FR2700383A1 - Echangeur de chaleur dans lequel l'alimentation en fluide secondaire s'effectue en partie haute par un boîtier d'alimentation ouvert vers le bas. - Google Patents

Abstract

Dans un échangeur de chaleur tel qu'un générateur de vapeur équipant une centrale nucléaire, le fluide secondaire est injecté dans la partie haute d'un espace annulaire formé entre une enveloppe extérieure (10) et une enveloppe de faisceau (26) présentant un axe vertical commun. Cette injection est assurée par une tuyauterie d'alimentation (44) qui débouche dans un boîtier d'alimentation (46), ouvert vers le bas. La tuyauterie (44) débouche horizontalement dans le boîtier (46) par un té inversé (44b). Avantageusement, ce té inversé débouche dans un déversoir (62) évitant son dénoyage. Un dispositif (60) de piégeage des corps migrants peut aussi être placé dans le boîtier (46).

Description

ECHANGEUR DE CHALEUR DANS LEQUEL L'ALIMENTATION EN
FLUIDE SECONDAIRE S'EFFECTUE EN PARTIE HAUTE PAR
UN BOITIER D'ALIMENTATION OUVERT VERS LE BAS.

DESCRIPTION
L'invention concerne un échangeur de chaleur tel qu'un générateur de vapeur équipant une centrale nucléaire. Elle se rapporte plus précisément à un échangeur de chaleur comprenant une enveloppe extérieure cylindrique d'axe sensiblement vertical, à l'intérieur de laquelle est disposée coaxialement une enveloppe cylindrique de faisceau contenant un faisceau de tubes d'échange thermique.

Dans les échangeurs de chaleur de ce type, le fluide primaire circule généralement à l'intérieur des tubes du faisceau, alors que le fluide secondaire circule à l'extérieur de ces tubes. Plus précisément, le fluide secondaire est injecté dans l'espace annulaire formé entre l'enveloppe extérieure et l'enveloppe de faisceau, généralement dans la partie supérieure de cet espace, de façon à descendre dans l'espace annulaire précité, puis à remonter à l'intérieur de l'enveloppe de faisceau en bénéficiant de l'apport de chaleur fourni par le fluide primaire qui circule dans les tubes.

Une solution connue pour injecter le fluide secondaire dans la partie haute de l'espace annulaire formé entre l'enveloppe extérieure et l'enveloppe de faisceau est illustrée par le document FR-A-2 477 265.

Le fluide secondaire pénètre dans le générateur de vapeur par une tuyauterie d'alimentation qui est raccordée de façon étanche sur un collecteur d'alimentation fermé, de forme torique ou semi-torique, disposé circonférentiellement dans le haut de l'espace annulaire. Ce collecteur torique ou semi-torique présente, sur sa génératrice supérieure, des trous sur lesquels sont raccordés des tubes en forme de J inversé, assurant l'injection du fluide secondaire dans l'espace annulaire.

Cette technique d'injection du fluide secondaire dans les échangeurs de chaleur présente cependant certains inconvénients.

En premier lieu, les formes particulières des tubes d'injection du fluide secondaire et de la partie haute de l'espace annulaire, dans laquelle sont logés ces tubes, ainsi que la vitesse élevée des jets de fluide secondaire sortant des tubes ont pour conséquence que des tourbillons se produisent dans la partie haute de l'espace annulaire. Ces tourbillons sont génants, car ils diminuent le rendement thermique de l'échangeur de chaleur, notamment lorsqu'il s'agit d'un échangeur à préchauffage.

Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé dans le document FR-A-2 644 926 différentes solutions dont l'une consiste à obturer partiellement l'espace annulaire par une plaque anti-retour et à prolonger vers le bas les tubes en forme de J inversé par des prolongateurs traversant la plaque anti-retour et fixés à cette dernière.

Cependant, la structure du système permettant d'injecter le fluide secondaire dans l'échangeur de chaleur devient alors particulièrement complexe et coûteuse.

De plus, l'intégration de cette structure dans le cycle de fabrication des échangeurs de chaleur pose des problèmes difficiles à résoudre, compte tenu notamment des tolérances de fabrication qui conduisent à des désalignements axiaux, variables pour chaque tube en J inversé, entre l'extrémité inférieure des tubes (non encore munis de leurs prolongateurs), et les perforations correspondantes formées dans la plaque antiretour, pour permettre le passage de ces prolongateurs.

