EP0267350A1 - Assembly by flanges of tube plates in heat exchangers comprising solid titanium tube plates - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to heat exchangers with tubular plates and relates more particularly to the assembly of tubular plates in the sleeves and bottoms of these heat exchangers.
- the seal 9 is made of a special material such as braided asbestos or a synthetic resin loaded with glass fibers.
- the seal 10 is made of a more ordinary material such as synthetic rubber or neoprene.
- the base 19 can be in place of the bolt 20 and the latter can be in place of the base 20 by adapting the notch provided in the flange 16.
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Abstract
Description
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.The present invention relates to heat exchangers with tubular plates and relates more particularly to the assembly of tubular plates in the sleeves and bottoms of these heat exchangers.
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.It applies in particular to condensers which condense the steam coming from steam turbines and more particularly still to condensers which use sea water as cooling fluid. These require both perfect sealing of the tube / plate assembly and resistance to 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.To this end, it is known, as will be seen below with reference to FIGS. 1 to 4 of the drawings, to use tubes welded on a tubular plate which can be either solid in titanium or in carbon steel plated or coated with titanium due to the impossibility of directly welding titanium to steel.
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).Depending on the case, the tube plate is either welded to the body of the exchanger (Figures 1 and 2), or clamped between flanges (Figures 3 and 4).
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.As will be seen, this known assembly, illustrated in FIGS. 1 to 4, has a series of drawbacks that the invention, illustrated in FIGS. 5 and 6 proposes to avoid.
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.To this end, according to the invention, the assembly of the tubular plates pinched between flanges is characterized in that each tubular plate is fixed on the steam side to the flange of the cuff by screws and in that there are provided cooperating means with the face of the flange of the cuff contiguous to the tube plate and the peripheral face of the tube plate to receive and tighten a seal. These means comprise in particular a floating flange intended to marry the assembly formed by the tubular plate and the cuff flange, this floating flange having a chamfered part or the equivalent to delimit with the face of the cuff flange and the face of the tube plate a housing for the seal, the seal pressing against the aforementioned faces when the floating flange is tightened against the flange of the cuff.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront ci-après en se référant aux figures 5 et 6 des dessins.Other characteristics and advantages of the invention will emerge below with reference to Figures 5 and 6 of the drawings.
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.
- - Figure 1 relating to the prior art illustrates a cuff and tube plate assembly at the junction between the cuff and the bottom of the heat exchanger;
- - Figure 2 shows a detail of the assembly of Figure 1 with a point of corrosion;
- - Figure 3 illustrates an alternative assembly of the prior art;
- - Figure 4 gives an overview of a condenser of the prior art; and
- - Figures 5 and 6 illustrate two embodiments of an assembly according to the present invention.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent les mêmes éléments.In these different figures, the same reference notations designate the same elements.
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.In FIG. 1 relating to the prior art, the
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.The different parts of the assembly are welded together, the welds being designated 4. On the side where it is in contact with seawater, the
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.At this periphery, the protection of carbon steel against corrosion accelerated by the galvanic couple between carbon steel and titanium is ensured by a
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.The correct application of a protective coating on carbon steel and up to titanium is a difficult operation, the satisfactory result of which cannot be ensured with perfect certainty and which requires regular inspection.
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.A covering defect located in the transition zone marked A (see Figure 2) quickly leads to significant and localized corrosion with perforation. This causes pollution of enclosure B by the fluid circulating in the enclosure.
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.The known technique for overcoming this problem, a technique illustrated in FIG. 3, consists in using a
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.In this way the covering or
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.The
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.The
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.In this same figure 4, in addition to the elements already described, a steam inlet 11, a
Les variations d'étanchéité des joints au cours du temps peuvent provoquer soit des fuites vers l'extérieur, soit des entrées d'air.Variations in the sealing of the seals over time can cause either leaks to the outside or air inlets.
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.Another technique known to remedy the aforementioned difficulties is disclosed in EP-A-0123940. It also uses a massive titanium tubular plate and is applicable both in cases where the tubular plate is welded to the cuff as in cases where this same plate is fixed to it by flanges. At the connection points between the tube plate and the sleeve or the bottom of the condenser, the connection is made by means of a titanium plate welded to the sleeve or the bottom of the condenser by explosion. The tube plate is fixed there by welding on the side of the steam enclosure B.
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.This solution has the drawback that the junction between the
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.Figures 5 and 6 illustrate the variants of the solution provided by the present invention in the case of a massive titanium plate pinched between two flanges, to avoid the aforementioned drawbacks.
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.The massive
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.A
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.As a variant, the
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.The seal 17 of appropriate dimensions and shapes placed in its housing is pressed against the three
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. The solution thus proposed has the advantage that the seal 17 is always replaceable. You just have to loosen the assembly 18-20.
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