Brevet FR2707373A1 — publié le 19950113

DISPOSITIF DE MAINTIEN RADIAL DE L'ENVELOPPE DE FAISCEAU ET DES PLAQUES-ENTRETOISES D'UN GENERATEUR DE VAPEUR. 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 constitué10 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.15 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 o elle entre en contact avec la surface externe des tubes. La vapeur est récupérée20 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.25 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. Il 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 étant35 placé à l'intérieur de l'enveloppe de faisceau. Il importe donc de maintenir les différentes enveloppes coaxiales des générateurs de vapeur, et l'ensemble du faisceau par les plaquesentretoises 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. Il 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 l1extrémité 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 plaques- entretoises. Ces échancrures diminuent d'autant la distance entre les tubes périphériques du faisceau et le bord des plaques- entretoises. Si l'on veut 5 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'enveloppe10 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 brevets15 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'offrent20 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 des25 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 importante30 avec celles-ci. Ces avantages sont notamment obtenus par l'utilisation de butées à double vis. 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,35 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 5 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 contraintes15 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 de vissage pour faire varier leur20 dimension radiale par rapport audit axe, caractérisé en ce que: - chaque butée est constituée d'une première pièce destinée à venir en contact avec la face interne de l'enveloppe de pression, d'une deuxième pièce et25 d'une troisième pièce destinée à venir en contact avec une plaque-entretoise, la deuxième pièce servant d'intermédiaire entre la première et la troisième pièce; - la première pièce comporte un premier filetage permettant sa fixation par vissage sur l'enveloppe de faisceau par des moyens de manoeuvre, lesdits moyens de glissement de la butée et un deuxième filetage; - la deuxième pièce possède un premier filetage pour la visser sur le deuxième filetage de la première pièce par des moyens de manoeuvre et possède un deuxième filetage de sens inversé par rapport à son premier filetage; - la troisième pièce possède un filetage permettant son vissage sur le deuxième filetage de la deuxième pièce et des moyens pour exercer ladite contrainte de maintien rigide sur la plaque-entretoise. La première pièce peut comprendre un cylindre de révolution pourvu d'un alésage axial fermé par un fond assurant le contact avec la face interne de l'enveloppe de pression, la paroi externe du cylindre portant le premier filetage de la première pièce, son deuxième filetage étant constitué par un taraudage de l'alésage. La deuxième pièce peut être une bague dont les faces cylindriques externe et interne portent chacune un filetage de la deuxième pièce. La troisième pièce peut comporter une partie cylindrique portant son filetage et prolongée par une base destinée à venir en contact avec la plaque-entretoise. Les moyens de manoeuvre de la première et de la deuxième pièce peuvent comprendre au moins un logement de réception d'une clef à ergot. Le contact entre la première pièce et la face interne de l'enveloppe de pression peut se faire 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 troisième pièce et la plaque-entretoise peut se faire selon une face de grande portée de la troisième 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 butée étant en cours d'installation; - la figure 4 représente la butée de la figure 3 en fin d'installation; - la figure 5 est une vue de la butée de maintien radial selon la coupe V-V de la figure 4; - la figure 6 est une vue de gauche de la figure 4. 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 coudés25 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 vaporisation35 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'élevant 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 5 . 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 est alors soudée par un cordon de soudure circulaire 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 l'art antérieur. Les figures10 3 et 4 représentent la butée selon la même vue mais à des étapes différentes de son installation. Les figures 5 et 6 sont des vues de dessus et de gauche de la figure 4. Sur ces figures, on reconnaît l'enveloppe de pression 1, l'enveloppe de faisceau 6 et une plaque-entretoise 13. La butée 30 est constituée d'une première pièce 31, d'une deuxième pièce 32 et d'une troisième pièce 33 possédant un axe commmun 34. Un manchon 35 est soudé sur une ouverture 28 axiale et20 circulaire effectuée au niveau d'une plaque- entretoise 13. Il occupe une partie de l'espace annulaire séparant les deux enveloppes. Il est taraudé pour recevoir par vissage la butée 30. La première pièce 31 comprend un cylindre de révolution 41 pourvu d'un alésage axial 42 fermé par un fond 43. La paroi externe 44 du cylindre 41 porte un filetage permettant le vissage de la butée sur la manchon 35. L'alésage 42 est taraudé pour que la pièce 31 puisse recevoir, par vissage, la deuxième30 pièce 32. On remarque que le fond 43 présente un bombage dans la direction de l'enveloppe de pression 1. La pièce 31 présente également des logements 45 permettant sa manoeuvre par une clef à ergot. La deuxième pièce 32 est une bague possédant un filetage extérieur pour son vissage sur la pièce 31 et un filetage intérieur pour la réception par vissage de la pièce 33. Elle présente également des logements 46 permettant sa manoeuvre par une clef à ergot. 