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Dans les chaudières ou installations thermiques destinées à l'utilisation de l'énergie nucléaire, le fluide -chaud qui sort du réacteur et dont on .veut utili- ser l'énergie en fabriquant de la vapeur circule dans un conduit-enveloppe de forme générale cylindrique et de sec- tion de base circulaire, polygonale ou autre . Pour.utiliser au mieux la superficie de la section de ce conduit, les tubes d'eau de la chaudière, ainsi que les tubes des économiseurs, éventuellement surchauffeurs, etc..
sont disposés dans ledit 'conduit, de préférénce dans le sens
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longitudinal, et répartis symétriquement aussi ration- nellement que possible, sur toute la section du conduit parcouru par les gaz chauds, de manière à utiliser au maximum les possibilités d'échange thermique dans l'espace offert.
La,présente invention a pour objet une installa- tion,de ce genre, pour l'utilisation de l'énergie nucléaire installation qui offre la particularité de présenter, de préférence dans l'axe du conduit-enveloppe parcouru par le fluide chaud, un sas, ou canal, cylindrique, de section - circulaire, polygonale, à côtés droits ou curvilignes, qui reste vide de tubes . Ce sas, ou canal, à parois amovibles et qui n'est pas parcouru par le fluide chaud, mais con- tient seulement une part de ce fluide à l'état statique, ' ménage alors dans le conduit un emplacement qui permet d'assurer le montage et le démontage'aisés des éléments constituant la chaudière, ainsi que leur entretien.
Pour faciliter l'opération, les tubes d'eau de la chaudière et les sous-collecteurs sont groupés par secteurs, formant des ensembles et sont disposés de manière symétrique, et -ou-rayonnante, par rapport à l'axe de symétrie, ou par rapport à des plans de symétrie de la chaudière . De tels secteurs constitués par des ensembles de tubes d'eau et les sous-collecteurs associés, peuvent alors être successivement dégagés par translation, ou pivotement, de leur position dans la chaudière, pour être amenés dans le sas central et évacués pour examen, remplacement, etc.. et inversement .
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple, fera mieux
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comprendre la façon dont l'invention peut être réalisée .
La fig. l représente, en coupe schématique transver-, sale, une portion de l'installation, à sas central de sec- tion circulaire .
La fig."2 est une coupe verticale schématique de la chaudière représentée fig, 1.
Les figures 3, 4, 5, 6 représentent respectivement les figures repr'sentent respectivement des coupes,transversales de quatre variantes de réalisation de la chaudière à sas central, de section polygonale, à côtés droits ou curvilignes .
Ainsi qu'on le voit sur la fig. l, l'installation thermique objet de l'invention se compose essentiellement du conduit-enveloppe a parcouru par le fluide chaud sortant du réacteur . Ce conduit est représenté comme ayant une forme cylindrique d'axe A et de section circulaire . Confor- mément à l'invention, dans l'axe de symétrie de ce conduit, on dispos,e un sas, ou canal, b dont la paroi est une simple tôle amovible, et les tubes d'eau de l'installation sont montés dans la couronne comprise entre les enveloppes a et b Dans le mode de réalisation représenté fig. 1, les tubes d'eau, de préférence ailetés, c, sont disposés dans le sens longitudinal parallèle à l'écoulement du fluide extérieur, et leurs axes sont'répartis suivant des rayons de la section du conduit a .
Des tubes d'eau, schématiquemen représentés par des lignes,mixtes sur la fig. 2, sont assem- blés à leurs extrémités à des sous-collecteurs d et e , disposés suivant des rayons et ces sous-collecteurs sont respectivement reliés à des collecteurs, en forme de tores, f et g, disposés à l'intérieur du conduit a L'eau alimente les tubes d'eau par la canalisation h qui abou-
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tit dans le collecteur inférieur g. Le mélange d'eau et de vapeur sortant du collecteur supérieur f est conduit par la canalisation i dans le ballon placé de préférence ,à l'extérieur du conduit a ,de manière à pouvoir permettre la manipulation et la lecture des organes accessoires : niveaux, manomètres, vannes etc...
Un retour d'eau k est prévu entre le ballon 1 et le collecteur inférieur g .
La vapeur s'échappe vers le lieu d'utilisation par la canalisation 1
La disposition ainsi adoptée permet une réalisa- tion par secteurs des tubes d'eau, avec le minimum de soudures pour l'assemblage final sur place .
Sur la fig. 1, on a représenté les sections des tubes ± dans un des secteurs de la couronne et les sous-col- lecteurs supérieurs d dans un autre secteur . Lorsque, l'on veut démonter une rangée de tubes ± disposés suivant un des rayons et réunis à deux sous-collecteurs d et e, on peut démonter ou scier les raccords m et n entre les sous-collecteurs d et e d'une part, et les collecteurs f et g d'autre part, et déplacer toute la rangée de tubes pour l'amener dans l'emplacement du sas b afin de l'éva- cuer ou l'examiner . Lorsqu'on dispose de suffisamment de place, on peut déplacer ensuite simultanément plusieurs rangées de tubes .± ..
