Perfectionnements à la réalisation des boîtes à eau de générateur de vapeur

Abstract

 L'invention a pour objet une boîte à eau d'échangeur de chaleur limitée par un fond hémisphérique et une plaque tubulaire sur laquelle sont fixées les extrémités des tubes en U de l'échangeur, de part et d'autre d'une plaque de participation séparant la boîte à eau en deux chambres, respectivement d'alimentation et d'évacuation.
Selon l'invention, la plaque de partition (3) s'emboîte avec jeu sur toute sa périphérie dans une rainure circulaire et une rainure diamétrale (11) ménagées respectivement sur les parois internes du fond hémisphérique (2) et de la plaque tubulaire (1) et le fond hémisphérique (2) est traversé par au moins un orifice de purge (26) débouchant au point le plus bas de la rainure circulaire d'emboîtement de la plaque.
L'invention s'applique spécialement à la construction des générateurs de vapeur.

Description

[0001] L'invention a pour objet des perfectionnements à la réalisation des boîtes à eau d'échangeur de chaleur et notamment de générateur de vapeur.

[0002] On sait que dans les centrales nucléaires, et en particulier dans les centrales dites à eau préssurisée, l'eau chauffée dans le réacteur nucléaire sert à produire de la vapeur dans des échangeurs de chaleur appelés générateurs de vapeur, qui comportent un faisceau de tubes parcouru par le circuit primaire d'eau chaude, placé dans une enceinte dans laquelle l'eau du circuit secondaire est transformée en vapeur.

[0003] Dans le cas le plus courant, les tubes du circuit primaire forment chacun un U dont les extrémités sont fixées sur une plaque tubulaire munie de deux séries d'orifices correspondant respectivement à l'entrée et à la sortie du fluide primaire.

[0004] La boîte à eau servant à l'alimentation et à l'évacuation du fluide primaire est limitée à sa partie supérieure par la plaque tubulaire sur laquelle est fixé un fond hémisphérique séparé en deux parties par une plaque de partition demi-circulaire placée dans un plan diamétral. La boîte à eau est ainsi divisée en deux chambres, respectivement d'alimentation et d'évacuation et le fond hémisphérique est donc muni de tubulures de branchement des conduites, respectivement d'arrivée et de sortie du fluide primaire. D'autre part, le fond hémisphérique est également muni de trous d'homme permettant d'accéder à chacune des deux chambres de la boîte à eau.

[0005] Jusqu'à présent, il a semblé nécessaire de souder la plaque de partition sur la plaque tubulaire le long de son bord rectiligne supérieur et sur le fond hémisphérique le long de son bord circulaire. Or, généralement, la plaque tubulaire est en acier au carbone revêtu d'acier inoxydable, le fond hémisphérique est en acier moulé ou forgé et la plaque de partition est en acier inoxydable massif. Il en résulte que les soudures sont difficiles à rédiser et à contrôler, le soudage génère des déformations qui rendent délicat l'accostage du fond sur la plaque tubulaire lors du montage de la boite à eau et les contraintes résiduelles induites ne peuvent pas toujours être éliminées par détensionnement. Jusqu'à présent, on n'a pu résoudre que partiellement ces différents problèmes, par exemple en fixant sur la face inférieure de la plaque tubulaire une attente qui facilite la soudure de la plaque de partition.

[0006] Mais d'autre part, en raison des déformations différentielles de la plaque tubulaire et du fond hémisphérique, le calcul du comportement mécanique.de la plaque de partition liée rigidement aux deux pièces est très délicat.

[0007] Par ailleurs, la division du fond hémisphérique en deux chambres présente un autre inconvénient. En effet, il est parfois nécessaire d'accéder à l'intérieur de la boîte à eau pour des opérations de vérification ou d'entretien. Il est impératif dans ce cas de vider entièrement la botte à eau de l'eau contaminée qu'elle contient. Dans ce but, il faut, dans chaque chambre percer à la partie inférieure du fond hémisphérique des orifices de purge qui débouchent dans la tubulure d'arrivée ou de sortie du fluide primaire. Mais il faut également percer d'autres orifices de purge dans la paroi interne du trou d'homme de façon à vider complètement l'es_- pace-limité par la plaque de fermeture du trou d'homme et sa face interne cylindrique placée dans l'épaisseur du fond hémisphérique.

[0008] Ces différents orifices de purge sont difficiles à usiner et risquent toujours d'être bouchés par des dép8ts. D'autre part, ils peuvent légèrement affaiblir la paroi du fond hémisphérique à la naissance des tubulures.

[0009] Les perfectionnements selon la présente invention permettent de résoudre l'ensemble de ces difficultés.