Ces problèmes ont pour conséquence d'allonger de façon difficilement acceptable le cycle de fabrication des échangeurs de chaleur.

La fixation des prolongateurs sur la plaque anti-retour et sur les extrémités des tubes en forme de J inversé a aussi pour conséquence un risque de rupture des prolongateurs sous l'effet des contraintes mécaniques engendrées par les dilatations différentielles qui se produisent notamment entre les périodes de fonctionnement et les périodes d'arrêt de l'échangeur.

La présente invention a précisément pour objet un échangeur de chaleur dans lequel l'injection du fluide secondaire s'effectue dans la partie haute de l'espace annulaire par une structure d'injection telle que la fabrication et l'intégration soient plus simples, plus rapides et moins coûteuses que celles des structures connues, et dont le fonctionnement soit aussi satisfaisant, sans risque de rupture de pièces mécaniques sous l'effet des dilatations différentielles.

Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un échangeur de chaleur comprenant une enveloppe extérieure et une enveloppe de faisceau présentant un axe vertical commun; un faisceau de tubes logé à l'intérieur de 11 enveloppe de faisceau, et des moyens d'alimentation en fluide secondaire, montés dans une région supérieure d'un espace annulaire formé entre l'enveloppe extérieure et l'enveloppe de faisceau, caractérisé par le fait que les moyens d'alimentation en fluide secondaire comprennent une tuyauterie d'alimentation qui traverse l'enveloppe extérieure et débouche dans un boîtier d'alimentation ouvert vers le bas, placé dans ladite région supérieure de l'espace annulaire et s'étendant sur au moins une partie de la circonférence de cet espace.

Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, permettant d'éviter que l'extrémité de la tuyauterie d'alimentation qui débouche dans le boîtier d'alimentation ne se vide en cas de baisse du niveau de fluide secondaire à l'état liquide dans l'échangeur de chaleur, ce qui aurait pour conséquence un risque de coups de bélier dans le circuit secondaire, la tuyauterie d'alimentation débouche à l'intérieur du boîtier d'alimentation dans un déversoir à partir duquel le fluide secondaire s'écoule dans le boîtier par déversement au-dessus d'un bord de ce déversoir, l'embouchure du tuyau d'alimentation étant située en totalité à un niveau inférieur au niveau de ce bord.

Le déversoir s'étend alors avantageusement sur toute la longueur circonférentelle du boîtier d'alimentation, ce qui assure également une meilleure répartition circonférentielle du débit, notamment pour des régimes d'alimentation à faible débit.

Toujours selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le boîtier d'alimentation est ouvert vers le bas au travers d'un dispositif de piégeage de corps migrants. Un tel dispositif, qui se présente sous la forme d'une grille ou d'une structure équivalente, permet d'éviter que des objets tels que des baguettes de soudure, des vis, des boulons, etc., introduits par inadvertance dans le circuit secondaire de l'échangeur lors de la fabrication et pénétrant dans l'échangeur par la tuyauterie d'alimentation, ne viennent se coincer entre les tubes d'échange en risquant de les endommager.

Dans la pratique, les dimensions des trous de passage formés dans le dispositif de piégeage des corps migrants sont donc au plus égales à l'écartement minimal entre deux tubes adjacents du faisceau.

Préférentiellement, la tuyauterie d'alimentation débouche horizontalement à l'intérieur du boîtier d'alimentation, par un té qui débouche selon deux directions opposées, sensiblement tangentiellement par rapport à la circonférence de l'espace annulaire.

Par ailleurs, le boîtier d'alimentation comporte de préférence une paroi supérieure sensiblement horizontale et deux parois latérales, et la tuyauterie d'alimentation traverse la paroi supérieure horizontale avec un certain jeu. Ce jeu permet de faciliter le montage et autorise les dilatations différentielles en fonctionnement. En outre, il permet un passage limité du fluide secondaire et facilite ainsi l'éventage de la boîte.

Pour compléter cet éventage, des perforations d'éventage du boîtier d'alimentation peuvent éventuellement être réalisées en complément sur la paroi supérieure horizontale de ce boîtier.

Pour éviter d'adjoindre à l'échangeur selon l'invention des supports permettant au boîtier d'alimentation de prendre appui sur l'enveloppe de faisceau ou sur une jupe intermédiaire doublant intérieurement l'enveloppe extérieure de l'échangeur, l'une des parois latérales du boîtier d'alimentation est formée avantageusement soit par l'enveloppe de faisceau, soit par cette jupe intermédiaire.

