SPACING GRID FOR TUBULAR BUNDLES

Abstract: 1. Bracing structure for the tubular bundle of a heat exchanger for maintaining the transverse position of the tubes (11) whilst allowing longitudinal circulation of the fluid which contacts the outer surface of the tubes, characterised by the fact that it comprises a flat metal sheet (1) each face of which includes a series of parallel grooves (2, 3) having different directions for each face, the depths of said grooves (2, 3) respectively, relative to each face being such that their sum is greater than the thickness of said sheet (1), the number, spacing and width of the said grooves (2, 3) being determined as a function of the corresponding characteristics of the tubular bundle.

Description: "Grille entretoise pour faisceaux tubulaires" La présente invention concerne une grille entretoise pour faisceaux tubulaires, plus particulièrement destinée à titre d'exemple aux faisceaux tubulaires des générateurs de vapeur de centrales nucléaires. Les générateurs de vapeur de centrales nucléaires à eau préssurisée comportent un faisceau tubulaire de grande longueur, droit ou en U, parcouru par le fluide primaire en provenance du coeur du réacteur, et baigné par le fluide secondaire qui entre sous forme liquide pour ressortir sous forme de vapeur après avoir prélevé une part importante des calories du fluide primaire. Pour un fonctionnement correct et à bon rendement d'un tel échangeur il est nécessaire que, quelles que soient les contraintes thermiques, les tubes longs et fins du faisceau soient bien maintenus à leur espacement optimal, et quten même temps la circulation du fluide secondaire autour du faisceau puisse s'effectuer sans perte de charge importante. Pour cela, et plus particulièrement encore dans le cas des faisceaux tubulaires en U, les tubes sont généralement maintenus radialement en plusieurs points par des grilles de maintien et d'espacement. Les grilles les plus classiques sont constituées par une sirnple tôle plane percée de trous, au pas du faisceau des tubes et de diamètre legèrement superieur au diamètre extérieur de ceux-ci, pour tenir.cota- pte des inévitables defauts d'alignement lors du montage du générateur. Ces grilles comportent en outre un maillage d'orifices supplémentaires pour la circulation du fluide secondaire ; on s'efforce bien entendu de conserver entre les orifices des sections suffisantes pour résister aux efforts radiaux, si bien que les sections de passage du fluide restent relativement faibles et restreignent sa circulation. En outre cette solution facilite l'apparition d'une corrosion dans les zones de transition entre la zone d'appui réel du tube sur l'entretoise et la zone en croissant où apparait le jeu dû aux différences de diamètres. On a pu améliorer les grilles planes perforées en realisant des orifices trifoliés ou quadrifolies par exemple, dans lesquelles chaque orifice de passage de tube ne comporte que trois ou quatre portées cir culaires incomplètes de diamètre légèrement supérieur au diamètre extérieur du tube, et entre celles-ci sont formés des epanouissements qui constituent des zones de passage du fluide secondaire. De telles réali- sations améliorent la circulation du fluide secondaire et limitent les risques de corrosion, mais nécessitent des usinages par brochage, ce qui est coûteux et exige l'utilisation de machines outils spéciales. On a encore réalisé des grilles complexes, composées de plusieurs réseaux de barres parallèles superposées et croisées pour former un maillage enserrant les tubes. Les réseaux doivent alors être assemblés entre eux par assemblage mécanique ou par soudure. On obtient ainsi un système permettant de bonnes cor.ditions de circulation du fluide secondaire. Mais la nécessité de nombreux assemblages délicats accroit la difficul- te du montage et son coût ; en outre ces systèmes ne donnent pas tous entière satisfaction pour la reprise des efforts lateraux. La présente invention permet la réalisation de grilles entretoises de faible coût de fabrication grâce à des usinages simples, sans tolérances serrées, et réalisables sur machines classiques, tout en assurant une bonne rigidité de l'ensemble, un bon maintien des tubes et une grande section de passage du fluide secondaire. Selon l'invention la grille entretoise est constituée par une tale planeprésentant sur chaque face une série de rainures parallèles, de direction différente pour chaque face, avec des profondeurs de rainures, respectivement relatives à chaque face; telles que leur somme soit supérieure à ltépaisseur de la tôle, le nombre, le pas et la largeur des rainures étant déterminés en fonction des caracteristiques correspondantes du faisceau tubulaire. L'invention sera mieux comprise en se référant à des modes de réalisation donnés à titre d'exemples et représentés par les dessins annexes. La figure 1 est une vue7perspective cavalière d'une portion de grille entretoise réalisée selon l'invention. La figure 2 est une coupe selon II-II de la figure 1. La figure 3 est une coupe selon III-III de la figure 1. la figure 4 est une coupe selon IV-IV due 2a figure 1. La figure 5 est une vue partielle homologue de la figure i dans laquelle les tubes sont représentés en place dans l'entretoise. Les figures 6, 7 et 8 representent plus schématiquement des variantes de réaLisation. On se refèrera tout d'abord à ltensemble des figures 1 à 4, où la figure 1 montre l'angle d'une tale épaisse-usinée selon l'invention pour former une grille entretoise. C'est pour faciliter le dessin et la description que l'on a représenté ici une partie d'une tôle rectangulaire, mais bien entendu, en particulier pour l'utilisation dans un générateur de vapeur, le contour de la tôle avant usinage sera le plus souvent circulaire. Sur sa face supérieure la tôle 1 est ici creusée par une série de