FR2941763A1

FR2941763A1 - Connexion de conduites elastique

Info

Publication number: FR2941763A1
Application number: FR1050485A
Authority: FR
Inventors: Dominique Nolleau
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2010-08-06
Anticipated expiration: 2030-01-26
Also published as: FR2941763B1

Abstract

L'invention divulgue un système de conduites amélioré [100] utilisé afin de diriger des gaz chauds, comprenant une section de boîtier [150], une section de dilatation longitudinale [130], et une section de connexion [110] comportant un évidement central [140] qui passe à travers la longueur du système de conduites amélioré [100] afin de diriger des gaz. La section de connexion [110] comprend une pluralité de parois ondulées [111, 113, 115, 117], où au moins deux des parois sont maintenues assemblées par une pièce de coin [112, 114, 116, 118]. La pièce de coin [112, 114, 116, 118] est constituée d'un matériau flexible élastique qui résiste à la fissuration et à la fatigue, tel qu'un matériau en fibres imprégné. Le cycle thermique du système de conduites entraîne une contraction et une dilatation. La pièce de coin [112, 114, 116, 118] permet aux parois ondulées de se dilater et de se déplacer sans provoquer une flexion constante des parois ondulées [111, 113, 115, 117], réduisant ainsi la fatigue et la rupture du matériau.

Description

CONNEXION DE CONDUITES ÉLASTIQUE DOMAINE TECHNIQUE [0001] La présente divulgation est relative d'une manière générale à des conduites pour transporter des gaz chauds et, plus particulièrement, à des connexions entre des pièces des conduites pour transporter des gaz chauds qui présentent une élasticité exceptionnelle. ARRIÈRE-PLAN [0002] Les systèmes de conduites utilisés pour transporter des gaz chauds sont utilisés de façon intensive dans l'industrie. Un grand nombre de ceux-ci sont constitués de parties modulaires qui s'emboîtent pour créer le système de conduites. Ces systèmes de conduites comprennent des connexions entre les parties modulaires. Typiquement, ils sont constitués de métal. [0003] Lorsque les conduites sont chauffées, elles se dilatent, et elles se contractent lorsqu'elles sont refroidies. On appelle cela le `cycle thermique'. Un cycle thermique répété entraîne une fatigue du matériau, qui conduit à un affaiblissement, une fissuration et à la rupture de parties, en particulier s'il s'agit de parties métalliques. [0004] Les parties de conduite qui présentent une section transversale rectangulaire ont tendance à se rompre en premier lieu aux coins du rectangle. La fatigue et la fissuration entraîneront des connexions incorrectes entre des pièces de conduites et conduiront quelquefois à une fuite de gaz. Les parties fissurées doivent être remplacées. Le démontage de grandes pièces d'équipement pour remplacer une partie peut se révéler coûteux. En outre, le remplacement de ces parties nécessite quelquefois l'arrêt de l'équipement. Il en résulte un coût supplémentaire dû au temps de production perdu. Dans certains cas, par exemple dans le cas d'une utilisation dans le cas du générateur d'une centrale électrique, le