On décrira à présent, à titre d'exemples non limitatifs, différentes formes de réalisation de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels
- la figure 1 est une vue de face illustrant schématiquement, en coupe verticale partielle, un générateur de vapeur réalisé conformément à l'invention
- la figure 2 est une vue en coupe verticale illustrant à plus grande échelle le dispositif d'alimentation en fluide secondaire du générateur de vapeur de la figure 1, selon une première forme de réalisation de l'invention
- la figure 3 est une vue en coupe verticale selon la ligne III-III de la figure 1 illustrant également la première forme de réalisation de l'invention
- la figure 4 est une vue en coupe verticale comparable à la figure 2 illustrant une deuxième forme de réalisation de l'invention
- la figure 5 est une vue comparable aux figures 2 et 4 illustrant une troisième forme de réalisation de l'invention
- la figure 6 est une vue en coupe verticale comparable aux figures 2, 4 et 5 illustrant une quatrième forme de réalisation de l'invention
- la figure 7 est une vue en coupe verticale comparable aux figures 2, 4, 5 et 6 illustrant une cinquième forme de réalisation de l'invention
- la figure 8 est une vue en coupe horizontale comparable à la figure 3 illustrant la forme de réalisation de la figure 7
- la figure 9 est une vue en coupe verticale comparable aux figures 2, 4, 5, 6 et 7, illustrant une sixième forme de réalisation de l'invention ; et
- la figure 10 est une vue en coupe verticale comparable aux figures 2, 4, 5, 6, 7 et 9, illustrant une septième forme de réalisation de l'invention.

On a représenté sur la figure 1 un générateur de vapeur du type à préchauffage, auquel l'invention est particulièrement adaptée. On observera cependant que l'invention peut aussi être utilisée dans un générateur de vapeur de type bouilleur ou dans tout autre échangeur de chaleur présentant une structure voisine.

Sur la figure 1, la référence 10 désigne l'enveloppe extérieure de révolution, d'axe vertical, d'un générateur de vapeur prévu pour assurer le transfert de chaleur entre le circuit d'eau primaire et le circuit secondaire eau-vapeur d'un réacteur nucléaire à eau pressurisée. Plus précisément, cette enveloppe extérieure 10 comporte une partie inférieure 10a, de relativement petit diamètre, une partie supérieure 10b, de relativement grand diamètre, et une partie intermédiaire 10c, de forme tronconique. Cette enveloppe 10 délimite un espace intérieur clos qui est séparé en une zone inférieure primaire et une zone supérieure secondaire par une plaque à tubes horizontale 12 raccordée de façon étanche sur l'enveloppe 10, à la jonction éntre la partie inférieure 10a et le fond hémisphérique de l'enveloppe.

Une cloison verticale 14 divise la zone inférieure primaire, habituellement appelée boîte à eau, en un collecteur d'admission 16 et un collecteur d'évacuation 18 de l'eau circulant dans le circuit primaire du réacteur. Des tubulures 20 et 22, soudées sur le fond hémisphérique de l'enveloppe extérieure 10 du générateur de vapeur, raccordent respectivement les collecteurs 16 et 18 à ce circuit primaire.

Un faisceau de tubes en U inversé 24 est raccordé de façon étanche sur la plaque à tubes 12, dans la zone supérieure secondaire délimitée par cette dernière. Plus précisément, les deux extrémités de chacun des tubes 24 débouchent respectivement dans le collecteur d'admission 16 et dans le collecteur d'évacuation 18.

Le faisceau de tubes 24 est entouré et coiffé par une enveloppe de faisceau 26, disposée coaxialement à l'intérieur de l'enveloppe extérieure 10. La paroi supérieure de cette enveloppe de faisceau 26 est située sensiblement au niveau de la jonction entre la partie supérieure lOb et la partie intermédiaire 10c de l'enveloppe extérieure 10. Cette paroi supérieure est traversée par des passages qui communiquent avec des séparateurs eau-vapeur et avec des dispositifs de séchage (non représentés) logés dans la partie supérieure 10b et qui débouchent à l'extrémité supérieure de l'enveloppe extérieure 10 par une tuyauterie de sortie de vapeur 28.

L'enveloppe de faisceau 26 délimite avec l'enveloppe extérieure 10 un espace annulaire 30. Conformément à l'invention, un dispositif 32 d'injection de l'eau secondaire est placé dans la partie haute de l'es pace annulaire 30. Différentes formes de réalisation de ce dispositif 32 seront décrites en détail par la suite.

