Dispositif de stabilisation des tubes du faisceau d'un générateur de vapeur comportant des barres antivibratoires

Description

[0001] L'invention concerne un faisceau de tubes d'un générateur de vapeur muni d'un dispositif de stabilisation des tubes comportant des barres antivibratoires intercalées entre des parties courbes des tubes du générateur de vapeur.

[0002] Les générateurs de vapeur, en particulier les générateurs de vapeurs des réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent des tubes cintrés en U présentant deux branches droites serties à leurs extrémités dans une plaque tubulaire. Les parties courbes des tubes du faisceau qui sont juxtaposées à sa partie supérieure présentent des rayons de courbure différents les uns des autres et sont placées de manière adjacente pour constituer une structure de forme sensiblement hémisphérique appelée chignon.

[0003] Pendant le fonctionnement du générateur de. vapeur, de l'eau sous pression à haute température circule dans les tubes du faisceau et de l'eau alimentaire est amenée au contact de la surface extérieure de ces tubes le long desquels elle se déplace dans la direction verticale en s'échauffant puis en se vaporisant, pour ressortir sous forme de vapeur à la partie supérieure du générateur.

[0004] La circulation de fluide au contact des tubes peut provoquer des vibrations qui sont susceptibles d'entraîner des détériorations de ces tubes s'ils ne sont pas maintenus de manière efficace.

[0005] La partie droite des tubes est engagée dans des entretoises situées à des distances régulières les unes des autres suivant la hauteur du faisceau. Ces parties droites sont donc maintenues de manière efficace par des éléments rigides. Les parties courbes des tubes du faisceau constituant le chignon doivent également être maintenues et l'on utilise généralement pour cela des barres entretoises qui sont intercalées entre les tubes adjacents du faisceau et disposées suivant des directions sensiblement radiales du chignon. Ces barres entretoises sont généralement reliées deux à deux de manière articulée à l'une de leurs extrémités disposée vers l'intérieur du chignon et placées de manière angulaire pour constituer des structures en forme de V.

[0006] Les extrémités des barres antivibratoires opposées à leurs extrémités articulées entre elles sont généralement saillantes par rapport aux tubes constituant la couche externe du chignon.

[0007] On a proposé divers moyens de fixation de ces extrémités des barres antivibratoires sur des éléments de fixation placés sur la surface supérieure du chignon.

[0008] On a par exemple proposé de souder les extrémités des barres antivibratoires sur des éléments courbes disposés suivant des plans méridiens du chignon.

[0009] On a également proposé de fixer les extrémités des barres antivibratoires, par exemple par soudure sur des anneaux sensiblement parallèles reposant sur la surface supérieure du chignon.

[0010] Dans tous les cas, la fixation des barres antivibratoires nécessite des opérations complexes mettant le plus souvent en oeuvre des soudures qui doivent être effectuées au voisinage des tubes du faisceau.

[0011] On connaît également des dispositifs de stabilisation anti-envol des parties courbes des tubes du faisceau qui sont constitués par des étriers engagés sur la dernière rangée de tubes et dont les extrémités saillantes par rapport à la surface du chignon peuvent être fixées par soudure sur des éléments de maintien des barres antivibratoires situés par exemple dans des plans méridiens.

[0012] On connaît également des structures de maintien des tubes d'un générateur de vapeur dans la zone du chignon constituées par des arceaux en forme de portions d'anneau entourant la surface externe du chignon et disposés suivant des plans méridiens du chignon passant tous par un même diamètre parallèle aux rangées de tubes. Les arceaux comportent des découpes leur permettant de s'adapter parfaitement à la forme supérieure du chignon et sont reliés entre eux de manière rigide par des cerces de direction perpendiculaire par rapport aux arceaux qui sont vissées sur ces arceaux.

[0013] L'ensemble des arceaux et des cerces constitue une structure qui repose librement sur le chignon. Cette structure est maintenue sur le chignon, sous l'effet de son propre poids.

