Dispositif d'injection d'un liquide dans un tube et générateur de vapeur comportant ce dispositif

Abstract

 @ La canule (220) comporte un divergent (222), des moyens situés à la partie basse de la canule (220) pour la centre et l'immobiliser en translation par rapport au tube (10a), un fourreau (220') entourant la canule. Les moyens pour centrer et immobiliser en translation la canule sur le tube (10a) sont constitués par une partie de centrage (226'), au moins une fente (224') et un cône intérieur (250') formé dans le fourreau, par un cône extérieur (250) fromé à la partie basse de la canule (220), les cônes (250) et (250') étant adaptés à coopérer, des moyens étant prévus pour appliquer élastiquement le cône extérieur (250) sur le cône intérieur (250').

Description

[0001] La présente invention a pour objet un dispositif d'injection d'un Liquide dans un tube comportant une canule disposée dans Ledit tube, cette canule comportant, dans le sens d'injection du fluide, un passage de section rétrécie suivi d'un divergent. Elle s'applique particulièrement à l'injection d'eau dans un générateur de vapeur, notamment du type simple passe à pénétration verticale.

[0002] Les générateurs de vapeur en hélice du type simple passe comportent une enveloppe résistante à la pression contenant des tubes bobinés. Un premier fluide caloporteur appelé fluide primaire circule à l'extérieur de ces tubes. Un fluide secondaire parcourt le réseau de tubes. Il pénètre à travers Le couvercle de l'enveloppe dans Les tubes par des manchons thermiques qui traversent une plaque à tubes, puis descend par des faisceaux de tubes droits placés dans La zone centrale du générateur de vapeur jusqu'à La base des tubes bobinés par LesqueLs il remonte et ressort sous forme de vapeur par des manchons qui traversent Le couvercle à sa périphérie.

[0003] Dans un tel générateur de vapeur, Le débit du fluide secondaire peut être Le siège d'instabilités qui apparaissent particulièrement en régime de faible puissance et qui perturbent gravement Le fonctionnement de l'appareil.

[0004] L'invention a pour objet un dispositif d'injection d'un fluide dans un tube qui remédie à ces inconvénients. Ce dispositif se caractérise en ce qu'il comporte une canule disposée dans Ledit tube, ladite canute comportant, dans le sens d'injection du fluide, un passage de section réduite suivi d'un divergent.

[0005] Les essais ont montré que L'utiLisation d'un tel dispositif d'injection permet de supprimer Les instabilités constatées.

[0006] De préférence, La section de passage du fluide dans La canule est déterminée de manière telle que La vitesse de ce fluide soit supérieure à 0,7 m/s.

[0007] Par ailleurs, L'invention concerne un générateur de vapeur. Ce générateur comporte une enveloppe, une plaque à tubes, située à L'intérieur de L'enveloppe et divisant L'enveLoppe en une boîte à eau et une zone d'échange thermique, une entrée, et une sortie pour un fluide primaire, situées dans La zone d'échange thermique de L'enveLoppe, une entrée et une sortie pour un fluide secondaire, situées dans La boite à eau, une pLuralité de tubes présentant une extrémité d'admission et une extrémité de sortie pour Le fluide secondaire, Lesdites extrémités d'admission et de sortie étant fixées à La plaque à tubes, chaque tube comportant une partie rectiligne du côté de son extrémité d'admission, un dispositif d'injection du fluide secondaire dans un tube comportant un tube, appelé canule, disposé à L'intérieur de L'extrémité d'admission d'un tube et comportant une section de passage pour Le fLuide secondaire. Ladite section de passage de La canule est suivie, dans Le sens de La circulation du fluide secondaire, d'un divergent, un fourreau étant disposé entre Ladite canule et La partie rectiligne du tube, des moyens étant prévus pour centrer La canule par rapport à cette partie rectiligne du tube.

[0008] D'autres caractéristiques et avantages de L'invention apparaîtront encore à La Lecture de La description qui suit Les exemples de réalisation donnés à titre illustratif, en référence aux dessins annexés, sur LesqueLs :

- La figure 1 est une vue en coupe et en perspective d'un générateur de vapeur du type simple passe, dans lequel est installé un dispositif d'injection conforme à l'invention ;

- La figure 2 est une vue en coupe d'un mode de réalisation de L'invention.