Le bord inférieur de l'enveloppe de faisceau 26 est espacé de la plaque à tubes 12, de telle sorte que l'eau secondaire injectée dans le haut de l'espace annulaire 30 par le dispositif 32 descend dans cet espace annulaire puis remonte autour des tubes 24, dans un espace 33 délimité à l'intérieur de l'enveloppe de faisceau 26. Au cours de cette remontée, l'eau secondaire se réchauffe sous l'effet de l'échange thermique qui s'effectue alors entre l'eau primaire et l'eau secondaire à travers les parois des tubes 24. Par conséquent, lorsque l'eau secondaire arrive dans la partie supérieure de l'espace 33, elle se trouve à l'état de vapeur. La vapeur d'eau ainsi formée traverse ensuite les séparateurs eau-vapeur et les dispositifs de séchage situés dans le haut de l'enveloppe extérieure 10, avant de ressortir du générateur de vapeur par la tuyauterie 28.

Dans le cas, illustré sur la figure 1, d'un générateur de vapeur à préchauffage, une jupe 34, de section semi-circulaire, entoure la partie de l'enveloppe de faisceau 26 située à la verticale du collecteur d'évacuation 18 et dans laquelle sont placées les branches descendantes, appelées "branches froides", des tubes 24.

De façon plus précise, la jupe 34 est terminée à chacune de ses extrémités circonférentielles par deux cloisons radiales 35 (figure 3) qui sont raccordées de façon étanche sur l'enveloppe de faisceau 26. La jupe 34 s'étend sur la majeure partie de la hauteur de l'enveloppe de faisceau 26 et son bord inférieur est raccordé sur la plaque à tubes 12 par une liaison semi-étanche (non représentée).

On délimite ainsi, entre la jupe 34 et l'enveloppe de faisceau 26 un espace d'alimentation 36, ouvert vers le haut. Cet espace d'alimentation 36 communique à sa base avec l'espace 33 délimité à l'intérieur de l'enveloppe de faisceau 26 par un passage formé entre le bord inférieur de l'enveloppe de faisceau et la plaque à tube 12.

La partie haute 34a de la jupe 34 présente une forme tronconique évasée vers le haut, afin de rester parallèle à la partie intermédiaire tronconique 10c de l'enveloppe extérieure 10.

Dans un générateur de vapeur à économiseur ou à préchauffage, une plaque verticale 40 est fixée sur la plaque à tubes 12, entre les branches chaudes et froides des tubes 24, dans la partie basse de l'espace intérieur 33.

Le générateur de vapeur illustré sur la figure 1 comprend en outre un certain nombre de plaques entretoises horizontales (non représentées) permettant, de façon classique, de maintenir les tubes 24 à l'intérieur de l'enveloppe de faisceau 26.

Comme l'illustrent plus précisément les figures 2 et 3, le dispositif 32 d'alimentation en eau secondaire conforme à l'invention comprend essentiellement une tuyauterie d'alimentation 44 et un boîtier d'alimentation 46.

De façon plus précise, la tuyauterie d'alimentation 44 traverse radialement la partie supérieure 10b de l'enveloppe extérieure 10 du générateur de vapeur, immédiatement au-dessus de la partie intermédiaire 10c.

A l'intérieur du générateur de vapeur, la tuyauterie d'alimentation 44 comporte un coude 44a orienté à 900 vers le bas, puis un té inversé 44b dont la branche verticale est raccordée sur le coude 44a et dont la branche inférieure horizontale débouche par ses deux extrémités à l'intérieur du boîtier d'alimentation 46 selon deux directions horizontales sensiblement opposées. Cette branche inférieure horizontale du té inversé 44b comporte un axe en arc de cercle centré sur l'axe vertical des enveloppes 10 et 26, comme l'illustre la figure 3.

Comme l'illustre également la figure 3, la tuyauterie d'alimentation 44 pénètre dans le générateur de vapeur en un emplacement situé du côté des branches froides des tubes 24 et, plus précisément, selon un axe orienté perpendiculairement au plan médian du générateur de vapeur, séparant les branches chaudes et les branches froides des tubes 24. La branche inférieure horizontale du té 44b par lequel cette tuyauterie d'alimentation 44 débouche dans le boîtier d'alimentation 46 s'étend circonférentiellement de part et d'autre de l'axe précité, sur une même longueur circonférentielle correspondant à un angle d'environ 300.