temps de production perdu engendre une production d'électricité perdue qui peut s'avérer assez coûteuse. [0005] Par conséquent, il est souhaitable de développer une connexion de conduites qui résout les problèmes décrits ci-dessus. Plus spécifiquement, il est souhaitable de développer un dispositif qui compense la dilatation thermique et la contraction thermique, qui est moins sensible à la fatigue du matériau comparativement aux dispositifs conventionnels et qui nécessite moins de remplacements. RÉSUMÉ [0006] La présente invention peut être mise en oeuvre sous la forme d'une pièce de conduite améliorée [100] à connecter à d'autres conduites conventionnelles afin de diriger des gaz chauds, la conduite [100] comprenant une section de boîtier [150] qui entoure un évidement [140], et une section de connexion [110] à agencer à l'intérieur desdites conduites conventionnelles, la section de connexion [110] comprenant: [0007] une pluralité de côtés [111, 113, 115, 117] comprenant un bord fixe [123] couplé à la section de boîtier [150] et un bord extérieur [125] qui s'étend à distance de la section de boîtier [150], les côtés [111, 113, 115, 117] étant positionnés autour de l'évidement central [140]; et [0008] au moins une pièce de coin flexible attachée entre deux côtés adjacents [111, 113, 115, 117], dans laquelle la pièce de coin flexible est fléchie de manière à permettre aux côtés [111, 113, 115, 117] de se déplacer avec une flexion faible. [0009] La présente invention peut également comprendre une pièce de dilatation longitudinale [130] connectée entre la section de boîtier [150] et la section de connexion [110] qui permet aux sections [150, 110] de se déplacer en direction ou à distance l'une de l'autre dans une direction longitudinale. [0010] L'invention peut également être mise en oeuvre sous la forme d'une pièce de conduite améliorée [100] à connecter à d'autres conduites, comprenant une section de boîtier [150] qui entoure un évidement central [140], et une section de connexion [110] à connecter à d'autres conduites. La section de connexion [110] comprend au moins deux côtés adjacents [111, 113, 115, 117] positionnés autour de l'évidement central [140]. [0011] Au moins une pièce de coin flexible [112, 114, 116, 118] est attachée entre deux côtés adjacents [111, 113, 115, 117]. La pièce de coin flexible [112, 114, 116, 118] est fléchie de manière à permettre aux côtés [111, 113, 115, 117] de se déplacer avec une flexion faible, minimisant ainsi la fatigue du métal. [0012] Les caractéristiques décrites ci-dessus, ainsi que d'autres, sont illustrées par les figures et la description détaillée qui suivent.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS [0013] En se référant maintenant aux figures, qui sont des modes de réalisation illustratifs, et dans lesquelles des éléments identiques sont désignés par les mêmes repères numériques: [0014] la Figure 1 est une vue en perspective d'une partie de conduite rectangulaire de la technique antérieure; [0015] la Figure 2 est une vue en plan de la partie de conduite rectangulaire montrée dans la Figure 1; [0016] la Figure 3 est une vue en perspective d'une partie de conduite rectangulaire selon un mode de réalisation de la présente invention; [0017] la Figure 4 est une vue en plan de la partie de conduite rectangulaire montrée dans la Figure ; et [0018] la Figure 5 est une vue en plan d'une partie de conduite améliorée selon un autre mode de réalisation de la présente invention présentant une géométrie hexagonale. DESCRIPTION DÉTAILLÉE [0019] La Figure 1 est une vue en perspective d'une partie de conduite rectangulaire 1 de la technique antérieure. La partie de conduite rectangulaire 1 comprend une section de boîtier 50 qui entoure un évidement central 40 qui passe à travers la partie de conduite 1. [0020] Elle comprend une section de connecteur 10 qui est conçue et dimensionnée de manière à s'agencer à l'intérieur d'une autre conduite de gaz afin d'établir une connexion résistant aux fuites entre les deux parties. Le mode de réalisation de la partie de conduite 1 qui est présenté ici comporte des ondulations qui servent à conférer une rigidité supplémentaire à la section de connecteur 10. Les ondulations permettent également une dilatation vers l'extérieur des parois pendant le chauffage. [0021] La section de connecteur 10 est constituée d'une paroi ondulée continue qui forme des côtés 11, 13, 15, 17 qui s'étendent autour du périmètre de l'évidement 40. Chacune des parois comprend un bord fixe 23 et un bord extérieur 25. Le bord fixe 23 d'au moins un des côtés 11, 13, 15, 17 est connecté à une section de dilatation 30 qui est connectée à une section de boîtier 50. Les côtés 11, 13, 15, 17 sont fixés avec le bord extérieur qui s'étend vers l'extérieur. [0022] La section de dilatation longitudinale 30 permet une dilatation et une contraction longitudinales de la conduite. Celle-ci peut être dilatée et contractée dans une direction longitudinale, d'une façon similaire à 4 d'autres conduites connues dans la technique antérieure. [0023] Deux côtés se connectent l'un à l'autre pour former chaque coin 12, 14, 16, 18. Les côtés à chaque coin peuvent être une pièce qui est pliée en forme de coin, ou deux pièces qui sont connectées l'une à l'autre par des moyens connus, par exemple une soudure. [0024] Comme cela est indiqué dans la section "Arrière-plan" ci-dessus, des conduites rectangulaires, telles que la conduite 1 de la technique antérieure qui est montrée dans la Figure 1, souffrent de fatigue et de fissuration du matériau après des cycles thermiques répétés. Cette fatigue et cette fissuration surviennent principalement aux coins 12, 14, 16 et 18. Les raisons en sont expliquées en se référant à la Figure 2. [0025] La Figure 2 est une vue en plan de la partie de conduite rectangulaire 10 montrée dans la Figure 1. Dans des conditions de chauffage non uniforme, un côté peut se dilater plus rapidement ou de façon plus marquée que les autres côtés. Dans ce cas, le côté 11 se dilate davantage que les autres côtés. Lorsque le côté 11 se dilate, les ondulations sont comprimées et absorbent dans une certaine mesure la longueur supplémentaire. Toutefois, le côté 11 peut également se courber vers l'extérieur, comme cela est montré par le trait interrompu sous la forme du côté courbé 21. La courbure entraîne l'agrandissement de l'angle de coin 18 entre les côtés 11 et 17. [0026] De façon similaire, la courbure de la paroi 11 ouvre légèrement le coin 12 qui s'ouvre avec un angle plus grand. Lorsque le côté 11 se contracte, il se déplace vers l'arrière pour revenir dans sa position et son orientation originales. Sous l'effet d'un chauffage et d'un refroidissement répétés du côté 11, les coins 12 et 18 sont ouverts et fermés de façon répétée, entraînant une fatigue des coins 12 et 18. Ceci provoque une fissuration aux coins 12 et 18, une fuite de gaz et une rupture de la partie. [0027] La Figure 3 est une vue en perspective d'une partie de conduite rectangulaire 100 selon un mode de réalisation de la présente invention. [0028] La Figure 4 est une vue en plan de la partie de conduite rectangulaire 100 montrée dans la Figure 3. [0029] La structure et le fonctionnement de ce mode de réalisation de la présente invention sont décrits en connexion à la fois avec les Figures 3 et 4. [0030] Dans ce mode de réalisation, la partie de conduite 100 est représentée comme comprenant une section de connexion 110, une section de dilatation longitudinale 130 et une section de boîtier 150. Un évidement central 140 passe à travers une section de connexion 110 et une section de boîtier 150 de partie de conduite 100. [0031] Une section de dilatation longitudinale 130 permet une dilatation et une contraction longitudinales de la conduite. Celle-ci peut être dilatée et contractée dans une direction longitudinale, d'une façon similaire à d'autres conduites connues dans la technique antérieure. [0032] La section de connexion 110 connecte la partie de conduite 100 à d'autres conduites de gaz. Elle comporte des côtés ondulés 111, 113, 115, 117 qui sont positionnés autour d'un périmètre qui entoure un évidement central 140. Les côtés ondulés 111, 113, 115, 117 possèdent un périmètre légèrement plus petit qu'une ouverture d'une conduite de gaz standard, de manière à assurer un ajustement serré à l'intérieur d'une conduite de gaz. [0033] Chaque côté 111, 113, 115, 117 comprend un bord fixe 123 et un bord extérieur 125 qui s'étend à distance du boîtier. Le bord fixe 123 d'au moins un des