[0009] La figure 1 est une vue en coupe et en perspective d'un générateur de vapeur du type simple passe à pénétration verticale équipé d'un dispositif d'injection réalisé conformément à La présente invention ; ce générateur, désigné par la référence générale 2, comporte une enveloppe 4 résistant à la pression, de forme générale cylindrique allongée et d'axe vertical. L'enveloppe 4 présente un fond bombé 11. Elle est fermée à sa partie supérieure par un couvercle 6. Entre Le couvercle et L'enveLoppe se trouve une plaque épaisse 8 appelée plaque à tubes. Le couvercle 6 présente une forme bombée qui délimite un volume 7 appelé "boite à éau". La boîte à eau 7 est divisée en deux zones par La virole 16, une zone centrale circulaire pour L'entrée de L'eau et une zone annulaire de sortie de vapeur. Une canalisation 18 évacue La vapeur. A L'intérieur de l'enveloppe 2, on trouve un réseau de tubes 10. Chaque tube comporte une partie droite 10a disposée verticalement et fixée à La plaque à tubes. La partie droite 10a se termine par un coude qui La raccorde à une partie en spirale 10b raccordée à La zone périphérique de La plaque à tubes 8. Une entrée 4a et une sortie 4b sont aménagées dans l'enveloppe 4 pour permettre la circulation d'un fluide primaire. Un fluide secondaire circule à L'intérieur du réseau des tubes 10. Le fluide secondaire, par exemple de l'eau, pénètre selon Le sens indiqué par La flèche 14 puis dans La boite à eau 7 dans la partie droite 10a des tubes 10.

[0010] Dans un générateur de vapeur de ce type, Le débit du fluide secondaire peut être le siège d'instabilités en régime de faible puissance. La demanderesse a pu établir que pendant sa chute dans Les tubes droits, L'eau se réchauffe et a Le temps d'atteindre sa température de saturation. Par conséquent, il se forme des bulles de vapeur qui ont tendance à remonter Le courant trop faible pour Les entraîner. Ces buLLes viennent s'accumuler à L'entrée du générateur de vapeur dans La zone centrale de La boîte à eau 7 et y former un matelas de vapeur, LequeL se condense brusquement au contact de L'eau froide qui pénètre dans Le générateur de vapeur. Cette condensation brutale produit une dépression qui provoque une inversion du débit en aspirant vers Le haut L'eau qui vient d'être injectée. Ce phénomène transitoire est suivi d'un retour aux conditions normales et La séquence recommence périodiquement.

[0011] L'invention a pour objet un dispositif d'injection d'un fluide dans une tubulure qui supprime ce phénomène. Ce résultat est obtenu par L'augmentation de La vitesse d'injection de manière que L'eau n'ait pas Le temps d'atteindre sa température de saturation pendant son passage dans Les tubes droits 10a. Des essais ont montré que pour un générateur de vapeur tel que celui qui est représenté sur La figure 1, La vitesse d'injection doit être supérieure à 0,7 m/s.

[0012] On a représenté sur La figure 2 une vue en coupe d'un mode de réalisation préféré d'un dispositif d'injection de L'invention.

[0013] La référence 8 désigne La plaque à tubes et La référence 10a un tube fixé dans cette plaque à tubes.

[0014] Le tube 10a est surmonté par une pièce de tête 228. Cette pièce est fixée au tube par emmanchement forcé ou par soudage.

[0015] Le dispositif d'injection comporte une canule 220 constituée par un tube comportant un conduit central 238 de section réduite et dont Le diamètre a été déterminé de manière que La vitesse du fluide secondaire soit toujours supérieure à 0,7 m/sec.

[0016] L'homme du métier, connaissant Les caractéristiques du générateur de vapeur, et notamment Le débit de L'eau secondaire, est facilement à même de déterminer cette section du fait que Le produit du débit par La section de passage est constant.

[0017] A son extrémité inférieure, La canule 220 comporte un divergent 222 permettant d'augmenter La section de passage offerte au fluide et par conséquent de réduire sa vitesse à une valeur faible, de manière à ne pas produire d'érosion dans Le coude du tube situé immédiatement à l'aval de La canule. La pièce rapportée par soudage, dans LaqueLLe est réalisé Le divergent 222 comporte extérieurement une partie conique 250 destinée au centrage et à l'immobilisation de La canule par rapport au tube 10a. A sa partie supérieure, La canule présente une partie filetée 260.

[0018] Une bague de serrage 262 est vissée sur La partie filetée 260. La bague 262 est immobilisée par un contre-écrou 264 arrêté en rotation de manière connue.

[0019] La canule 220 est entourée par un fourreau 220' qui comporte un épaulement extérieur 221'. Dans l'exemple représenté, La pièce sur LaqueLLe est réalisé l'épaulement 221' est rapportée par soudage sur La partie principale du fourreau.

