Brevet FR2782158A1 — publié le 20000211

"PROCEDE ET DISPOSITIF DE RECALIBRAGE OU CALIBRAGE D'ALVEOLES DE PLAQUES INTERMEDIAIRES D'ECHANGEURS TUBULAIRES " L'invention concerne un procédé et un dispositif de recalibrage ou calibrage des alvéoles des plaques intermédiaires d'échangeurs tubulaires. On sait que les échangeurs thermiques tubulaires, tels que des condenseurs. réchauffeurs, etc...comprennent des faisceaux de tubes parallèles parcourus par un fluide caloporteur, et supportés, entre des simples ou doubles plaques alvéolées d'entrée et de sortie de l'échangeur dans lesquelles les tubes sont retenus par simple ou double dudgeonnage, par des plaques intermédiaires alvéolées, dont les alvéoles sont traversées par les tubes. En cours d'exploitation d'un tel échangeur thermique, une calamine très dure se forme entre la paroi des alvéoles et les tubes les traversant, et cette calamine diminue le diamètre des alvéoles cylindriques, de section circulaire, et n'autorise pas le passage de tubes neufs dans de bonnes conditions. après enlèvement des tubes usages. Entre les phases de détubage et de retubage de l'échangeur. il est donc nécessaire de recalibrer des alvéoles au diamètre nominal et initial auquel les alvéoles ont été alésées, ou de les calibrer à un diamètre légèrement supérieur à leur diamètre nominal initial. Afin d'éliminer la calamine, il est connu d'utiliser des alésoirs pour recalibrer les alvéoles à la demande. Mais l'utilisation d'alésoirs s'est avérée difficile, dangereuse pour le personnel d'exécution, et procure un résultat peu performant quant à l'état de surface obtenu (facettes dans la paroi de l'alvéole et martelage du métal de la plaque intermédiaire entourant l'alvéole réalésée). Le problème à la base de l'invention est de proposer un procédé de recalibrage ou calibrage de telles alvéoles, qui remédie aux inconvénients du procédé connu de réalésage. et qui, d'une manière générale. convient mieux aux diverses exigences de la pratique. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif pratique, simple et économique pour la mise en oeuvre du procédé de recalibrage ou calibrage selon l'invention. A cet effet, le procédé de recalibrage ou calibrage d'au moins une alvéole d'au moins une plaque intermédiaire d'un échangeur tubulaire, dans lequel de la calamine se forme en cours d'exploitation de l'échangeur, entre au moins un tube de l'échangeur et au moins une alvéole cylindrique traversée par ce tube. dans au moins une plaque intermédiaire de l'échangeur, cette calamine devant être retirée après enlèvement d'un tube usagé, pour recalibrer ou calibrer l'alvéole avant remise en place d'un tube neuf, se caractérise en ce qu'il comprend au moins l'étape consistant à engager puis déplacer axialement, dans au moins ladite alvéole à recalibrer ou calibrer. au moins une bague cylindrique en un matériau dur, dont le diamètre externe est calibré au diamètre interne initial de ladite alvéole à recalibrer, ou à un diamètre légèrement supérieur audit diamètre initial de ladite alvéole à calibrer, et à éliminer la calamine par repoussage à l'aide de ladite bague. Le procédé de l'invention propose donc d'éliminer la calamine dans une alvéole par un repoussage, conduit comme un poinçonnage, à l'aide d'une bague calibrée introduite et déplacée axialement dans l'alvéole, qui retrouve ainsi sa section initiale ou qui adopte, éventuellement, une section légèrement supérieure à sa section initiale. Pour une mise en oeuvre avantageuse de ce procédé, l'invention propose également un dispositif de recalibrage ou calibrage d'alvéoles, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins un actionneur linéaire muni d'une tige actionnée en va-et--,ient et supportant au moins une bague cylindrique, en un matériau dur, dont le diamètre externe est calibré au diamètre interne initial ou à un diamètre légèrement supérieur audit diamètre initial d'au moins une alvéole à recalibrer ou calibrer respectivement, de sorte que la bague est apte à être engagée et déplacée axialement dans ladite