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JOINT DE DILATATION DESTINÉ
AUX CENTRALES ÉLECTRIQUES À CYCLE COMBINÉ OBJET DE L'INVENTION
L'invention porte sur des perfectionnements portés aux joints de dilatation souples destinés principalement à des centrales électriques dites à cycle combiné et plus précisément sur des compensateurs de dilatation améliorés pour de tels joints de dilatation et à la constitution de tels joints.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIOUE
Les centrales électriques dites à cycle combiné sont constituées d'une turbine à gaz entraînant un alternateur, d'une chaudière de récupération d'énergie générant de la vapeur, et d'une turbine à vapeur entraînant également un alternateur. Dans certains cas, un seul alternateur est entraîné aussi bien par la turbine à vapeur que par la turbine à gaz.
Les chaudières récupèrent l'énergie contenue dans les gaz d'échappement de la turbine à gaz lesquels sont essentiellement caractérisés par : n grand volume et une température élevée.
Un cycle combiné se caractérise par une,'Ilution très réduite, un rendement très élevé, et une grande vitesse de démarrage.
Un by-pass fumée est souvent installé sur le chemin des gaz d'échappement de la turbine à gaz, avant la chaudière et permet de diriger les gaz chauds soit directement vers l'atmosphère mettant ainsi la chaudière
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hors circuit, soit vers la chaudière, et ce par l'intermédiaire d'un registre (diverter) de déviation des fumées.
Les différentes parties constitutives fixes sont reliées entre-elles par des conduits généralement de grandes dimensions et qui sont appelés à résister à la température et à la pression des gaz, ainsi qu'aux chocs thermiques provoqués par les variations parfois très rapides de la température de ces gaz.
Généralement, les gaines des conduits et les enveloppes de chaudière sont constituées de membranes métalliques étanches aux gaz et convenablement raidies pour résister à leur pression.
Le métal, étant en contact direct avec les gaz chauds, est choisi en fonction de la température de ceuxci, et peut ainsi aller d'un simple acier carbone à un acier inoxydable.
Les gaines sont recouvertes de matériaux isolants thermiques, évitant les déperditions calorifiques et assurant la sécurité du personnel. On parle ici de gaines à isolation externe.
Dans certains cas cependant, la gaine est en acier carbone et l'isolant thermique est placé à l'intérieur, protégé de l'érosion et des turbulences des gaz par une fine tôle d'acier inoxydable.
Toutes ces gaines et enveloppes de grandes dimensions étant ainsi soumises à la température des gaz, se dilatent, tant en longueur qu'en section. Les différentes parties constitutives du système reposent sur certains points fixes évidemment nécessaires et il faut dès lors compenser les variations géométriques dues aux dilatations à l'aide de joints de dilatation qui sont intercalés entre les différents tronçons de gaines et enveloppes : les joints compensent les mouvements relatifs de ces gaines en se déformant de façon réversible.
En cas de transition entre une gaine isolée
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extérieurement en une gaine isolée intérieurement, le joint de dilatation permet le raccordement de ces gaines en absorbant la dilatation métallique différentielle dues aux différences de température de ces parties métalliques de deux types de gaine.
Divers types de joints existent actuellement sur le marché. On distingue : les joints métalliques qui sont des soufflets métalliques à une ou plusieurs ondes pouvant se déformer axialement.
Ce type de joints résiste assez mal aux chocs thermiques et de ce fait, est rarement utilisé. De plus, il ne permet que des mouvements en sens axial à l'exclusion de tout mouvement transversal. les joints souples qui sont constitués de bandes souples en matières textiles et plastiques montées entre deux brides.
Ces bandes souples utilisées permettent les mouvements axiaux et transversaux tout en assurant l'étanchéité aux gaz.
Les matières ne résistent malheureusement pas aux hautes températures et pour remédier à cet inconvénient les bandes souples sont arrangées en multicouches : les premières couches résistent aux hautes températures mais ne sont pas étanches aux gaz ; elles forment l'isolation thermique de l'avant-dernière couche qui assure, elle, l'étanchéité aux gaz.
