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"Perfectionnements aux échangeurs de chaleur "avant fait l'objet d'-une demande de brevet déposée aux Etats-Unis le 6 juillet 1925
EMI1.1
Serial 2; .4I.49-ma.-e.-da-arc.cx-Cl.nt.o-r-perrl,et dont la Société susdite est l'ayant droit.
La présente invention se rapporte aux échan- geurs de chaleur tels que par exemple les économiseurs de combustibles utilisés pour chauffer l'eau d'alimentation au moyen des gaz de combustion ou gaz de cheminée. Etant donné l'emploi dans la pratique actuelle,de hautes pression @ @ @ hautes températures,et d'installations con- sidérables on s'est rendu compte que les échangeurs de chaleur en fonte,du type usuel,employés jusqu'à présent,étaient défect tueux à cause de leur inaptitude à résister avec sécurité aux pressions élevées,et à cause de leur construction volumineuse
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et de la difficulté que l'on a à remplacer les parties défectueuses.
La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur' de forme telle qu'il puisse être fabriqué facilement en acier,de manière à pouvoir résister aux hautes pressions utilisées actuel- lement.
Elle a pour objet également un économiseur de construction con pacte et resserée ayant néanmoins une grande capacité et un ren- dement élevé.
Ellea en outre pour objet un appareil du type ci-dessus indiqué qui non seulement peut être installé facilement et rapi- dement,mais qui en outre,au cas où l'une de ses parties se révè- lerait défectueuse ou viendrait à être endommagée,pourrait être réparé à peu de frais et avec une perte de temps réduite au mini- mum
On atteint ces résultats, conformément à l'invention; au moyen de l'échangeur de chaleur ci-dessous décrit.
Sur les dessins ci- joints, qui représentent le mode d'exécution préféré de l'invention,appliqué à un économiseur de combustible.
La fig. 1 est une élévation de coté de l'appareil,certaines parties de l'enveloppe extérieure étant représentées avec arrache- ment de manière laisser voir en élévation l'économiseur propre- ment dit:
La fig. 2 est une vue en plan correspondante,partie en coupe prise suivant la ligne 2 2 de la figure1;
La fig. 3 est une élévation de face montrant la cheminée et l'enveloppe de 1 'économiseur , dont les portes sont ouvertes,une partie de l'un descollecteurs étant représentée avec arrachement;
La figure 4 est une vue en perspective d'une section détachée de 1'économiseur.
Dans le mode d'exécution représenté sur les dessins,l'économiseur est du type. à tubes horizontaux,et il est monté dans une portion verticale de la cheminée 5. L'économiseur comprend un certain nom bre de sections constituées' chacune, comme on peut le voir figure 4
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par un collecteur antérieur 6,un collecteur postérieur 7,et un certain nombre de tubes 8,s'étendant entre les deux collecteurs, et comportant de distance en distance des disques ou des rebords
9. Les collecteurs 6 et 7 sont en acier fondu ou forgé,et les tubes 8,en acier,ce qui donne à l'ensemble une grande solidité, lui permettant de résister avec succès aux hautes pressions utilisées à l'heure actuelle.
Les rebords ou ailettes 9 peuvent être montés sur des tubes de n'importe quelle manière appropriée : on peut par exemple soit serrer les ailettes sur les tubes,soit dilater les tubes à l'intérieur des ailettes.
On fixe les tubes dans les collecteurs en les mandrinant et des ouvertures appropriées sont ménagées dans les collections pour permettre le passage d'un; mandrin. Comme on peut le voir figura 2,ces ouvertures ménagées pour les mandrins sont fermées par des bouchons 11 et des manchons de cuivre 12.
Les sections d'économiseur sont disposées l'une au-dessus de l'autre dans la cheminée,les orifices d'entrée et de sortie 14 et 15 des collecteurs adjacents étant reliés psr des raccords en U 17. Le salvateur antérieur 6 comporte une paroi de sépara- tion médiane 18 qui le divise en une chambre d'arrivée et une chambre de sortie. Le collecteur postérieur 7 ne comporte pas de paroi de séparation,si bien que l'eau d'alimentation qui pénètre par son orifice d'entrée 14 (voir fig. 2) s'écoule vers la droite deux par les/tubes,disposés au bas de la figure,passe ensuite par le collecteur postérieur 7'et revient par les deux tubes placés en haut de la figure,dans la-chambre de sortie,pour aller de là parle raccord 17 à la section suivante de l'économiseur..