I1 est à noter que la branche inférieure horizontale du té 44b, ainsi que le boîtier d'alimentation 46 sont situés en totalité dans l'espace annulaire 32, à un niveau légèrement inférieur à celui du bord supérieur de la jupe 34, qui coïncide approximativement avec la jonction entre la partie supérieure 10b et la partie intermédiaire tronconique 10c de l'enveloppe extérieure 10.

Conformément à l'invention, le boîtier d'alimentation 46 est ouvert vers le bas, de façon à déboucher directement dans l'espace annulaire 30 ou, plus précisément, dans l'espace d'alimentation 36 dans le mode de réalisation illustré sur les figures. Le boîtier d'alimentation 46 comprend une paroi supérieure horizontale 50, une paroi latérale intérieure 52 et une paroi latérale extérieure 54.

La paroi supérieure horizontale 50 est située sensiblement au même niveau que le bord supérieur de la jupe 34. Elle présente un passage circulaire 56 pour la branche verticale du té 44b. Ce passage circulaire 56 présente un diamètre sensiblement supérieur au diamè tre extérieur de cette branche verticale, de façon à ménager un jeu entre ces deux structures. Ce jeu permet de faciliter le montage et de prendre en compte les dilatations différentielles qui se produisent lors du fonctionnement du générateur de vapeur. De plus, il autorise un passage limité du fluide qui se trouve en fonctionnement à l'intérieur du boîtier d'alimentation 46, afin de permettre un éventage de ce boîtier. Des perforations 58 (figure 3) peuvent en outre être réalisées sur la paroi supérieure horizontale 50 du boîtier d'alimentation 46, pour contribuer également à l'éventage de ce boîtier.

La paroi latérale intérieure 52 a la forme d'un demi-cylindre centré sur l'axe vertical de l'échangeur et dont le diamètre est constant sur toute sa hauteur. Elle est située à proximité immédiate de l'enveloppe de faisceau 26 et s'étend, dans le cas illustré sur les figures d'un générateur de vapeur à préchauffage, sur la demi-circonférence correspondant à l'espace d'alimentation 36.

La paroi latérale extérieure 54 présente quant à elle, sur la majeure partie de sa hauteur, la forme d'un demi tronc de cône orienté sensiblement parallèlement aux troncs de cônes formés à ce niveau par la partie intermédiaire 10c de l'enveloppe extérieure 10 et par la partie supérieure 34a de la jupe 34. L'angle du demi tronc de cône formé par la paroi 54 est cependant légèrement plus faible que celui formé par l'enveloppe extérieure 10 et par la jupe 34, de telle sorte que le passage ménagé entre la paroi latérale extérieure 54 et la partie supérieure 34a de la jupe 34 a une section qui diminue progressivement en allant vers le bas.

La partie haute 54a de la paroi latérale extérieure 54 présente une forme en demi tronc de cône inversé par rapport au reste de cette paroi, de façon à défi nir en section à ce niveau, entre la partie supérieure 34a de la jupe 34 et la partie haute 54a de la paroi 54, une forme en entonnoir. Cette forme facilite la reprise de l'eau de recirculation qui redescend de la partie haute du générateur de vapeur dans laquelle sont situés les séparateurs eau-vapeur.

Dans le cas illustré sur les figures d'un générateur de vapeur à préchauffage, le boîtier d'alimentation 46 est fermé à chacune de ses extrémités circonférentielles par une paroi verticale avantageusement confondue avec les parois 35 (figure 3) qui délimitent à ce niveau l'espace d'alimentation 36.

Dans la forme de réalisation illustrée sur les figures 2 et 3, dans laquelle le boîtier d'alimentation 46 est totalement indépendant de l'enveloppe de faisceau 26 et de la jupe 34, des supports (non représentés) doivent être prévus sur l'une ou l'autre de ces deux structures, afin d'assurer la fixation du boîtier d'alimentation 46.

Grâce à l'utilisation combinée du boîtier d'alimentation 46 ouvert vers le bas et de la tuyauterie d'alimentation 44 qui débouche horizontalement à l'intérieur du boîtier 46 par le té 44b, l'eau secondaire introduite dans le générateur de vapeur est dirigée vers le bas par le boîtier d'alimentation ouvert 46.

Dans le cas d'un générateur de vapeur à préchauffage tel qu'illustré sur les figures, cette caractéristique permet d'injecter la quasi totalité du débit d'eau secondaire du côté des branches froides des tubes, ce qui assure un rendement optimal du générateur de vapeur.