La dernière couche est également étanche aux gaz mais est principalement destinée à protéger mécaniquement les autres couches des agressions extérieures et d'assurer la tenue mécanique du joint à la pression.
Les brides sur lesquelles la bande souple est boulonnée sont installées généralement perpendiculairement aux parois métalliques de la gaine de façon à sortir de l'isolation thermique.
En dessous de la bande souple, un matelas isolant
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est également prévu, évitant à la bande souple d'être soumise à la pleine température des gaz.
En cas de déplacements importants de deux tronçons de gaine, un joint double peut être installé, comportant deux joints de dilatation en série et un cadre central maintenu à une équidistance des deux gaines par un système de pantographe.
Dans beaucoup de centrales à cycle combiné de par le monde, de nombreux problèmes sont constatés avec les joints de dilatation souples, tels qu'ils existent.
Ces problèmes sont essentiellement de deux ordres :
Dans le cas d'une isolation thermique complète des brides, celles-ci chauffent par conduction de l'intérieur vers l'extérieur, y compris à la connexion boulonnée de la bande souple.
Celle-ci chauffe exagérément et les bandes souples qui vieillissent très rapidement brûlent et le joint n'assure plus sa fonction de liaison et d'étanchéité.
Dans le cas d'une isolation thermique partielle des brides, l'extérieur de celles-ci se refroidit, alors que l'intérieur reste à très haute température.
La bande souple du joint résiste parfaitement mais les brides métalliques sont alors soumises à des contraintes thermiques très élevées et fissurent.
L'étanchéité se dégrade et de plus, les fuites de gaz chauds lèchent la couche supérieure de la bande souple ; celle-ci chauffe exagérément et brûle finalement.
De plus, certaines vapeurs acides contenues dans les fuites de gaz peuvent également se condenser sur la couche extérieure de la bande souple et la dégrader chimiquement, ce qui oblige à sélectionner des matériaux de couche extérieure résistant aux acides.
La bonne tenue d'un joint de dilatation est donc conditionnée par l'équilibre précaire entre différents
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niveaux d'importance de l'isolation thermique et des brides métalliques.
BUTS DE L'INVENTION
L'invention vise à porter remède aux difficultés rencontrées jusqu'à présent. Elle vise en particulier à fournir un joint de dilatation qui, par un choix de ses caractéristiques de conception, permet d'accroître sensiblement la durée de vie des joints de dilatation en service dans des centrales dites à cycle combiné.
ÉLÉMENTS CARACTÉRISTIOUES DE L'INVENTION
Le concept inventif sur lequel repose l'invention réside dans le fait que l'intégralité des brides du joint est maintenue à haute température.
Pour cette raison, aucune contrainte thermique due à une différence de température n'est induite dans les brides.
Du fait cependant que la bande souple ou compensateur est boulonnée sur ces brides chaudes, les contraintes thermiques auxquelles la bande est soumise rendent nécessaire une adaptation de celle-ci.
On s'est aperçu que la bande pouvait être rendue apte à résister à ces contraintes à condition qu'au moins une couche de la bande soit constituée d'une matière capable de résister aux hautes températures. La bande comportera également une couche et de préférence deux couches en matière plastique formant les couches d'étanchéité comme pour un joint classique.
Afin de maintenir les couches d'étanchéité à une température suffisamment basse, il est prévu un élément diffuseur de chaleur ou radiateur est installé entre la clame boulons de serrage de la bande sur les brides et la couche extérieure de cette dernière. La dernière couche de la bande souple voit donc sa température maintenue par le diffuseur de chaleur à une valeur suffisamment basse grâce à la conduction de celui-ci, assurant une durée de vie nettement supérieure aux solutions de l'état de la
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technique.
La matière du diffuseur de chaleur est sélectionnée en fonction de sa conductivité thermique et de sa capacité à évacuer les calories (aluminium, cuivre).
Ses dimensions, épaisseurs et surfaces d'échange avec l'air atmosphérique, ainsi que ses formes sont judicieusement choisies en fonction de la température des gaz et de la température à maintenir sur la dernière couche de la bande souple.