L'eau d'alimentation pénètre dans l'économiseur par le tube d'arrivée 1 et quitte cet économiseur par le tube d'éva.cua- ainsi tion 21; l'écoulement de cette eau d'alimentation se fait/vers le bas,et dans la direction opposée l'écoulement des gaz qui s'élèvent dans la cheminée 5.
Les sections de l'économiseur sont portées par des fers d'angle formant supports 23,qui sont boulonnés à leurs extrémités
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aux fers en U 34,les collecteurs de chaque section reposant par leurs extrémités latérales sur les fers d'angle.
Lorsque les tubes ont une longueur considérable=il peut être avantageux de les faire reposer en leur milieu sur des sup- ports disposés à cet effet,tels-que ceux représentés sur les figu res 1 et 3,qui sont constitués par des fers en U dont les extré- mités reposer sur les supports 23,les tubes reposant sur les ex- trémités des branches de l'TJ. Un étrier 26,comportant le boulon et les écrous correspondants,permet de fixer solidement le' fer en U par rapport aux tubes.
Les tubes des sections sont de préférence décalés légère- ment vers l'un des côtés,comme cela est représenté figure 4. En retournant une section sur deux (c'est à dire en plaçant au- dessous la face qui était primitivement au-dessus) on provoque un décalage alternatif des tubes d'un côté puis de l'autre,ce qui donne aux tubes des différentes sections une disposition étagé.e qui augmente le rendement de l'appareil.
Dans le mode d'exécution préféré,représenté sur les des- sirs,tous les joints entre les sections adjacentes de l'économi seur,et entre l'économiseur et les tuyaux d'arrivée d'eau et d'évacuation,sont disposés à la partie antérieure de l'économi- seur,si bien que les'parties latérales et postérieures de l'ap- pareil peuvent être fermées de ,façon appropriée par des parois 50 et des matières isolantes 31, tous les joints sont à emboite- ment, de manière à supprimer les fuites. La partie antérieure de l'économiseur comporte des portes à charnières 33 constituées par des panneaux intérieurs et extérieurs 34 et 35 entre les- quels est bourrée une matière isolante,36.
Pour assurer l'étan- chéité entre les portes pivotantes et l'enveloppe fixe,on a pro longé les parois extérieures 35 de ces portes au delà du contour de la masse de matière isolante 36 et de la paroi intérieure 64, de manière qu'elles recouvrent le joint entre ces parties 36 et 2'4 et l'enveloppe,pour empêcher ou tout au moins réduire
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les fuites d'ait ou de'gaz en ce point.
Pour enlever la suie,on utilise un tuyau à jets de va- peur 38 qui pénètre dans l'enveloppe de l'économiseur par la paroi postérieure,et qui comporte un certain nombre d'orifices de jets 39, Ce tuyau est monté de manière appropriée de façon à pouvoir tourner, si bien que l'on peut diriger les jets de vapeur vers les différents tubes,pour les débarrasser de la suie et de la poussière qui s'y sont accumulées.
Comme chaque section constitue un tout,on peut assembler ces sections en n'importe quel endroit approprié,et les y sou- mettre le cas échéant à une vérification,afin de découvrir leurs défectuosités cachées. Pour procéder à l'installation de l'économiseur complet,il est simplement nécessaire d'intro duire et de faire glisser chaque section,par la partie anté- rieure de la cheminée,à travers la porte ouverte,les supports d'angle 23 constituant un support et un guide pour le collec- teur postérieur,et le support intermédiaire à section en.forme d'U,pendant ce mouvement de recul.
Après que les sections ont été mises en place à l'in- térieur de l'économiseur,on peut fixer les raccords en U et les joints d'entrée et de sortie,de manière à compléter l'as-' sembla ge .
Au cas où un tube ou un collecteur d'une section quel- conque aurait été endommagé,ou se serait révélé défectueux, il ne faudrait qu'un temps minime pour lui substituer une autre section ; il serait en effet simplement nécessaire de démonter les raccords en U sur les deux sections adjacentes à. la section défectueuse,pour permettre l'enlèvement de cette sec tion et son remplacement par une autre. La section endomma- gée pourrait alors être réparée à loisir.
Etant donné le mode de fabrication en acier,qui permet l'emploi de parois plus minces,et l'accroissement de surfaces dues à l'emploi des rebords,disques ou ailettes,il devient pos.