[0020] A sa partie inférieure, Le fourreau comporte une partie cylindrique de centrage 226' dont Le diamètre extérieur est voisin du diamètre intérieur du tube 10a. Le fourreau comporte encore un cône femelle 250' adapté à coopérer avec Le cône mâle 250 de La canule. Des fentes LongitudinaLes 224' sont pratiquées afin de donner une élasticité et permettre L'expansion de La partie conique 250'.

[0021] La pièce de tête 228 comporte un épaulement intérieur destiné à L'appui de L'épauLement 221' du fourreau. Un bouchon 230 est vissé dans une partie fiLetée intérieure de La pièce de tête. Ce bouchon serre L'épauLement 221' sur La pièce de tête. Intérieurement, Le bouchon comporte un Logement pour un ressort hélicoidal 266 qui entoure La canule 220 et qui est situé entre Le bouchon 230 et La bague de serrage 262. Le ressort 266 a pour fonction d'assurer Le serrage et L'expansion de La partie conique 250' du fourreau.

[0022] Ce mode de réalisation présente L'avantage de permettre Le rattrapage des dilatations différentielles entre La canule et Le fourreau au moment de L'injection d'eau froide. De plus, Le déplacement reLatif de La canule par rapport au fourreau se fait Librement au niveau des pièces de tête et non pas sous contrainte de frottement dans Le tube 10a.

Revendications

1. Dispositif d'injection d'un fluide dans un tube comportant une canule (220) disposée dans Ledit tube, cette canule comportant, dans Le sens d'injection du fluide, un passage de section rétrécie suivi d'un divergent, caractérisé en ce que La canule (220) comporte un divergent (222), des moyens situés à La partie basse de La canule (220) pour La centrer et l'immobiliser en translation par rapport au tube 10a, un fourreau (220') entourant La canule.

2. Dispositif selon La revendication 1, caractérisé en ce que La section du passage (238) du fluide dans La canule (220) est telle que la vitesse dudit fluide est supérieure à 0,7 m/s.

3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que Le fourreau (220') comporte au moins une fente (224').

4. Dispositif selon La revendication 1, caractérisé en ce que Les moyens, pour centrer et immobiliser en translation La canule sur Le tube (10a) sont constitués par une partie de centrage (226'), au moins une fente (224°) et un cône intérieur (250') formé dans Le fourreau, par un cône extérieur (250) formé à La partie basse de La canule (220), Les cônes (250) et (250') étant adaptés à coopérer, des moyens étant prévus pour appliquer élastiquement le cône extérieur (250) sur le cône intérieur (250').

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour appliquer Le cône (250) sur Le cône (250') sont constitués par des moyens d'arrêt situés à L'extrémité supérieure de La canule (220) et par un ressort (266) interposé entre Lesdits moyens d'arrêt et un bouchon (230) vissé sur La pièce de tête (238).

6. Dispositif selon La revendication 5, caractérisé en ce que Lesdits moyens d'arrêt sont constitués par une bague de serrage (262) vissée sur une partie filetée (260) de la canule (220) et par un contre-écrou (264).

7. Générateur de vapeur comportant un dispositif d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.

8. Générateur de vapeur comportant une enveLoppe (4), une plaque à tubes (8), située à L'intérieur de l'enveloppe (4) et divisant l'enveloppe en une boîte à eau (7) et une zone d'échange thermique, une entrée (4a), et une sortie (4b) pour un fluide primaire, situées dans La zone d'échange thermique de l'enveloppe, une entrée (14), et une sortie (18) pour un fluide secondaire, situées dans La boîte à eau, une pluralité de tubes (10) présentant une extrémité d'admission et une extrémité de sortie pour le fluide secondaire, Lesdites extrémités d'admission et de sortie étant fixées à La plaque à tubes, chaque tube (10) comportant une partie rectiligne (10a) du côté de son extrémité d'admission, un dispositif d'injection du fluide secondaire dans un tube (10) comportant un tube (220), appelé canule, disposé à L'intérieur de L'extrémité d'admission d'un tube (10) et comportant une section de passage pour Le fluide secondaire, caractérisé en ce que ladite section de passage de La canule est suivie, dans Le sens de La circulation du fluide secondaire, d'un divergent (222), un fourreau (220') étant disposé entre Ladite canule (220) et La partie rectiligne (10a) du tube (10), des moyens étant prévus pour centrer La canule (220) par rapport à La partie rectiligne (10a) du tube (10).

Dessins