alvéole à recalibrer ou calibrer pour éliminer par repoussage la calamine obturant partiellement ladite alvéole. Afin de bénéficier dans de bonnes conditions de la puissance de repoussage ou poinçonnage nécessaire, il est avantageux que ce poinçonnage soit assuré hydrauliquement, et, à cet effet. le dispositif est avantageusement tel que l'actionneur linéaire est un vérin hydraulique à double effet, dont une tige de piston a une extrémité. externe à un corps du vérin, qui se fixe sur un porte-outil, sur lequel se montent ladite bague ainsi qu'un guide-pilote. de forme générale cylindro-conique, qui est engagé dans l'alvéole avant la bague par la manoeuvre du vérin et guide l'engagement de la io bague dans l'alvéole, pour l'enlèvement de la calamine. Pour faciliter le montage axial du guide-pilote et de la bague sur le porte- outil, lui-même monté coaxialement à la tige du piston et en bout de cette tige. le guide-pilote et la bague sont avantageusement empilés coaxialement et fixés sur le porte-outil par une vis axiale, qui traverse le guide-pilote et la bague et est vissée dans le porte-outil. Pour éviter que l'actionneur (le vérin hydraulique) doive être supporté par un support massif, permettant d'éviter le recul de l'actionneur lorsque ce dernier pousse sa tige et la bague en position d'engagement et de déplacement axial dans une alvéole à recalibrer ou calibrer. il est avantageux que le dispositif comprenne de plus des moyens d'accrochage de l'actionneur sur la plaque intermédiaire dont une alvéole est à recalibrer ou calibrer. Selon une réalisation avantageusement simple, ces moyens d'accrochage comprennent au moins deux griffes, de préférence réglables, reliées par leur pied au corps de l'actionneur et destinées à être engagées par leur tête dans des alvéoles situées de part et d'autre d'une alvéole à recalibrer ou calibrer, de sorte à prendre appui contre la face de la plaque intermédiaire du côté opposé à l' actionneur. Pour favoriser un bon accrochage sur la plaque intermédiaire, les griffes sont avantageusement montées pivotantes par leur pied, chacune autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe de la tige de l'actionneur, sur une embase solidaire du corps de l'actionneur, et les griffes sont rapprochées élastiquement l'une de l'autre par des moyens de rappel élastique. vers une position d'accrochage sur la plaque intermédiaire. Après l'accrochage du dispositif sur une plaque intermédiaire et recalibrage ou calibrage d'une alvéole de cette plaque, pour faciliter le décrochage du dispositif d'une manière simple, il est avantageux que les griffes présentent chacune au moins une butée, de préférence sensiblement en pan incliné, destinée à coopérer avec au moins une butée d'écartement, sensiblement tronconique, solidaire en déplacement de la tige de l'actionneur, de sorte que ladite butée d'écartement repousse lesdites butées des griffes et écarte les griffes les unes des autres, contre les moyens de rappel élastique, et en position de décrochage de la plaque intermédiaire, lors du déplacement de la tige et de la bague, à leur retour vers leur position intiale, c'est-à-dire en général vers l'actionneur. En effet, il est avantageusement simple que l'actionneur pousse la bague dans l'alvéole à recalibrer ou calibrer, et non pas tire la bague dans l'alvéole. Dans ce dernier cas, il faut en effet que l'actionneur prenne appui par des pieds contre la face de la plaque intermédiaire en regard de l'actionneur, que la tige de l'actionneur soit déplacée pour traverser l'alvéole, et que la bague soit montée sur l'extrémité libre de la tige, de l'autre côté de l'alvéole, pour que, par traction sur la tige, la bague puisse être tirée dans une alvéole à recalibrer ou calibrer. Ce mode opératoire, qui est possible, est toutefois moins avantageux que celui qui consiste à pousser la bague dans une alvéole à recalibrer ou calibrer, car il nécessite un démontage et un remontage de la bague pour chaque alvéole, ce qui rallonge considérablement l'opération. Lorsque l'actionneur est