[0014] Dans certaines réalisations, on a prévu de percer des trous dans les arceaux pour y engager les barres antivibratoires qui peuvent être maintenues par des liaisons vissées.

[0015] Cette disposition n'est pas satisfaisante dans la mesure où l'engagement des barres antivibratoires dans les arceaux est une opération délicate à réaliser.

[0016] Le but de l'invention est donc de proposer un faisceau de tubes d'un générateur de vapeur comportant des tubes cintrés en U présentant chacun deux branches droites serties à leurs extrémités dans une plaque tubulaire et une partie courbe entre les deux branches droites, les parties courbes des tubes ayant des rayons de courbure différents et étant placées de manière adjacente pour constituer une structure de forme sensiblement hémisphérique appelée chignon et un dispositif de stabilisation des tubes comportant des barres antivibratoires disposées chacune entre les parties courbes de deux tubes en position adjacente, dans des directions sensiblement radiales du chignon et des arceaux en forme de portion d'anneaux entourant la surface externe du chignon, disposés suivant des plans passant tous par un diamètre du chignon, reliés par des cerces perpendiculaires aux arceaux, le dispositif de stabilisation permettant de fixer rapidement et facilement les barres antivibratoires sur la structure formée par les arceaux et les cerces.

[0017] Dans ce but, chacun des arceaux comporte une pluralité de potences de fixation solidaires des arceaux de direction perpendiculaire par rapport aux arceaux et par rapport aux barres antivibratoires qui sont fixées chacune par une extrémité externe à un potence ou une cerce par des moyens mécaniques de vissage.

[0018] Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, en se référant aux figures jointes en annexe, un mode de réalisation d'un dispositif de stabilisation suivant l'invention des tubes du faisceau d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression.

[0019] La figure 1 est une vue en élévation écorchée et coupe partielle d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression comportant un dispositif de stabilisation des tubes du faisceau suivant l'invention.

[0020] La figure 2 est une vue de face à plus grande échelle de la partie supérieure du faisceau.

[0021] La figure 3 est une vue partielle en perspective du dispositif de stabilisation suivant l'invention.

[0022] La figure 4 est une demi-vue de dessus des arceaux et des cerces sur lesquels sont fixées les barres antivibratoires.

[0023] La figure 5 est une vue en coupe par un plan de symétrie de la partie supérieure du faisceau du générateur de vapeur montrant les dispositifs de fixation des barres antivibratoires sur un arceau.

[0024] La figure 6 est une vue de détail d'un dispositif de fixation d'une barre antivibratoire sur une potence, suivant un premier mode de réalisation.

[0025] La figure 7 est une vue de détail des moyens de fixation de deux barres antivibratoires sur une potence suivant un second mode de réalisation.

[0026] La figure 8 est une vue de face d'un étrier de maintien anti-envol des tubes supérieurs du chignon d'un générateur de vapeur, suivant l'invention.

[0027] Sur la figure 1, on voit un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression désigné de manière générale par le repère 1 et comportant une enveloppe externe 2 reliée à sa partie inférieure à une plaque tubulaire 3 de forte épaisseur.

[0028] L'enveloppe 2 renferme le faisceau de tubes du générateur de vapeur constitué par des tubes 5 cintrés en U et comportant, à leur partie supérieure, des cintres semi-circulaires de rayon de courbure décroissant de l'extérieur vers l'intérieur et constituant le chignon du générateur de vapeur.

[0029] Les parties droites 5a des tubes du faisceau sont serties à leurs extrémités dans la plaque tubulaire 3, de manière à déboucher dans une boîte à eau 7 en deux parties séparées par une cloison 8.

[0030] L'eau sous pression du réacteur nucléaire pénètre dans une des parties de la boîte à eau 7 par une tubulure d'entrée 6a, circule dans les tubes du faisceau puis ressort par une tubulure de sortie 6b.