rainures parallèles à profil 2 en forme de U. Sur la face inférieure elle est également creusée par une série de rainures parallèles à profil 3 en U renversé, les directions des rainures 2 et 3 étant perpendiculaires. Les profondeurs des rainures 2 et 3 sont ici supérieures à la demiépaisseur de la toue, si bien qu'il y a interpénétration des rainures et apparition de lumières 5 à leurs intersections. Si comme ici les rainures 2 et 3 sont équidistantes, de même largeur et perpendiculaires, on obtient un réseau régulier d'orifices 5 dont le profil est carré lorsqu'on regarde la tôle perpendiculairement à lune ou ltautre de ses faces. La tôle ainsi ajourée reste une pièce monobloc, donc particulièrement rigide, et se pressente comme la superposition avec de calage de deux réseaux croisés de barres parallèles 7 et 8, rigidement réunies par des parties de liaison 9. On notera que les deux séries de rainures peuvent etre faites sur des machistes outils tout à fait classiques comme des raboteuses ou des fraiseuses, et avec des outillages tdut à fait usuels, c'est à dire dans des conditions très économiques de réalisation. On a donc ainsi réalisé, à faible coût, une grille entretoise qui fonctionnellement se comporte comme les grilles complexes mentionnées plus haut, et qui comme celles-ci permet un bon écoulement du fluide secondaire. On pourra maintenant se reporter à la figure 5, qui correspond à une partie de la figure i, mais avec des tubes Il engagés dans les lumières 5 de la plaque. Dans la partie supérieure de la plaque les tubes 11 sont tenus entre les barres parallèles 7 dans dans la partie inferieure ils sont tenus entre les barres 8. On voit que dans le plan de la face supérieure de la grille entretoise, la section libre de passage du fluide secondaire autour d'un tube correspond à la surface comprise entre le rectangle 13 tracé en traits mixtes, et le cercle 14, également en traits mixtes et qui représente le contour exterieur du tube. Il en est de meme dans le plan de la face inferieure, où le rectangle serait alors de même surface mais orienté à 900 par rapport au rectangle 13. On voit que cette surface est relativement importante, et considérée comme suffisante pour que les deux reseaux de barres 7 et 8 ne constituent pas un obstacle à la circulation du fluide secondaire. Dans la zone comprise entre les deux faces de la grille, la section de passage est également importante puisquelle correspond. aux parties ajourées dans les parois latérales de chaque rainure. On notera par ailleurs que les sections de passage entre barres sur les faces inferieure et supérieure de l'entretoise ne dépendent que des caractéristiques des tubes, c'est à dire de leur pas et de leur diamètre ; par contre la section de passage à l'intérieur de l'entretoise depend des valeurs relatives des profondeurs de rainures et de ltépaisseur de la. tôle brute, si bien que le choix de ces divers paramètres dépendra de la section résiduelle que l'on voudra laisser aux barres 7 et 8, ctest à dire de l'importance des efforts radiaux que l'on voudra leur faire supporter. Bien entendu l'invention n'est pas strictement limitée au mode de réalisation qui a été decrit à titre d'exemple, mais elle couvre éga- lement les réalisations qui n'en diffèreraient que par des détails, par des variantes d'execution, ou par l'utilisation de moyens équivalents. Ainsi il n'est pas strictement necessaire que les deux séries de rainures soient de même profnndeur, et il suffit pour faire apparaitre les lumières nécessaires au passage des tubes que la somme des profondeurs de chaque serie soit superieure à ltépaisseur initiale de la tôle. Une inégalité dans les profondeurs de rainures conduirait à une inégalité d'épaisseur des barres 7 et 8, ce qui peut tre recherché si'les efforts transversaux risquent d;être prépondrants dans une certaine direction. Parmi les diverses variantes de détail possibles on pourrait aussi prévoir de petits usinages simples complémentaires, destinés par exemple à mieux guider les tubes comme sur la figure 6, ou encore à augmenter légèrement les sections de passage du fluide comme sur la figure 7. On pourrait encore imaginer de nombreuses variantes en jouant sur la direction, le pas ou les largeurs relatives des rainures. La figure 8 illustre schématiquement une réalisation, pour un maillage triangulaire des tubes, où les deux séries de rainures au lieu titre perpendiculaires sont inclines à 60 ; les orifices de passage de tubes ont alors, vu de dessus, une forme de losange. On pourrait aussi prévoir de créer des zones plus rigides en supprimant localement quelques rainures, ou de faciliter encore la circulation du fluide secondaire en profilant les bords externes des barres 7 et 8. Enfin, et sans que ceci ne limite les variantes possibles, on pourrait encore imaginer d'utiliser deux grilles superposées, chacune avec moitié moins de barres, et avec appuis alternés pour chaque tube, ce qui augmenterait encore la section de passage du fluide secondaire.

Claims: REVENDICATION 1.- Grille entretoise pour le faisceau tubulaire d'un echangeur de chaleur, destiné au maintien transversal des tubes (I1), tout en permettant la circulation longitudinale du fluide baignant exterieurement les tubes, caracterisé par le fait qu'elle est constituée par une tôle plane (1) presentant sur chaque face une série de rainures parallèles (2, 3), de direction différente pour chaque face, avec des profondeurs de rainures (2, 3) respectivement relatives à chaque face telles que leur somme soit supérieure à ltépaisseur de la tSle (1), le nombre, le pas et la largeur des rainures (2, 3) étant déterminés en fonction des caractéristiques correspondantes du faisceau tubulaire.

Inventors: BATISTONI, MICHEL
Applicants: FRAMATOME
Application year: 1980
Main classification: F28F9
IPC codes: F28F9