Brevet FR2707372A1 — publié le 19950113

DISPOSITIF DE MAINTIEN RADIAL DE L'ENVELOPPE DE FAISCEAU ET DES PLAQUES-ENTRETOISES D'UN GENERATEUR DE VAPEUR PAR DES BUTEES A EXCENTRIQUE. La présente invention concerne un dispositif de maintien radial de l'enveloppe de faisceau et des plaques-entretoises d'un générateur de vapeur. Les échangeurs de chaleur tels que les générateurs de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression comportent un faisceau tubulaire constitué par un très grand nombre de tubes de petit diamètre disposé verticalement à l'intérieur d'une enveloppe de faisceau de forme générale cylindrique elle-même disposée à l'intérieur de l'enveloppe en pression rigide externe de grande épaisseur du générateur de vapeur. L'eau sous pression du réacteur nucléaire circule à l'intérieur des tubes de petit diamètre et l'eau à vaporiser est introduite à l'intérieur de l'enveloppe du faisceau où elle entre en contact avec la surface externe des tubes. La vapeur est récupérée à la partie supérieure de l'enveloppe du faisceau puis elle est généralement asséchée dans des séparateurs vapeur-eau disposés dans l'enveloppe externe du générateur de vapeur au-dessus de l'enveloppe du faisceau. Les générateurs de vapeur constituent des unités de très grande hauteur dans lesquelles les différentes enveloppes coaxiales sont disposées avec un espacement radial généralement faible. I1 est connu d'utiliser des plaques-entretoises dans lesquelles passent les tubes du faisceau, réparties suivant la hauteur du faisceau, pour maintenir les tubes dans des positions radiales fixes les uns par rapport aux autres. Ces plaques-entretoises sont reliées entre elles par des tirants verticaux, l'ensemble étant placé à l'intérieur de l'enveloppe de faisceau. I1 importe donc de maintenir les différentes enveloppes coaxiales des générateurs de vapeur, et l'ensemble du faisceau par les plaques-entretoises dans les directions radiales, de façon à éviter des déplacements relatifs et des chocs entre ces enveloppes et le faisceau en cas de sollicitations extérieures telles que celles qui accompagent un séisme. Ce maintien radial est obtenu par des butées fixées sur l'enveloppe du faisceau au niveau des plaques-entretoises et à raison de plusieurs butées par plaque-entretoise. Ces butées sont alors régulièrement réparties à la périphérie des plaques-entretoises. On connaît par le document FR-A-2 511 491 un tel dispositif de maintien. I1 est constitué par des pièces ayant une épaisseur supérieure à l'épaisseur de l'enveloppe de faisceau et percées de trous taraudés à l'intérieur desquels on peut visser des goujons filetés dont l'extrémité saillante dans l'espace existant entre l'enveloppe de faisceau et l'enveloppe externe rigide vient en appui contre la surface intérieure de cette enveloppe externe. La mise en appui de ces butées est réalisée après réglage des goujons, par introduction de pièces de calage en forme de coin entre le bord externe des plaques-entretoises et la surface intérieure du dispositif d'appui dirigée vers le faisceau. De telles butées ont l'inconvénient d'occuper une grande partie de la largeur de l'espace réservé entre l'enveloppe de faisceau et l'enveloppe externe et de limiter ainsi, de façon appréciable, la section de passage pour l'eau à vaporiser circulant dans cet espace sans assurer une parfaite étanchéité. Ces butées ont également l'inconvénient de nécessiter l'introduction de pièces de calage dans des échancrures usinées à la partie périphérique des plaquesentretoises. Ces échancrures diminuent d'autant la distance entre les tubes périphériques du faisceau et le bord des plaques-entretoises. Si l'on veut conserver une distance suffisante entre les tubes périphériques et la plaque, il faut alors diminuer le nombre de tubes du faisceau. D'autre part, les butées doivent présenter des formes qui ne facilitent pas leur fixation par soudage dans la paroi de l'enveloppe de faisceau. D'autres dispositifs de maintien radial de l'enveloppe de faisceau et des plaques-entretoises d'un générateur de vapeur ont été divulgés par le brevet FR-A-2 562 996 de FRAMATOME et par des brevets américains US-A-4 503 903, US-A-4 583 584, US-A-4 690 206 et US-A-4 768 582. Tous ces dispositifs ne donnent pas entière satisfaction. Leur montage est en général compliqué par l'utilisation de cales pour certains. Quelques uns de ces dispositifs n'offrent pas de portée suffisante pour un maintien satisfaisant des plaques-entretoises. Pour remédier à ces inconvénients, on propose, selon