Le passage des boulons de serrage au travers du diffuseur de chaleur comporte une bague isolante (manchon) afin d'éviter que le radiateur ne soit chauffé directement par conduction via les boulons.
De même, l'écrou du boulon est appuyé sur le diffuseur de chaleur via une couche isolante, pour la même raison.
La bande souple comporte éventuellement une première couche en feuille métallique (acier inoxydable, hastelloy, inconel...) réduisant les fuites de gaz éventuelles au travers de la bande souple comprimée sur les brides.
Un matelas isolant peut être éventuellement prévu sous la bande souple. Sa fonction est de remplir la cavité formée et ainsi d'amortir la turbulence des gaz en évitant la vibration et donc l'usure prématurée de la bande souple.
Il évite également la transmission de bruits de l'intérieur vers l'extérieur du joint, mais n'a aucun rôle d'isolant thermique fiable.
Bien entendu, diverses combinaisons de matières pour les couches sont possibles. Il est évident également que les couches dites d'étanchéité ne sont pas en contact direct avec les parties les plus chaudes mais qu'au contraire, elles sont séparées de celles-ci par une matière isolante résistant aux hautes températures.
Il est particulièrement inattendu qu'un concept aussi simple permette de porter remède aux principales
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difficultés rencontrées jusqu'à présent dans les centrales du type mentionné. En fait, les points faibles dans ces centrales, et le problème deviendra de plus en plus aigu à mesure que les puissances et ainsi les températures en service s'accroîtront, proviennent des difficultés à maîtriser l'usure anormalement rapide des joints.
L'invention permet une économie considérable à ce niveau.
Le choix des matières possibles en fonction des desiderata sera illustré à l'aide des exemples qui suivent destinés à illustrer l'invention sans caractère limitatif.
L'invention sera également décrite en regard de formes d'exécution préférées en référence aux dessins annexés.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Dans les dessins : la Fig. 1 représente une vue schématique d'une partie d'installation de centrale électrique à cycle combiné montrant les points fixes d'appui et mettant en évidence les nécessités de créer des joints d'expansion.
Il convient de noter que ce type de joint peut atteindre des dimensions de l'ordre de 20 m de côte ; la Fig. 2 représente une vue de détail en coupe selon A-A de la Fig. 1 au niveau d'un joint d'expansion illustrant le concept inventif de l'invention ;
La Fig. 3 est une vue en coupe d'un boulon de serrage et de son isolation.
La Fig. 4 est une vue en coupe des différentes couches pouvant constituer, selon une forme d'exécution possible, une bande souple de joint selon l'invention.
Des repères de références identiques sont utilisés pour des éléments identiques ou similaires dans les figures.
Dans la figure 1 on a représenté un schéma d'une
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installation d'une centrale électrique à cycle combiné. Les points fixes sont identifiés par le symbole"X", les
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joints d'expansion par C ou D et les points d'appui simples (glissants) par une flèche.
Une turbine à gaz 1, grâce à un registre (diverter) 2, permet la circulation des gaz soit vers un "by-pass"3, soit, par un coude 4, vers un générateur de vapeur 5.
Dans la figure 2 un tronçon 11 d'un conduit est relié au tronçon suivant par un joint de dilatation. Les tronçons sont isolés de manière classique par une couche d'isolant 15 enveloppant extérieurement le conduit et maintenu en place par tout moyen approprié.
La paroi des conduits 11 est conformée à chaque extrémité de façon à former une bride portant le repère général 17. Plusieurs formes ou configurations sont possibles.
Dans le cas particulier représenté, on souhaite permettre des déplacements relatifs aussi bien dans un sens longitudinal que transversal et la bride 17 (de manière classique) est formée en une branche 17a pratiquement perpendiculaire à la paroi du conduit, un plat 17b, une branche 17c et un plat d'extrémité 17d sensiblement dans l'alignement de la paroi du conduit 11.
Les deux plats de chaque extrémité de deux tronçons reliés par le joint du conduit 11 se recouvrent sur une portée suffisante pour accepter les dilatations thermiques et autres en service.