un vérin hydraulique à double effet, il est avantageux que la butée d'écartement soit sur le porte-outil, et l'embase supportant les griffes à pivotement est avantageusement fixée sur un nez de vérin, traversé par la tige et obturant le corps du vérin à son extrémité tournée vers la plaque intermédiaire. Comme mentionné ci-dessus, les griffes sont de préférence réglables, notamment en ce qui concerne leur ouverture ou écartement les unes des autres à l'encontre des moyens élastiques de rappel. Ceci est avantageusement obtenu par le fait que les points de liaison des pieds des griffes au corps de l'actionneur sont réglables axialement. Il en résulte un écartement réglable. plus ou moins important, des griffes les unes des autres lors du retour de la tige de l'actionneur vers sa position initiale, en particulier par la coopération de la butée d'écartement avec les butées en pan incliné des griffes, dans l'exemple préféré précité. Dans cet exemple, il est alors avantageux que la position axiale de l'embase sur le nez de vérin soit réglable, notamment par vissage de l'embase autour d'un manchon fileté du nez de vérin, avec immobilisation en rotation de l'embase sur ledit nez de vérin, en position axiale réglée, grâce à une vis radiale par exemple. Il en résulte une adaptation du dispositif aux différents cas d'entraxes entre alvéoles io contiguës d'une même plaque intermédiaire ou de différentes plaques intermédiaires. Pour effectuer un repoussage efficace de la calamine, la bague utilisée est de préférence en carbure ou en un acier rapide. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description donnée ci-dessous, à titre non limitatif, d'un exemple préféré de réalisation. représenté sur les dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente, en partie en élévation latérale et en partie en coupe axiale, un dispositif de recalibrage ou calibrage de l'invention, en position accrochée sur une plaque intermédiaire pour le recalibrage ou calibrage d'une alvéole sur la demi- vue de droite de la figure 1, et en position de décrochage de la plaque intermédiaire après recalibrage ou calibrage de l'alvéole sur la demi- vue de gauche, - la figure 2 est une vue éclatée, en partie en coupe axiale et en partie en élévation latérale, d'éléments du dispositif de la figure 1, et - la figure 3 est une vue schématique en plan de l'embase des griffes d'accrochage du dispositif des figures 1 et 2. Le dispositif de recalibrage ou calibrage des figures I à 3 est destiné à recalibrer à son diamètre nominal initial, ou à calibrer à un diamètre légèrement supérieur à ce diamètre initial, une alvéole 1 cylindrique de section circulaire alésée dans une plaque intermédiaire 2 d'un échangeur thermique tubulaire, après enlèvement d'un tube usagé qui traversait préalablement cette alvéole 1, et alors qu'une calamine, qui s'est formée entre ce tube usagé et la paroi de l'alvéole 1 et qui obture donc partiellement cette alvéole I dont elle réduit le diamètre, doit être éliminée pour permettre la mise en place d'un tube neuf. Le dispositif de recalibrage ou calibrage comprend un vérin hydraulique à double effet 3, de structure classique bien connue, dont le corps de vérin 4 cylindrique tubulaire est fermé de manière étanche à une extrémité par un fond 5 ou bouchon, vissé dans le corps 4 et garni d'un joint d'étanchéité torique (non représenté) dans une gorge périphérique 6 du fond 5. Un nez de vérin 7 est vissé dans l'autre extrémité du corps de vérin 4 et garni, à sa périphérie, d'un joint d'étanchéité torique (non représenté) dans sa gorge 8, et ce nez 7 présente un alésage central 9, coaxial au corps 4 et traversé avec étanchéité par une tige axiale 10 solidaire, par une extrémité interne au corps 4 d'un piston 1i1. monté coulissant avec étanchéité dans le corps 4 à l'aide d'un joint d'étanchéité torique (non représenté) logé dans la gorge 12 du piston 11. La traversée étanche du nez de vérin 7 par la tige 10 est assurée par des bagues d'étanchéité (non représentées) logées dans différentes portions 