la présente invention, un dispositif permettant le maintien radial de l'enveloppe de faisceau et des plaques-entretoises d'un générateur de vapeur et qui assure un montage plus simple et plus rapide que ceux connus jusqu'à présent. Ce nouveau dispositif de maintien assure également un meilleur calage des plaques-entretoises, grâce à une portée plus importante avec celles-ci. Ces avantages sont notamment obtenus par l'utilisation de butées à excentrique. L'invention a donc pour objet un dispositif de maintien radial de l'enveloppe du faisceau de tubes et des plaques-entretoises d'un générateur de vapeur, le générateur de vapeur comprenant une enveloppe de pression de forme allongée selon un axe donné, l'enveloppe de faisceau étant également de forme allongée selon le même axe et contenue dans l'enveloppe de pression de façon à laisser un espace annulaire entre les deux enveloppes, les plaques-entretoises étant disposées à des intervalles donnés et transversalement audit axe dans l'enveloppe de faisceau pour supporter lesdits tubes, le dispositif de maintien étant constitué de butées traversant la paroi de l'enveloppe de faisceau et fixées à cette paroi au niveau des plaques-entretoises, les butées étant réparties à la périphérie de chaque plaque-entretoise pour séparer radialement l'enveloppe de faisceau de l'enveloppe de pression et pour exercer des contraintes de maintien rigide entre les plaques-entretoises et l'enveloppe de faisceau, les butées comportant des moyens permettant leur glissement éventuel sur la face interne de l'enveloppe de pression selon ledit axe et des moyens pour faire varier leur dimension radiale par rapport audit axe, caractérisé en ce que chaque butée comprend - une première pièce fixée sur l'enveloppe de faisceau, mise en contact avec la face interne de 1' enveloppe de pression et comportant lesdits moyens de glissement de la butée - une deuxième pièce possédant des moyens pour exercer ladite contrainte de maintien rigide sur la plaque-entretoise, supportée par la première pièce et mobile par rapport à cette première pièce selon une direction radiale par rapport audit axe entre une première position correspondant à une dimension radiale minimale de la butée et une seconde position correspondant au contact avec la plaque-entretoise - une troisième pièce possédant un exentrique, permettant de déplacer la deuxième pièce entre lesdites première et seconde positions par rotation de l'excentrique grâce à des moyens de manoeuvre. La troisième pièce peut être portée par la première pièce. De préférence, la première pièce possède une partie en forme de boîtier comportant un côté ouvert en vis-à-vis de la plaque-entretoise, ce côté ouvert recevant la deuxième pièce et permettant son déplacement par coulissement. Dans ce cas, la deuxième pièce possède avantageusement, dans sa partie située à l'intérieur du boîtier, un évidement dans leque-l passe la troisième pièce, cet évidement offrant une surface courbe à l'excentrique. Les moyens de- manoeuvre de l'excentrique peuvent consister en une tête d'entraînement pour une clef. Le contact entre la première pièce et la face interne de l'enveloppe de pression se fait de préférence selon une face bombée de la première pièce de façon à offrir un contact ponctuel et pour constituer ainsi lesdits moyens de glissement. Le contact entre la deuxième pièce et la plaque-entretoise peut se faire selon une face de grande portée de la deuxième pièce exerçant une pression sur le chant de la plaque-entretoise. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe verticale d'un générateur de vapeur utilisé dans les réacteurs nucléaires à eau pressurisée - la figure 2 représente une butée de maintien radial de l'enveloppe de faisceau et des plaques-entretoises d'un générateur de vapeur - la figure 3 représente une butée de maintien radial selon l'invention dans une vue correspondant à celle de la figure 2 - la figure 4 est une vue de la butée de maintien radial selon la coupe IV-IV de la figure 3 - la figure 5 est une vue de la butée de maintien radial selon la flèche V de la figure 3. Sur la figure 1, qui est une vue en coupe axiale, on voit un générateur de vapeur dont l'enveloppe externe 1, résistant à la pression, renferme dans sa partie inférieure de plus faible diamètre un faisceau tubulaire 2 comportant un ensemble de tubes coudés en forme de U renversé. Ces tubes sont parcourus par de l'eau sous pression faisant partie du circuit primaire et introduite dans le générateur de vapeur sous la plaque