Brevet FR2644281A1 — publié le 19900914

L'invention concerne un dispositif de stabilisation des tubes du faisceau d un générateur de vapeur comportant des barres antivibratoires interca- lées entre des parties courbes des tubes du générateur de vapeur. Les générateurs de vapeur, en particulier les générateurs de vapeurs des réacteurs nucléaires a eau sous pression comportent des tubes cintrés en U présentant deux branches droites serties à leurs ex- trémités dans une plaque tubulaire. Les parties cour- bes des tubes du faisceau qui sont juxtaposées à sa partie supérieure présentent des rayons de courbure différents les uns des autres et sont placées de ma- niére adjacente pour constituer une structure de forme sensiblement hémisphérique appelée chignon. Pendant le fonctionnement du générateur de vapeur, de l'eau sous pression à haute température circule dans les tubes du faisceau et de l'eau ali- mentaire est amenée au contact de la surface exté- rieure de ces tubes le long desquels elle se déplace dans la direction verticale en s'échauffant puis en se vaporisant, pour ressortir sous forme de vapeur à la partie supérieure du générateur. La circulation de fluide au contact des tu- bes peut provoquer des vibrations qui sont suscepti- bles d'entraîner des détériorations de ces tubes s'ils ne sont pas maintenus de manière efficace. La partie droite des tubes est engagée dans des entretoises situées à des distances régulières les unes des autres suivant la hauteur du faisceau. Ces parties droites sont donc maintenues de manière effi- cace par des éléments rigides. Les parties courbes des tubes du faisceau constituant le chignon doivent éga- lement être maintenues et l'on utilise généralement pour cela des barres entretoises qui sont intercalées entre les tubes adjacents du faisceau et disposées suivant des directions sensiblement radiales du-chi- gnon. Ces barres entretoises sont généralement reliées deux à deux de manière articulée à l'une de leurs ex- trémités disposée vers l'intérieur du chignon et pla- cées de manière angulaire pour constituer des structu- res en forme de V. Les extrémités des barres antivibratoires opposées à leurs extrémités articulées entre elles sont généralement saillantes par rapport aux tubes constituant la couche externe du chignon. On a proposé divers moyens de fixation de ces extrémités des barres antivibratoires sur des élé- ments de fixation placés sur la surface supérieure du chignon. On a par exemple proposé de souder les ex- trémités des barres antivibratoires sur des éléments courbes disposés suivant des plans méridiens du chi- gnon. On a également proposé de fixer les extrémi- tés des barres antivibratoires. par exemple par sou- dure sur des anneaux sensiblement parallèles reposant sur la surface supérieure du chignon. Dans tous les cas, la fixation des barres antivibratoires nécessite des opérations complexes mettant le plus souvent en oeuvre des soudures qui doivent être effectué-es au voisinage des tubes du faisceau. On connait également des dispositifs de stabilisation anti-envol des parties courbes des tubes du faisceau qui sont constitués par des étriers enga- gés sur la dernière rangée de tubes et dont les extré- mités saillantes par rapport à la surface du chignon peuvent être fixées par soudure sur des éléments de maintien des barres antivibratoires situés par exemple dans des plans méridiens. On connait également des structures de main- tien des tubes d'un générateur de vapeur dans la zone du chignon constituées par des arceaux en forme de portions d'anneau entourant la surface externe du chi- gnon et disposés suivant des plans méridiens du chi- gnon passant tous par un meme diamètre parallèle aux rangées de tubes. Les arceaux comportent des découpes leur permettant de s'adapter parfaitement à la forme supérieure du chignon et sont reliés entre eux de ma- nière rigide par des cerces de direction perpendicu- laire par rapport aux arceaux qui sont vissées sur ces arceaux. L'ensemble des arceaux et des cerces consti- tue une structure qui repose librement sur le chignon. Cette structure est maintenue sur le chignon, sous l'effet de son propre poids. Dans certaines réalisations. on a prévu de percer des trous dans les arceaux pour y engager les barres antivibratoires qui peuvent être maintenues par des liaisons vissées. Cette disposition n'est pas satisfaisante dans la mesure o l'engagement des barres antivibra- toires dans les arceaux est une opération délicate à réaliser. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de stabilisation des tubes du faisceau d'un générateur de vapeur comportant des barres anti- vibratoires intercalées entre des parties courbes des tubes du générateur de vapeur cintres en U, ces tubes présentant deux branches droites serties à leurs ex- trémités dans une plaque tubulaire. les parties cour- bes des tubes du faisceau ayant des rayons de courbure différents les uns des autres et étant placés de ma- nière adjacente pour constituer une structure de forme sensiblement hémisphérique appelée chignon et séparés par des barres antivibratoires disposées dans des di- rections sensiblement radiales Chacune entre les par- ties courbes de tubes du faisceau en position adja- cente et des arceaux en forme de portions d'anneau en- tourant la surface du chignon, disposés suivant des plans passant tous par un même diamètre du chignon et reliés par des cerces perpendiculaires aux arceaux, ce dispositif de stabilisation permettant de fixer rapi- dement et facilement les barres antivibratoires sur la structure formée par les arceaux et les cerces. Dans ce but, chacun- des arceaux comporte une pluralité de potences de fixation solidaires des ar- ceaux de direction perpendiculaire par rapport aux ar- ceaux et par rapport aux barres antivibratoires qui sont fixées chacune par une extrémité externe à une potence ou une cerce par des moyens mécaniques de vis- sage. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limi- tatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un mode de réalisation d'un dispositif de stabilisa- tion suivant '1 invention des tubes du faisceau d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. La figure 1 est une vue en élévation écor- chée et coupe partielle d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression comportant un dispositif de stabilisation des tubes du faisceau sui- vant l'invention. La figure 2 est une vue de face à plus gran- de échelle de la partie supérieure du faisceau. La figure 3 est une vue partielle en pers- pective du dispositif de stabilisation suivant l'in- vention. La figure 4 est une demi-vue de dessus des arceaux et des cerces sur lesquels sont fixées les barres antivibratoires. La figure 5 est une vue en coupe par un plan de symétrie de la partie supérieure du faisceau du gé- nérateur de vapeur montrant les dispositifs de fixa- tion des barres antivibratoires sur un arceau. La figure 6 est une vue de détail d'un dis- positif de fixation d'une barre antivibratoire sur une potence, suivant un premier mode de réalisation. La figure 7 est une vue de détail des moyens de fixation de deux barres antivibratoires sur une potence suivant un second mode de réalisation. La figure 8 est une vue de face d'un étrier de maintien anti-envol des tubes supérieurs du chignon d'un générateur de vapeur, suivant l'invention. Sur la figure 1, on voit un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression dé- signé de manière générale par le repère 1 et compor- tant une enveloppe externe 2 reliée à sa partie infé- rieure à une plaque tubulaire 3 de forte épaisseur. L'enveloppe 2 renferme le faisceau de tubes du générateur de vapeur constitué par des tubes 5 cin- trés en LI et. comportant, à leur partie supérieure, des cintres semi-circulaires de rayon de courbure décrois- sant de l'extérieur vers l'intérieur et constituant le chignon du générateur de vapeur. Les parties droites 5a des tubes du faisceau sont serties à leurs extrémités dans la plaque tubu- laire 3, de maniére à déboucher dans une boite à eau 7 en deux parties séparées par une cloison 8. L'eau sous pression du réacteur nucléaire pénètre dans une des parties de la boite à eau 7 par une tubulure d'entrée 6a, circule dans les tubes du faisceau puis ressort par une tubulure de sortie 6b. Le faisceau de tubes 5 est entouré par une enveloppe de faisceau 9 permettant de canaliser l'eau d'alimentation pénétrant dans l'enveloppe du généra- teur de vapeur par une tubulure d'arrivée 11. L'eau d'alimentation du générateur de vapeur circule d'abord de haut en bas dans l'espace annulaire situé autour de l'enveloppe de faisceau 9 puis de bas en haut en contact des tubes 5 du faisceau de manière à s'échauf- fer puis à se vaporiser et à ressortir sous forme de vapeur par la tubulure supérieure 12 du générateur de vapeur. La partie supérieure du faisceau de tubes 5 est constituée par la juxtaposition de cintres de for- me semi-circulaire dont les-rayons sont décroissants de l'extérieur vers l'intérieur du faisceau. De plus, les différentes couches successives de tubes du faisceau parallèles à la couche centrale représentée sur la figure 1 comportent des cintres de diamètre décroissant, si bien que la partie supérieure du faisceau constitue un ensemble de forme sensible- ment hémisphérique appelé chignon. La. partie rectiligne 5a du tube 5 est main- tenue par des plaques entretoises 10 qui empechent la mise en vibrations des tubes lorsque le générateur de vapeur est en service, sous l'effet de la circulation des fluides d'échange. Les parties cintrées des tubes situés à l'extrémité supérieure du faisceau sont maintenues par des barres antivibratoires. 