FR2515806A1 - Earthquake proof fixing for covers of steam generator - has window in inner cover with parallel sliding faces engaging outer cover - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif de fixation d'un faisceau tubulaire, pouvant être monte notamment à l'intérieur d'un générateur de vapeur et devant resister sans dommages aux seismes. L'invention concerne aussi le procédé de montage pour un tel dispositif. The present invention relates to a device for fixing a tube bundle, which can be mounted in particular inside a steam generator and which must resist without damage to earthquakes. The invention also relates to the mounting method for such a device.
La réalisation de dispositifs complexes et de grande dimension, tels que des échangeurs thermiques est rendue encore plus délicate lorsque ces installations doivent être étudiées pour résister aux séismes. La difficulte principale réside dans le choix des liaisons entre les divers éléments qui constituent l'installation. Ces liaisons doivent résister, sans endommager les éléments, lors des séismes qui sont caractérisés par des mouvements du sol qui transmettent des accélérations dans toutes les directions. Dans le cas de générateurs de vapeur, notamment du type sodium-eau, les éléments internes reçoivent des chocs thermiques très violents du fait de la présence du sodium liquide qui a une conductibilité thermique très élevée.Les différentes pièces qui constituent un tel générateur de vapeur présentent donc des dilatations différentielles importantes, et il n'est pas possible de disposer un grand nombre de points de fixation rigide entre ces différentes nièces sans encourir le risque de créer dans la structure des contraintes anormalement élevées du fait des variations de dilatation. Dans un générateur de vapeur du type sodium-eau, le faisceau tubulaire qui constitue le circuit eau-vapeur est maintenu à l'intérieur d'une enveloppe, appelée "enveloppe du faisceau", cette enveloppe de forme cylindrique, est disposée de façon coaxiale à l'intérieur d'une enveloppe cylindrique externe qui constitue la structure rigide essentielle du génerateurda vapeur. Le problème concerne donc les dispositifs de fixation de l'enveloppe du faisceau par rapport à l'enveloppe externe. The realization of complex and large devices, such as heat exchangers is made even more difficult when these installations must be studied to resist earthquakes. The main difficulty lies in the choice of connections between the various elements which constitute the installation. These connections must resist, without damaging the elements, during earthquakes which are characterized by movements of the ground which transmit accelerations in all directions. In the case of steam generators, in particular of the sodium-water type, the internal elements receive very violent thermal shocks due to the presence of liquid sodium which has a very high thermal conductivity. The different parts which constitute such a steam generator therefore have significant differential expansion, and it is not possible to have a large number of rigid fixing points between these different nieces without incurring the risk of creating abnormally high stresses in the structure due to variations in expansion. In a sodium-water type steam generator, the tubular bundle which constitutes the water-steam circuit is maintained inside an envelope, called "bundle envelope", this cylindrical envelope, is arranged coaxially. inside an external cylindrical envelope which constitutes the essential rigid structure of the steam generator. The problem therefore relates to the devices for fixing the envelope of the bundle relative to the external envelope.
La présente invention concerne donc un dispositif de fixation antiséisme d'un faisceau tubulaire, notamment pour générateur de vapeur, le faisceau tubulaire étant contenu dans une enveloppe cylindrique du faisceau, le du fai dispositif de fixation établissant une liaison entre Irenveloppelet uae en- veloppe cylindrique externe concentrique. The present invention therefore relates to a device for securing an anti-earthquake of a tube bundle, in particular for a steam generator, the tube bundle being contained in a cylindrical envelope of the bundle, the of the weak fixing device establishing a connection between the envelope and the cylindrical envelope concentric external.
Afin de pallier les inconvénients précédemment décrits, ce dispositif de fixation anti-séisme présente la caractéristique essentielle d'être constitué d'au moins trois liaisons coulissantes entre l'enveloppe cylindrique externe et l'enveloppe du faisceau, ces liaisons coulissantes autorisant un dénlacement de l'enveloppe du faisceau par rapport à l'enveloppe externe selon une direction à la fois longitudinale et radiale, ces liaisons étant d'autre part régulièrement réparties sur un cercle de l'enveloppe externe. In order to overcome the drawbacks described above, this earthquake-resistant fastening device has the essential characteristic of being made up of at least three sliding connections between the external cylindrical envelope and the bundle envelope, these sliding connections allowing a separation of the envelope of the bundle with respect to the external envelope in a direction that is both longitudinal and radial, these connections being on the other hand regularly distributed over a circle of the external envelope.
Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu que chaque liaison coulissante soit constituée d'une pièce de liaison solidaire de la paroi interne de l'enveloppe externe, cette pièce s'étendant en direction radiale vers l'intérieur en s'engageant, de façon coulissante, dans une fenêtre correspondante ménagée dans l'enveloppe interne. According to another characteristic of the invention, it is provided that each sliding connection is made up of a connecting piece integral with the internal wall of the external envelope, this piece extending in the radial direction towards the interior in s' slidingly engaging in a corresponding window in the internal envelope.
Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu que ladite pièce de liaison comporte deux faces parallèles de glissement, s'é- tendant parallèlement à l'axe longitudinal de l'enveloppe et en direction radiale, et d'autre part que ladite fenêtre ménagée dans l'enveloppe du faisceau comprend deux faces parallèles de glissement venant s'ajuster avec un jeu minimum sur les faces parallèles de ladite pièce de liaison. According to another characteristic of the invention, it is provided that said connecting piece comprises two parallel sliding faces, extending parallel to the longitudinal axis of the envelope and in the radial direction, and on the other hand that said window provided in the envelope of the bundle comprises two parallel sliding faces which adjust with minimum clearance on the parallel faces of said connecting piece.
D'autres caractéristiques propres à l'invention apparattront lors de la description de l'exemple détaillé de réalisation qui va suivre, illustré par les figures annexées. Other characteristics specific to the invention will appear during the description of the detailed example of embodiment which follows, illustrated by the appended figures.
La figure 1 représente une coupe schématique d'un générateur de vapeur, dans un plan radial passant par les dispositifs de fixation conformes à la présente invention. Figure 1 shows a schematic section of a steam generator, in a radial plane passing through the fixing devices according to the present invention.
La figure 2 représente une vue partielle en perspective du générateur de vapeur au niveau d'un des éléments de guidage selon la présente invention. 2 shows a partial perspective view of the steam generator at one of the guide elements according to the present invention.
La figure 3 représente une vue de face d'un élément de guidage pro re à l'invention. Figure 3 shows a front view of a guide element re re to the invention.
La figure 4 représente une coupe selon A-A de la figure 3. FIG. 4 represents a section along A-A of FIG. 3.
La figure 5représente une coupe selon B-B de la figure 3. Figure 5 shows a section along B-B in Figure 3.
Nous allons maintenant décrire plus en détail un exemple de réalisation d'un dispositif de fixation conforme à l'.lLvention. We will now describe in more detail an embodiment of a fixing device in accordance with the invention.
En se référant à la figure 1, on distingue, de façon schématiques constitué essentiellement de façon classique, d'une enveloppe rigide externe 10 de forme cylindrique, d'un faisceau tubulaire 19, et d'une enveloppe du faisceau 9. Le faisceau tubulaire 19 est maintenu rigidement à l'intérieur de l'enceinte du faisceau 9 par tout moyen connu. Le problème consiste donc à maintenir d'une façon rigide l'enveloppe du faisceau 9 par rapport à l'enveloppe externe 10.Le problème n'est pas simple car il faut réaliser une liaison rigide, sans jeu excessif, suffisamment solide pour résister aux efforts dans toutes les directions dus à un séisme qui conserve en permanence la position concentrique de l'enveloppe du faisceau 9 par rapport à l'envelo)pe externe 10, et ceci quelles que soient les différences de dilatation qui peuvent seproduire entre l'enveloppe du faisceau 9 et l'enve- loppe externe 10. Dans ce but, le dispositif de fixation propre à l'invention est constitué principalement de plusieurs pièces de liaison (1 à 8) solidaires de la paroi interne de l'enveloppe externe 10, et s'étendant en direction radiale vers l'intérieur, en s'engageant de façon coulissante dans des fenêtres correspondantes (11 à 18) ménagées dans l'enveloppe du faisceau 9.Bien que le nombre minimum des liaisons coulissantes soit de trois, il est préférable d'en disposer un nombre nettement plus grand et dans l'exemple de réalisation qui est décrit ici nous en avons disposé huit, comme représenté en figure 1. Referring to FIG. 1, there is a schematic distinction, consisting essentially essentially in a conventional manner, of an external rigid envelope 10 of cylindrical shape, of a tube bundle 19, and of an envelope of the bundle 9. The tubular bundle 19 is held rigidly inside the enclosure of the bundle 9 by any known means. The problem therefore consists in rigidly maintaining the envelope of the bundle 9 with respect to the external envelope 10. The problem is not simple because it is necessary to make a rigid connection, without excessive play, sufficiently solid to resist forces in all directions due to an earthquake which permanently retains the concentric position of the envelope of the bundle 9 relative to the external envelope 10, eg regardless of the differences in expansion which may occur between the envelope of the bundle 9 and the external envelope 10. For this purpose, the fixing device specific to the invention consists mainly of several connecting parts (1 to 8) integral with the internal wall of the external envelope 10, and extending in a radial direction inwards, slidingly engaging in corresponding windows (11 to 18) formed in the envelope of the bundle 9. Although the minimum number of sliding connections is three, it is preferred ble to have a significantly larger number and in the embodiment which is described here we have arranged eight, as shown in Figure 1.
