtier. Les crêtes 19 de ces rails s'étendent alors se- lon les barreaux longitudinaux d'une sorte de cage cy- lindrique coaxiale au tronçon de tubulure 6 sur lequel il est branché. Comme visible sur la figure 2, le diamètre inté- rieur de cette cage peut être plus petit que celui des deux tronçons de tubulure 6 qui la prolongent, ladite cage étant alors raccordée au tronçon amont par une pla- ge tronconique 22 et au tronçon aval par les décroche- ments 20 ci-dessus décrits.- Selon une variante également intéressante, ledit diamètre intérieur de la cage est égal à celui des tron- çons de tubulure 6 qui prolongent cette cage, la plage tronconique d'entrée 22 étant alors supprimée et repor- tée à la sortie du séparateur, de façon à guider vers le tronçon aval de tubulure 6 le contenu de l'anneau, de diamètre agrandi, qui est axialement contigu aux tran- ches terminales aval des rails 18. La construction proposée ci-dessus pour les rails 18 présente l'avantage d'offrir un espace élargi 23 (figure 3) à chaque boule usée dès que celleci a franchi la maille délimitée par deux crêtes 19 conti- guës: de la sorte, ces boules sont immédiatement éva- cuées vers la conduite 16 dès qu'elles ont franchi la maille en question. Le raccordement entre les mailles et la conduite 16 se fait à travers successivement: - une ouverture annulaire 24 prévue à l'extrémité axiale aval du boîtier 21, autour des extrémités aval des rails 18, la direction "aval" étant définie par rap- port au sens de circulation du liquide désigné par la flèche F, - et une chambre annulaire 25 entourant le boîtier 21 et l'ouverture 24. Pour améliorer la circulation circonférentielle des boules dans les espaces 24 et 25, on agrandit le premier en découpant en biseau en 26 les extrémités aval externes des ailettes constitutives des rails 18. Le panier 17 est équipé d'un couvercle 27 lui- même monté de façon amovible sur le couvercle 12 du col- lecteur 8, ce qui permet de remplacer ledit panier 17 et d'évacuer son contenu sans qu'il soit nécessaire d'ou- vrir le couvercle 12, mais bien entendu après fermeture des deux vannes 1Q et 11. Sur l'extrémité aval de la conduite 16, extrémi- té qui est raccordée au panier 17, on monte avantageuse- ment un diaphragme amovible 28. Le choix de ce diaphragme permet de régler à vo- lonté la dépression relative qui règne dans la conduite 16 et donc la force d'aspiration hydraulique exercée & partir de ce'tte conduite 16 sur le liquide et les boules traversant le séparateur 15. Ce réglage.permet de modifier très facilement la valeur maximum du diamètre des boules élastiques usées qui sont triées par le séparateur 15. C'est ainsi que, par simple changement du diaphragme 28, cette valeur maximum peut être réglée entre 22 et 24-mm pour une élasticité donnée des boules, si l'ouverture d des mailles de séparation a la valeur de 18 mm indiquée ci-dessus. Bien entendu, toutes choses égales par ailleurs, ladite valeur maximum serait inférieure à celles de l'exemple numérique ci-dessus si l'élasticité des boules était inférieure à celle retenue pour cet exemple et vice-versa. On voit en outre sur la figure 1: - un dispositif compteur de boules 29 monté sur la tubu- lure 6, entre le séparateur 15 et le collecteur 8, - et un bouchon 30 obturant de façon amovible un embout tubulaire 31 prévu sur le couvercle 12 et permettant de recharger l'installation en boules fraîches. Le fonctionnement du dispositif de séparation de boules usées décrit ci-dessus est le suivant. Lorsque l'installation de nettoyage des tubes 1 est en service normal, avec recyclage des boules 4, tou- tes ces boules sont admises dans le séparateur 15 lors de chaque cycle. Toutes celles, de ces boules, qui sont encore efficaces pour le nettoyage, c'est-à-dire qui présentent un diamètre nettement supérieur à la longueur d, traver- sent axialement le séparateur 15 de part en part. Certaines de celles, desdites boules, dont le diamètre est réduit, mais qui peuvent encore servir au nettoyage, peuvent pénétrer partiellement entre deux rails contigus, mais elles glissent alors le long de ces rails du fait de l-'entraînement du liquide et elles sont relâchées dans le circuit de recyclage en parvenant aux extrémités aval de ces rails, grâce aux décrochements 20. Certaines des boules considérées comme usées, c'està-dire dont le diamètre est inférieur ou égal à la longueur d ou seulement légèrement supérieur à cette longueur d, traversent les mailles définies par les crê- tes 19 des rails 18, au prix éventuellement d'une légère compression élastique, et sont aussitôt acheminées à travers la conduite 16 jusqu'au panier 17. Ce n'est pas le cas de toutes les boules usées dès leur premier passage dans le séparateur, car un cer- tain nombre de celles-ci peuvent se trouver alors écar- tées des crêtes 19, voire au centre du courant liquide en circulation. Mais il faut observer que, lors de la vie de chaque boule, le nombre de ses passages dans le sépara- teur est très élevé. C'est ainsi qu'en général ces passages sont re- nouvelés deux fois par minute alors que la durée normale d'efficacité d'une boule dépasse généralement la semai- ne. Si donc une boule usée n'est pas éliminée dès son premier passage