Une cuvette ou saignée périphérique 21 est ainsi créée. Cette cuvette peut si l'on souhaite être remplie d'un matelas isolant 22 dont la fonction sert essentiellement d'amortir la turbulence des gaz en évitant la vibration et donc l'usure prématurée de la bande souple 23.
L'étanchéité aux gaz chauds est réalisée par une bande souple (déformable) 23 constituée de plusieurs couches ou membranes maintenues sur les plats 17b par une connexion boulonnée portant le repère général 25.
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La caractéristique essentielle de l'invention réside dans le fait que dans cette conception, la bride 17 dans son intégralité est soumise au contact des gaz chauds et qu'aucune différence de température notable n'y est induite, ce qui limite fortement les contraintes thermiques auxquelles elle est soumise et donc les phénomènes de fissuration et autres portant atteinte à sa durée de vie.
Dans ces conditions, le choix des matières constitutives des différentes couches constituant la bande souple 23 doit être adaptée aux conditions d'exploitation et la présence d'un élément diffuseur de chaleur (radiateur) représenté dans les figures 2 et 3 sous forme d'une ailette 27 en contact direct avec la bande 23 est souhaitable.
L'élément diffuseur peut bien entendu assumer une forme et des dimensions différentes de celles de l'ailette représentée. Diverses matières bonnes conductrices de la chaleur peuvent être choisies (aluminium ou cuivre par exemple).
Pour éviter que cet élément diffuseur de chaleur ne soit chauffé directement par conduction par le boulon 25, celui-ci est isolé.
Dans la Fig. 3, le boulon 25 est constitué par une vis ou goujon 31 solidaire du plat 17b (plusieurs boulons sont bien entendu disposés sur toute la périphérie du plat 17b). Le goujon 31 traverse des perçages dans la bande souple 23, et est recouvert ensuite d'une bague isolante 33 sur une partie de sa hauteur. Une perçage dans l'ailette 27 et dans un plat de serrage 35 permet le passage du goujon 31. Ensuite une ou plusieurs rondelles (37 et 39) sont intercalées sur le goujon 31 et une rondelle ou plusieurs rondelles rigides (41 et 43) sont encore intercalées avant l'écrou 45.
A titre d'illustration des différentes couches constitutives de la bande souple 23, de l'intérieur vers l'extérieur, c'est-à-dire de la zone chaude vers la zone
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froite, on peut utiliser (à titre d'exemple sans caractère limitatif) : une feuille 51 en acier inoxydable d'environ
0, 05mm d'épaisseur ; un treillis 52 en acier inoxydable à très fines mailles ; six épaisseurs 53 de fibres céramiques et fibres de verre tissées sans liant, de densité variable (en pratique 2 ou 3 densités différentes, la plus élevée venant en premier lieu, tel que, par exemple, les produits vendus sous la dénomination"Thermotex@"et"ThermoquaO" (commercialisés par DEKOMTE Sprl-Belgique) ;
éventuellement une ou deux couches 54 de fibres céramiques non tissées (dans ce cas, le nombre d'épaisseurs tissées est généralement diminué) tel que par exemple en"Isotex"de la firme
Dekomte précitée ; une feuille 55 de PTFE pur ("Teflon@"de Du
Pont de Nemours) de 0, 2mm d'épaisseur ; ou une feuille 56 de PTFE calandrée sur une couche de tissu de verre (par exemple"Thermoflon@"de
Dekomte) ; un tissu de fibres de verre 57 sur les deux faces duquel sont calandrées deux feuilles de
PTFE (par exemple"Thermoflon@"double face de
Dekomte) ; ou un tissu de fibres de verre 58 enrobé d'un fluoroélastomère tel que viton| de Du Pont de
Nemours ou"Fluorel'B"de 3M.
Bien qu'on ait décrit des formes d'exécution préférées de l'invention, il doit être bien entendu que de nombreuses variantes et modifications peuvent être apportées à celles-ci tout en restant dans le cadre du principe inventif. C'est ainsi que différentes
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combinaisons des matières constitutives de la bande souple (23) autres que celles spécifiées ci-dessus sont envisageables. Il en est de même de la géométrie des brides qui peuvent prendre différentes formes.