tubulaire 3 par un orifice d'entrée 4. L'eau sous pression parcourt les tubes du faisceau tubulaire 2 puis revient sous la plaque tubulaire 3 pour sortir par l'orifice 5. Le faisceau tubulaire 2 est entouré, jusqu'au voisinage de sa partie inférieure, par une enveloppe de faisceau 6 constituant l'enceinte de vaporisation à l'intérieur de laquelle l'eau alimentaire en contact avec le faisceau tubulaire 2, parcouru par de l'eau à haute température venant du coeur du réacteur, se vaporise progressivement en s'élévant à l'intérieur de l'enceinte 6. La partie la plus haute du dôme de vapeur est pourvue d'un orifice 7 de sortie de la vapeur vers la turbine. Un dispositif d'amenée d'eau alimentaire non représenté permet de maintenir le niveau 8 de l'eau alimentaire dans le générateur de vapeur à une certaine distance au-dessus du faisceau tubulaire 2 et en dessous des cyclones 10 constituant le premier étage du séparateur de vapeur et communiquant avec le haut de l'enceinte de vaporisation 6 par l'intermédiaire des colonnes tubulaires 11. Ces colonnes tubulaires sont soudées sur le toit 9 de l'enceinte de vaporisation 6 et permettent la communication avec l'intérieur de cette enceinte. Cette eau alimentaire passe d'abord dans l'espace existant entre l'enveloppe externe 1 et l'enceinte 6 pour atteindre l'extrémité inférieure de cette enceinte. A la sortie des cyclones 10, la vapeur, qui a abandonné la plus grande partie de l'eau entraînée, passe dans les séparateurs secondaires 12 constitués par des chicanes permettant un séchage plus complet de la vapeur avant sa sortie par l'orifice 7. Les tubes du faisceau sont maintenus latéralement par des plaques-entretoises 13 disposées transversalement à l'intérieur de l'enveloppe de faisceau 6. Des tirants 14 fixés à leur partie inférieure sur la plaque tubulaire 1 permettent de maintenir l'espacement axial des plaques-entretoises 13. La figure 2 est un agrandissement de la zone repérée II sur la figure 1. Elle permet de voir l'une des butées de maintien d'une plaque-entretoise 13. La butée 15 est fixée à l'enveloppe de faisceau 6. Pour réaliser cette fixation, l'enveloppe 6 est percée d'une ouverture radiale 16 permettant le passage et la fixation d'une structure comprenant un fourreau radial 17 soudé sur l'enveloppe 6 par l'une de ses extrémités et légèrement saillant dans l'espace annulaire compris entre l'enveloppe de pression 1 et l'enveloppe de faisceau 6. La structure comprend encore une plaque annulaire 18 soudée sur l'extrémité du fourreau 17 qui se trouve dans l'espace annulaire et obturant partiellement le fourreau 17. La structure comprend enfin un second fourreau 19 placé dans l'alignement du premier fourreau 17 et soudé sur le bord du trou de la plaque annulaire 18. La butée comprend une pièce 20 de forme générale cylindrique qui est engagée dans la structure décrite ci-dessus jusqu'au contact avec la paroi interne de l'enveloppe de pression 1. La pièce 20 comprend une partie 21 de grand diamètre, ce diamètre étant très légèrement inférieur au diamètre intérieur du fourreau 17, et une partie 22 de petit diamètre, ce diamètre étant très légèrement inférieur au diamètre intérieur du fourreau 19. La face de la pièce 20 dirigée vers l'intérieur de l'enveloppe de faisceau 6 est usinée pour constituer une surface d'appui 23 inclinée par rapport à la verticale d'un angle voisin de 50. L'angle d'inclinaison de cette surface d'appui correspond à l'angle d'usinage des cales 24 interposées entre la plaque-entretoise 13 et la pièce 20. L'extrémité de la partie 22 de la pièce 20 dirigée vers l'enveloppe de pression est usinée pour constituer une surface d'appui sphérique sur l'enveloppe de pression. Pour la mise en place des butées de maintien, on place les pièces 20 dans leurs logements et en contact avec l'enveloppe de pression 1. Chaque pièce 20 est alors soudée par un cordon de soudure circulaire 25 sur la face interne du fourreau 17. On vient ensuite placer et souder un jeu de cales 24 entre la surface d'appui 23 et le chant de la plaque-entretoise 13 pour réaliser un maintien rigide entre les plaques-entretoises et l'enveloppe de faisceau. On va décrire maintenant le dispositif de maintien selon l'invention qui n'emploie pas de cales comme le dispositif de 1 l'art antérieur, en relation avec les figures 3 à 5. Sur ces figures, on reconnaît l'enveloppe de pression 1, l'enveloppe de faisceau 6 et une plaque-entretoise 13. Un fourreau 35 est soudé sur une ouverture 28 axiale et circulaire effectuée au niveau d'une