consécutif à l'instant o son usure est devenue suffisante pour justifier l'élimination, la probabilité qu'elle soit éliminée peu de temps après, c'est-à-dire au cours des quelques passages suivants, est très grande et, comme le dispositif fonctionne en permanence, le' rendement de la séparation automatique qu'il assure est excellent. Lorsque le panier 17 est suffisamment rempli de boules usées, ce qui peut être déterminé automatique- ment, notamment par comptage des boules restant dans l'installation à l'aide de l'organe 29, ce panier peut être dégagé à travers le couvercle 27 après fermeture , provisoire des deux vannes 10 et 11. Une nouvelle charge de boules fraiches est en- suite introduite à travers l'embout 31, après dégagement du bouchon 30, en vue de compenser les boules éliminées. Pour déterminer automatiquement le degré de rem- plissage du panier 17 en boules usées; on pourrait mon- ter directement sur la conduite 16 un compteur de bou- les. 263467? En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un dispositif d'élimination de boules usées pour une installation de nettoyage de faisceaux tubulaires dont la constitution et le fonctionnement résultent suffisamment de ce qui précède. Ce dispositif présente de nombreux avantages par rapport à ceux antérieurement connus et en particulier les suivants: - il permet d'éliminer de l'installation uniquement les boules usées, - son exploitation est extrêmement simple puisque la séparation des boules usées est automatique et qu'il suffit de vider chroniquement le panier 17 lorsqu'il est rempli de boules usées et de réintroduire dans le collecteur 8 un nombre identique de boules fraiches, - le séparateur compris par ce dispositif est extrême- ment robuste puisqu'il ne comprend aucune pièce mobile et il est très efficace puisqu'il ne peut pas être colmaté par les boules dont le diamètre est légèrement supérieur à celles usées que l'on désire éliminer. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réali- sation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour éliminer les boules élasti- ques usées d'une installation de nettoyage d'un faisceau tubulaire, installation comprenant, entre la sortie et l'entrée du faisceau de tubes (1), un circuit de recy- clage des boules (4) comportant essentiellement une grille (5) s'étendant en travers de la conduite de sor- tie (3) dudit faisceau de façon à récupérer les boules sortant de ce faisceau, et une tubulure (6) recevant les boules ainsi récupérées, tubulure traversant successive- ment une pompe d'entraînement (7) et un collecteur de boules (8) et se terminant par une buse d'injection (14) des boules dans la conduite d'entrée (2) du faisceau de tubes, ledit dispositif comportant un organe séparateur statique (15) de boules usées raccordé à une conduite (16) qui est branchée en dérivation sur la tubulure de recyclage (6) et qui est équipée d'un panier (17) de ra- massage des boules usées séparées, caractérisé en ce que l'organe séparateur (15) est branché directement entre deux tronçons de la tubulure de recyclage (6) et en ce que les ouvertures de séparation des boules usées com- prises par cet organe séparateur sont délimitées par les crêtes (19) de rails parallèles (18) s'étendant parallè- lement au courant de liquide dans ladite tubulure, l'é- cart entre ces crêtes (d) étant légèrement inférieur au diamètre des boules usées à éliminer, et les extrémités aval desdits rails étant terminées par des décrochements long desdits rails. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les rails (18) constitutifs de l'organe séparateur (15) sont rectilignes. 3. Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que les crêtes (19) des rails (18) constitu- tifs de l'organe séparateur (15) forment les barreaux longitudinaux d'une cage.cylindrique de révolution co- axiale aux troncons, de la tubulure de recyclage (6), entre lequels est branché ledit organe séparateur. 4.. Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que le diamètre intérieur de la cage est un peu inférieur à celui des tronçons de tubulure (6) entre lesquels est branché l'organe séparateur. 5. Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que le diamètre intérieur de la cage est égal à celui des tronçons de tubulure (6) entre lesquels est branché l'organe séparateur. 6. Dispositif selon l'une quelconque des précé- dentes revendications, caractérisé en ce que les rails parallèles (18) sont constitués par des plaquettes d'é- paisseur constante s'étendant radialement selon une cou- ronne à partir d'un boitier cylindrique de révolution (21), vers l'axe de ce boîtier. 7. Dispositif selon l'une quelconque des précé- dentes revendications, caractérisé en ce que le branche- ment de l'organe séparateur (15) sur la tubulure de re- cyclage (16) est effectué en amont du collecteur de boules (8) et en ce que le panier (17) de ramassage des boules usées est raccordé à l'extrémité aval de la conduite de dérivation (16) et disposé à l'intérieur du collecteur de boules. 8. Dispositif selon l'une quelconque des précé- dentes revendications, caractérisé en ce qu'un diaphrag- me amovible (28) est monté sur la conduite de dérivation (16), notamment à son extrémité aval.