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EXPANSION JOINT FOR
TO COMBINED CYCLE POWER PLANTS OBJECT OF THE INVENTION
The invention relates to improvements brought to flexible expansion joints intended mainly for so-called combined cycle power plants and more precisely to improved expansion compensators for such expansion joints and to the constitution of such joints.
TECHNOLOGICAL BACKGROUND
The so-called combined cycle power plants consist of a gas turbine driving an alternator, an energy recovery boiler generating steam, and a steam turbine also driving an alternator. In some cases, a single alternator is driven by both the steam turbine and the gas turbine.
The boilers recover the energy contained in the exhaust gases from the gas turbine which are essentially characterized by: n large volume and a high temperature.
A combined cycle is characterized by a very low ilution, a very high yield, and a high starting speed.
A smoke by-pass is often installed on the exhaust gas path of the gas turbine, before the boiler and makes it possible to direct the hot gases either directly to the atmosphere thus putting the boiler
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off, either to the boiler, by means of a smoke deflection register (diverter).
The various fixed component parts are connected to each other by generally large conduits which are called upon to withstand the temperature and pressure of the gases, as well as the thermal shocks caused by the sometimes very rapid variations in the temperature of these gases.
Generally, the ducts and ducts of the boiler are made of gas-tight metal membranes which are suitably stiffened to withstand their pressure.
The metal, being in direct contact with the hot gases, is chosen as a function of the temperature thereof, and can thus range from a simple carbon steel to a stainless steel.
The ducts are covered with thermal insulating materials, preventing heat loss and ensuring the safety of personnel. We are talking about sheaths with external insulation.
In some cases, however, the sheath is made of carbon steel and the thermal insulation is placed inside, protected from erosion and gas turbulence by a thin sheet of stainless steel.
All these large sheaths and envelopes thus being subjected to the temperature of the gases, expand, both in length and in section. The various constituent parts of the system rest on certain obviously necessary fixed points and it is therefore necessary to compensate for the geometric variations due to expansion using expansion joints which are interposed between the different sections of sheaths and envelopes: the joints compensate for the movements relative of these sheaths by deforming reversibly.
In case of transition between an insulated sheath
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externally in an internally insulated sheath, the expansion joint allows the connection of these sheaths by absorbing the differential metallic expansion due to the temperature differences of these metal parts of two types of sheath.
Various types of seals currently exist on the market. A distinction is made between: metal joints which are metal bellows with one or more waves which can deform axially.
This type of seal is not very resistant to thermal shock and therefore is rarely used. In addition, it only allows movements in the axial direction to the exclusion of any transverse movement. flexible joints which consist of flexible strips of textile and plastic material mounted between two flanges.
These flexible bands used allow axial and transverse movements while ensuring gas tightness.
The materials unfortunately do not resist high temperatures and to remedy this drawback the flexible strips are arranged in multilayers: the first layers resist high temperatures but are not gas tight; they form the thermal insulation of the penultimate layer which, for its part, ensures gas tightness.
The last layer is also gas-tight but is mainly intended to mechanically protect the other layers from external aggressions and to ensure the mechanical resistance of the seal to pressure.
The flanges to which the flexible strip is bolted are installed generally perpendicular to the metal walls of the sheath so as to exit from the thermal insulation.
Below the flexible strip, an insulating mattress
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is also provided, preventing the flexible strip from being subjected to the full temperature of the gases.
In the event of large displacements of two sections of sheath, a double joint can be installed, comprising two expansion joints in series and a central frame maintained at an equidistance from the two sheaths by a pantograph system.
In many combined cycle power plants around the world, many problems are seen with flexible expansion joints, as they exist.
These problems are essentially of two kinds:
In the case of complete thermal insulation of the flanges, they heat by conduction from the inside to the outside, including at the bolted connection of the flexible strip.
This heats up excessively and the flexible strips which age very quickly burn and the joint no longer performs its function of connection and sealing.
In the case of partial thermal insulation of the flanges, the exterior of the latter cools, while the interior remains at very high temperature.
The flexible strip of the joint resists perfectly but the metal flanges are then subjected to very high thermal stresses and crack.
