Assemblage par brides de plaques tubulaires dans les échangeurs de chaleur comportant des plaques tubulaires massives en titane

Abstract

 Chaque plaque tubulaire (2) est fixée côté vapeur (B) à la bride (7) de la manchette (1) par des vis (15). Il est prévu une bride flottante (16) destinée à épouser l'assemblage formé par la plaque tubulaire (2) et la bride (7) de la manchette (1). La bride (16) présente une partie chanfreinée (16a) pour délimiter avec la face (7a) de la bride (7) et la face (2a) de la plaque tubulaire (2) un logement pour un joint (17), ce joint (17) s'appuyant contre les faces précitées (7a, 2a et 16a) lorsque la bride flottante (16) est serrée contre la bride (7) de la manchette (1).

Description

[0001] La présente invention concerne les échangeurs de chaleur à plaques tubulaires et se rapporte plus particulièrement à l'assemblage de plaques tubulaires dans les manchettes et fonds de ces échangeurs de chaleur.

[0002] Elle s'applique en particulier aux condenseurs qui condensent la vapeur issue des turbines à vapeur et plus particulièrement encore aux condenseurs qui utilisent l'eau de mer comme fluide de refroidissement. Ces derniers exigent à la fois une étanchéité parfaite de l'assemblage tube/plaque et une résistance à la corrosion.

[0003] A cet effet il est connu, ainsi qu'on le verra ci-après en se référant aux figures 1 à 4 des dessins, d'utiliser des tubes soudés sur une plaque tubulaire qui peut être soit massive en titane, soit en acier au carbone plaqué ou revêtu de titane en raison de l'impossibilité de souder directement le titane à l'acier.

[0004] La plaque tubulaire est suivant le cas, soit soudée au corps de l'échangeur (figures 1 et 2), soit pincée entre brides (figures 3 et 4).

[0005] Ainsi qu'on le verra, cet assemblage connu, illustré sur les figures 1 à 4, présente une série d'inconvénients que l'invention, illustrée sur les figures 5 et 6 se propose d'éviter.

[0006] A cet effet, selon l'invention, l'assemblage des plaques tubulaires pincées entre brides se caractérise en ce que chaque plaque tubulaire est fixée côté vapeur à la bride de la manchette par des vis et en ce qu'il est prévu des moyens coopérant avec la face de la bride de la manchette contiguë à la plaque tubulaire et la face périphérique de la plaque tubulaire pour recevoir et serrer un joint d'étanchéité. Ces moyens comprennent en particulier une bride flottante destinée à épousr l'assemblage formée par la plaque tubulaire et la bride de la manchette, cette bride flottante présentant une partie chanfreinée ou l'équivalent pour délimiter avec la face de la bride de la manchette et la face de la plaque tubulaire un logement pour le joint, le joint s'appuyant contre les faces précitées lorsque la bride flottante est serrée contre la bride de la manchette.

[0007] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront ci-après en se référant aux figures 5 et 6 des dessins.

[0008] Dans les dessins :

- la figure 1 relative à l'art antérieur illustre un assemblage de manchette et de plaque tubulaire au niveau de la jonction entre la manchette et le fond de l'échangeur de chaleur;

- la figure 2 montre un détail de l'assemblage de la figure 1 avec un point de corrosion;

- la figure 3 illustre une variante d'assemblage de l'art antérieur;

- la figure 4 donne une vue d'ensemble d'un condenseur de l'art antérieur; et

- les figures 5 et 6 illustrent deux réalisations d'un assemblage selon la présente invention.

[0009] Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent les mêmes éléments.

