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Joint d'étanchéité pour portes de registres de déviation de fumée de centrales électriques
La présente invention concerne un joint d'étanchéité pour portes de registres de déviation de fumée de centrales électriques comprenant au moins une lamelle allongée élastique déformable montée sur la porte ou sur son dormant et assurant, par sa déformation, sous l'action du mouvement de la porte, une fermeture étanche entre celle-ci et le dormant.
Un tel registre de déviation de fumée est, par exemple, décrit dans la demande de brevet belge nO 09400373.
Le joint d'étanchéité des portes est un élément essentiel de ces registres de déviation de fumée étant donné qu'il doit éviter les fuites de gaz et d'énergie vers la cheminée.
Il existe plusieurs types de joints d'étanchéité constitués de lames métalliques, généralement en acier inoxydable ou Inconel, devant résister aux hautes températures et offrir une bonne flexibilité pour assurer l'étanchéité. Il est également connu d'améliorer l'étanchéité de ces joints par le montage en série de deux joints successifs et par une injection d'air d'étanchéité entre les deux joints, ce qui assure une étanchéité aux fumées quasi absolue.
Un type connu de joint met en oeuvre un système de deux lamelles dont une lamelle d'étanchéité et une lamelle d'appui qui assurent une contrainte élastique en direction de la lamelle d'étanchéité. Les deux lamelles sont encastrées entre deux brides métalliques rigides qui sont destinés à limiter la flexion des lamelles et à réduire leurs vibrations lorsqu'elles sont exposées à la pleine vitesse de la fumée.
Ces joints sont montés sur la porte mobile de façon à ne pas être directement exposés aux flux gazeux à grande vitesse en position de pleine ouverture ou de fermeture.
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Selon un premier mode de réalisation, la lamelle d'appui est précontrainte en forme de coude dont l'angle d'ouverture et d'appui sur l'autre lamelle s'agrandit sous l'effet de la force exercée par la porte.
Selon un autre mode de réalisation, la lamelle d'appui est en forme de boucle qui s'aplatit sous l'effet de la force exercée par la porte.
Ce système offre des performances valables, mais il est de plus en plus difficile à appliquer pour les registres de grande taille à cause des grandes dilatations thermiques.
Un autre joint connu, également monté sur la porte, est constitué d'une lamelle flexible en forme de"U"dont les deux branches latérales s'écartent élastiquement sur un support d'appui fixe pour assurer ainsi l'étanchéité. De l'air d'étanchéité peut être injecté à travers le support d'appui entre les deux branches latérales.
La flexibilité de ce joint est nettement moins bonne que dans le système précédent et les performances en termes d'étanchéité sont plus faibles.
Le but de la présente invention est de proposer un nouveau joint amélioré pour des portes de registres de déviation de fumée.
Le joint proposé par l'invention est caractérisé en ce que la lamelle est cintrée suivant un rayon de courbure déterminée et est associée à un support de montage ayant une surface plane et un bord longitudinal recourbé hors du plan de la surface plane dans la direction opposée de la porte ou du dormant, en ce que la lamelle est fixée par l'un de ses bords longitudinaux sur le côté convexe du bord recourbé du support et en ce que le bord longitudinal opposé de la lamelle est en appui sur la surface plane du support ou de la porte.
Selon un mode de réalisation préféré, le cintrage de la lamelle est un cintrage cylindrique autour d'un axe parallèle à sa longueur.
Pour les grandes portées, la lamelle est, de préférence, constituée de plusieurs segments séparés pour
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permettre les dilatations thermiques différentielles entre les lamelles et le support qui sont de qualités différentes avec, éventuellement, différents coefficients de dilatation thermique.
La lamelle peut être boulonnée avec une contrebride sur son support.
Le joint est, de préférence, monté sur le dormant de la porte.
Lorsque le joint n'est pas sollicité, la lamelle présente son cintrage maximal qui est déterminé par la contrainte initiale, le rayon de courbure de la lamelle et de l'angle de montage de celle-ci.
Lors de la fermeture de la porte, il y a aura d'abord une ligne de contact entre la porte et l'apex de la lamelle cintrée, qui, à partir de ce moment, assure l'étanchéité entre la porte et son dormant. La poursuite du mouvement de fermeture de la porte peut élargir progressivement le contact entre la porte et la lamelle qui s'écrase par une diminution de sa courbure et un glissement de son extrémité libre sur la surface plane du support. En position de fermeture totale, la lamelle est complètement écrasée à plat entre la porte et le support.
