Brevet FR3035189A1 — publié le 20161021

SYSTEME DE SUPPORT D'UNE RAMPE DE BRULEURS La présente invention se rapporte à un système de support d'une rampe de brûleurs et plus particulièrement de brûleurs en veine d'air. La majorité des installations de post combustion avec brûleur sont installées en aval de turbines à gaz, les brûleurs en veine sont montés dans des gaines de grandes dimensions (3m à 10m de large pour 3m à 25m de haut). Les brûleurs en veine sont généralement constitués de plusieurs « rampes gaz », elles-mêmes constituées de modules gaz alignés sur un tube porteur alimenté en gaz dit «tube gaz». Généralement les tubes gaz ont des diamètres de 50 à 150mm. Ce tube gaz sert donc de support mécanique et d'alimentation aux modules gaz constituant la rampe. Dans les gaines de grande dimension, les rampes sont des éléments indépendants qui s'insèrent dans la gaine par le coté de la gaine et sont supporté d'un côté par des supports glissants fixés dans la gaine et de l'autre par une liaison rigide sur une porte solidaire de la rampe et qui sera boulonnée ou soudée sur la gaine. Cependant, les gaines étant larges et les températures de gaz de turbine élevées (400 à 650°C), il est indispensable de supporter la rampe en plusieurs points pour éviter son fluage sous les contraintes de son poids propre (contrainte principale) et sur les effets de la pression dynamique des gaz de turbine -effet de vent (contrainte secondaire). Compte tenu de ces contraintes, il est nécessaire de prévoir un support à intervalle régulier de 1,5m à 4 m. Généralement, lorsque les gaines sont de grandes dimensions, ces brûleurs sont soutenus soit par des poteaux, soit par des structures type treillis qui sont montés dans la gaine. D'un côté, la structure est soumise aux températures des gaz de turbine, donc à des dilatations et une diminution de ses caractéristiques mécaniques (Re, Rra...). De l'autre côté, le tube porteur des modules gaz est soumis à des dilatations qui sont la résultante à la fois de: - La température des gaz de turbine - Du débit gaz dans le tube 3035189 2 - De l'échauffement des modules. Il y a donc une dilation différentielle et non corrélée entre le tube gaz porteur de module et les structures support. De plus ces structures supports sont onéreuses et nécessitent 5 de nombreuses interfaces sur les gaines (généralement de fournitures client) pour l'installation de ces structures supports et de leur fixation dans les gaines, ce qui entraine une installation plus longue et donc plus chère à mettre en oeuvre. L'objet de la présente invention est de proposer une solution 10 qui intègre le support à la rampe brûleur elle-même, ce qui permet d'avoir un support par structure treillis qui permette une libre dilatation du tube gaz et dont la taille soit compatible avec la dimension de la porte latérale du brûleur pour pouvoir réaliser simplement un montage de la rampe et de sa structure latéralement. 15 Le système de support d'une rampe de brûleurs selon l'invention comprend un tube gaz sur lequel est fixé des modules de brûleurs pour constituer une rampe de brûleur en veine, au moins deux supports parallèles au tube gaz, reliés rigidement entre eux pour constituer un treillis et disposés en amont dudit 20 tube gaz ou en amont du module brûleur , dans le sens découlement des gaz, il est caractérisé en ce que le treillis est relié par une liaison glissante à la rampe. Les brûleurs en veine comprennent au moins un tube gaz, sur lequel sont fixés des modules de brûleur comprenant chacun deux ailettes reliées entre 25 elle. Le tube gaz et les modules constitue une rampe de brûleur. Cette liaison glissante permet au treillis de supporter la rampe avec le tube gaz et les modules brûleurs sur une grande portée malgré que celui-ci ait une dilatation différente. Selon une première variante, la liaison glissante est 30 réalisée avec le tube gaz. Le support va tenir directement le tube gaz. Selon une autre variante, la liaison glissante est avec le module brûleur. Le support va tenir le module brûleur lui-même fixé au tube gaz. 35 Avantageusement, la liaison glissante est constituée d'un élément rigide comprenant deux extrémités, dont une fixe et une glissante. Une des extrémités est liée à au moins un support et l'autre au tube gaz. 3035189 3 