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"Appareil échangeur de chaleur".
La présente invention concerne des appareils échangeurs de chaleur constitués par un groupe de tubes parallèles dont les extrémités sont reliées à des collecteurs.Jusqu'ici pour la fabrication d'appareils de ce genre,on perforait les collecteurs de vapeur et on y soudait les extrémités des tubes.Il fallait toutefois veiller à laiser entre les différents tubes un espace suffisant pour qu'on puisse appro- cher autant que possible le chalumeau de soudage des points de soudure.Les points de soudure sont par conséquent situés dans les joints soumis par la dilatation thermique à un grand effort,ce qui entraîne facilement des ruptures.
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L'appareil qui fait l'objet de l'invention est conçu de manière que l'on puisse réunir les différentes parties par soudage et que la distance entre les différents tubes puisse être maintenue très petite, et qu'enfin ,en particulier, les points où les pièces sont soudées ensemble ne coïncident pas avec les joints,ce qui permet d'éviter la formation de fissures sur les joints,sous l'action des dilatations ou des contrastions.
D'après l'invention les extrémités des tubes sont recourbées de manière à former des brides qui sont d'abord soudées ensemble et ensuite soudées sur des poches pour fermer ces dernières et ainsi former les collecteurs.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple fera bien comprendre la manière dont l'invention peut être réalisée.
La figure I montre en élévation,et la figure 2,en plan, un certain nombre de tubes a assemblés.
La figure 3 est une section axiale, et la figure 4,un plan d'un tube, à grande échelle.
La figure 5 est une section longitudinale.
La figure 6 unesection transversale.
Et la figure 7 une coupe en plan,d'un collecteur et des tubes portés par lui,à grande échelle.
La figure 8 est une élévation partielle d'un appareil de chauffage et de refroidissement terminé.
La figure 9 est une coupe par la ligne 9 9 9 de la figure 8 et la figure 10 est une coupe similaire montrant à grande échelle une variante.
La figure II est un plan partiellement coupé d'un appareil de chauffage horizontal.
La figure12 est une section longitudinale d'un appareil de chauffage vertical,
La figure 13 est une élévation latérale et la figure 14 un plan d'un cylindre avec un dispositif de chauffage attaché
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audit cylindre. /.
Les figures 15-16 montrent des détails.
Sur les figures I à 4 chacun des tubes a est élargi et recourbé extérieurement à ses extrémités (Figure 3) et les brides b ainsi formées sont coupées d'équerre,pour souder - des brides les tubes ensemble.Les bords/rectangulaires ainsi obtenues snnt taillés en biais pour assurer un soudage parfait. Les tubes a sont alors assemblés par groupes en rapprochait les bords 1-2 et 3-4 des brides b et en les réunissant par soudage.Le soudage est opéré de l'extérieur, c. à d. sans introduire aucun outil entre les tubes.Les joints de soudure sont indiqués par ,!. on peut voir que 1'opération/Le soudage n'est entravée en aucune faç on, quel que soit l'intervalle entre les tubes.
Les brides sont ensuite soudées à une poche ± de section transversale en forme d'U ayant desbords en biais (Figures 5 et 6), les bords biais 1-4 et 2-3 (figure 4) des brides étant joints aux bords en biais des poches ±.Les points de soudure ainsi produits sant désignés par sur la figure 6.
La figure 7 montre à l'échelle de la figure 5 une coupe horizontale à travers la poche.
La largeur intérieure de la poche c ooincide avec le diamètre intérieur des tubes a et sa largeur extérieure avec le diamètre extérieur des tubes a (figures 6 et 7).Aucun des points de soudure ne coïncide avec le joint,mais ils sont tous situés entre les surfaces qui se touchent l'une l'autre le'-long des bords droits,de sorte que la formation de fissures par dilatation ou contraction est évitée.
En ce qui concerne la figure 8, on peut choisir la hauteur de la poche en acier .±,de telle sorte qu'allé puisse recevoir facilement la quantité de l'agent échangeur de chauf- fage ou de refroidissement requise pour la totalité du système de tubes,sans qu'il soit nécessaire de dépasser en largeur le
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diamètre des tubes, ainsi qu'il a déjà été indiqué.