Lors de l'ouverture de la porte, la lamelle reprend progressivement son cintrage maximal sous l'effet de sa contrainte initiale et de son encastrement dans le bord recourbé du support de montage.
Le cintrage initial de la lamelle, c'est-à-dire son rayon de courbure, est choisi de manière à ce que, lors de la contrainte maximale admissible de la lamelle, qui se produit lors de son écrasement total, il n'y ait pas de déformation irréversible et que la lamelle puisse reprendre automatiquement et librement son cintrage initial lorsqu'elle n'est plus sollicitée.
Le joint proposé par l'invention présente de nombreux avantages par rapport aux joints actuellement connus. Par suite du grand écrasement du joint entre le premier contact avec la porte et la fin de course, le joint peut s'accommoder d'irrégularités de la porte, notamment des
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déformations thermiques, des imperfections de montage ou autres, tout en assurant une bonne étanchéité. Le joint peut également s'adapter à un manque de parallélisme entre la porte et son dormant.
En position complètement écrasée, le support de montage de la lamelle devient butée d'arrêt et reprend la totalité de l'effort de la porte, tandis que la contrainte dans la lamelle n'augmente plus, vu qu'elle a atteint sa valeur maximale.
Par suite de sa précontrainte lors du montage et de sa forme, la lamelle n'est pas susceptible de vibrations et peut supporter les grandes vitesses des gaz. ceci est important notamment lors de petites ouvertures de la porte, étant donné que, dans ce cas, la vitesse des gaz est particulièrement importante. Elle est également insensible aux turbulences des gaz. Elle peut, de ce fait, être montée sur le dormant au lieu d'un montage plus délicat sur la porte.
Le joint présente une grande surface de contact entre la lamelle écrasée et la porte, ce qui contribue à une excellente étanchéité.
La porte peut glisser transversalement sur la lamelle en phase d'écrasement et sur une grande distance permettant ainsi des dilatations thermiques relatives entre la porte et son dormant. En outre, un positionnement précis de la porte par rapport au joint : n'est pas requis. Le glissement transversal de la porte sur la lamelle n'induit pas d'effort particulier dans celle-ci et le risque d'accrochage entre la porte et la lamelle est pratiquement nul par suite de la forme de la lamelle.
D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description d'un mode de réalisation avantageux, présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement une coupe transversale à travers un joint selon la présente invention en position d'ouverture de la porte ;
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- la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 en phase de fermeture de la porte et - la figure 3 est une vue analogue représentant la porte en position complètement fermée.
La référence 10 représente schématiquement une porte pivotante d'un registre de fumée d'une centrale électrique dite à cycle combiné, par exemple du type décrit plus en détails dans la demande de brevet belge nO 09400373.
Cette porte est appliquée, dans chacune de ses positions extrêmes, de manière étanche, sur un dormant 12. Ce dormant 12 est constitué d'une plaque de support 14 qui est attaché sur l'intérieur de la paroi 16 du registre.
Le support 14 comporte une surface plane 14a tandis que le bord intérieur 14b opposé à celui qui est attaché sur la paroi 16 est recourbé suivant un rayon de courbure R2 hors du plan de la surface plane 14a dans la direction opposée à celle de la porte 10. L'extrémité du bord recourbé 14b se trouve ainsi dans un plan qui fait avec la surface plane 14a un angle aigu.
Une lamelle allongée métallique 18 est fixée, par l'un de ses bords longitudinaux, sur le côté convexe, donc du côté de la porte 10 sur le bord recourbé 14b du support 14 à l'aide d'une série de boulons 20 et d'une ou plusieurs contre-bride (s) 22.
La lamelle 18 est cintrée selon un rayon de courbure déterminé autour d'un axe parallèle à sa longueur, de sorte que son bord libre, du côté opposé à celui qui est fixé sur le support 14, soit en appui sur la surface plane 14a du support. Le cintrage avant le montage de la lamelle est, de préférence, légèrement supérieur au cintrage que l'on voit sur la figure 1 afin que la lamelle soit montée avec une certaine précontrainte sur le support et qu'en position détendue, selon la figure 1, le bord libre de la lamelle 18 prenne appui avec une certaine pression sur la surface plane 14a du support 14.
Lors de la fermeture de la porte 10 en direction de la lamelle 18, celle-ci est forcée contre son support 14 en passant par une position intermédiaire selon la figure 2
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jusqu'à l'écrasement total de la figure 3, à fond de course de la porte 10. Dans cette position, la lamelle 18 aura la forme du support, c'est-à-dire une surface plane et une zone courbée suivant le rayon de courbure R.