Avantageusement, l'extrémité fixe de l'extension rigide est reliée au tube gaz et l'extrémité glissante est reliée au treillis. Le tube gaz et l'extension rigide coulissent librement sur le ou les supports. Il est possible d'inverser l'extrémité 5 glissante en la mettant sur le tube gaz et l'extrémité soudé sur le ou les supports. Selon une autre disposition, l'extrémité fixe est reliée aux ailettes des modules et l'extrémité glissante est reliée au treillis. Le treillis est relié aux ailettes du module gaz fixé au 10 tube gaz. Avantageusement, le treillis comprend à un de ses bouts une porte de brûleur disposée perpendiculairement au tube gaz. Le treillis comprenant deux (ou plus) supports parallèles de longueur équivalent à la largeur de la gaine dans laquelle il est placé, 15 présente d'un coté de sa longueur une porte fixé par soudure, par exemple, et percée par un ou plusieurs tubes gaz. Selon une disposition particulière, les supports du treillis sont reliés entre eux par un élément soudé constitué d'un élément rigide. L'élément soudé permet d'apporter une rigidité d'ensemble 20 au treillis. Selon une autre disposition, les supports du treillis sont reliés entre eux par un élément glissant constitué d'un élément rigide soudé au tube gaz, tandis que l'autre coté est relié par une liaison coulissante à un ou plusieurs supports. Si l'élément 25 rigide est relié par une liaison coulissante à deux supports, il permet aussi d'apporter une certaine rigidité transversale au treillis. Selon une disposition particulière, les supports du treillis sont reliés entre eux par un élément glissant soudé ou fixé de 30 manière rigide aux ailettes des modules brûleurs. Selon un mode de réalisation, les éléments soudés et les éléments glissants sont intercalés sur les supports du treillis. Les éléments soudés, c'est-à-dire les éléments reliant entre eux deux supports du treillis et les éléments glissants, c'est-à-dire 35 les éléments reliant un ou plusieurs supports à un tube gaz sont disposés de façon à ce qu'un certain nombre d'éléments glissants soit intercalés entre deux éléments soudés. 3035189 4 Selon un autre mode de réalisation, les éléments soudés et les éléments glissants sont alternés de façon régulière sur les supports du treillis. La répartition des différents éléments sur les supports du treillis est faite en alternant un certain nombre 5 (un ou plus) d'éléments soudés avec un certain nombre (un ou plus, en nombre différent ou non) d'éléments glissants. L'invention porte également sur un brûleur comprenant un système de support présentant au moins une des caractéristiques précédentes. Le brûleur équipé de ce système de support est moins 10 encombrant et moins sensible aux variations de dilatation entre les différentes parties le constituant et plus facile à mettre en place. L'invention concerne aussi le procédé de montage d'un brûleur comprenant une gaine et un système de support selon une des 15 caractéristiques précédentes, il est caractérisé en ce que le système de support a une longueur sensiblement égale à la largeur de la gaine et qu'il est inséré dans la gaine par un mouvement transversal jusqu'à ce qu'il entre en contact avec des appuis glissants fixés de l'autre coté de la gaine. La constitution du 20 système de support avec le tube gaz permet un montage plus simple puisqu'il n'y a plus qu'une opération à mettre en oeuvre pour placer à la fois le tube gaz et son système de support. Cette opération est aussi simple à réaliser que de faire coulisser un tiroir dans son logement. 25 D'autres avantages pourront encore apparaître à l'homme du métier à la lecture des exemples ci-dessous, illustrés par les figures annexées, donnés à titre d'exemple: - La figure 1 est une vue de face d'une gaine de l'état de la technique avec des brûleurs en veine, 30 - La figure 2 est une perspective d'un support d'un autre état de la technique, - La figure 3 est une coupe de la figure 2, - La figure 4 est une vue de face d'un système de support selon l'invention, 35 - Les figures 5.1 et 5.2 représentent un schéma de principe de l'invention, 3035189 5 Les figures 6.1a, 6.1b, représentent un schéma d'un premier mode de réalisation, Les figures 6.2a et 6.2b représentent un schéma d'un deuxième mode de réalisation, 5 - La figure 7 est un détail en perspective d'un exemple de réalisation, - La figure 8 est une vue en perspective d'une rampe selon l'invention, - La figure 9 est une vue en perspective du treillis selon 10 l'invention. Dans la suite de la description on considèrera que l'amont correspond au coté d'où arrivent les gaz de turbine et l'aval le coté où se développe la flamme et s'éloignent les gaz de turbine et les gaz de combustion. 