13, 14, 15, de diamètre élargi, de l'alésage central 9 du nez 7, notamment aux deux extrémités axiales de cet alésage 9. De manière classique, le piston 11 délimite dans le corps 4. entre le fond 5 et le nez 7, deux chambres hydrauliques de travail 16 et 17, qui sont alternativement remplies et vidées de fluide hydraulique sous pression pour déplacer axialement le piston 1i1 et la tige 10 par rapport au corps 4, l'alimentation hydraulique du vérin 3 étant réalisée, de manière classique, par des orifices (non représentés) dans le corps 4 et à partir d'une centrale hydraulique commandant le vérin 3 à distance et pilotée par exemple par énergie électrique à basse tension. L'extrémité filetée 18 de la tige 10, à l'extérieur du corps 4. est vissée dans un alésage coaxial taraudé 19a d'un porte-outil tubulaire 19. adapté aux caractéristiques dimensionnelles rencontrées, et en particulier au diamètre des alvéoles 1. Sur ce porte-outil 19. fixé sur l'extrémité libre de la tige 10, une bague 20 en matériau très dur, par exemple en carbure ou en acier rapide, et un guide-pilote 21, de forme cylindro-conique, sont empilés et fixés coaxialement par une vis axiale 22, dont la tige filetée traverse des alésages centraux alignés et coaxiaux dudit guide-pilote 21 et de la bague 20 et est vissée dans un alésage taraudé 19b du porte-outil 19. La bague 20 a son diamètre externe calibré au diamètre initial nominal des alvéoles 1, ou à un diamètre légèrement supérieur à ce diamètre initial, et le diamètre externe de la bague 20, qui est donc le diamètre de recalibrage ou calibrage des alvéoles 1, est supérieur au diamètre du porte-outil 19 ainsi que du guide-pilote 21. qui, lorsque le vérin 3 est commandé dans le sens de la sortie de sa tige 10, est engagé dans une alvéole 1 à recalibrer ou calibrer avant la bague 20, et guide cette dernière pour son engagement dans cette alvéole 1. l0 Le guide-pilote 21 et la bague 20 ou pastille, qui constitue l'outil, sont ainsi poussés axialement par le vérin 3 dans une alvéole I à recalibrer ou calibrer. et la bague 20 enlève la calamine obturant partiellement cette alvéole 1 comme par poinçonnage, par l'engagement et le déplacement de la bague 20 dans l'alvéole 1. Pour éviter le recul du vérin 3 lorsque la bague 20 vient en contact. à la sortie de la tige 10, avec le dépôt de calamine dans l'alvéole 1, le vérin 3 est accroché à la plaque intermédiaire 2 par un mécanisme d'accrochage 23 comportant essentiellement deux griffes 24 et une embase 25. L'embase 25 est vissée, en position axiale réglable, par un alésage central taraudé 26 autour d'un embout 27 cylindrique tubulaire et extérieurement fileté du nez de vérin 7, et sur lequel l'embase 25 est immobilisée en rotation par une vis radiale 28, dans la position de réglage axial désirée, correspondant à l'entraxe des alvéoles I. Chacune des deux griffes 24, en opposition ou face-à-face, est montée pivotante par son pied 24a autour d'un axe de pivot 29, sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal commun du vérin 3 et de sa tigelO ainsi que du porte-outil 19, de la bague 20 et du guide-pilote 21, cet axe de pivot 29 étant retenu dans les deux branches d'une chape radiale 30, ouverte vers l'extérieur, et ménagée latéralement sur l'embase 25. Les têtes 24b des deux griffes 24 sont chanfreinées pour s'engager plus facilement chacune dans l'une de deux alvéoles 1 situées de part et d'autre de l'alvéole 1 à recalibrer ou calibrer, et des encoches 31, ménagées dans les faces des têtes 24b tournées l'une vers l'autre, délimitent sur ces têtes 24b des crochets 32 qui permettent aux griffes 24 de s'accrocher sur la face de la plaque intermédiaire 2 qui est tournée du côté opposé au vérin 3, et autour de l'alvéole I à recalibrer ou calibrer, comme représenté sur la moitié de droite de la figure 1. Les griffes 24 sont élastiquement rapprochées l'une de l'autre par des ressorts 33, par exemple des ressorts hélicoïdaux de compression, dont les extrémités sont accrochées sur des porte-ressorts 34, traversant les griffes 