[0031] Le faisceau de tubes 5 est entouré par une enveloppe de faisceau 9 permettant de canaliser l'eau d'alimentation pénétrant dans l'enveloppe du générateur de vapeur par une tubulure d'arrivée 11. L'eau d'alimentation du générateur de vapeur circule d'abord de haut en bas dans l'espace annulaire situé autour de l'enveloppe de faisceau 9 puis de bas en haut en contact des tubes 5 du faisceau de manière à s'échauffer puis à se vaporiser et à ressortir sous forme de vapeur par la tubulure supérieure 12 du générateur de vapeur.

[0032] La partie supérieure du faisceau de tubes 5 est constituée par la juxtaposition de cintres de forme semi-circulaire dont les rayons sont décroissants de l'extérieur vers l'intérieur du faisceau.

[0033] De plus, les différentes couches successives de tubes du faisceau parallèles à la couche centrale représentée sur la figure 1 comportent des cintres de diamètre décroissant, si bien que la partie supérieure du faisceau constitue un ensemble de forme sensiblement hémisphérique appelé chignon.

[0034] La partie rectiligne 5a du tube 5 est maintenue par des plaques entretoises 10 qui empêchent la mise en vibrations des tubes lorsque le générateur de vapeur est en service, sous l'effet de la circulation des fluides d'échange.

[0035] Les parties cintrées des tubes situés à l'extrémité supérieure du faisceau sont maintenues par des barres antivibratoires 15 constituées sous la forme de compas articulés à leur extrémité intérieure 15a et introduites entre les rangées de tubes 5 successives au niveau des cintres.

[0036] De plus, le dispositif de maintien de la partie supérieure du faisceau comporte des arceaux 16 sur lesquels sont fixées des potences 17 perpendiculaires aux arceaux. Les arceaux sont disposés sensiblement suivant des plans diamétraux du chignon passant tous par un même diamètre correspondant à la direction transversale du faisceau parallèle à la rue d'eau disposée entre les petits cintres à la partie interne de ce faisceau.

[0037] Comme il est visible sur les figures 2 et 3, les arceaux 16 présentent des découpes et des déflections leur permettant de s'adapter à la forme extérieure du chignon.

[0038] Les arceaux 16 sont reliés entre eux par des cerces 18 boulonnées sur les arceaux et qui assurent un maintien de l'ensemble de la structure des arceaux qui repose sur l'extrémité supérieure du chignon. L'ensemble de maintien constitué par les arceaux 16 et les cerces 18 est maintenu sur le chignon, sous l'effet de son propre poids. Certaines barres antivibratoires 5 sont reliées directement aux cerces 18 par des liaisons vissées qui seront décrites plus en détail dans la suite du texte.

[0039] Sur la figure 4, on voit les quatre arceaux 16 constituant la structure de maintien supérieure du générateur de vapeur reliés entre eux par une cerce 18. Les cerces 18 ont une forme d'arc-de-cercle et sont disposées dans des plans verticaux parallèles aux nappes de tubes.

[0040] Sur la figure 5, on voit un arceau 16 constitué de parties successives 16a, 16b, 16c reliées entre elles par des liaisons vissées.

[0041] On voit également deux cerces d'assemblage 18 de l'ensemble des arceaux sur lesquels sont fixées des barres antivibratoires 15 intercalées entre les rangées de tubes 5 du faisceau.

[0042] Les autres barres antivibratoires intercalées entre les rangées de tubes 5 sont fixées sur les arceaux par l'intermédiaire de potences 17.

[0043] Sur la figure 6, on voit un premier type de potence 17 permettant la fixation d'une barre antivibratoire 15, la potence 17 étant reliée par des liaisons vissées 20 à l'extrémité d'un arceau 16.

[0044] Sur la potence 17 est fixé un tourillon 21 et la barre antivibratoire 15 porte une chape d'extrémité 22 qui peut être engagée latéralement sur le tourillon 21. Le serrage et la fixation de la barre antivibratoire sont assurés par un ensemble à vis et coupelle 23 assurant le serrage de deux mors de la chape 22 sur le tourillon 21. La tête de vis est bloquée en rotation par une coupelle rabattable dans des cavités de la tête de vis.