15 Dans les gaines 1 de l'état de la techniques de grandes dimensions, illustrées figure 1 à 3, les rampes gaz 2 ont une portée importante et doivent être soutenues. Pour ce faire dans le cas de la figure 1, des poteaux 3 sont disposés verticalement dans la gaine, c'est-à-dire perpendiculairement aux rampes, tous les 20 1,5 à 4 m et les rampes 2 sont tenues aux poteaux 3 par des équerres 30. Dans l'autre exemple de l'état de la technique des figures 2 et 3, un treillis 4 est placé parallèlement aux rampes 2 et des supports 40 de rampe sont répartis sur la longueur du treillis 25 pour relier le treillis aux rampes 2. On peut voir sur la figure 3, le treillis 4 est relié à deux rampes 2, une au dessus et une au dessous. Le système de support selon l'invention visible à la figure 4 comprend au moins deux supports 5 placés de part et d'autre d'un 30 tube gaz 22 et parallèlement à celui-ci. La rampe 2 est constituée de modules de brûleur 21 juxtaposés. Chaque module 21 de brûleur comprend des ailettes 23 qui sont placée en aval du tube gaz 22. Les supports 5 sont fixé d'un coté à une porte 10 et de l'autre posé sur des appuis 11. Les supports 5 sont posés de façon à 35 pouvoir glisser sur les appuis 11 pour permettre de prendre en compte le fluage des supports 5 et du tube gaz 22. La porte 10 est 3035189 6 percée pour laisser passer le tube gaz 22, elle est recouverte intérieurement d'un isolant 12. Nous voyons de façon schématique sur les figures 5.1 et 5.2 le principe du système de support suivant deux modes de 5 réalisations différents et non limitatifs et comment celui-ci est articulé. Les supports 5 (ici au nombre de deux) sont parallèles au tube gaz 22 et placés en amont de celui-ci. Le tube gaz 22 comprend des modules 21 équipées d'ailettes 23 et fixés ou soudés sur le tube gaz 22. Les supports 5 sont reliés entre eux par un ou 10 plusieurs éléments soudés 50 ou fixé de façon rigide, l'ensemble constitue ainsi un treillis en forme d'échelle, le tube gaz 22 est reliés aux supports 5 par une ou deux liaisons glissières 51 parallèle(s) au tube gaz 22, c'est-à-dire que le tube gaz 22 peut glisser dans le sens de sa longueur dans la liaison 51. 15 Les figures 6.1a et 6.1b sont deux vues en coupes perpendiculaires au tube gaz 22 de la même rampe 2 de brûleur en veine. On voit que l'élément 50 fixé de manière rigide ou soudé relie les deux supports 5 sur la vue de droite 6.1b et, sur la vue de gauche 6.1a, que l'élément 53 est fixé de manière rigide ou 20 soudé au tube gaz 22 d'un coté par un évidement 531, tandis que l'autre coté présente un trou 530 constituant une liaison glissière 52. Sur cette vue de gauche, le tube gaz 22 est fixé de manière rigide ou soudé à deux éléments 53 identiques. Ainsi, le tube gaz peut coulisser le long des supports 5 selon sa dilatation 25 par rapport aux supports 5. Le tube gaz 22 peut également être relié aux deux supports 5 par seul élément 53. Egalement dans des modes de réalisation différents illustrés figures 6.2a et 6.2b, un ou plusieurs éléments 53 peuvent être liés de manière rigide ou soudé sur une ailettes 23 des modules de 30 brûleur 21, eux-mêmes fixé de manière rigide ou soudé sur le tube 22. Les deux supports 5 peuvent être montés l'un derrière l'autre horizontalement dans le sens découlement du gaz de turbine. A la figure 6.2a, les supports 5 sont chacun reliés par les éléments 53 à une ailette 23, tandis qu'à la figure 6.2b, un des supports 5 35 est relié au tube gaz 22 tandis que l'autre est relié à une des ailettes du module de brûleur 21, dans ce cas les deux supports 5 sont disposés l'un derrière l'autre. Le support 5 relié au tube gaz 22 est placé en amont du support 5 relié à l'ailette 23. 