24 entre leur pied 24a et leur tête 24b et parallèlement aux axes de pivot 29. On peut ainsi prévoir deux ressorts 33 s'accrochant chacun sur les extrémités des porte-ressorts 34 dépassant d'un côté ou de l'autre des deux griffes 24. Ces ressorts 33 rappellent élastiquement les griffes 24 l'une vers l'autre en position d'accrochage sur la plaque intermédiaire 2, et la forme et la disposition des griffes 24, et en particulier de leurs encoches 31, permettent un bon centrage du dispositif de recalibrage ou calibrage sur l'axe de l'alvéole I à recalibrer ou à calibrer. Ainsi, le vérin 3 prend, grâce aux griffes 24, appui sur la plaque intermédiaire 2 pour pousser axialement la bague 20 dans l'alvéole 1 à recalibrer ou à calibrer et pour ainsi enlever la calamine cornmme par poinçonnage. Après que la bague 20 a redonné à l'alvéole 1 son diamètre initial, ou lui a donné un diamètre légèrement supérieur à son diamètre initial, permettant le montage ultérieur d'un tube neuf, la rentrée de la tige 10 dans le corps de vérin 4 commande la sortie de la bague 20 et du guide-pilote 21 hors de l'alvéole I recalibrée ou calibrée, et au cours de ce mouvement, une butée d'écartement 35, de forme tronconique convergent vers le corps de vérin 4 et ménagée sur la base du porte- outil 19, repousse des butées 36, en pan incliné, et, éventuellement, en portion de surface tronconique, en saillie sur les griffes 24 et vers l'axe du dispositif, c'est-à-dire dans le volume délimité entre les griffes 24. Les butées 36 des griffes 24 sont inclinées sensiblement dans la même direction que la butée d'écartement tronconique 35 du porte- outil 19, de sorte que la rentrée de la tige 10 dans le vérin 3 commande l'écartement des griffes 24 l'une des l'autre par la butée 35, qui repousse les butées 36 des griffes 24. Ces dernières sont ainsi écartées l'une de l'autre à l'encontre des ressorts de rappel 33, et cet écartement des griffes 24 permet de dégager leurs crochets 32 de l'appui sur la plaque intermédiaire 2 et de dégager les têtes 24b des griffes 24 des alvéoles I dans lesquels elles étaient engagées. Pour convenir à différentes tailles d'alvéoles 1. et éventuellement à différents entraxes entre les alvéoles 1, les griffes 24 sont réglables au niveau notamment de leur rappel élastique par les ressorts 33 et surtout de leur écartement par les butées 35 et 36, en particulier par le réglage axial, par vissage, de la position de l'embase 25 sur l'embout ou manchon 27 fileté du nez de vérin 7, ce qui permet d'adapter l'écartement des griffes 24 aux différentes valeurs d'entraxes entre alvéoles I contiguës d'une même plaque intermédiaire 2 ou de plaques intermédiaires différentes. Grâce au procédé et au dispositif de recalibrage ou calibrage de l'invention. on comprend qu'il est aisé de repousser la calamine dans les alvéoles I et de recalibrer ou calibrer ces alvéoles 1 à leur diamètre initial ou à un diamètre légèrement supérieur à obtenir, pour permettre le retubage dans de bonnes conditions. REVENDICATIONS 1. Procédé de recalibrage ou calibrage d'alvéoles (1) de plaques intermédiaires (2) d'échangeurs tubulaires, dans lesquels de la calamine se forme, en cours d'exploitation des échangeurs. entre des tubes des échangeurs et des alvéoles cylindriques (1), traversées par lesdits tubes, dans des plaques intermédiaires (2) des échangeurs, cette calamine devant être retirée après enlèvement de tubes usagés, pour recalibrer ou calibrer des alvéoles (1) avant remise en place de tubes neufs, caractérisé en ce qu'il comprend au moins l'étape consistant à engager puis déplacer axialement. dans au moins une alvéole (1) à recalibrer ou calibrer, au moins une bague (20) cylindrique en un matériau dur, dont le diamètre externe est calibré au diamètre interne initial de ladite alvéole (1) à recalibrer à un diamètre légèrement supérieur audit diamètre initial de ladite alvéole à calibrer, et à éliminer la calamine par repoussage à l'aide de ladite bague (20). 