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Système tubulaire perfectionne pour échange de chaleur; Cette invention se rapporte à des perfectionnements 'apportes aux systèmes tubulaires pour les échanges de chaleur et plus particulièrement aux systèmes dans lesquels le médium liquide chauffé à l'intérieur des tubes est soumis à une air- culation forcée ininterrompus, par exemple par l'action d'une pompe, alors que le médium gazeux employé pour le chauffage! chemine autour des tubes.
Ce type d'appareil est bien oonnu; il a deux principaux inconvénients, savoir : a) la quantité de liquide passant par le système. est en proportion linéaire à l'orifice libre total Òd2 du tube et
4 par conséquent au carre du diamètre intérieur pour une surface de chauffage donnée des tube?, b) Des bulles de vapeur produites soue l'effet d'évapo- ration sur la surface intérieure des tubes sont entraînées par le seul flux du liquide et forment entre la paroi d'échange de chaleur du tube et-le liquide à chauffe une couche gazeuse iso- latrioe qui importune largement l'échange de chaleur;
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Las deux inconvénients- sont supprimés selon la présente invention, par la réduction de la section transversale du tube ) au point que celui-ci comprend qu'un canal annulaire, ce qui est réalisé en y introduisant sur toute la langueur du tube un noyau obligeant le liquide à ne s'écouler que dans ce canal. angulaire.
De plus, un corps en forme d'hélice est introduit dans le canal annulaire formé par le noyau dans le tube, de sorte que l'eau passant sous pression par le tube est lancée par la force centrifuge contre la surface intérieure du tube et est imprimé d'un mouvement hélicoïdal autour de son axe lon- gitudinal. Si le liquide en flux dépasse une certaine vitesse angulaire, il est séparé de la vapeur par la force centrifuge, étant donné que son poids spécifique est plus grand que celui de la vapeur,Il f ormera alors une couche continue sur la périphérie du tube, alors que la vapeur se cantonne sur la surface inté- rieure de l'enveloppe annulaire du système.
L'invention vise, en outre, des dispositifs de commande automatique de la quantitéde liquide stécoulant à travers le canal annulaire par rapport au débit de chaleur; le résultat est obtenu par la seule fixation du noyau à un bout tandis que son autre bout est mobile. Si le chauffage du tube doit être augmenté, ce dernier sera soumis plus à la dilatation thermique que le noyau, ce qui cause un accroissement de l'orifice d'eu- trée annulaire entre le noyau et le tube à l'extrémité libre du noyau.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, plu- sieurs formez d'exécution de l'objet dé l'invention.
Fig, 1 est une coupe axiale du système échangeur de chaleur objet de l'invention,
Fig, 2 montre une coupe d'un autre système simplifié par rapport à la fig. 1
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Fi, 3 est une coupe transversale du tube complotant un noyau de même nature comme représente dans la
Fig. 2.
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Fig, 4; est une vue d'ensemble schématique d'un syetëme à tubes d'eau pour une chaudière à vapeur (vue frontale) Fig, 5 en est la vue en élévation latérale correspon- dante et Fig, 6 est une vue en élévation latérale similaire d'un système à tubes doubles,
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grêlon l'exemple représenté en fig, 1, un noyau aylin- drique 3 qui est, lui-même, un tube, se trouve loge dans le tube extérieur 1. Le tube 1 s'étend aux deux extAr4tée dans des têtes! et + auxquelles il est assujetti de force. Le noyau tubulaire, a est fermé à son bout droit au moyen d''un bouchon 5 s'adossant contre un couvercle intérieur 6 à l'intérieur de la tête 3, celle-ci étant elle-même fermée par un couvercle ex- térieure 8.
Le bouchon 5 et les couvercles intérieur et extérieur 6 et 8 sont reliés entre eux et à la tête 3 par un boulon 7 et un écrou extérieure. De cette sorte le noyau intérieur se trouve.
.ajuste rigidement et : de façon indéréglable à la tête 3 à un bout du tube 1,
L'autre bout du noyau tubulaire j3 est muni d'un prolonge- ment o'oni que 9 qui se termine en une tige 23, celle-ci pénétrant librement dans l'espace creux 24 du couvercle intérieure 11 du
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bout de tét@ 4 et pouvant y coulisser librement.
Le couvercle intérieure 11 est relié et assujetti au couvercle extérieur là par l'intermédiaire d'une vis 7 munie d'un écrou extérieur, Le tube 1 s'étend par son bout libre à l'intérieur de la tête 4.
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et est pourvu à sa périphérie intérieure d'une bague 10 présent- tant une surface intérieure conique lOt ; en regard de celle-ci
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se trouve à une certaine distance la surface conique correa- pondante du prolongement 9 du noyau 2.
La tête 4 est pourvue d'une conduite d'amener 13 ayant un couvercle amovible 16; de même, la tête 3 comporte une conduite de sortie 14 à couvercle amovible 15.