côtés 111, 113, 115, 117 est connecté à la section de boîtier 150, en maintenant le côté sur la section de dilatation longitudinale 130 avec son bord extérieur 125 qui s'étend vers l'extérieur. [0034] Une ou plusieurs pièce(s) de coin 112, 114, 116, 118 est (sont) positionnée(s) entre des côtés adjacents 111, 113, 115, 117 et relie(nt) ces côtés. Par exemple, si on utilise une seule pièce de coin, alors les 3 autres coins seront connectés à l'aide de moyens conventionnels. Chaque pièce de coin supplémentaire 112, 114, 116, 118 ajoute davantage de flexibilité, réduisant ainsi en outre la flexion et la fatigue exercées sur les côtés ondulés restants. [0035] Les pièces de coin 112, 114, 116, 118 sont constituées d'un matériau qui reste flexible et qui ne se fatigue pas et ne se fissure pas après de nombreux cycles thermiques. Elles sont également flexibles et résistantes à la chaleur. Un matériau de ce type pourrait être un matériau en fibres pressé conventionnel qui est capable de supporter des températures continues typiques pour son usage prévu. Un autre matériau pourrait être un matériau en fibres pressé conventionnel imprégné d'un polymère à haute température ou d'un époxy. [0036] Dans un mode de réalisation alternatif, les matériaux en fibres pressés peuvent entourer un ou plusieurs autre(s) matériau(x). Un matériau de ce type est un métal. Il peut en résulter un élément stratifié composé de fibres et de métal. [0037] Bien que la présente invention ait été décrite dans le contexte d'une conduite rectangulaire, les principes s'appliquent à toutes les formes de section transversale de conduite qui comprennent d'une manière générale des côtés plats connectés à des côtés adjacents en formant des angles. Par exemple, la présente invention pourra également être utilisée avec des conduites présentant des formes de section transversale pentagonale, octogonale, et autres formes polygonales. [0038] La figure 5 est une vue en plan d'une partie de conduite améliorée 200 selon un autre mode de réalisation de la présente invention, qui présente une géométrie hexagonale. Il s'agit d'une vue en plongée sur les bords extérieurs des côtés. On peut voir ici qu'elle est constituée de côtés 211, 215, 219, 223, 227, 231 qui sont positionnés de manière à entourer un évidement central 240. [0039] Au moins une pièce de coin 213, 217, 221, 225, 229, 233 est employée pour connecter un côté 211, 215, 219, 223, 227, 231 à un côté adjacent. Ces pièces de coin sont également conçues de manière à offrir une résistance exceptionnelle à une flexion répétée sans fissuration ou sans présenter une fatigue du matériau, comme les matériaux cités ci-dessus pour les pièces de coin montrées dans les Figures 3 et 4. [0040] Bien que l'invention ait été décrite en se référant à différents modes de réalisation illustratifs, l'homme du métier comprendra que plusieurs changements peuvent être apportés et que des équivalents peuvent remplacer des éléments de ceux-ci sans sortir de la portée de l'invention. En outre, de nombreuses modifications peuvent être imaginées pour s'adapter à une situation particulière ou à un matériau particulier selon les enseignements de l'invention sans sortir de la portée essentielle de celle-ci. Par conséquent, il est prévu que l'invention ne soit pas limitée au mode de réalisation particulier qui est divulgué comme constituant le meilleur mode envisagé pour la mise en application de la présente invention, mais que l'invention englobera la totalité des modes de réalisation qui rentrent à l'intérieur de la portée des revendications annexées.