Grâce à l'élasticité de la lamelle 18, il y aura, durant toute phase de fermeture, un contact de pression entre la lamelle, d'une part, et la porte et le support, d'autre part, contribuant ainsi à une étanchéité parfaite entre la porte 10 et le support 14.
L'angle de montage de la lamelle sur son support, la courbure R2 et la longueur libre de la lamelle 18 sont choisies de façon à fournir un grand écrasement de la lamelle.
Le joint proposé tolère des mouvements relatifs importants entre la porte 10 et le dormant 12, ceci dans les limites indiquées en pointillés entre A et B sur la figure 1 sans pour autant réduire les performances d'étanchéité.
Lorsque la porte 10 est éloignée de son dormant, la lamelle 18 reprend automatiquement, sous l'effet de la courbure du bord 14b et de son cintrage initial, sa position la plus détendue selon la figure 1 étant donné que sa précontrainte et l'amplitude du cintrage initial sont choisis de manière à ce que la lamelle ne subisse jamais de déformations irréversibles.
Le cintrage illustré sur la figure 1 n'est qu'un exemple de réalisation. D'autres formes de cintrage sont possibles pourvu que, lors de la fermeture de la porte, la lamelle assure un contact élastique avec la porte et le support. Comme avec les autres types de joints, il est possible de monter deux joints en série avec injection d'air d'étanchéité entre ces deux joints, de manière à assurer une étanchéité aux fumées quasi absolue.
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Gasket for smoke deflection damper doors of power plants
The present invention relates to a seal for doors of smoke deflection dampers of power plants comprising at least one elongated elastic deformable strip mounted on the door or on its frame and ensuring, by its deformation, under the action of the movement of the door, a tight seal between it and the frame.
Such a smoke deflection register is, for example, described in Belgian patent application No. 09400373.
The door gasket is an essential part of these smoke deflection registers since it must prevent gas and energy leaks to the chimney.
There are several types of seals made up of metal blades, generally made of stainless steel or Inconel, which must resist high temperatures and offer good flexibility to ensure sealing. It is also known to improve the sealing of these seals by mounting two successive seals in series and by injecting sealing air between the two seals, which ensures an almost absolute smoke tightness.
A known type of seal uses a system of two strips, including a sealing strip and a support strip which provide elastic stress in the direction of the sealing strip. The two strips are embedded between two rigid metal flanges which are intended to limit the bending of the strips and to reduce their vibrations when they are exposed to the full speed of the smoke.
These seals are mounted on the movable door so as not to be directly exposed to gas flows at high speed in the fully open or closed position.
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According to a first embodiment, the support strip is prestressed in the form of an elbow whose opening and support angle on the other strip increases under the effect of the force exerted by the door.
According to another embodiment, the support strip is in the form of a loop which flattens under the effect of the force exerted by the door.
This system offers valid performances, but it is increasingly difficult to apply for large registers because of the large thermal expansions.
Another known seal, also mounted on the door, consists of a flexible strip in the shape of a "U", the two lateral branches of which elastically move apart on a fixed support support to thus ensure sealing. Sealing air can be injected through the support support between the two lateral branches.
The flexibility of this seal is much less good than in the previous system and the performance in terms of sealing is lower.
The object of the present invention is to provide a new improved seal for smoke deflection damper doors.
The joint proposed by the invention is characterized in that the strip is curved according to a determined radius of curvature and is associated with a mounting support having a flat surface and a longitudinal edge curved out of the plane of the flat surface in the opposite direction of the door or frame, in that the strip is fixed by one of its longitudinal edges to the convex side of the curved edge of the support and in that the opposite longitudinal edge of the strip is supported on the flat surface of the holder or door.
According to a preferred embodiment, the bending of the strip is a cylindrical bending around an axis parallel to its length.
For large spans, the lamella is preferably made up of several separate segments for
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allow differential thermal expansion between the lamellae and the support which are of different qualities with, possibly, different coefficients of thermal expansion.
The slat can be bolted with a counter flange on its support.
The seal is preferably mounted on the door frame.
When the joint is not stressed, the strip has its maximum bending which is determined by the initial stress, the radius of curvature of the strip and the mounting angle thereof.
When closing the door, there will first be a contact line between the door and the apex of the curved lamella, which, from this moment, ensures the seal between the door and its frame. The continuation of the closing movement of the door can gradually widen the contact between the door and the slat which is crushed by a reduction in its curvature and a sliding of its free end on the flat surface of the support. In the fully closed position, the slat is completely flattened between the door and the support.