En outre ce rendement optimal est obtenu au moyen d'une structure particulièrement simple et dont le coût de fabrication est réduit par rapport aux structures existantes. En effet, le dispositif d'alimentation en eau secondaire conforme à l'invention peut être facilement monté en usine, de telle sorte que son intégration lors de l'assemblage du générateur de vapeur peut être réalisée aisément et sans perte de temps. Lors de ces opérations d'assemblage, la paroi supérieure horizontale 50 du boîtier d'alimentation 46 forme de plus un plancher permettant aux ouvriers de réaliser de façon plus aisée le joint final d'assemblage des parties hautes et basses de l'enveloppe extérieure 10, avant de ressortir du générateur de vapeur par les trous d'homme prévus à cet effet. La maintenance du générateur de vapeur est également facilitée par la simplicité de la structure du dispositif d'alimentation en eau secondaire selon l'invention.

Comme on l'a illustré sur les figures 2 et 3, un dispositif de piégeage des corps migrants peut avantageusement être intégré dans le boîtier d'alimentation 46, en dessous du té 44b par lequel la tuyauterie d'alimentation 44 débouche dans ce boîtier. Ce dispositif de piégeage des corps migrants est constitué par une grille 60 ou par tout dispositif équivalent tel qu'une plaque perforée. La grille 60 ou le dispositif équivalent délimite des passages dont les dimensions sont au plus égales à celles qui séparent les tubes 24 les plus proches du faisceau de tubes. Les corps migrants éventuellement présents dans le circuit secondaire et dont les dimensions risqueraient d'entraîner leur coincement entre les tubes 24 et, par conséquent, d'endommager ces derniers, sont ainsi automatiquement piégés par la grille 60. En revanche, cette grille ou le dispositif équivalent sont choisis afin de réduire aussi faiblement que possible la section de passage pour l'eau secondaire. La grille 60 est disposée horizontalement sur toute la section du boîtier d'alimentation 46, entre les parois latérales 52 et 54 et entre les parois verticales d'extrémité 35.

Dans la forme de réalisation de l'invention qui vient d'être décrite en se référant aux figures 2 et 3, le boîtier d'alimentation 46 est fixé au moyen de supports qui sont montés selon le cas soit sur l'enveloppe de faisceau 26, soit sur la jupe 34. La structure d'alimentation 32 en eau secondaire peut toutefois être encore simplifiée soit en formant directement la paroi latérale intérieure du boîtier d'alimentation 46 sur l'enveloppe de faisceau 26, comme l'illustre la figure 4, soit en formant directement la paroi latérale extérieure du boîtier d'alimentation 46 sur la jupe 34, comme l'illustre la figure 5.

Dans le cas où la paroi latérale intérieure du boîtier d'alimentation 46 est formée sur l'enveloppe de faisceau 26, comme l'illustre la figure 4, la paroi supérieure horizontale 50 du boîtier 46, ainsi que les supports de la grille 60, lorsqu'elle existe, sont fixés directement sur l'enveloppe de faisceau 26. Le dispositif 32 est, par ailleurs, totalement identique à celui qui a été décrit précédemment en se référant aux figures 2 et 3.

Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 5, la paroi latérale extérieure du boîtier d'alimentation 46 est formée directement sur la partie supérieure tronconique 34a de la jupe 34. Cette partie supérieure 34 comporte alors une partie haute 34b, de forme tronconique inversée, donnant à ce niveau à l'espace formé entre la jupe 34 et la partie intermédiaire tronconique 10c de l'enveloppe extérieure 10 une section en forme d'entonnoir. Cette forme améliore la récupération de l'eau de recirculation en provenance des séparateurs eau-vapeur situés dans la partie haute du générateur de vapeur. Dans ce cas, la paroi supérieure horizontale 50 du boîtier d'alimentation 46, ainsi que les supports de la grille 60, lorsqu'elle existe, sont fixés directement sur la jupe 34.

Les formes de réalisation qui viennent d'être décrites en se référant aux figures 4 et 5 ont pour avantage de simplifier la structure du dispositif d'alimentation en eau secondaire, en permettant la suppression des supports reliant le boîtier d'alimentation à 1'enve- loppe de faisceau 26 ou à la jupe 34 dans la forme de réalisation des figures 2 et 3. Par rapport à la forme de réalisation de la figure 5, la forme de réalisation de la figure 4 a en outre pour avantage comme dans la forme de réalisation des figures 2 et 3, d'assurer la reprise de la majeure partie de l'eau de recirculation dans l'espace d'alimentation 36.