Dans la variante de réalisation représentée fig. 3 le sas central .± a la forme d'un carré à côtés curvilignes.
Le rayon de ses côtés est celui du cercle a, et les parois sont amovibles . Les groupes de tubes c sont disposés comme on le¯voit sur la figure 3, de manière que des secteurs cernés d'un trait mixte et de section sensiblement carrée
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S1, ,S2, soient symétriques par rapport au plan X X de 'symétrie de la chaudière . De même, les secteurs de tub
S3,S4 sur les'autres' côtés du sas o sont symétriques par rapport au plan de symétrie Y Y . Les dimensions de l'emplacement.du sas central o sont telles que tous les tubes d'un secteur S1,,,,S4 enlevés d'un seul bloc, peuvent être/amenés d'uh mouvement de translation dans l'emplacement @ du sas central pour leur, évacuation.
Il reste entre les secteurs S1...S4 des espaces de section triangulaire
T, dans lesquels les tubes sont répartis de façon rayon- nante, et qui peuvent être également, par un double mou- vement de translation, d'abord parallèle à Y Y puis ensuite à X X , être amenés dans le sas central o , lorsque l'on a 'évacué l'un des secteurs S1 ou S2.
' Dans la ,variante représentée sur la fig.4, le sas central p est de section hexagonale '. Les secteurs U1,
U2,etc .. construits sur les côtés de l'hexagone 2,sont de section générale rectangulaire . Un déplacement de translation permet d'amener tout le secteur U de tubes d'eau et de sous-collecteurs, dans l'emplacement du sas central 2 . Quant aux secteurs de section triangulaire
V1, V2, etc qui sont disposés entre les secteurs
U1 ,U2 etc... et dont l'angle au sommet est d'environ 60 , ils sont décomposables en deux moitiés, d'angle au sommet 30 ,,de manière que l'on puisse , par pivotement et trans- lation, les faire passer dans le sas central p, dès qu'on a dégagé un des secteurs contigus rectangulaires V, et inversement .
Dans le mode de réalisation représenté fig.5, le sas central a est de section carrée, et étudié de façon
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à présenter une superficie aussi faible possible, de ma- nière à utiliser au mieux l'espace offert à l'intérieur du conduit-enveloppe a tout en permettant le montage et le démontage des éléments de la chaudière par' secteurs. Les tubes de la chaudière sont répartis suivant des secteurs W, cernés d'un trait mixte noir, et la superficie de la sec- tiôn,de chacun de ces secteurs, de forme sensiblement car- rée, est ,égale à celle du sas g . Ces secteurs W1, W2,
W3, W4, W5 ...ont été représentés schématiquement sur la partie supérieure droite de la figure . Certains W3,W5 n'occupent pas tout à fait la superficie du carré.
On voit qu'il est d'abord possible de déplacer d'ensemble le sec- teur W2, pour l'amener par un mouvement de translation dans le sas ; ensuite, ce sera le tour du secteur W1; et ' puis, par un double mouvement de translation, celui des secteurs W3, W4 etc ...
Dans le mode de réalisation représenté fig.6, le sas r est de forme rectangulaire et les tubes d'eau sont décomposés en groupes de tubes Z1, Z2,etc... de sec- tion triangulaire correspondant à celle du sas r . Comme dans le cas précédent, ces groupes de tubes Z peuvent être dégagés.et amenés dans l'emplacement du sas r par des déplacements de simple ou double translation parallè- lement aux plans X X , Y Y de la chaudière .
Il va de soi que.des modifications de détail peuvent être apportées à la réalisation de cette inven- tion sans pour cela sortir de son cadre .
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In boilers or thermal installations intended for the use of nuclear energy, the hot fluid which leaves the reactor and whose energy is to be used by producing steam circulates in a duct-shell of general shape cylindrical and of circular, polygonal or other base section. To make the best use of the surface area of the section of this duct, the boiler water tubes, as well as the economizer tubes, possibly superheaters, etc.
are arranged in said 'duct, preferably in the direction
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longitudinal, and distributed symmetrically as rationally as possible, over the entire section of the duct through which the hot gases pass, so as to make maximum use of the possibilities of heat exchange in the space offered.
The present invention relates to an installation, of this type, for the use of nuclear energy, an installation which has the particular feature of having, preferably in the axis of the duct-casing through which the hot fluid passes, a lock, or channel, cylindrical, of section - circular, polygonal, with straight or curvilinear sides, which remains empty of tubes. This airlock, or channel, with removable walls and which is not traversed by the hot fluid, but contains only a part of this fluid in the static state, then provides a location in the duct which makes it possible to ensure the easy assembly and disassembly of the elements constituting the boiler, as well as their maintenance.
To facilitate the operation, the water tubes of the boiler and the sub-collectors are grouped by sectors, forming sets and are arranged symmetrically, and -or-radiating, with respect to the axis of symmetry, or with respect to symmetry planes of the boiler. Such sectors constituted by sets of water tubes and the associated sub-collectors can then be successively released by translation, or pivoting, from their position in the boiler, to be brought into the central airlock and evacuated for examination, replacement. , etc .. and vice versa.