plaque-entretoise 13. I1 occupe une partie de l'espace annulaire séparant les deux enveloppes. La butée est constituée d'une première pièce 31, d'une deuxième pièce 32 et d'une troisième pièce 33. La première pièce 31 comprend une partie 34, qui est une plaque circulaire présentant une face plane d'un côté et une face bombée de l'autre, et une partie 36 en forme de boîtier. Les parties 34 et 36 sont rendues solidaires l'une de l'autre par exemple par soudage. Le diamètre de la plaque 34 est tel que cette pièce s' ajuste dans le fourreau 35 auquel elle sera soudée après montage. La figure 5 montre que les dimensions extérieures du boîtier 36 ont été prévues pour que celui-ci s r inscrive dans le fourreau 35. Ceci permet d'assurer un guidage de la première pièce 31 lors de son installation dans le fourreau 35. Le boîtier 36 de la première pièce est un parallélépipède formé par soudage ou vissage de différents éléments constituant les côtés. L'un des côtés, celui destiné à se trouver en vis-à-vis de la plaque-entretoise 13, est ouvert pour permettre le logement et le déplacement de la deuxième pièce 32. Deux côtés opposés du boîtier sont percés chacun de trous circulaires 37 et 38 d'axe commun. Les trous 37 et 38 permettent le passage des parties cylindriques 41 et 42 de la troisième pièce 33 qui présente alors une possibilité de rotation autour de cet axe commun. La pièce 33 doit donc- être mise en place lors de la constitution du boîtier 36. La deuxième pièce 32, initialement parallélépipédique, présente un évidement 43 (voir la figure 4) dans lequel est située, en grande partie la troisième pièce 33. Cet évidement laisse subsister des flancs 44 et 45 facilitant le guidage de la pièce 32 à ltintérieur du boîtier. La face 46 de la pièce 32, destinée à venir en contact avec la plaque-entretoise 13 est légèrement concave de façon à épouser la forme de cette plaque-entretoise. Elle présente également une grande portée pour assurer ce contact. La troisième pièce 33 possède un excentrique 47 (voir la figure 4). L'excentrique a été usinée pour présenter une face plane 48 reposant sur le fond 49 du boîtier lorsque la butée est en position rentrée. Ceci permet de réduire dans ce cas la dimension radiale de la butée, c'est-à-dire sa dimension selon un rayon issu de l'axe du générateur de vapeur. La pièce 33 est alors logée complètement à l'intérieur de l'évidement 43. La pièce 33 possède à l'extrémité de la partie cylindrique 41 une tête hexagonale 40 permettant, grâce à une clef, d'appliquer un mouvement de rotation à la pièce 33. Le montage de l'enveloppe de faisceau et des plaques-entretoises dans le générateur de vapeur se fait de la façon suivante. La partie inférieure du générateur de vapeur est installée en position horizontale. L'enveloppe de faisceau 6 est calée provisoirement en position à l'intérieur du générateur de vapeur. A ce stade, il n'y a ni tube, ni plaque-entretoise à l'intérieur du générateur de vapeur. Le positionnement de l'enveloppe de faisceau 6 est contrôlé et vérifié au moyen de piges au travers de trous lisses dans l'enveloppe de faisceau afin d'obtenir la cote requise entre l'enveloppe de faisceau et l'enveloppe de pression. Lorsque le positionnement de l'enveloppe de faisceau 6 dans l'enveloppe de pression 1 est réalisé, on installe les butées dans les fourreaux correspondants. Les butées sont montées en position contractée et poussées dans les fourreaux jusqu'à réaliser le contact entre la face bombée des parties 34 et la face interne de l'enveloppe de pression 1. Chaque butée présente ainsi un contact ponctuel ou quasi-ponctuel avec l'enveloppe de pression. Un cordon de soudure 51 assure la fixation de la butée dans le fourreau 35. Les plaques-entretoises sont installées au fur et à mesure avec des tirants et calées à l'aide des butées. Chaque plaque est fixée par un jeu de tirants dits "canne à pêche" dont les différents segments se vissent les uns sur les autres au fur et à mesure du montage des plaques, le premier tirant étant fixé sur la plaque tubulaire. Les plaques-entretoises sont positionnées de manière que les trous de passage des tubes dont elles sont pourvues soient alignés entre eux et avec les trous de la plaque tubulaire. Lorsqu'une plaque-entretoise est introduite, on manoeuvre l'excentrique de chaque butée par rotation de la tête hexagonale 40. La pièce 32 est alors poussée jusqu'au contact avec le chant de la plaque-entretoise 13. Ce contact est réalisé avec une pression suffisante pour assurer la contrainte nécessaire sur