When the door opens, the strip gradually resumes its maximum bending under the effect of its initial stress and its embedding in the curved edge of the mounting support.
The initial bending of the strip, that is to say its radius of curvature, is chosen so that, during the maximum admissible stress of the strip, which occurs during its total crushing, there has no irreversible deformation and that the strip can automatically and freely resume its initial bending when it is no longer stressed.
The seal proposed by the invention has many advantages over currently known seals. Due to the great crushing of the seal between the first contact with the door and the limit switch, the seal can accommodate irregularities in the door, in particular
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thermal deformations, assembly or other imperfections, while ensuring a good seal. The seal can also adapt to a lack of parallelism between the door and its frame.
In the fully crushed position, the lamella mounting support becomes a stopper and takes up the entire force of the door, while the stress in the lamella no longer increases, since it has reached its maximum value .
Due to its prestress during assembly and its shape, the strip is not susceptible to vibrations and can withstand high gas speeds. this is important especially during small door openings, since in this case the speed of the gases is particularly important. It is also insensitive to gas turbulence. It can, therefore, be mounted on the frame instead of a more delicate mounting on the door.
The seal has a large contact surface between the crushed strip and the door, which contributes to an excellent seal.
The door can slide transversely on the slat in the crushing phase and over a large distance, thus allowing relative thermal expansion between the door and its frame. In addition, precise positioning of the door relative to the seal: is not required. The transverse sliding of the door on the strip does not induce any particular effort in the latter and the risk of catching between the door and the strip is practically zero due to the shape of the strip.
Other features and characteristics of the invention will emerge from the description of an advantageous embodiment, presented below, by way of illustration, with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 schematically shows a cross section through a seal according to the present invention in the door open position;
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- Figure 2 is a view similar to that of Figure 1 in the door closing phase and - Figure 3 is a similar view showing the door in the fully closed position.
The reference 10 schematically represents a pivoting door of a smoke register of a so-called combined cycle power plant, for example of the type described in more detail in Belgian patent application No. 09400373.
This door is applied, in each of its extreme positions, in a sealed manner, to a frame 12. This frame 12 consists of a support plate 14 which is attached to the inside of the wall 16 of the register.
The support 14 has a flat surface 14a while the inner edge 14b opposite to that which is attached to the wall 16 is curved along a radius of curvature R2 out of the plane of the flat surface 14a in the direction opposite to that of the door 10 The end of the curved edge 14b is thus in a plane which forms an acute angle with the planar surface 14a.
An elongated metal strip 18 is fixed, by one of its longitudinal edges, to the convex side, therefore on the side of the door 10 on the curved edge 14b of the support 14 using a series of bolts 20 and d '' one or more counter flange (s) 22.
The strip 18 is curved according to a radius of curvature determined around an axis parallel to its length, so that its free edge, on the side opposite to that which is fixed on the support 14, is in abutment on the flat surface 14a of the support. The bending before mounting the strip is preferably slightly greater than the bending that can be seen in FIG. 1 so that the strip is mounted with a certain prestress on the support and in the relaxed position, according to FIG. 1 , the free edge of the strip 18 is supported with a certain pressure on the flat surface 14a of the support 14.
When the door 10 is closed in the direction of the strip 18, the latter is forced against its support 14 passing through an intermediate position according to FIG. 2
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until the total crushing of FIG. 3, at the bottom of the travel of the door 10. In this position, the strip 18 will have the shape of the support, that is to say a flat surface and a curved zone according to the radius of curvature R.
Thanks to the elasticity of the strip 18, there will be, during any closing phase, a pressure contact between the strip, on the one hand, and the door and the support, on the other hand, thus contributing to a seal. perfect between door 10 and support 14.
The mounting angle of the strip on its support, the curvature R2 and the free length of the strip 18 are chosen so as to provide a large crushing of the strip.
The proposed seal tolerates significant relative movements between the door 10 and the frame 12, this within the limits indicated in dotted lines between A and B in Figure 1 without reducing the sealing performance.
When the door 10 is distant from its frame, the strip 18 automatically resumes, under the effect of the curvature of the edge 14b and its initial bending, its most relaxed position according to FIG. 1 given that its preload and the amplitude of the initial bending are chosen so that the lamella never undergoes irreversible deformations.
The bending illustrated in FIG. 1 is only an example of an embodiment. Other forms of bending are possible provided that, when the door is closed, the strip ensures elastic contact with the door and the support. As with other types of seals, it is possible to mount two seals in series with injection of sealing air between these two seals, so as to ensure an almost absolute smoke tightness.