Dans le dispositif de fixation propre à l'invention qui vient d'être décrit il apparaît clairement que rien ne s'oppose à la dilatation de l'en- veloppe du faisceau 9 par rapport à ltenveloppe externe 10 dans la mesure où l'on néglige les forces de frottement dans les éléments de glissement. In the fixing device specific to the invention which has just been described, it clearly appears that there is nothing to prevent the expansion of the envelope of the bundle 9 relative to the external envelope 10 insofar as one neglects the frictional forces in the sliding elements.
Par ailleurs, le dispositif de fixation propre à l'invention établit bien une liaison sans jeu entre l'enveloppe du faisceau 9 et l'enveloppe externe 10, dans la mesure où l'on néglige les jeux à l'intérieur des liaisons coulissantes. D'autre part, ce dispositif de fixation résiste très bien aux séismes, en effet, s'il existe une accéleration de direction F (figure 1), les efforts qui en résultent et qui sont transmis de l'enveloppe externe 10 à l'enveloppe du faisceau 9 passent essentiellement par l'intermédiaire des éléments de guidage 1, 11 et 5, 15, et ces efforts ont par conséquent la particularité de s1 appliquer à l'enveloppe du faisceau 9 de façon tangentielle F' F", ce qui est bien meilleur du point de vue résistance des matériaux que si ces efforts s'appliquaient radialement sur ltenveloppe du faisceau 9.Furthermore, the fixing device specific to the invention does indeed establish a link without play between the envelope of the bundle 9 and the external envelope 10, insofar as the play inside the sliding links is neglected. On the other hand, this fixing device is very resistant to earthquakes, in fact, if there is an acceleration of direction F (FIG. 1), the forces which result therefrom and which are transmitted from the external envelope 10 to the envelope of the bundle 9 pass essentially through the guide elements 1, 11 and 5, 15, and these efforts therefore have the particularity of being applied to the envelope of the bundle 9 tangentially F ′ F ″, which is much better from the point of view of resistance of the materials than if these forces were applied radially to the envelope of the bundle 9.
Il faut se rendre compte, que dans le cas d'un générateur de vapeur pour centrale nucléaire, l'ensemble formé par le faisceau tubulaire, ses supports, son enveloppe et le sodium contenu à l'intérieur, peut représenter une masse de cent tonnes environ. Si cet ensemble est relié à l'enveloppe externe 10 avec un jeu de quelques millimètres, lors d'un séisme ces jeux suffiront pour créer des chocs énormes et des effets de rebondissement néfastes pour l'ensemble de la structure. Or, si on reliait l'enveloppe du faisceau 9 à l'enveloppe 10 par de simples butées radiales, il faudrait bien laisser un jeu de plusieurs millimètres pour permettre les diitations de l'enveloppe du faisceau qui sont grandes étant donné que la structure fait environ 3 mètres de diamètre.Ce sont en fait ces grandes dimensions de l'installation qui justifient l'intérêt de la disposition nouvelle de la présente invention. It should be realized that in the case of a steam generator for a nuclear power plant, the assembly formed by the tube bundle, its supports, its envelope and the sodium contained inside, can represent a mass of one hundred tonnes. about. If this assembly is connected to the external envelope 10 with a clearance of a few millimeters, during an earthquake these clearances will suffice to create enormous shocks and detrimental rebound effects for the entire structure. However, if the envelope of bundle 9 was connected to envelope 10 by simple radial stops, it would be necessary to leave a play of several millimeters to allow the diitations of the envelope of the beam which are large since the structure makes about 3 meters in diameter. It is in fact these large dimensions of the installation which justify the advantage of the new arrangement of the present invention.