5 La troisième pièce 33 comporte une partie cylindrique 47 filetée permettant le vissage de la pièce 33 sur la pièce 32. Cette partie 47 est prolongée par une base 48. 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 position15 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 dans20 l'enveloppe de faisceau afin d'obtenir la cote requise entre l'enveloppe de faisceau et l'enveloppe de pression. Les butées 30 équipent les manchons 35. Elles sont montées en position contractée, c'est-à-dire que leur dimension radiale est réduite comme cela est le cas pour la figure 3. Par contre, contrairement à la figure 3, la première pièce 31 ne dépasse pas du manchon 35. Ce n'est que lorsque le positionnement de l'enveloppe de faisceau 6 dans l'enveloppe de pression 1 est réalisé que l'on manoeuvre les pièces 31 pour venir les mettre en contact avec la face interne de l'enveloppe de pression. Un cordon de soudure 51 permet de fixer le réglage obtenu. 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 plaquesentretoises 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 la pièce 32 avec une clef à ergot de manière à l'enfoncer dans la pièce 31. Ceci provoque la translation sans rotation de la pièce 33 vers la plaque-entretoise 13. Ces mouvements relatifs sont indiqués par des flèches sur la figure 3. La pièce 33 est ainsi amenée en butée sur le chant de la plaque entretoise 13. C'est ce que montre la figure 4. A titre d'exemple, on peut prévoir pour la pièce 32 un filetage extérieur d'un pas de 3 mm à droite et un filetage intérieur d'un pas de 6 mm à gauche. Des cordons de soudure 53 entre les pièces 32 et 33 et, éventuellement 52 entre les pièces 32 et 31, terminent le montage de la butée. La figure 6 montre bien que le contact entre la troisième pièce 33 et la plaque-entretoise 13 se fait selon une face de grande portée de la base 48. 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 correspond à la fonction antisismique. Il permet de faire participer l'enceinte sous pression à la reprise des efforts horizontaux accidentels transmis par les plaques-entretoises. 5 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 5 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, les10 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 fixées15 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 les20 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 de vissage pour faire varier leur dimension radiale par rapport audit axe,25 caractérisé en ce que: - chaque butée est constituée d'une première pièce (31) destinée à venir en contact avec la face interne de l'enveloppe de pression (1), d'une deuxième pièce (32) et d'une troisième pièce (33) destinée à30 venir en contact avec une plaque- entretoise (13), la deuxième pièce (32) servant d'intermédiaire entre la première et la troisième pièce; - la première pièce comporte un premier filetage permettant sa fixation par vissage sur l'enveloppe de faisceau par des moyens de manoeuvre, lesdits moyens de glissement de la butée et un deuxième filetage; - la deuxième pièce possède un premier filetage pour la visser sur le deuxième filetage de la première pièce par des moyens de manoeuvre et possède un deuxième filetage de sens inversé par rapport à son premier filetage; - la troisième pièce possède un filetage permettant son vissage sur le deuxième filetage de la deuxième pièce et des moyens pour exercer ladite contrainte de maintien rigide sur la plaque-entretoise. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première pièce (31) comprend un cylindre de révolution (41) pourvu d'un alésage axial (42) fermé par un fond (43) assurant le contact avec la face interne de l'enveloppe de pression, la paroi externe du cylindre portant le premier filetage de la première pièce, son deuxième filetage étant constitué par un taraudage de l'alésage. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la deuxième pièce (32) est une bague dont les faces cylindriques externe et interne portent chacune un filetage de la deuxième pièece. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la troisième pièce (33) comporte une partie cylindrique (47) portant son filetage et prolongée par une base (48) destinée à venir en contact avec la plaque-entretoise. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de manoeuvre de la première pièce (31) comprennent au moins un logement (45) de réception d'une clef à ergot. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de manoeuvre de la deuxième pièce (32) comprennent au moins un logement (46) de réception d'une clef à ergot. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 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. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contact entre la troisième pièce (33) et la plaque- entretoise (13) se fait selon une face de grande portée de la troisième pièce exerçant une pression sur le chant de la plaque- entretoise. 9. 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 8. -5