La figure 6 illustre une autre forme de réalisation perfectionnée du dispositif 28 d'alimentation en eau secondaire, permettant d'éviter tout risque de dénoyage de l'extrémité de la tuyauterie d'alimentation 44 qui débouche dans le boîtier d'alimentation 46, en cas de baisse du niveau d'eau dans le générateur de vapeur et, par conséquent, d'empêcher les coups de bélier dans le circuit secondaire. Cette forme de réalisation permet également une meilleure répartition circonférentielle du débit, en particulier pour les régimes d'alimentation à faible débit.

Dans ce cas, le boîtier d'alimentation 46 est équipé intérieurement d'un déversoir ou goulotte 62 qui s'étend circonférentiellement sur toute la longueur du boîtier d'alimentation 46, entre les parois verticales d'extrémité 35. Ce déversoir 62 présente une section en forme de U et sa paroi latérale intérieure est formée sur la paroi latérale intérieure 52 du boîtier d'alimentation 46. La paroi latérale extérieure 62a du déversoir 62 est située quant à elle à une certaine distance de la paroi latérale extérieure 54 du boîtier d'alimentation 46 et son bord supérieur horizontal 64 est espacé de la paroi supérieure horizontale 50 du boîtier 46.

Dans cette forme de réalisation perfectionnée de l'invention, le té 44b par lequel la tuyauterie d'alimentation 44 débouche dans le boîtier 46 se trouve situé à l'intérieur du déversoir 62, les embouchures du té 44b étant situées en totalité à un niveau inférieur à celui du bord supérieur 64. Plus précisément, la génératrice supérieure de la branche inférieure horizontale du té 44b est située à un niveau inférieur à celui du bord 64.

Compte tenu de cet agencement, l'eau secondaire admise dans le générateur de vapeur par la tuyauterie d'alimentation 44 remplit dans un premier temps le déversoir 62, avant de s'écouler dans le boîtier 46 par déversement au-dessus du bord 64. Elle s'échappe ensuite par le fond ouvert du boîtier d'alimentation 46 dans l'espace annulaire 30 et, plus précisément, dans l'espace de préchauffage 36 dans le cas d'un générateur de vapeur à préchauffage tel qu'illustré sur les figures.

Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 6, le boîtier d'alimentation 46 est légèrement plus haut que dans les formes de réalisation décrites précédemment, pour permettre l'implantation du déversoir 62 sans entraver l'écoulement vers le bas de l'eau secondaire. De plus et pour la même raison, la partie supérieure 54a de la paroi latérale extérieure 54 du boîtier 46 n'est plus de forme tronconique inversée mais de forme cylindrique et présente un diamètre uniforme sur toute sa hauteur.

Dans le cas où un dispositif de piégeage des corps migrants est placé dans le boîtier d'alimentation 46, par exemple sous la forme d'une grille 60, celle-ci est avantageusement placée dans l'espace annulaire séparant la paroi latérale extérieure 62a du déversoir 62 de la paroi latérale extérieure 54 du boîtier d'alimentation 46 comme l'illustre la figure 6. La grille 60 peut toutefois être également placée en dessous du déversoir 62, selon un agencement plus proche de celui des premières formes de réalisation décrites.

Comme pour la première forme de réalisation décrite en se référant aux figures 2 et 3, la forme de réalisation qui vient d'être décrite en se référant à la figure 6 nécessite la présence de supports (non représentés) soit sur l'enveloppe de faisceau 26, soit sur la jupe 34, pour assurer la fixation du boîtier d'alimentation 46.

Pour simplifier cette structure et d'une manière analogue à celle qui a été décrite en se référant aux figures 4 et 5, la paroi latérale intérieure du boîtier d'alimentation 46 et, par conséquent, de la goulotte 62 peut être formée directement sur l'enveloppe de faisceau 26, comme l'illustrent les figures 7 et 8.

Cette forme de réalisation constitue la forme de réalisation préférée de l'invention, car elle combine la simplicité de structure due à la suppression des supports à la récupération de l'eau de recirculation dans l'espace de préchauffage et à la suppression de tout risque de dénoyage de l'extrémité de la tuyauterie d'alimentation 44 qui débouche dans le boîtier d'alimentation 46.

Dans la forme de réalisation de la figure 9, c'est au contraire la paroi latérale extérieure du boîtier d'alimentation 46 qui est formée sur la jupe 34, d'une manière comparable à celle qui a été décrite précédemment en se référant à la figure 5.