[0045] Sur la figure 7, on voit un second type de potence 17' fixée par liaison vissée 20' à l'extrémité supérieure d'un arceau 16.

[0046] La potence 17' permet la fixation de deux barres antivibratoires 15a et 15b par l'intermédiaire de chapes 22a et 22b engagées sur des tourillons correspondants 21a et 21b solidaires de la chape 17'. Les barres antivibratoires sont engagées latéralement sur les tourillons 21a, 21b correspondants et serrées en place par des liaisons à vis 23a et 23b.

[0047] Certaines barres antivibratoires 15 sont fixées sur un tourillon solidaire d'une cerce 18.

[0048] Dans tous les cas, la mise en place et la fixation des barres antivibratoires peuvent être assurées de manière très rapide et sans nécessiter de soudure.

[0049] En outre, l'ensemble de la structure de maintien constitué par les arceaux 16, les cerces 18 et les potences de fixation des barres antivibratoires est solidaire de l'ensemble des barres antivibratoires qui constituent une structure d'une grande stabilité reposant sur la partie supérieure du chignon du générateur de vapeur.

[0050] Sur la figure 8, on voit un étrier de maintien 25 constitué sous la forme d'un peigne dont les espaces successifs 26 intercalés entre deux dents successives 27 présentent une largeur légèrement supérieure au diamètre des tubes 5 du générateur de vapeur.

[0051] Le peigne 25 comporte des parties d'extrémité 28 percées de trous de fixation 29 et chacune des dents 27 comporte de même un trou oblong 30 permettant la fixation du peigne en-dessous de la dernière rangée de tubes du générateur de vapeur, comme il sera expliqué ci-dessous,

[0052] En se reportant à la figure 5, on voit que la rangée supérieure 31 des cintres des tubes 5 du faisceau comporte un nombre de cintres identique au nombre d'espaces 26 situés entre les dents du peinge 25.

[0053] Le peigne 25 peut être utilisé pour le maintien anti-envol des barres anti-vibratoires en étant glissé en position horizontale en-dessous de la rangée 31 de manière que les espaces 26 correspondent aux positions des cintres supérieurs des tubes 5.

[0054] Le peigne 25 est alors retourné à 90° vers le haut de manière que ses parties d'extrémité 28 et ses dents 27 viennent en coïncidence avec une face de l'arceau 16 située immédiatement au-dessus de la rangée de cintres 31. L'arceau 16 comporte des trous venant en coïncidence avec les trous 29 et des pions venant en coïncidence avec les trous 27 pour la mise en place et la fixation par vissage du peigne sur l'arceau 16. Le peigne 25 réalise ainsi un maintien anti-envol des barres antivibratoires.

[0055] La mise en place et la fixation du peigne peuvent être réalisées de manière rapide et efficace, sans nécessiter d'opération de soudage.

[0056] Il est bien évident que l'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit.

[0057] C'est ainsi qu'on peut imaginer des modes de fixation des barres antivibratoires sur les potences solidaires des arceaux ou sur les cerces d'un type différent de celui qui a été décrit utilisant des chapes d'extrémité des barres antivibratoires venant se serrer sur un tourillon solidaire de la potence ou de la cerce.

[0058] On peut imaginer l'utilisation d'un nombre quelconque de potences permettant la fixation d'une seule barre antivibratoire ou de plusieurs barres.

[0059] La structure constituée par les arceaux et les cerces peut être différente de celle qui a été décrite et comporter un nombre quelconque d'arceaux ou de cerces. On peut utiliser, en particulier, plus de deux cerces en une ou plusieurs parties.

[0060] Les étriers en forme de peigne seront placés de préférence sur les arceaux situés vers le centre du chignon du générateur de vapeur mais il est également possible de disposer de tels étriers anti-envol sur tous les arceaux de la structure de maintien.