[0010] Sur la figure 1 relative à l'art antérieur, la notation de référence 1 désigne une manchette en acier au carbone, 2a désigne une plaque tubulaire également en acier au carbone, cette plaque étant traversée par une multitude de tubes 3 en titane. Ceux-ci traversent également une autre plaque tubulaire similaire, à l'autre extérmité de la manchette. La manchette et les plaques tubulaires délimitent une enceinte B qui reçoit la vapeur entrant par le bout en provenance d'une turbine. Les tubes 3 en titane sont parcourus par un fluide tel que l'eau de mer froide. Au contact des tubes 3, la vapeur se condense et le condensat sort à la partie inférieure de l'enceinte B. L'eau de mer réchauffée par ce même contact passe dans le fond du condenseur d'où elle est évacuée, ainsi qu'on le voit sur la figure 4.

[0011] Les différentes p ièces de l'assemblage sont soudées entre elles, les soudures étant désignées 4. Du côté où elle est en contact avec l'eau de mer, la plaque tubulaire 2 est plaquée de titane 5, le placage en titane étant réalisé par explosion et enlevé sur la périphérie de la plaque.

[0012] A cette périphérie, la protection de l'acier au carbone contre la corrosion accélérée par le couple galvanique entre l'acier au carbone et le titane est assurée par un revêtement 6 qui assure, du côté fluide corrosif (côté C), un isolement le meilleur possible entre la partie recouverte de titane et l'acier au carbone.

[0013] L'application correcte d'un revêtement de protection sur l'acier au carbone et jusqu'au titane est une opération difficile dont le résultat satisfaisant ne peut être assuré avec une parfaite certitude et qui demande un contrôle régulier.

[0014] Un défaut de recouvrement localisé dans la zone de transition repérée A (voir figure 2) amène rapidement une corrosion importante et localisée avec perforation. Celle-ci entraîne une pollution de l'enceinte B par le fluide circulant dans l'enceinte.

[0015] La technique connue pour pallier ce problème, technique illustrée sur la figure 3, consiste à utiliser une plaque massive 2 en titane pincée entre brides 7, 8. Cette plaque en titane 2 ne peut en effet pas être soudée à l'acier au carbone de la manchette 1, des brides 7, 8 et du fond 1a du condenseur.

[0016] De cette manière le recouvrement ou revêtement de protection 6 ne concerne que la paroi 1a de l'enceinte C et tout défaut n'amènerait qu'une fuite vers l'extérieur sans pollution de l'enceinte B. Par contre, cette solution nécessite la mise en place d'un joint 9 entre la bride 7 de la manchette 1 et la plaque massive 2 et d'un autre joint 10 entre celle-ci et la bride 8 du fond 1a du condenseur.

[0017] Le joint 9 est réalisé en un matériau spécial tel que l'amiante tressée ou une résine synthétique chargée de fibres de verre. Le joint 10 est réalisé en un matériau plus ordinaire tel qu'un caoutchouc synthétique ou néoprène.

[0018] Le joint 9, une fois en place, et les tubes droits étant fixés aux deux plaques de l'appareil, ne peuvent plus être remplacés ainsi qu'on le voit sur la vue d'ensemble qui est la figure 4.

[0019] Sur cette même figure 4, on distingue en plus des éléments déjà décrits, une entrée de vapeur 11, une sortie de condensat 12, une entrée d'eau de mer 13 et une sortie d'eau de mer 14.

[0020] Les variations d'étanchéité des joints au cours du temps peuvent provoquer soit des fuites vers l'extérieur, soit des entrées d'air.

[0021] Une autre technique connue pour remédier aux difficultés précitées est divulguée dans EP-A-0123940. Elle met également en oeuvre une plaque tubulaire massive en titane et s'applique aussi bien dans les cas où la plaque tubulaire est soudée à la manchette que dans les cas où cette même plaque y est fixée par des brides. Aux endroits de liaison entre la plaque tubulaire et la manchette ou le fond du condenseur, la liaison se fait par l'intermédiaire d'une plaque en titane soudée à la manchette ou le fond du condenseur par explosion. La plaque tubulaire y est fixée par soudage du côté de l'enceinte à vapeur B.

