La présente invention concerne l'assemblage de plaques tubulaires sur une manchette d'un échangeur thermique tubulaire selon le préambule de la revendication 1.
Ces échangeurs exigent à la fois une étanchéité parfaite de l'assemblage tube/plaque et une résistance à la corrosion.
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.
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) EP-A 123 940 divulgue un assemblage des plaques sur une manchette d'un condenseur refroidi par eau, condenseur dans lequel la manchette en acier délimite avec les plaques tubulaires montées à ses deux extrémités une enceinte de condensation de vapeur par échange thermique avec l'eau parcourant les tubes qui s'étendent dans ladite enceinte, d'une plaque tubulaire à l'autre, chaque plaque tubulaire formant d'autre part, avec un fond correspondant, un compartiment respectivement d'entrée et de sortie de l'eau de refroidissement.
Selon ce document antérieur la plaque tubulaire est soit soudée au corps de l'échangeur, soit pincée entre deux brides dont l'une est fixée à la manchette et l'autre au fond correspondant de l'échangeur. Dans l'un et l'autre cas, un placage de titane est appliqué par explosion sur la manchette ou la bride de la manchette, à l'endroit de contact avec la plaque tubulaire.
L'étanchéité entre le placage de titane et la plaque tubulaire est assurée par un cordon de soudure. Celui-ci doit être réalisé avant enfilage et fixation des tubes dans l'appareil sinon l'encombrement dû aux tubes ne permet plus de le faire.
Le contrôle de l'étanchéité de cette soudure est dès lors très difficile à réaliser si on veut le faire avant enfilage des tubes. Après enfilage et fixation des tubes, ce contrôle peut se faire mais la réparation des fuites éventuelles à cette soudure n'est plus possible parce que la soudure n'est plus accessible.
Lorsque la plaque tubulaire est fixée par brides, un autre gros défaut apparaît lors de l'enlèvement des compartiments à eau, notamment lors de l'ouverture de l'échangeur pour inspection. Après débou- lonnage de la bride et enlèvement du fond, la lourde plaque tubulaire en titane alourdie d'une partie du poids des tubes est retenue à la manchette par la seule soudure d'étanchéité qui conditionne la vie de l'assemblage.
Dans les dessins relatifs à l'art antérieur,
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent les mêmes éléments.
Sur la figure 1 la notation de référence 1 désigne une manchette en acier au carbone, 2 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 extrémité 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 entrant par un compartiment de fond C. 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 l'autre compartiment du fond C du condenseur d'où elle est évacuée, ainsi qu'on le voit sur la figure 4.
Les différentes pièces 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.
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.
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.
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.
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 la du condenseur.
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 1 a du condenseur.
Le joint 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.
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.
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.
Les variations d'étanchéité des joints au cours du temps peuvent provoquer soit des fuites vers l'extérieur, soit des entrées d'air.
Pour remédier aux inconvénients décrits ci-dessus, l'assemblage des plaques tubulaires pincées entre brides selon l'invention 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 extérieur à la manchette. Ces moyens comprennent en particulier une bride flottante destinée à épouser l'assemblage formé 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.
L'invention sera décrite ci-après en se référant aux figures 5 et 6 des dessins qui illustrent deux réalisations préférées d'un assemblage selon la présente invention.
Comme représenté sur les figures 5 et 6, 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.
Une bride 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.
En variante l'embase 19 peut se trouver à la place de l'écrou 20 et celui-ci peut se trouver à la place de l'embase 19 moyennant adaptation de l'encoche prévue dans la bride 16.
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.
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.