[0010] Conformément à l'invention, la plaque de partition s'emboîte avec jeu sur toute sa périphérie dans une rainure circulaire et une rainure diamétrale ménagées respectivement sur les parois internes du fond hémisphérique et de la plaque tubulaire et le fond hémisphérique est traversé par au moins un orifice de purge débouchant au point le plus bas de la raînu- re circulaire d'emboîtement de la plaque, ledit orifice étant susceptible de communiquer avec les deux chambres de la boîte à eau.

[0011] Ainsi, on ne cherche plus maintenant à solidariser le mieux possible la plaque de partition avec le fond et la plaque tubulaire. Au contraire, la plaque de partition est montée de façon à pouvoir se dilater librement sans gêner les déformations différentielles de la plaque tubulaire et du fond hémisphérique. On a constaté en effet qu'il était possible de conserver la fonction de la plaque de séparation de la botte à eau en deux chambres, en réduisant au minimum les by-pass, sans la fixer rigidement sur les parois de la botte à eau. De la sorte, les déformations de la boî. te à eau sont beaucoup plus faciles à prévoir , et on élimine toutes les difficultés inhérentes à la réalisation des soudures.

[0012] Mais en outre, en assurant une liaison avec jeu entre la plaque de partition et le fond hémisphérique, on facilite la purge de la boîte à eau. En effet, ledit jeu permet la communication des deux chambres de la botte à eau avec un orifice de purge unique placé au point le plus bas du fond hémisphérique. On élimine donc les orifices de purge qui étaient mé· nagés jusqu'à présent dans les deux tubulures de branchement des conduites d'arrivée et de sortie du fluide primaire et l'orifice unique selon l'invention peut-être réalisé beaucoup plus facilement.

[0013] L'invention sera mieux comprise en se référant à un mode de réalisation particulier représenté sur les dessins annexés.

La figure 1 est une vue de la boîte à eau perfectionnée selon l'invention, coupée dans le plan de la plaque de partition.

La figure 2 est une vue en coupe selonll II, figure 1, la plaque de partition étant enlevée.

La figure 3 est une vue de face de la plaque de partition seule.

La figure 4 est ùne vue de détail, en coupe transversale, de la liaison de la plaque de partition avec la plaque tubulaire et le fond hémisphérique.

[0014] Sur les figures 1 et 2, on a représenté en coupe la botte à eau limitée à sa partie supérieure par la plaque tubulaire 1 et à sa partie inférieure par le fond hémisphérique 2. La plaque de partition qui a été enlevée sur la figure 2, partage la boîte à eau en deux chambres 21 et 22, respectivement d'admission et d'évacuation du fluide primaire. Celui-ci circule d'une chambre à l'autre dans des tubes en U non représentés dont les extrémités correspondent à des orifices 10.ménagés dans la plaque tubulaire.

[0015] Le fond hémisphérique est muni, pour chacune des chambres 21 et 22, d'une tubulure 23 sur laquelle se branche la conduite de circulation du fluide primaire et d'un trou d'homme 24 permettant d'accéder à l'intérieur de la chambre correspondante.

[0016] Pour la commodité du dessin, on a représenté dans des positions arbitraires, sur la figure 2, la tubulure d'alimentation 23 débouchant dans la chambre 21 et un trou d'homme 24 débouchant dans la chambre 22.

[0017] La plaque de partition est représentée de face sur la figure 3. Elle a, de façon classique la forme d'un demi cercle,et comme on le voit sur la figure 4, elle est munie de préférence d'un amincissement sur toute sa périphérie. De la sorte, elle peut pénétrer avec jeu dans des raînures ménagées sur la plaque tubulaire 1 et sur le fond hémisphérique 2. Dans l'exemple représenté la ratnure supérieure 11 est constituée par un évidement pratiqué dans la face inférieure de la plaque tubulaire, et dans lequel s'engage le bord rectiligne supérieur 31 de la plaque de partition 3.

[0018] Pour éviter de pratiquer un évidement dans le fond hémisphérique, la rainure circulaire peut-être constituée de deux nervures parallèles 25 écartées l'une de l'autre d'une distance sensiblement égale à l'épaisseur de la plaque de partition 3 et soudées sur le fond hémisphérique 2. La plaque 3, pénètre avec jeu entre les deux nervures 25.

[0019] Pour qu'un jeu subsiste entre le bord inférieur 32 de la plaque de partition 3 et la paroi interne 20 du fond hémisphérique, on fait reposer la plaque de partition 3 directement sur les nervures 25, par l'intermédiaire, par exemple,de cales d'appui32.

[0020] D'autre part, le fond hémisphérique 2 est traversé à son point le plus bas, par un orifice 26 qui débouche de la sorte au point le plus bas de la rainure circulaire, entre les deux nervures 25. Celles-ci sont munis de passages 27 qui permettent à l'orifice 26 de communiquer avec les deux chambres 21 et 22 de la boîte à eau.