The seal deteriorates and, in addition, hot gas leaks lick the upper layer of the flexible strip; it overheats and eventually burns.
In addition, certain acid vapors contained in the gas leaks can also condense on the outer layer of the flexible strip and degrade it chemically, which means that acid-resistant outer layer materials must be selected.
The good performance of an expansion joint is therefore conditioned by the precarious balance between different
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importance levels of thermal insulation and metal flanges.
GOALS OF THE INVENTION
The invention aims to remedy the difficulties encountered so far. It aims in particular to provide an expansion joint which, by a choice of its design characteristics, makes it possible to appreciably increase the life of the expansion joints in service in so-called combined cycle power stations.
CHARACTERISTIC ELEMENTS OF THE INVENTION
The inventive concept on which the invention is based resides in the fact that all of the flanges of the seal are maintained at high temperature.
For this reason, no thermal stress due to a temperature difference is induced in the flanges.
However, because the flexible or compensating strip is bolted to these hot flanges, the thermal stresses to which the strip is subjected make it necessary to adapt it.
It has been found that the strip could be made capable of withstanding these stresses provided that at least one layer of the strip consists of a material capable of withstanding high temperatures. The strip will also comprise a layer and preferably two layers of plastic material forming the sealing layers as for a conventional joint.
In order to maintain the sealing layers at a sufficiently low temperature, a heat diffusing element or radiator is provided between the clamp band clamping bolts on the flanges and the outer layer of the latter. The last layer of the flexible strip therefore sees its temperature maintained by the heat diffuser at a sufficiently low value by virtue of the conduction of the latter, ensuring a lifespan clearly greater than the solutions of the state of the
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technical.
The material of the heat diffuser is selected according to its thermal conductivity and its ability to dissipate calories (aluminum, copper).
Its dimensions, thicknesses and surfaces for exchange with atmospheric air, as well as its shapes are judiciously chosen as a function of the temperature of the gases and of the temperature to be maintained on the last layer of the flexible strip.
The passage of the clamping bolts through the heat diffuser includes an insulating ring (sleeve) to prevent the radiator from being heated directly by conduction via the bolts.
Likewise, the bolt nut is pressed onto the heat diffuser via an insulating layer, for the same reason.
The flexible band optionally includes a first layer of metal foil (stainless steel, hastelloy, inconel, etc.) reducing any gas leaks through the flexible band compressed on the flanges.
An insulating mattress can optionally be provided under the flexible strip. Its function is to fill the cavity formed and thus dampen the turbulence of the gases by avoiding vibration and therefore premature wear of the flexible strip.
It also prevents the transmission of noise from the inside to the outside of the joint, but has no role as a reliable thermal insulator.
Of course, various combinations of materials for the layers are possible. It is also obvious that the so-called sealing layers are not in direct contact with the hottest parts but, on the contrary, they are separated from them by an insulating material resistant to high temperatures.
It is particularly unexpected that such a simple concept would remedy the main
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difficulties encountered so far in plants of the type mentioned. In fact, the weak points in these plants, and the problem will become more and more acute as the powers and thus the temperatures in service increase, arise from the difficulties in controlling the abnormally rapid wear of the seals.
The invention allows considerable savings at this level.
The choice of possible materials according to the wishes will be illustrated with the aid of the following examples intended to illustrate the invention without being limiting.
The invention will also be described with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
In the drawings: FIG. 1 shows a schematic view of an installation part of a combined cycle power plant showing the fixed support points and highlighting the needs for creating expansion joints.
It should be noted that this type of joint can reach dimensions of the order of 20 m of coast; Fig. 2 shows a detail view in section along A-A of FIG. 1 at an expansion joint illustrating the inventive concept of the invention;
Fig. 3 is a sectional view of a tightening bolt and its insulation.
Fig. 4 is a sectional view of the various layers which can constitute, according to a possible embodiment, a flexible strip of joint according to the invention.
Identical reference marks are used for identical or similar elements in the figures.
In Figure 1 there is shown a diagram of a
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installation of a combined cycle power plant. The fixed points are identified by the symbol "X", the
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expansion joints by C or D and simple support points (sliding) by an arrow.