15 constituées sous la forme de compa.s articulés à leur extrémité intérieure i et introduites entre les rangées de tubes 5 suc- cessives au niveau des cintres. De plus, le dispositif de maintien de la partie supérieure du faisceau comporte des arceaux 16 sur lesquels sont fixées des potences 17 perpendicu- laires aux arceaux. Les arceaux sont disposés sensi- blement suivant des plans diamétraux du chignon pas- sant tous par un même diamètre correspondant i la di- rection transversale du faisceau parallèle à la rue d'eau disposée entre les petits cintres à la partie interne de ce faisceau. Comme il est visible sur les figures 2 et 3, les arceaux 16 présentent des découpes et des déflec- tions leur permettant de s adapter à la forme exté- rieure du chignon. Les arceaux 16 sont reliés entre eux par des cerces 18 boulonnées sur les arceaux et qui assurent un maintien de l'ensemble de la structure des arceaux qui repose sur l'extrémité supérieure du chignon. L'ensemble de maintien constitué par les arceaux 16 et les cerces 18 est maintenu sur le chignon, sous l'ef- fet de son propre poids. Certaines barres antivibra- toires 5 sont reliées directement aux cerces 18 par des liaisons vissées qui seront décrites plus en dé- tail dans la suite du texte. Sur la figure 4, on voit les quatre arceaux 16 constituant la structure de maintien supérieure du générateur de vapeur reliés entre eux par une cerce 18. Les cerces 18 ont une forme d'arc-de-cercle et sont disposées dans des plans verticaux parallèles aux nappes de tubes. Sur la figure 5, on voit un arceau 16 cons- titué de parties successives 16a, 16b, 16c reliées entre elles par des liaisons vissées. On voit également deux cerces d'assemblage 18 de l'ensemble des arceaux sur lesquels sont fixées des barres antivibratoires 15 intercalées entre les rangées de tubes 5 du faisceau. Les autres barres antivibratoires interca- lées entre les rangées de tubes 5 sont fixées sur les arceaux par l'intermédiaire de potences 17. Sur la figure 6, on voit un premier type de potence 17 permettant la fixation d'une barre antivi- bratoire 15, la potence 17 étant reliée par des liai- sons vissées 20 à l'extrémité d'un arceau 16. Sur la potence 17 est fixé un tourillon 21 et la barre antivibratoire 15 porte une chape d'extré- mité 22 qui peut être engagée latéralement sur le tou- rillon 21. Le serrage et la fixation de la barre anti- vibratoire sont assurés par un ensemble à vis et cou- pelle 23 assurant le serrage de deux mors de la chape 22 sur le tourillon 21. La tête de vis est bloquée en rotation par une coupelle rabattable dans des cavités de la tête de vis. Sur la figure 7, on voit un second type de potence 17' fixée par liaison vissée 20' à l'extrémité supérieure d'un arceau 16. La potence 17' permet la fixation de deux barres antivibratoires 15a et 15b par l'intermédiaire de chapes 22a et 22b engagées sur des tourillons cor- respondants 21a et 21b solidaires de la chape 17'. Les barres antivibratoires sont engagées latéralement sur les tourillons 21a, 21b correspondants et serrées en place par des liaisons à vis 23a et 23b. Certaines barres antivibratoires 15 sont fi- xées sur un tourillon solidaire d'une cerce 18. Dans tous les cas, la mise en place-et la fixation des barres antivibratoires peuvent être assu- rées de manière très rapide et sans nécessiter de sou- dure. En outre, l'ensemble de la structure de maintien constitué par les arceaux 16, les cerces 18 et les potences de fixation des barres antivibratoires est solidaire de l'ensemble des barres antivibratoires qui constituent une structure d'une grande stabilité reposant sur la partie supérieure du chignon du géné- rateur de vapeur. Sur la figure 8, on voit un étrier de main- tien 25 constitué sous la forme d'un peigne dont les espaces successifs 26 intercalés entre deux dents suc- cessives 27 présentent une largeur légèrement supé- rieure au diamètre des tubes 5 du générateur de va- peur. Le peigne 25 comporte des parties d'extrémi- té 28 percées de trous de fixation 29 et chacune des dents 27 comporte de même un trou oblong 30 permettant la fixation du peigne en-dessous de la dernière rangée de tubes du générateur de vapeur, comme il sera expli- qué ci-dessous. En se reportant à la figure 5, on voit que la rangée supérieure 31 des cintres des tubes 5 du faisceau comporte un. nombre de cintres identique au nombre d'espaces 26 situés entre les dents du peinge 25. Le peigne 25 peut être utilisé pour le main- tien anti-envol des barres anti-vibratoires en étant glissé en position horizontale en-dessous de la rangée 31 de manière que les espaces 26 correspondent aux po- sitions