[0061] L'invention s'applique à tous les générateurs de vapeur comportant une partie supérieure constituant un chignon de forme sensiblement hémisphérique sur laquelle est placée une structure de maintien comportant des arceaux et des cerces.

Revendications

1. Faisceau de tubes d'un générateur de vapeur comportant des tubes (5) cintrés en U présentant chacun deux branches droites serties à leurs extrémités dans une plaque tubulaire (3) et une partie courbe entre les deux branches droites, les parties courbes des tubes (5) ayant des rayons de courbure différents et étant placées de manière adjacente pour constituer une structure de forme sensiblement hémisphérique appelée chignon,
et un dispositif de stabilisation des tubes (5) comportant des barres antivibratoires (15) disposées chacune entre les parties courbes de deux tubes (5) en position adjacente, dans des directions sensiblement radiales du chignon et des arceaux (16) en forme de portion d'anneaux entourant la surface externe du chignon, disposés suivant des plans passant tous par un diamètre du chignon, reliés par des cerces (18) perpendiculaires aux arceaux, caractérisé par le fait que chacun des arceaux (16) comporte une pluralité de potences de fixation (17, 17') solidaires de l'arceau et de direction perpendiculaire par rapport à l'arceau (16) et par rapport aux barres antivibratoires (15) qui sont fixées chacune par une extrémité externe à une potence (17, 17') ou à une cerce (18) par des moyens mécaniques de vissage (23, 23a, 23b).

2. Faisceau de tubes suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les potences (17, 17') et les cerces (18) comportent, latéralement, des tourillons (21, 21a, 21b) perpendiculaires à la potence (17, 17') ou à la cerce (18) et que les barres antivibratoires (15) comportent une chape d'extrémité (22) présentant deux mâchoires qui peuvent être engagées sur le tourillon (21, 21a, 21b) et un moyen de serrage (23) à vis des mâchoires sur le tourillon (21, 21a, 21b).

3. Faisceau de tubes suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comporte à la fois des potences pour la fixation d'une seule barre antivibratoire et des potences pour la fixation de deux barres antivibratoires.

4. Faisceau de tubes suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait qu'il comporte de plus un étrier anti-envol des barres antivibratoires (5) du faisceau situé à la partie supérieure du chignon constitué sous la forme d'un peigne (25) comportant des encoches (26) entre deux dents successives (27) dont la largeur est supérieure au diamètre d'un tube (5) du faisceau et des pièces d'extrémité (28) comportant des trous (29) de fixation du peigne sur un arceau (16).

5. Faisceau de tubes suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que chacune des dents (27) du peigne comporte un trou oblong (20) qui peut être engagé sur un pion de positionnement solidaire de l'arceau (16) correspondant.

Ansprüche

1. Rohrbündel eines Dampferzeugers mit U-förmig gekrümmten Rohren (5), die jeweils zwei gerade Schenkel aufweisen, die mit ihren Enden in eine Rohrplatte (3) eingefügt sind und mit einem gekrümmten Bereich zwischen den beiden geraden Schenkeln, wobei die gekrümmten Bereiche der Rohre (5) unterschiedliche Krümmungsradien haben und aneinander angrenzend so angeordnet sind, daß sie eine im wesentlichen halbkugelförmige Struktur haben, die "Knoten" genannt wird,
und mit einer Stabilisierungsvorrichtung für die Rohre (5) mit Antivibrationsstangen (15), die jeweils zwischen .die gekrümmten Bereiche zweier benachbarter Rohre in Richtungen angeordnet sind, die im wesentlichen radial zu dem Knoten verlaufen und mit Bögen (16) in Form von Ringsegmenten, die die äußere Oberfläche des Knotens angeben, die in Ebenen angeordnet sind, die alle durch den Durchmesser des Knotens verlaufen und durch Rundbewehrungen (18) verbunden sind, die senkrecht zu den Bögen verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Bögen (16) mehrere Befestigungsstützen (17, 17') aufweist, die mit dem Bogen fest verbunden sind und eine zum Bogen (16) sowie zu den Antivibrationsstangen (15) senkrechte Richtung einnehmen, wobei die Stangen jeweils über ein äußeres Ende mit einer Stütze (17, 17') oder an einer Rundbewehrung (18) mit mechanischen Verschraubungsmitteln (23, 23a, 23b) befestigt sind.