A gas turbine 1, thanks to a register (diverter) 2, allows the circulation of the gases either to a "by-pass" 3, or, by an elbow 4, to a steam generator 5.
In Figure 2 a section 11 of a conduit is connected to the following section by an expansion joint. The sections are conventionally insulated by an insulating layer 15 externally enveloping the duct and held in place by any suitable means.
The wall of the conduits 11 is shaped at each end so as to form a flange bearing the general reference 17. Several shapes or configurations are possible.
In the particular case shown, it is desired to allow relative displacements both in a longitudinal and transverse direction and the flange 17 (in a conventional manner) is formed in a branch 17a practically perpendicular to the wall of the conduit, a flat 17b, a branch 17c and an end plate 17d substantially in alignment with the wall of the duct 11.
The two plates of each end of two sections connected by the joint of the conduit 11 overlap over a sufficient range to accept thermal and other expansions in service.
A peripheral bowl or groove 21 is thus created. This bowl can, if it is desired to be filled with an insulating mattress 22, the function of which essentially serves to dampen the turbulence of the gases by avoiding vibration and therefore premature wear of the flexible strip 23.
The hot gases are sealed by a flexible (deformable) strip 23 made up of several layers or membranes held on the plates 17b by a bolted connection bearing the general reference 25.
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The essential characteristic of the invention resides in the fact that in this design, the flange 17 in its entirety is subjected to contact with hot gases and that no notable temperature difference is induced therein, which greatly limits the thermal stresses to which it is subjected and therefore cracking and other phenomena affecting its lifespan.
Under these conditions, the choice of materials constituting the different layers constituting the flexible strip 23 must be adapted to the operating conditions and the presence of a heat diffusing element (radiator) shown in FIGS. 2 and 3 in the form of a fin 27 in direct contact with strip 23 is desirable.
The diffuser element can of course assume a shape and dimensions different from those of the fin shown. Various materials which are good conductors of heat can be chosen (aluminum or copper for example).
To prevent this heat diffusing element from being heated directly by conduction by the bolt 25, the latter is insulated.
In Fig. 3, the bolt 25 is constituted by a screw or stud 31 secured to the plate 17b (several bolts are of course arranged over the entire periphery of the plate 17b). The stud 31 passes through holes in the flexible strip 23, and is then covered with an insulating ring 33 over part of its height. A bore in the fin 27 and in a clamping plate 35 allows the passage of the stud 31. Then one or more washers (37 and 39) are interposed on the stud 31 and a washer or more rigid washers (41 and 43) are still inserted before nut 45.
By way of illustration of the various constituent layers of the flexible strip 23, from the inside to the outside, that is to say from the hot zone towards the zone
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cold, it is possible to use (by way of example without limitation): a sheet 51 of stainless steel of approximately
0.05mm thick; a stainless steel trellis 52 with very fine meshes; six thicknesses 53 of ceramic fibers and glass fibers woven without a binder, of variable density (in practice 2 or 3 different densities, the highest coming first, such as, for example, the products sold under the name "Thermotex @" and "ThermoquaO" (marketed by DEKOMTE Sprl-Belgium);
possibly one or two layers 54 of nonwoven ceramic fibers (in this case, the number of woven thicknesses is generally reduced) such as for example in "Isotex" from the firm
Dekomte supra; a sheet 55 of pure PTFE ("Teflon @" from Du
Pont de Nemours) 0.2mm thick; or a sheet 56 of PTFE calendered on a layer of glass fabric (for example "Thermoflon @" from
Dekomte); a glass fiber fabric 57 on the two faces of which two sheets of calendered
PTFE (for example "Thermoflon @" double face of
Dekomte); or a glass fiber fabric 58 coated with a fluoroelastomer such as viton | from Du Pont de
Nemours or "Fluorel'B" from 3M.
Although preferred embodiments of the invention have been described, it should be understood that many variations and modifications can be made thereto while remaining within the scope of the inventive principle. This is how different
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combinations of the constituent materials of the flexible strip (23) other than those specified above are possible. The same applies to the geometry of the flanges which can take different forms.