Dans le canal annulaire entre la surface intérieure du tube 1 et la surface extérieure du noyau 2 une cloison héli- coîdale de guidage 22 est disposée et assujettie à la surface du noyau à. Le médium liquide par exemple l'eau chasse sous la pression d'une pompe appropriée à travers le tube, est obligé de s'écouler à travers, le canal annulaire entre la surface intérieure du tube 1: et le noyau le long du chemin hélicoïdal 22, ce qui lui impose un mouvement rotatif;
durant ce trajet le liquide est soumis à la force centrifuge qui le chasse de l'axe du tube 1 vers la surface intérieure de celle-ci et gra'èe à sa densité supérieure, il en écarte la vapeur qui se produit justement à cette surface, le chauffage ayant lieu de l'extérieur, plus que la température du médium de chauffage est élevée plus se trouve augmentée la quantité du médium chauffe s'écoulant à travers le canal annulaire entre le tube 1 et le noyau 2;
cette quantité étant réglée automatiquement dans l'ar- rangement décrit, par l'espace annulaire conique formé entre la bague 10 à l'extrémité libre du tube 1 dans la tête 4 et le prolongement, conique 9 à l'extrémité libre du noyau 2, ce der- nier n'étant pas chauffé directement, étant soumis &une dila- tation moindre que celle du tube 1. 0'est pourquoi plus que le chauffage du tube 1 augmente,plus grandit l'orifice d'entrée entre les parties 9.10 pour le médium chauffé, étant donné que la bague 10 sécarte de l'extrémité conique 9. du noyau se di- latant moins.
Si le chauffage du tube est moine intense, la di- latation du tube est moindre et l'orifice annulaire de passage
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du liquide se trouve diminué en conséquence.
La longueur du noyau 2 Muni du prolongement conique 9 et de la tige 11 varie également avec l'intensité du chauffage, Dans ces conditions la grandueur de la chambre cylindrique 24 entre l'extrémité libre de la tige 1 et le fond du couvercle 1 varie en conséquence, ce qui peut être utilisé des trois ma- nières suivantes ;
1. Pour la commande de la puissance s oit du système tubulaire complet, soit de parties du système
2, Pour la variation automatique de la quantité du mé- dium circulant à travers le système.
3. Pour le réglage automatique de la quantité de cha- leur qui sert à chauffer le système tubulaire complet.
11 suffit, à cet effet, de remplir,la chambre creuse 24 avec un liquide et de raccorder la chambre par l'intermédi- aire d'une conduite 17 à un cylindre de pression de construction appropriée qui sert, soit à indiquer, soit à enregistrer les variations de press-ion ou encore, à commander un train d'engre- nage approprie pour introduire le médium de chauffage dans le système soit enfin, à commander la production de la chaleur,
Dans la forme d'exécution représentée en fig. 2, le bouchon 5 forme une seule pièce avec le couvercle 6 de la tête 3;
aucune cloison en hélice n'est employée dans ce cas, étant donné que dans certains cas, il suffit de prévoir une commande automatique à, l'aide du prolongement conique et la bgue coopé- rant avec lui, au bout gauche du tube et du noyau, comme re- présenté dans la fig. 1,,
Les fige. , et 5 font voir un ensemble d'un grand nom- bre de tube 1 exécutéselon fig. 1 ou 8 et muni des conduits d'amenée 13 et de sortie 14 d'un dôme à vapeur 18, d'une pompe de circulation 19 et de la conduite correspondante de liaison 25.
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Selon fig. 6 deux séries de tubes 21 et 1 sont employées en combinaison avec une chambre double 20 commune aux deux aé- ries. L'une des deux, par exemple la série 21, n'a pas de noyau ou de cloisons hélicoïdales cornue représenté en fig. 2.
Dans des systèmes tabulaires destinés au refroidissement d'un médium donné ou au surchauffage de la vapeur, les tubes 1 ne sont pas pressés, aux deux bouts, dans des têtes, mais dans ces parois frontales et les noyaux sont fixés d'un côté à. une paroi parallèle qui est assujettie de place en place à l'une des premières retenant les tubea; ces deux parois rempla- cent le couvercde 6 et les têtes 3 selon fig. 1. A l'autre er- trémité, où. les bouta des tubes 1 peuvent se déplacer librement par rapport aux bouts des noyaux 2 les couvercles 11 des têtes 4 sont également remplacés par une paroi réuni par des goujons à une autre paroi, dans laquelle les bouts des tubes sont pressés.
Les chambres creuses 24 sont remplacées ici par on .petite cylindres, soit un pour¯ chaque noyau fixés à. la paroi et rempilant les couvercles Il*
L'ensemble peut ?0*0 employé dans des systèmes tubulaires de construction quelconque destinés à. l'évaporation, le chauffage, le refroidissement ou la condensation de tout genre de vapeurs ou de gaz en utilisant tout medium de chauffage ou chauffé,
Le noyau peut être remplacé dans certaine cas par les seules cloisons de guidage hélicoïdales qui servent à chan- ger la direction du flux de médium sous l'effet de la force cen- trifuge en vue de le conduire le long de la surface intérieure du tube 1, De même le nombee d'hélices disposés sur le noyau peut être choisi librement,
ainsi que le pas d'hélice qui, d'ailleurs, né doit pas rester nécessairement constant sur toute la longueur du noyau; en particulier l'on pourrait augmenter le pas aux deux bouta des tube$, A la place dtune bague d'étran-
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glement 10 l'on pourrait réduire aussi le diamètre du bout du tube 1 ou y ménager un prolongement conique - REVENIDCATIONS -
1. Système tubulaire pour l'échange de chaleur d'un médium à. un autre, dans lequel le médium circulant à l'intérieur des tubes est maintenu en circulation forcée et dans lequel chaque tube comporta intérieurement un noyau obligeant le médium passant dans le tube à occuper une section droite plus petite. que. l'orifice libre total du tuba proprement dit.