2. Rohrbündel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (17, 17') und die Rundbewehrungen (18) seitlich Zapfen (21, 21a, 21b) aufweisen, die senkrecht zu der Stütze (17, 17') oder der Rundbewehrung (18) angeordnet sind und dadurch, daß die Antivibrationsstangen (15) eine Endkappe (22) aufweisen, mit zwei Klauen, die auf dem Zapfen (21, 21a, 21b) greifen und mit einem Klemmittel (23) zur Befestigung der Klauen auf dem Zapfen (21, 21a, 21b).

3. Rohrbündel nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet durch Stützen zur Befestigung einer einzelnen Antivibrationsstange sowie Stützen zur Befestigung zweier Antivibrationsstangen.

4. Rohrbündel nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, gekennzeichnet durch einen Rahmen zur Verhinderung des Sichlösens der Antivibrationsstangen (5) des Bündels, das sich im oberen Bereich des Knotens befindet, und der die Form eines Kamms (25) hat, mit Einschnitten (26) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen (27), deren Breite größer als der Durchmesser eines Rohres (5) des Bündels ist, und mit Endstücken (28), die Befestigungslöcher (29) für den Kamm auf dem Bogen aufweisen.

5. Rohrbündel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Zähne (27) des Kamms ein Langloch (20) aufweist, das auf einen Positionierungsstift gesteckt werden kann, der mit dem entsprechenden Bogen (16) fest verbunden ist.

Claims

1. Tube bundle of a steam generator, comprising tubes (5) which are bent in a U shape, each having two straight branches crimped at their ends in a tube plate (3) and a curved part between the two straight branches, the curved parts of the tubes (5) having different radii of curvature and being arranged adjacent to one another to form a structure of substantially hemispherical form, called a dome, and means for stabilising the tubes (5), comprising anti-vibration bars (15) which are each arranged in substantially radial directions of the dome between the curved parts of two adjacent tubes (5), and bows (16) in the form of a portion of a ring surrounding the outer surface of the dome and arranged in planes all passing through the same diameter of the dome and connected by means of hoops (18) perpendicular to the bows, characterised in that each of the bows (16) has a plurality of fastening brackets (17,17') fixed to the bow and arranged perpendicular to said bow (16) and to the anti-vibration bars (15) which are each fastened, at an outer end, to a bracket (17,17') or to a hoop (18) by mechanical screwing means (23,23a,23b).

2. Tube bundle according to Claim 1, characterised in that the brackets (17,17') and the hoops (18) have, in a lateral position, pivots (21,21a,21b) perpendicular to the bracket (17,17') or to the hoop (18), and in that the anti-vibration bars (15) have an end fork (22) having two jaws capable of engaging on the pivot (21, 21a,21b) and means (23) for the screw clamping of the jaws on the pivot (21,21a,21b).

3. Tube bundle according to Claim 1 or 2,
characterised in that it has both brackets for fixing a single anti-vibration bar and brackets for fixing two anti-vibration bars.

4. Tube bundle according to any of Claims 1, 2 and 3, characterised in that it also has an anti-flyoff yoke for the anti-vibration bars (5) of the bundle, arranged in the upper part of the dome and taking the form of a comb (25) having notches (26) which are located between two successive teeth (27) and the width of which is greater than the diameter of a tube (25) of the bundle, and end pieces (28) having holes (29) for fastening the comb to a bow (16).

5. Tube bundle according to Claim 4, characterised in that each of the teeth (27) of the comb has an oblong hole (30) capable of engaging onto a positioning stud formed on the corresponding bow (16).

Dessins