2. Dispositif de recalibrage ou calibrage d'alvéoles (1) de plaques intermédiaires (2) d'échangeurs tubulaires, dans lesquels de la calamine se forme. en cours d'exploitation des échangeurs. entre des tubes des échangeurs et des alvéoles cylindriques (1), traversées par lesdits tubes, dans des plaques intermédiaires (2) des échangeurs. cette calamine devant être retirée, après enlèvement de tubes usagés, pour recalibrer ou calibrer les alvéoles (1) avant remise en place de tubes neufs, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un actionneur linéaire (3) muni d'une tige (10) actionnée en va-et-vient et supportant au moins une bague cylindrique (20), en un matériau dur, dont le diamètre externe est calibré au diamètre interne initial ou à un diamètre légèrement supérieur audit diamètre initial d'au moins une alvéole (1) à recalibrer ou calibrer respectivement de sorte que la bague (20) est apte à être engagée et déplacée axialement dans ladite alvéole (1) à recalibrer ou calibrer pour éliminer par repoussage la calamine obturant partiellement ladite alvéole (1). 3. Dispositif selon la revendication 2. caractérisé en ce que l'actionneur linéaire est un vérin hydraulique (3) à double effet, dont une tige (10) de piston (1 1) a une extrémité (18), externe à un corps (4) du vérin. qui se fixe sur un porte-outil (19). sur lequel se montent ladite bague (20) ainsi qu'un guide-pilote (21), de forme générale cylindro-conique, qui est engagé dans l'alvéole (1) avant la bague (20) par la manoeuvre du vérin (3) et guide l'engagement de la bague (20) dans l'alvéole (1), pour l'enlèvement de la calamine. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le guide-pilote (21) et la bague (20) sont empilés coaxialement et fixés sur le porte-outil (19) par une vis axiale (22) qui traverse le guide- pilote (21) et la bague (20) et est vissée dans le porte-outil (19). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend de plus des moyens (23) d'accrochage de l'actionneur (3) sur la plaque intermédiaire (2) dont une alvéole (1) est à recalibrer ou calibrer. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens O l'actionneur (3). 7. Dispositif selon la revendication 6. caractérisé en ce que les griffes (24) sont montées pivotantes par leur pied (24a), chacune autour d'un axe (29) sensiblement perpendiculaire à l'axe de la tige (10) de l'actionnrmeur (3). sur une embase (25) solidaire du corps (4) de l'actionneur (3), et les griffes (24) sont rapprochées élastiquement l'une de l'autre par des moyens (33) de rappel élastique. vers une position d'accrochage sur la plaque intermédiaire (2). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les griffes (24) présentent chacune au moins une butée (36) sensiblement en pan incliné, destinée à coopérer avec au moins une butée d'écartement (35), sensiblement tronconique, solidaire en déplacement de la tige (10) de l'actionneur (3), de sorte que ladite butée d'écartement (35) repousse lesdites butées (36) des griffes (24) et écarte les griffes (24) les unes des autres, contre les moyens de rappel élastique (33). et en position de décrochage de la plaque intermédiaire (2), lors du déplacement de la tige (10) et de la bague (20) vers l'actionneur (3). 9. Dispositif selon la revendication 8, telle que rattachée à la revendication 3 caractérisé en ce que ladite butée d'écartement (35) est sur le porte-outil (19), et l'embase (25) supportant les griffes (24) à pivotement est fixée sur un nez (7) de vérin. traversé par la tige (10) et obturant le corps (4) du vérin à son extrémité tournée vers la plaque intermédiaire (2). l0 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'embase (25) se fixe en position axiale réglable sur ledit nez de vérin (7), de sorte à régler l'écartement des griffes (24) les unes des autres au retour de la tige (10) vers sa position initiale. pour adapter le dispositif aux entraxes des alvéoles (1) contiguës d'une même plaque intermédiaire (2) ou de différentes plaques intermédiaires. I1. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que ladite bague (20) est en carbure ou en acier rapide.