@ on peut choisir la largeur de la poche dételle sorte qu'elle dépasse le diamètre du tube de l'épaisseur de sa paroi,dans ce cas,il faut donner aux extrémités des tubes a, une section longitudinale différente pour éviter que dans ce cas également, les points de soudure coïncident avec les joints,le premier cas mentionné est représenté sur la figure 9 et le second sur la figure 10,cas deux figures montrant, en même temps une va.riante de construction utilisée dans le cas, ou les peches ont plates une hauteur telle que leurs parois aient une résistance insuffisante à la pression intérieure ; ou muait alore la poche c d'une cloison d qui est soudée aux parois de la poche au point indiqué par f.
Après avoir préparéla poche (le la manière ci-dessus, on la réunit par soudage avec le groupe des tubes.
La cloison mentionnée plus haut peut aussi servir à distribuer l'agent de chauffage ou de refroidissement et à en diriger la quantité nécessaire dans les tubes a. La figure II montre en section longitudinale un arrangement dans lequel les orifices d'admission et de sortie se trouvent dans la même poche.Ce dispositif est constituté par des tubes horizontaux, et il est destiné à être utilisé pour la vapeur surchauffée.
La vapeur entre dans la poche en h.La cloison d1 est pourvue , vis-à-vis des orifices des tubes, de perforations de diamètre variable,petit près de la tubulure d'admission de la vapeur et plus large vers les extrémités de la cloison.Au point z est laissée une ouverture d'une largeur telle qu'elle permet le passage d'une quantité suffisante de vapeur.Les derniers tubes sont séparés du reste du groupe par une cloison non.. perf orée d2 ,et on peut fermer séparément un ou plusieurs tubes selon la quantité d'eau de condensation requise.Cette dernière sort des tubes en i.Les tubes sont munis à leurs extrémités opposées d'une poche plus petite non subdivisée et servant de passage pour l'évacuation de l'eau de condensation.
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La figure 12,montre un dispositif vertical dans lequel la forme la plus simple a été adoptée.La vapeur est admise en K passe par les tubes et contourne l'extrémité de la
Cloison I pour sortir en n. Les figures 13 et I4 montrent un groupe de tubes de forme cylindrique.
Cet assemblage de tubes peut,ainsi qu'il est indiqué, être soudé sur un cylindre creux v en tôle,.%'agent de chauf- fage ou de refroidissement passe par la tubulure c dans la poche p .La cloison q, qui, comme mentionné plus haut,est munie de perforations, distribue cet agent sur les divers tubes qui conduisent à la poche !., et à l'orifice de sortie s.
Si,par exemple,lors de l'utilisation d'une lessive ou saumure de refroidissement le liquide ne peut être distri- bué convenablement par les perforations de la cloison,.!'orifice d'entrée des tubes individuels dans la poche d'admission peut être formé de manière à fonctionner comme une soupape, comme indiqué figure 15,-la figure 16,donnant les détails de la construction à grande échelle.
La tige u de la soupape conique t passe à travers un presse-étoupe,permettant l'ouverture ou la fermeture de la soupape. On peut monter de telles soupapes dans la poche de sortie au lieu de les monter dans la poche d'admission.
Dans les deux cas, la poche d'admission ne possède aucune eloi- son bu cette dernière a des perforations correspondant au diamètre des tubes.
Les appareils construits de la facon décrite plus haut offrent l'avantage que les points de soudure ne sont pas si. tués dans les joints et que par conséquent ces points ne subis... sent pas de tensions excessives à cause desflexions,que l'agent de chauffage et de refroidissement est distribué uniformément sur tous les tubes et que chaque tube peut être séparément a- justé et réglé ce qui permet de mettre des tubes individuels hors fonction si le service le demande.Les nouveaux éléments de chauffage et de refroidissement se prêtent très bien aussi
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à être soudés sur des récipients et des surfaces quelconques et ils ont une grande efficacité,car en raison de leur hauteur insignifiante et de leur grande proximité de tubes,
ils pré- sentent une large surface de chauffage et c ouvrent très bien les surfaces sans laisser d'espaces vides. On peut fixer facilement l'ensemble des tubes sur des tôles et des récipients par soudage ou bras-age;dans ce cas on peut, s'il y a lieu, interposer dans ce but une bande de métal de façon à produire des appareils de chauffage et de refroidissement à surface ininterrompue.
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R e T¯e n d i c a t ï o n s.. 1,-Un appareil de chauffage et de refroidissement, con- stitué par un assemblage de tubes individuels,dont les extré- mités sont soudées à des poches collectrices, et dans lequel les extrémités des tubes individuels sont exécutées sous forme de brides qui sont d'abord soudées ensemble et ensuite soudées sur les dites poches,de manière à fermer ces dernières pour constituer ainsi les collecteurs.