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sible non seulement devoir une construction plus ramassée et plus compacte,maisen outre d'assurer une plus grande capacité et un plus grand rendement,ce qui permet d'installer l'appareil là où l'espace limité empêchait l'emploi des types d'appareils plus encombrants utilisés jusqu'à présent. sont les sections/de préférence protégées contre la corro- sion,à la fois à l'intérieur et à l'extérieur,par un revêtement de plomb appliqué séparément à chaque tube et à chaque collec- teur avant l'assamblage.
Bien que la présente invention ait été décrite et repré sentée sur les dessins comme appliquée à un économiseur de com- bustible du type vertical,il est bien évident qu'elle n'est pas limitée à cet appareil ou à ce type d'appareil,et qu'elle peut être appliquée à d'autres types d'échangeurs de chaleur.
Revendications .
Ayant ainsi décrit notre invention et nous réservant d'y apporter tous perfectionnements ou modifications qui nous pa- raitraient nécessaires,nous revendiquons comme notre propriété exclusive et privative:
1-. Echangeur de chaleur comprenant un certain nombre de sectionsconstituées chacune par un collecteur antérieur,un col lecteur postérieur,des tubes conducteurs entre les collecteurs et des raccords entre les collecteurs,caractérisé par le fait que chaque section est supportée de façon indépendante en posi- tion normale et est supportée et guidée pendant qu'on l'enlève et qu'on la remet en place.
2. Echangeur de chaleur d'après 1 dans lequel les sections sont supportées et guidées par des fers d'angles logés sur les côtés de l'appareil,les collecteurs reposant près de leurs ex- trémités sur ces fers d'angles.
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"Improvements to heat exchangers" before is the subject of a patent application filed in the United States on July 6, 1925
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Serial 2; .4I.49-ma.-e.-da-arc.cx-Cl.nt.o-r-perrl, and of which the aforementioned Company is the beneficiary.
The present invention relates to heat exchangers such as, for example, fuel economizers used to heat feed water by means of combustion gases or flue gases. In view of the use in present practice of high pressure @ @ @ high temperature, and of considerable installations, it has been found that the cast iron heat exchangers of the usual type employed heretofore, were defective because of their inability to withstand high pressures safely, and because of their bulky construction
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and the difficulty of replacing defective parts.
The object of the present invention is a heat exchanger of such shape that it can easily be made of steel, so as to be able to withstand the high pressures currently used.
It also has for object an economiser of compact and tight construction having nevertheless a large capacity and a high efficiency.
It furthermore has for object an apparatus of the type indicated above which not only can be installed easily and quickly, but which, in addition, in the event that one of its parts should prove to be defective or become damaged, could be repaired inexpensively and with minimal downtime
These results are achieved in accordance with the invention; by means of the heat exchanger described below.
In the accompanying drawings, which show the preferred embodiment of the invention, applied to a fuel saver.
Fig. 1 is a side elevation of the apparatus, certain parts of the outer casing being shown with cutaway so as to show in elevation the economiser proper:
Fig. 2 is a corresponding plan view, part in section taken along the line 22 of Fig. 1;
Fig. 3 is a front elevation showing the chimney and the casing of the economiser, the doors of which are open, part of one of the manifolds being shown cut away;
Figure 4 is a perspective view of a section broken away from the economizer.
In the embodiment shown in the drawings, the economizer is of the type. with horizontal tubes, and it is mounted in a vertical portion of the chimney 5. The economizer comprises a number of sections each made up, as can be seen in FIG.
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by an anterior collector 6, a posterior collector 7, and a certain number of tubes 8, extending between the two collectors, and comprising from distance to distance discs or rims
9. The collectors 6 and 7 are made of molten or forged steel, and the tubes 8, of steel, which gives the assembly great strength, allowing it to successfully withstand the high pressures used at present.
The flanges or fins 9 can be mounted on the tubes in any suitable manner: one can for example either clamp the fins on the tubes, or expand the tubes inside the fins.
The tubes are fixed in the collectors by mandrating them and appropriate openings are made in the collections to allow the passage of a; mandrel. As can be seen in figure 2, these openings made for the mandrels are closed by plugs 11 and copper sleeves 12.