Claims

REVENDICATIONS1. Pièce de conduite améliorée [100] à connecter à d'autres conduites conventionnelles afin de diriger des gaz chauds, la conduite [100] comprenant une section de boîtier [150] qui entoure un évidement central [140], et une section de connexion [110] à agencer à l'intérieur desdites conduites conventionnelles, la section de connexion [110] comprenant: a) une pluralité de côtés [111, 113, 115, 117] comprenant un bord fixe [123] couplé à la section de boîtier [150] et un bord extérieur [125] qui s'étend à distance de la section de boîtier [150], les côtés étant positionnés autour l'évidement central [140]; et b) au moins une pièce de coin flexible attachée entre deux côtés adjacents, dans laquelle la pièce de coin flexible est fléchie de manière à permettre aux côtés de se déplacer avec une flexion faible.
2. Conduite améliorée [100] selon la revendication 1, dans laquelle les pièces de coin [112, 114, 116, 118] sont constituées d'un matériau en fibres.
3. Conduite améliorée [100] selon la revendication 2, dans laquelle le matériau en fibres est un matériau qui est conçu de manière à supporter une plage de température qui est courante pour lesdits gaz chauds.
4. Conduite améliorée [100] selon la revendication 2, dans laquelle le matériau en fibres est imprégné avec une matière époxy.
5. Conduite améliorée [100] selon la revendication 2, dans laquelle le matériau en fibres est imprégné avec une matière polymère.
6. Conduite améliorée [100] selon la revendication 1, dans laquelle les pièces de coin [112, 114, 116, 118] sont constituées d'au moins une couche de matériau en fibres et d'au moins une couche de métal.
7. Conduite améliorée [100] selon la revendication1, présentant une forme de rectangulaire.
8. Conduite améliorée 1, présentant une forme de une forme polygonale à côtés
9. Conduite améliorée 1, comprenant en outre section transversale qui est [100] selon la revendication section transversale qui est multiples. [100] selon la revendication une pièce de dilatation longitudinale connectée entre la section de boîtier et la section de connexion, qui permet aux sections de se déplacer en direction ou à distance l'une de l'autre dans une direction longitudinale.
10. Pièce de conduite améliorée [100] à connecter à d'autres conduites, comprenant une section de boîtier qui entoure un évidement central, et une section de connexion à connecter à d'autres conduites, la section de connexion comprenant au moins deux côtés adjacents positionnés autour de l'évidement central; et au moins une pièce de coin flexible attachée entre deux côtés adjacents, dans laquelle la pièce de coin flexible est fléchie de manière à permettre aux côtés de se déplacer avec une flexion faible, minimisant ainsi la fatigue du métal.
11. Conduite améliorée [100] selon la revendication 10, dans laquelle les pièces de coin sont 25 constituées d'un matériau en fibres.
12. Conduite améliorée [100] selon la revendication 11, dans laquelle le matériau en fibres est un matériau qui est conçu de manière à supporter une plage de température qui est courante pour lesdits gaz 30 chauds.
13. Conduite améliorée [100] selon la revendication 11, dans laquelle le matériau en fibres est imprégné avec une matière époxy.
14. Conduite améliorée [100] selon la 35 revendication 11, dans laquelle le matériau en fibres est imprégné avec une matière polymère.
15. Conduite améliorée [100] selon la revendication 10, dans laquelle les pièces de coin sont constituées d'au moins une couche de matériau en fibres et d'au moins une couche de métal.
16. Conduite améliorée [100] selon la revendication 10, présentant une forme de section transversale qui est rectangulaire.
17. Conduite améliorée [100] selon la revendication 10, présentant une forme de section transversale qui est une forme polygonale à côtés multiples.
18. Conduite améliorée [100] selon la revendication 10, comprenant en outre une pièce de dilatation longitudinale connectée entre la section de boîtier et la section de connexion, qui permet aux sections de se déplacer en direction ou à distance l'une de l'autre dans une direction longitudinale.