[0022] Cette solution présente l'inconvénient que la jonction entre le placage 5 et la manchette 1 est sollicitée à l'arrachement et au cisaillement, et que lorsque la manchette se compose de quatre éléments, leur liaison est difficile à réaliser.

[0023] Les figures 5 et 6 illustrent les variantes de la solution apportée par la présente invention dans le cas d'une plaque massive en titane pincée entre deux brides, pour éviter les inconvénients précités.

[0024] La plaque tubulaire massive 2 en titane ou autre matière est fixée mécaniquement au moyen de vis 15 à la bride 7 soudée à la manchette 1 côté vapeur B. L'assemblage mécanique par vis peut se faire de l'intérieur comme représenté sur la figure 5 ou de l'extérieur comme représenté sur la figure 6.

[0025] Une bri de flottante 16 en une ou plusieurs pièces est insérée pour épouser avec les tolérances requises l'assemblage formé par la plaque tubulaire 2 et la bride 7 du corps 1. Cette bride flottante 16 est insérée pour que après placement un logement soit constitué pour un joint 17 en élastomère entre la face 7a de la bride 7 du corps, la face périphérique 2a de la plaque tubulaire 2 et la partie chanfreinée 16a de la bride flottante 16. Celle-ci est maintenue en place par une série de tiges filetées 18 équipées d'une embase 19 et d'écrous 20 à leurs extrémités situées du côté de la manchette. Ces mêmes tiges filetées servent à fixer, par les écrous 21, les fonds 1a sur la plaque tubulaire par l'intermédiaire du joint 10.

[0026] En variante l'embase 19 peut se trouver à la place du boulon 20 et celui-ci peut se trouver à la place de l'embase 20 moyennant adaptation de l'encoche prévue dans la bride 16.

[0027] Le joint 17 de dimensions et formes appropriées placé dans son logement est appuyé contre les trois faces 7a, 16a et 2a de celui-ci lorsque la bride flottante 16 est serrée contre la bride 7 du corps.

[0028] La solution ainsi proposée offre l'avantage que le joint d'étanchéité 17 est toujours remplaçable. Il suffit pour cela de desserrer l'assemblage 18-20.

Revendications

1. Assemblage des plaques tubulaires dans une manchette (1) et des fonds (1a) en acier au carbone d'un échangeur thermique tubulaire, les plaques tubulaires (2) étant réalisées massives en titane, chaque plaque étant pincée entre deux brides dont l'une (7) est fixée à la manchette (1) et l'autre (8) est fixée au fond (1a) du condenseur, caractérisé en ce que chaque plaque tubulaire (2) est fixée côté vapeur (B) à la bride (7) de la manchette (1) par des vis (15).

2. Assemblage suivant la revendication 1, caractérisé par des moyens (16, 16a, 19) coopérant avec la face (7a) de la bride (7) contiguë à la plaque tubulaire (2) et la face périphérique (2a) de la plaque tubulaire (2) pour recevoir et serrer un joint d'étanchéité (17).

3. Assemblage suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu une bride flottante (16) destinée à épouser l'assemblage formé par la plaque tubulaire (2) et la bride (7) de la manchette (1), cette bride flottante (16) présentant une partie chanfreinée (16a) ou l'équivalent pour délimiter avec la face (7a) de la bride (7) de la manchette (1) et la face (2a) de la plaque tubulaire (2) un logement pour le joint (17), le joint (17) s'appuyant contre les faces précitées (7a, 2a et 16a) lorsque la bride flottante (16) est serrée contre la bride (7) de la manchette (1).

4. Assemblage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la bride flottante (16) est maintenue en place par une série de tiges filetées (18) équipées d'une embase (19) et d'écrous (20) à leurs extrémités situées du côté de la manchette.

5. Assemblage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la fixation de la plaque tubulaire (2) à la bride (7) par les vis (15) se fait à l'intérieur de la manchette (1).

6. Assemblage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la fixation de la plaque tubulaire (2) à la bride (7) par les vis (15) se fait à l'extérieur de la manchette (1).

Dessins