Comme l'illustre la figure 10, le té inversé par lequel la tuyauterie d'alimentation 44 débouche dans le boîtier 46 peut, dans certains cas, être supprimé. La tuyauterie 44 débouche alors verticalement vers le bas dans le boîtier 46. I1 est à noter que cet agencement peut s'appliquer à l'une quelconque des réalisations illustrées sur les figures 3 à 9.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux différentes formes de réalisation décrites précédemment, mais en couvre toutes les variantes. Ainsi et comme on l'a déjà mentionné, l'invention peut également être utilisée sur un générateur de vapeur de type bouilleur dépourvu d'espace de préchauffage ou à alimentation dirigée, ou encore sur tout échangeur de chaleur de structure voisine. Dans ce cas, au lieu de s'étendre seulement sur la moitié de la circonférence de l'espace annulaire 32, le boîtier d'alimentation 46 peut s'étendre sur la totalité de cette circonférence, ainsi que le déversoir 62, lorsqu'il est présent. Par ailleurs, le coude 44a formé dans la tuyauterie d'alimentation 44 peut être supprimé, cette dernière traversant alors avec jeu la paroi latérale extérieure 54a du boîtier d'alimentation 54 au niveau du té 44b par lequel la tuyauterie d'alimentation débouche dans le boîtier.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Echangeur de chaleur comprenant une enveloppe extérieure (10) et une enveloppe de faisceau (34) présentant un axe vertical commun, un faisceau de tubes (24) logé à l'intérieur de l'enveloppe de faisceau, et des moyens d'alimentation (32) en fluide secondaire, montés dans une région supérieure d'un espace annulaire (30) formé entre l'enveloppe extérieure et l'enveloppe de faisceau, caractérisé par le fait que les moyens d'alimentation en fluide secondaire comprennent une tuyauterie d'alimentation (44) qui traverse l'enveloppe extérieure (10) et débouche dans un boîtier d'alimentation (46) ouvert vers le bas, placé dans ladite région supérieure de l'espace annulaire et s'étendant sur au moins une partie de la circonférence de cet espace.

2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tuyauterie d'alimentation (44) débouche, à l'intérieur du boîtier d'alimentation (46), dans un déversoir (62) à partir duquel le fluide secondaire s'écoule dans le boîtier, par déversement au-dessus d'un bord (64) de ce déversoir, l'embouchure du tuyau d'alimentation étant située en totalité à un niveau inférieur au niveau de ce bord.

3. Echangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le déversoir (62) s'étend sur toute la longueur circonférentielle dudit boîtier d'alimentation (46).

4. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la tuyauterie d'alimentation (44) débouche sensiblement horizontalement dans le boîtier d'alimentation (46).

5. Echangeur de chaleur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la tuyauterie d'alimentation (44) comporte, à l'intérieur du boîtier d'alimenta tion (46), un té (44b) qui débouche selon deux directions opposées, sensiblement tangentiellement par rapport à ladite circonférence.

6. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, le boîtier d'alimentation (46) s'étendant sur une partie seulement de la circonférence, la tuyauterie d'alimentation (44) débouche sensiblement au milieu de cette partie.

7. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, les tubes (24) du faisceau comprenant des branches relativement froides et des branches relativement chaudes situées de part et d'autre d'un plan vertical médian de l'échangeur, la tuyauterie d'alimentation (44) débouche du côté des branches relativement froides.

8. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le boîtier d'alimentation (46) comporte une paroi supérieure horizontale (50) et deux parois latérales (52,54).

9. Echangeur de chaleur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la tuyauterie d'alimentation (44) traverse avec jeu la paroi supérieure horizontale (50) du boîtier d'alimentation (46).

10. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé par le fait que la paroi supérieure horizontale (50) du boîtier d'alimentation (46) comporte des perforations (58) d'éventage de ce boîtier.

11. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé par le fait que l'une des parois latérales du boîtier d'alimentation est formée par l'enveloppe de faisceau (26).

12. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé par le fait que l'une des parois latérales du boîtier d'alimentation est formée par une jupe intermédiaire (34) doublant intérieurement l'enveloppe extérieure (10) sur au moins une partie de la hauteur et de la périphérie dudit espace annulaire (32).

13. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le boîtier d'alimentation (46) est ouvert vers le bas au travers d'un dispositif (60) de piégeage de corps migrants.