The following description, with reference to the accompanying drawings given by way of example, will do better
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understand how the invention can be made.
Fig. l represents, in transverse schematic section, a portion of the installation, with a central airlock of circular section.
Fig. "2 is a schematic vertical section of the boiler shown in fig, 1.
Figures 3, 4, 5, 6 respectively represent the figures respectively represent cross sections of four variant embodiments of the central lock boiler, of polygonal section, with straight or curvilinear sides.
As can be seen in FIG. 1, the thermal installation object of the invention consists essentially of the duct-jacket through which the hot fluid leaving the reactor. This duct is shown as having a cylindrical shape with axis A and circular section. In accordance with the invention, in the axis of symmetry of this duct, there is an airlock, or channel, b whose wall is a simple removable sheet, and the water tubes of the installation are mounted in the ring between the envelopes a and b In the embodiment shown in FIG. 1, the water tubes, preferably finned, c, are arranged in the longitudinal direction parallel to the flow of the external fluid, and their axes are distributed along radii of the section of the duct a.
Water tubes, schematically represented by lines, mixed in FIG. 2, are assembled at their ends to sub-collectors d and e, arranged along radii and these sub-collectors are respectively connected to collectors, in the form of toroids, f and g, arranged inside the duct a The water is supplied to the water tubes through the h pipe which
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tit in the lower manifold g. The mixture of water and steam leaving the upper collector f is conducted through the pipe i in the balloon preferably placed outside the pipe a, so as to be able to allow the handling and reading of the accessory organs: levels, manometers, valves etc ...
A water return k is provided between the tank 1 and the lower collector g.
Steam escapes to the place of use through line 1
The arrangement thus adopted enables the water tubes to be produced in sectors, with the minimum number of welds for the final assembly on site.
In fig. 1, the sections of the tubes ± are shown in one of the sectors of the crown and the upper sub-collectors d in another sector. When we want to dismantle a row of tubes ± arranged along one of the radii and joined to two sub-collectors d and e, we can dismantle or saw the connections m and n between the sub-collectors d and e on the one hand , and the collectors f and g on the other hand, and move the entire row of tubes to bring it into the location of the airlock b in order to evacuate or examine it. When sufficient space is available, several rows of tubes can then be moved simultaneously. ± ..
In the variant embodiment shown in FIG. 3 the central airlock. ± has the shape of a square with curvilinear sides.
The radius of its sides is that of circle a, and the walls are removable. The groups of tubes c are arranged as can be seen in FIG. 3, so that the sectors surrounded by a phantom line and of substantially square section
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S1,, S2, are symmetrical with respect to the plane X X of 'symmetry of the boiler. Likewise, the sectors of tub
S3, S4 on the 'other' sides of the airlock o are symmetrical about the plane of symmetry Y Y. The dimensions of the location of the central airlock o are such that all the tubes of a sector S1 ,,,, S4 removed in a single block, can be brought with a translational movement into the location @ of the central airlock for their evacuation.
There remain between the sectors S1 ... S4 spaces of triangular section
T, in which the tubes are distributed in a radiating manner, and which can also be, by a double translational movement, first parallel to YY and then to XX, be brought into the central airlock o, when l 'we' evacuated one of the sectors S1 or S2.
'In the variant shown in fig.4, the central lock p is of hexagonal section'. Sectors U1,
U2, etc. .. built on the sides of hexagon 2, are generally rectangular in section. A translational movement brings the entire sector U of water tubes and sub-collectors into the location of the central airlock 2. As for sectors of triangular section
V1, V2, etc. which are arranged between the sectors
U1, U2 etc ... and whose vertex angle is about 60, they can be broken down into two halves, with apex angle 30 ,, so that one can, by pivoting and translation, pass them through the central airlock p, as soon as one of the contiguous rectangular sectors V has been cleared, and vice versa.
In the embodiment shown in fig. 5, the central airlock a has a square section, and studied so
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to have as small a surface area as possible, so as to make the best use of the space offered inside the duct-jacket a while allowing the assembly and disassembly of the boiler elements by sectors. The tubes of the boiler are distributed along sectors W, surrounded by a mixed black line, and the area of the sec- tion, of each of these sectors, of substantially square shape, is equal to that of the airlock g . These sectors W1, W2,
W3, W4, W5 ... have been shown schematically in the upper right part of the figure. Some W3, W5 do not quite occupy the area of the square.
We see that it is first of all possible to move the sector W2 as a whole, to bring it by a translational movement in the airlock; then it will be the turn of sector W1; and 'then, by a double translational movement, that of sectors W3, W4 etc ...
In the embodiment shown in fig.6, the airlock r is rectangular in shape and the water tubes are broken down into groups of tubes Z1, Z2, etc ... of triangular section corresponding to that of the airlock r. As in the previous case, these groups of tubes Z can be released and brought into the location of the airlock r by single or double translation displacements parallel to the X X, Y Y planes of the boiler.
It goes without saying that modifications of detail can be made to the realization of this invention without departing from its scope.