[0021] La disposition qui vient d'être décrite permet donc de combiner plusieurs avantages.

[0022] Tout d'abord, la plaque de partition 3 est indépendante des parois limitant la botte à eau. En effet, elle s'appuie simplement sur le fond hémisphérique 2 par les cales 32 et sa partie supérieure peut coulisser librement à l'intérieur de la rainure 11 de la plaque tubulaire 1. Ainsi on supprime toutes les déformations et contraintes résiduelles dues à la fixation par soudure de la plaque de partition dans les modes de réalisation classiques. Mais en outre, la plaque de partition n'intervient pas dans les déformations de la botte à eau qui peut être calculée et par conséquent contrôlée beaucoup plus facilement.

[0023] Cette solution permet également d'employer des matériaux moins coûteux, car les dilatabilités relatives des divers matériaux constituant les trois pièces de la boîte à eau n'interviennent plus dans les calculs de résistance.

[0024] Mais en outre le jeu existant entre la partie inférieure de la plaque de partition 3 et la paroi interne du fond hémisphérique 2 permet de faire communiquer les deux chambres 21 et 22 avec un orifice unique de purge 26 qui permet d'évacuer la totalité de l'eau contenue dans les chambres 21 et 22 au-dessous du niveau inférieur des orifices de tubulures. On évite ainsi de pratiquer, dans l'épaisseur des tubulures,des canaux assez difficiles à percer,qui devaient en outre avoir une longueur assez importante pour déboucher au point le plus bas de la boîte à eau et pouvaient par conséquent être facilement obstrués par des dépôts. Dans le mode de réalisation selon l'invention, il est seulement nécessaire de ménager des canaux de purge 28 débouchant à la partie inférieure des trous d'honmies 24 pour évacuer l'eau contenue dans l'épaisseur de la paroi du fond 2.

[0025] Enfin lors du montage de la boîte à eau, l'emboîtage de la plaque de partition facilite l'accostage du fond sur la plaque tubulaire.

[0026] Ces différents avantages du mode de réalisation selon l'invention sont obtenus en admettant simplement un faible by-pass entre les deux chambres, qui est d'ailleurs très limité du fait de l'emboîtement de la plaque de partition dans les rainures. Celles-ci doivent cependant être interrompues à certains endroits et notamment à la partie supérieure du fond hémisphérique pour la soudure de celui-ci avec la plaque tubulaire. Des couvre- joints 33 comme celui qui a été représenté sur la partie droite de la figure 1 permettent de limiter sensiblement le passage entre les deux chambres.

[0027] Bien entendu l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui vient d'être décrit, et qui pourraient être modifiés en employant notamment des moyens équivalents. C'est ainsi que les rainures dans lesquelles s'emboîte la plaque de partition pourraient être réalisées d'autre façon, de même que l'appui de la plaque de partition sur le fond hémisphérique.

Revendications

1.- Boite à eau de générateur de vapeur comportant un faisceau de tubes en U dont les extrémités sont fixées sur une plaque tubulaire, la boîte à eau comprenant un fond sensiblement hémisphérique appliqué sur la plaque tubulaire et limitant un espace divisé en une chambre d'alimentation et une chambre d'évacuation par une plaque de partition en forme de demi-cercle, caractérisé par le fait que la plaque de partition (3) s'em- boite avec jeu sur toute sa périphérie dans une rainure circulaire et une rainure diamétrale (11) ménagées respectivement sur les parois internes du fond hémisphérique (2) et de la plaque tubulaire (1) et que le fond hémisphérique (2) est traversé par au moins un orifice de purge (26) débouchant au point le plus bas de la rainure circulaire d'emboîtement de la plaque (3), ledit orifice (26) étant susceptible de communiquer avec les deux chambres (21, 22) de la boite à eau.

2.- Boite à eau selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la plaque de partition (3) repose sur le fond hémisphérique (2) par l'intermédiaire de cales (32) de maintien d'un jeu entre le bord inférieur (30) de la plaque (3)et le fond de la rainure circulaire, le bord supérieur (31) de la plaque pouvant coulisser librement dans la rainure (11) de la plaque tubulaire en fonction des déformations différentielles des pièces constituant la boite à eau.

3.- Boite à eau selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que la rainure d'emboitement de la plaque de partition (3) est ménagée dans l'épaisseurde la paroi correspondante de la boite à eau.

4.- Boite à eau selon la revendication 2, caractérisée par le fait que la rainure circulaire est délimitée par deux nervures (25) parallèles ménagées sur la face interne du fond hémisphérique (2) et à la partie inférieure desquelles sont ménagés des passages (27) communiquant avec l'orifice de purge (26) du fond hémisphérique (2).

Dessins