En se référant maintenant aux figures 2 à 5, on distingue un exemple de réalisation des liaisons coulissantes qui constituent le dispositif de fixation propre à l'invention. On distingue, dans ces différentes vues, l'enveloppe externe cylindrique 10 constituant la structure rigide essentielle du générateur de vapeur, ltenveloppe du faisceau 9 qui est cylindrique et coaxiale à ltenvelop?e 10, une des fenêtres 11 ménagées dans l'en- veloppe 9, sur l'enveloppe externe 10, au niveau de la fenêtre 11, est soudée une pièce 25 dont on distingue le cordon de soudure 27, sur cette pièce 25 est rapportée et fixée rigidement une pièce 24 qui est engagée de façon coulissante dans la fenêtre 11.Nous voyons par conséquent que ce montage permet à l'enveloppe du faisceau 9 de coulisser sur la pièce 24, à la fois selon une direction radiale C et selon une directionlongitudinale D, ceci afin de permettre à l'enveltppe du faisceau 9 de se dilater dans toutes les directions. La fenêtre 11 doit avoir une dimension dans le sèns longitudinal supérieure aux dimensions des pièces 24 ou 25, afin de permettre le déplacement longitudinal selon D de ltenveloppe du faisceau 9 par rapport à l'en- veloppe externe 10. La pièce 24 comporte deux faces parallèles 20, 21 qui viennent s'engager dans la fenêtre 11 en coulissant avec un jeu minimum contre les faces parallèles 22, 23. La pièce 24 est positionnée par rapport à la pièce 25 par une glissière 28 longitudinale, la fixation rigide étant obtenue par-les vis 26.Afin de faciliter le glissement longitudinal entre la pièce 24 et l'enveloppe 9, les faces 20 et 21 parallèles en première approximation peuvent être très légèrement convexes ou arrondies à leurs ex trémités. Referring now to Figures 2 to 5, there is an exemplary embodiment of the sliding connections which constitute the fixing device specific to the invention. In these different views, a distinction is made between the cylindrical external envelope 10 constituting the essential rigid structure of the steam generator, the bundle envelope 9 which is cylindrical and coaxial with the envelope 10, one of the windows 11 formed in the envelope. 9, on the outer casing 10, at the level of the window 11, is welded a part 25 from which the weld bead 27 is distinguished, on this part 25 is attached and rigidly fixed a part 24 which is slidably engaged in the window 11. We therefore see that this assembly allows the envelope of the bundle 9 to slide on the part 24, both in a radial direction C and in a longitudinal direction D, this in order to allow the envelope of the bundle 9 to expand in all directions. The window 11 must have a dimension in the longitudinal direction greater than the dimensions of the pieces 24 or 25, in order to allow the longitudinal displacement along D of the bundle envelope 9 with respect to the external envelope 10. The piece 24 has two sides parallel 20, 21 which engage in the window 11 by sliding with minimum clearance against the parallel faces 22, 23. The part 24 is positioned relative to the part 25 by a longitudinal slide 28, the rigid fixing being obtained by the screws 26. In order to facilitate the longitudinal sliding between the part 24 and the casing 9, the faces 20 and 21 parallel in first approximation can be very slightly convex or rounded at their ends.
La présente invention concerne aussi le procédé de montage du dispositif de liaison anti-séisme conforme à l'invention et qui a été décrit précédemment. Ce procédé consiste, dans l'ordre chronologique, à souder les différents éléments 25 aux endroits déterminés de l'enveloppe externe 10, à usiner les fenêtres 11 correspondantaux endroits correspondants de l'en- veloppe interne 9, à enfiler l'enveloppe interne 9 renfermant le faisceau tubulaire 19 à l'intérieur de l'enveloppe externe 10, à la positionner de façon concentrique, à mesurer, pour chaque liaison à établir, la position exacte de la pièce 25 par rapport à la fenêtre correspondante 11, à usiner les faces parallèles 20, 21 de la pièce 24 brute en fonction des mesures relevées, puis à monter rigidement avec les vis 26 la pièce 24 ainsi usinée sur la pièce 25 de façon que les faces de glissement 20, 21, 22, 23 soient ajustées avec un jeu minimum. The present invention also relates to the method of mounting the anti-earthquake connection device according to the invention and which has been described previously. This method consists, in chronological order, of welding the different elements 25 at the determined locations of the outer casing 10, of machining the windows 11 corresponding to the corresponding locations of the inner casing 9, of threading the inner casing 9 enclosing the tubular bundle 19 inside the outer casing 10, positioning it concentrically, measuring, for each connection to be established, the exact position of the part 25 relative to the corresponding window 11, machining the parallel faces 20, 21 of the raw piece 24 according to the measurements taken, then to be rigidly mounted with the screws 26 the piece 24 thus machined on the piece 25 so that the sliding faces 20, 21, 22, 23 are adjusted with minimum clearance.
Bien sûr, le dispositif de fixation qui vient d'être décrit ne suffit pas à lui seul à positionner complètement l'enveloppe du faisceau 9 par rapport à l'enveloppe externe 10, il faut en effet prévoir, de façon tout à fait connue, une liaison dans la direction longitudinale, à une extrémité ou à l'autre de l'enveloppe du faisceau 9 avec des pièces reliées à l'enveloppe externe 10. Of course, the fixing device which has just been described is not sufficient in itself to completely position the envelope of the bundle 9 relative to the external envelope 10, it is indeed necessary to provide, in a completely known manner, a connection in the longitudinal direction, at one end or the other of the envelope of the bundle 9 with parts connected to the external envelope 10.
La présente invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit, elle en comporte au contraire toutes les variantes, et elle peut aussi être appliquée à d'autres installations que des générateurs de vapeur du type sodium-eau, par exemple à toute installation dce, changeur thermique. The present invention is not limited to the embodiment which has just been described, on the contrary it includes all the variants thereof, and it can also be applied to installations other than steam generators of the sodium-water type. , for example at any dce installation, thermal changer.
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