la plaque-entretoise. On a représenté en traits mixtes sur les figures 3 et 4 la position de la pièce 32 et de l'excentrique 47 lorsque ce contact est obtenu. Un cordon de soudure entre les pièces 31 et 33 est alors réalisé en maintenant l'effort de pression sur la plaque-entretoise. On peut éventuellement réaliser un autre cordon de soudure entre les pièces 31 et 32. Le dispositif selon l'invention assure donc la combinaison des deux fonctions suivantes - ajustement de l'écartement entre l'enveloppe de faisceau et l'enveloppe de pression lors du montage, - maintien rigide de l'enveloppe de faisceau et des plaques-entretoises dans un plan horizontal, l'enveloppe et les plaques-entretoises conservant leur degré de liberté dans le sens vertical. Ce maintien, obtenu de manière particulièrement rapide, correspond à la fonction antisismique. I1 permet de faire participer l'enceinte sous pression à la reprise des efforts horizontaux accidentels transmis par les plaques-entretoises. REVENDICATIONS 1. Dispositif de maintien radial de l'enveloppe du faisceau de tubes et des plaques-entretoises d'un générateur de vapeur, le générateur de vapeur comprenant une enveloppe de pression (1) de forme allongée selon un axe donné, l'enveloppe de faisceau (6) étant également de forme allongée selon le même axe et contenue dans l'enveloppe de pression de façon à laisser un espace annulaire entre les deux enveloppes, les plaques-entretoises (13) étant disposées à des intervalles donnés et transversalement audit axe dans l'enveloppe de faisceau pour supporter lesdits tubes, le dispositif de maintien étant constitué de butées traversant la paroi de l'enveloppe de faisceau et fixées à cette paroi au niveau des plaques-entretoises, les butées étant réparties à la périphérie de chaque plaque-entretoise pour séparer radialement l'enveloppe de faisceau de l'enveloppe de pression et pour exercer des contraintes de maintien rigide entre les plaques-entretoises et l'enveloppe de faisceau, les butées comportant des moyens permettant leur glissement éventuel sur la face interne de l'enveloppe de pression selon ledit axe et des moyens pour faire varier leur dimension radiale par rapport audit axe, caractérisé en ce que chaque butée comprend - une première pièce (31) fixée sur l'enveloppe de faisceau (6), mise en contact avec la face interne de l'enveloppe de pression (1) et comportant lesdits moyens de glissement de la butée - une deuxième pièce (32) possédant des moyens pour exercer ladite contrainte de maintien rigide sur la plaque-entretoise, supportée par la première pièce et mobile par rapport à cette première pièce selon une direction radiale par rapport audit axe entre une première position correspondant à une dimension radiale minimale de la butée et une seconde position correspondant au contact avec la plaque-entretoise - une troisième pièce (33) possédant un exentrique (47), permettant de déplacer la deuxième pièce (32) entre lesdites première et seconde positions par rotation de l'excentrique grâce à des moyens de manoeuvre. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la troisième pièce (33) est portée par la première pièce (31). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première pièce (31) possède une partie en forme de boîtier (36) comportant un côté ouvert en vis-à-vis de la plaque-entretoise (13), ce côté ouvert recevant la deuxième pièce (32) et permettant son déplacement par coulissement. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la deuxième pièce (32) possède, dans sa partie située à l'intérieur du boîtier, un évidement (43) dans lequel passe la troisième pièce (33), cet évidement offrant une surface courbe à l'excentrique. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de manoeuvre consistent en une tête d'entraînement (40) pour une clef. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le contact entre la première pièce (31) et la face interne de l'enveloppe de pression (1) se fait selon une face bombée de la première pièce de façon à offrir un contact ponctuel et pour constituer ainsi lesdits moyens de glissement. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contact entre la deuxième pièce (32) et la plaque-entretoise (13) se fait selon une face de grande portée de la deuxième pièce exerçant une pression sur le chant de la plaque-entretoise. 8. Générateur de vapeur dont le dispositif de maintien radial de l'enveloppe du faisceau de tubes et des plaques-entretoises est réalisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.