3035189 7 Dans l'exemple de la vue en perspective de la figure 9, on voit le détail d'un exemple de treillis avec deux supports 5 et deux types de liaison entre eux. Le premier, composé d'un élément soudé 50 constitué d'une 5 plaque rigide perforée à ses extrémités et soudées à chaque support 5. Le deuxième, composé d'un élément 53 constitué d'une plaque rigide en forme de V, perforée à ses extrémités d'un trou 530 coulissant autour de chaque support 5. La base du V présente un 10 évidement 531 destiné à être soudé au tube gaz 22. Dans cet exemple, les deux types de liaison sont alternées un par un. Il est aussi possible de les alterner deux par deux, ou un par deux, ou inversement. Il est aussi possible d'insérer un groupe d'un des deux types entre deux de l'autre type. 15 La rampe 2 complète illustrée figure 8 montre que les deux supports 5 sont reliés entre eux par plusieurs élément soudés 50 alternés avec plusieurs éléments 53 en V soudés au tube gaz 22 et glissant sur les supports 5. L'ensemble ainsi constitué est fixé à la porte 10 d'un coté tandis que l'autre coté est glissé dans des 20 appuis 11 de forme tubulaire. Ces appuis 11 sont fixés à la paroi intérieure 13 de la gaine 1. Lors de l'installation de la rampe 2 dans la gaine 1, celle-ci est glissée d'un coté de la gaine 1 dans une ouverture prévue à cet effet (non représenté) jusqu'à que les supports 5 et le tube 25 gaz 22 rentrent dans les appuis tubulaires 11 et que la porte entre en contact avec la gaine 1 à la façon d'un tiroir. REVENDICATIONS1. Système de support d'une rampe (2) de brûleurs comprenant un tube gaz (22) sur lequel est fixé des modules de brûleurs (21) pour constituer une rampe (2) de brûleur en veine, au moins deux supports (5) parallèles au tube gaz (22), reliés rigidement entre eux pour constituer un treillis et disposés en amont dudit tube gaz (22) ou des modules brûleurs (21), dans le sens découlement des gaz, caractérisé en ce que le treillis est relié par une liaison glissante (51, 52) à la rampe (2). 2. Système de support selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison glissante (52) est réalisée avec le tube gaz (22). 3. Système de support selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison glissante (52) est réalisée avec le module brûleur (21). 4. Système de support selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison glissante (52) est constitué d'un élément rigide (53) comprenant deux extrémités, dont une fixe (531) et une glissante (530). 5. Système de support selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'extrémité fixe (531) est reliée au tube gaz (22) et l'extrémité glissante (530) est reliée au treillis. 6. Système de support selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'extrémité fixe (531) est reliée aux ailettes (23) des modules (21) et l'extrémité glissante (530) est reliée au treillis. 7. Système de support selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le treillis comprend à un de ses bouts une porte (10) de brûleur disposée perpendiculairement au tube gaz (22). 3035189 9 8. Système de support selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les supports (5) du treillis sont reliées entre eux par un élément soudé (50). 5 9. Système de support selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les supports (5) du treillis sont reliés entre eux par un élément glissant (53) soudé au tube gaz (22). 10 10. Système de support selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les supports (5) du treillis sont reliés entre eux par un élément glissant (53) soudé ou fixé de manière rigide aux ailettes (23) des modules brûleurs (21) 15 11. Système de support selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les éléments soudés (50) et les éléments glissants (53) sont intercalés sur les supports (5) du treillis. 12. Système de support selon les revendications 8 et 9, 20 caractérisé en ce que les éléments soudés (50) et les éléments glissants (53) sont alternés de façon régulière sur les supports (5) du treillis. 13. Brûleur comprenant un système de support selon une des 25 revendications précédentes. 14. Procédé de montage d'un brûleur comprenant une gaine (1) et un système de support selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de support a une 30 longueur sensiblement égale à la largeur de la gaine (1) et qu'il est inséré dans la gaine (1) par un mouvement transversal jusqu'à ce qu'il entre en contact avec des appuis glissants (11) fixés de l'autre coté de la gaine (1). 35