The economizer sections are arranged one above the other in the chimney, the inlet and outlet ports 14 and 15 of the adjacent manifolds being connected by U-shaped fittings 17. The earlier saver 6 has a middle partition wall 18 which divides it into an inlet chamber and an outlet chamber. The rear collector 7 does not have a partition wall, so that the feed water which enters through its inlet port 14 (see fig. 2) flows to the right two through the / tubes, arranged at the bottom. bottom of the figure, then passes through the rear manifold 7 'and returns through the two tubes placed at the top of the figure, in the outlet-chamber, to go from there by connection 17 to the next section of the economiser.
The feed water enters the economizer through the inlet tube 1 and leaves this economizer through the evacuating tube 21; the flow of this feed water is / downwards, and in the opposite direction the flow of gases which rise in the chimney 5.
The sections of the economizer are carried by angle irons forming supports 23, which are bolted at their ends
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U-shaped irons 34, the collectors of each section resting by their lateral ends on the angle irons.
When the tubes have a considerable length = it may be advantageous to make them rest in their middle on supports arranged for this purpose, such as those shown in Figures 1 and 3, which are formed by U-shaped irons the ends of which rest on the supports 23, the tubes resting on the ends of the branches of the TJ. A bracket 26, comprising the bolt and the corresponding nuts, enables the U-shaped iron to be firmly fixed with respect to the tubes.
The tubes of the sections are preferably offset slightly towards one of the sides, as shown in figure 4. By turning every other section (that is to say by placing the face that was originally above ) it causes an alternating shift of the tubes on one side then the other, which gives the tubes of the different sections a stepped arrangement which increases the efficiency of the apparatus.
In the preferred embodiment, shown in the drawings, all joints between adjacent sections of the economizer, and between the economizer and the water inlet and outlet pipes, are arranged at the anterior part of the economizer, so that the lateral and posterior parts of the apparatus can be suitably closed by walls 50 and insulating materials 31, all joints are interlocking , so as to suppress leaks. The front part of the economiser has hinged doors 33 formed by inner and outer panels 34 and 35 between which is stuffed an insulating material, 36.
To ensure the seal between the pivoting doors and the fixed casing, the outer walls 35 of these doors have been extended beyond the contour of the mass of insulating material 36 and of the inner wall 64, so that they cover the joint between these parts 36 and 2'4 and the casing, to prevent or at least reduce
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leaks of air or gas at this point.
To remove the soot, a steam jet hose 38 is used which enters the economiser casing through the rear wall, and which has a number of jet orifices 39. This hose is mounted in such a manner. suitable so as to be able to rotate, so that the steam jets can be directed towards the various tubes, to get rid of the soot and dust which have accumulated there.
Since each section is a whole, these sections can be assembled at any convenient location, and checked there if necessary, in order to discover hidden defects. To proceed with the installation of the complete economiser, it is simply necessary to introduce and slide each section, through the front part of the chimney, through the open door, the corner supports 23 constituting a support and guide for the posterior collector, and the intermediate U-shaped section support, during this backward movement.
After the sections have been placed inside the economizer, the U-fittings and the inlet and outlet gaskets can be attached to complete the assembly.
In the event that a tube or manifold of any section has been damaged, or is found to be defective, it would only take a minimum of time to replace it with another section; it would in fact simply be necessary to dismantle the U-fittings on the two adjacent sections. the defective section, to allow the removal of this section and its replacement by another. The damaged section could then be repaired at will.
Given the method of manufacture in steel, which allows the use of thinner walls, and the increase in surfaces due to the use of edges, discs or fins, it becomes pos.
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sible not only to require a more compact and compact construction, but also to ensure a greater capacity and a greater efficiency, which makes it possible to install the apparatus where the limited space prevented the use of the types of more bulky devices used so far. are the sections / preferably protected against corrosion, both internally and externally, by a lead coating applied separately to each pipe and to each header prior to assembly.
Although the present invention has been described and shown in the drawings as applied to a vertical type fuel saver, it is obvious that it is not limited to this apparatus or to this type of apparatus. and that it can be applied to other types of heat exchangers.
Claims.
Having thus described our invention and reserving the right to make any improvements or modifications that we deem necessary, we claim as our exclusive and private property:
1-. Heat exchanger comprising a number of sections each consisting of an anterior collector, a posterior drive neck, conductive tubes between the collectors and connections between the collectors, characterized in that each section is independently supported in normal position and is supported and guided as it is removed and replaced.
2. Heat exchanger according to 1 in which the sections are supported and guided by angle irons housed on the sides of the appliance, the collectors resting near their ends on these angle irons.
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