des cintres supérieurs des tubes 5. Le peigne 25 est alors retourné à 90' vers le haut de manière que ses parties d'extrémité 28 et ses dents 27 viennent en coircidence avec une face de l'arceau 16 située immédiatement au-dessus de la ran- gée de cintres 31. L'arceau 16 comporte des trous ve- nant en coincidence avec les trous 29 et des pions venant en coincidence avec les trous 27 pour la mise en place et la fixation par vissage du peigne sur l'arceau 16. Le peigne 25 réalise ainsi un maintien anti-envol des barres antivibratoires. La mise en place et la fixation du peigne peuvent être réalisées de manière rapide et efficace, sans nécessiter d'opération de soudage. Il est bien évident que l'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit. C'est ainsi qu'on peut imaginer des modes de fixation des barres antivibratoires sur les potences solidaires des arceaux ou sur les cerces d un type différent de celui qui a été décrit utilisant des cha- ]5 pes d'extrémité des barres antivibratoires venant se serrer sur un tourillon solidaire de la potence ou de la cerce. On peut imaginer l'utilisation d'un nombre quelconque de potences permettant la fixation d'une seule barre antivibratoire ou de plusieurs barres. La structure constituée par les arceaux et les cerces peut être différente de celle qui a été dé- crite et comporter un nombre quelconque d'arceaux ou de cerces. On peut utiliser, en particulier, plus de deux cerces en une ou plusieurs parties. Les étriers en forme de peigne seront placés de préférence sur les arceaux situés vers le centre du chignon du générateur de vapeur mais il est également possible de disposer de tels étriers anti-envol sur tous les arceaux de la structure de maintien. - L'invention s'applique à tous les généra- teurs de vapeur comportant une partie-supérieure cons- tituant un chignon de forme sensiblement hémisphérique sur laquelle est placée une structure de maintien com- portant des arceaux et des cerces. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de stabilisation des tubes (5) du faisceau d'un générateur de vapeur comportant des barres antivibratoires, entre des parties courbes des tubes du générateur de vapeur cintrés en U. ces tubes présentant deux branches droites serties à leurs extrémités dans une plaque tubulaire (3). les parties courbes des tubes du faisceau ayant des rayons de courbure différents les uns des autres et étant placés de manière adjacente pour constituer une structure de forme sensiblement hémisphérique appelée chignon et séparés par des barres antivibratoires (15) disposées dans des directions sensiblement radiales chacune entre les parties courbes de tubes (5) du faisceau en position adjacente et des arceaux (16) en forme de portion d'anneaux entourant la surface externe du chi- gnon, disposés suivant des plans passant tous par un même diamètre du chignon, reliés par des cerces per- pendiculaires aux arceaux, caractérisé par le fait que chacun des arceaux (16) comporte une pluralité de po- tences de fixation solidaires de l'arceau de direction perpendiculaire par rapport a l'arceau et par rapport aux barres antivibratoires qui sont fixées chacune par une extrémité externe à une potence ou à une cerce par des moyens mécaniques de vissage. 2.- Dispositif de stabilisation suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les po- tences (17, 17') et les cerces (18) comportent, laté- ralement. des tourillons (21. 21a, 21b) perpendicu- laires à la potence (17. 17') ou à la cerce (18) et que les barres antivibratoires (15) comportent une chape d'extrémité (22) présentant deux mâchoires qui peuvent être engagées sur le tourillon (21. 21a. 21b) et un moyen de serrage (23) à vis des mâchoires sur le tourillon (21, 21a, 21b). 3.- Dispositif de stabilisation suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caracté- risé par le fait qu'il comporte à la fois des potences pour la fixation d'une seule barre antivibratoire et des potences pour la fixation de deux barres anti- vibratoires. 4.-- Dispositif de stabilisation suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, carac- térisé par le fait qu'il comporte de plus un étrier anti-envol des barres antivibratoires (5) du faisceau situé à la partie supérieure du chignon constitué sous la forme d'un peigne (25) comportant des encoches (26) entre deux dents successives (27) dont la largeur est supérieure au diamètre d'un tube (5) du faisceau et des pièces d'extrémité (28) comportant des trous (29) de fixation du peigne sur un arceau (16). 5.- Dispositif de stabilisation suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que chacune des dents (27) du peigne comporte un trou oblong (30) qui peut être engagé sur un pion de positionnement solidaire de l'arceau (16) correspondant.