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REVENDICATIONS
1. Ensemble de tubes assemblés pour diffuseurs comportant des chandelles de tubes poreux assujetties à chaque extrémité à une plaque de fond, les tubes poreux de chaque chandelle étant assemblés par emboîtement et brasage des jupes terminales de leurs embouts, caractérisé par le fait que les chandelles sont assemblées en au moins un faisceau par des moyens de serrage élastiques au niveau desdits embouts, ces derniers ayant un diamètre supérieur à celui du corps des tubes poreux, de telle sorte que le contact entre les chandelles d'un même faisceau ait lieu sur les jupes des embouts.
2. Ensemble de tubes suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les chandelles sont réparties autour d'un mât central.
3. Ensemble de tubes suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le mât central est tubulaire et solidaire des plaques de fond.
4. Ensemble de tubes suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le mât central est tubulaire et coulisse par rapport à l'une desdites plaques de fond.
5. Ensemble de tubes suivant l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens de serrage élastiques des chandelles sont des bandes de feuillard métallique.
6. Ensemble de tubes suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le mât central est une construction en treillis de section polygonale permettant la circulation des gaz à basse pression.
7. Ensemble de tubes suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des étages de structures polygonales en forme d'étoile à plusieurs branches, enfilés sur le mât central, des frettes profilées reliées élastiquement entre les branches de chacune des structures pour serrer les faisceaux.
8. Ensemble de tubes suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des étages de structures polygonales en forme d'étoile à plusieurs branches, des frettes profilées reliées élastiquement entre les branches de chacune des structures pour serrer les faisceaux, des lames élastiques cambrées fixées dans le sens longitudinal des faisceaux, entre les frettes des étages successifs de structures, une partie cambrée desdites lames s'appuyant sur la paroi interne de l'enveloppe dudit diffuseur.
9. Ensemble de tubes suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les chandelles sont disposées côte à côte sur toute la surface des plaques de fond, en ce que des étages de frettes profilées
reliées élastiquement entre elles ceinturent les chandelles, et en ce
que des lames élastiques cambrées sont fixées dans le sens longitu
dinal des chandelles entre les frettes de chacun desdits étages, une
partie cambrée desdites lames s'appuyant sur la paroi interne de
l'enveloppe dudit diffuseur.
La présente invention a pour objet un ensemble de tubes assemblés pour diffuseurs, utilisables notamment pour la séparation isotopique de gaz.
Dans la technique de diffusion gazeuse, il est classique de constituer les diffuseurs par un empilage de sous-ensembles de
tubes poreux, comportant deux plaques usinées, maintenues par des entretoises, les embouts métalliques des tubes de chaque sousensemble étant dudgeonnés à chacune de ces plaques.
Cette configuration présente l'inconvénient de nécessiter un grand nombre de plaques par diffuseur, et comme elles sont
usinées avec beaucoup de précision, leur prix de revient est élevé, ce qui pénalise considérablement la solution sur le plan économique.
Par ailleurs, si l'on veut extrapoler cette technique à une
installation à gros débit, on est conduit à utiliser des plaques de diamètre et d'épaisseur très importants, voire prohibitifs, compte
tenu du pas relativement grand nécessité par les impératifs de montage.
On a déjà essayé d'alléger ou de supprimer des plaques en utilisant un montage comportant un faisceau de chandelles.
Chaque chandelle est un assemblage de tubes poreux mis bout à bout et réunis par brasage de leurs embouts métalliques. Mais, sans plaques intermédiaires, il y a un problème de stabilisation aux vibrations de ces chandelles. Jusqu'à présent, ce problème était résolu par un entretoisage latéral réalisé par agrafage. Ce procédé nécessite un montage manuel, ce qui est long, onéreux, difficilement mécanisable, donc de fiabilité moins grande.
L'invention a surtout pour but d'éviter les inconvénients des montages décrits plus haut et propose à cet effet un ensemble de tubes assemblés, dits de fagotage, permettant un montage simple autant que rapide et économique. Elle s'applique aux chandelles de tubes poreux assujetties à chaque extrémité à une plaque de fond, les tubes poreux de chaque chandelle étant assemblés par emboîtement et brasage des jupes terminales de leurs embouts.
L'invention est remarquable par le fait que les chandelles sont assemblées en un ou plusieurs faisceaux par des moyens de serrage élastique au niveau desdits embouts, ceux-ci ayant un diamètre supérieur à celui du corps des tubes poreux, de telle sorte que le contact entre les chandelles d'un même faisceau ait lieu sur les jupes des embouts.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, les chandelles sont réparties autour d'un mât central tubulaire et solidaires des plaques de fond. L'une de ces plaques peut être montée de façon flottante pour permettre un débattement axial du mât. Les chandelles sont maintenues assemblées par un cerclage périphérique en feuillard métallique au niveau des embouts.
Suivant un autre mode de réalisation, le mât central est une construction en treillis de section polygonale permettant la circulation des gaz à basse pression. Des étages de structures polygonales en forme d'étoile à plusieurs branches sont enfilés sur le mât central en treillis, des frettes profilées sont reliées élastiquement entre les branches de chacune des structures, pour serrer les faisceaux disposés entre lesdites branches.
Dans une autre variante de l'invention, le mât central n'est pas indispensable et les chandelles sont réparties sur toute la surface des fonds. Elles sont alors assemblées soit côte à côte, soit entre les branches de structures polygonales en forme d'étoile. Dans les deux cas, le centrage du faisceau de chandelles est assuré par des lames élastiques cambrées fixées entre les frettes des structures et appuyées élastiquement par leur cambrure sur la paroi interne de l'enveloppe du diffuseur.
La répartition en chandelles des tubes poreux sur les plaques de fond s'effectue, en général. selon un pas égal au diamètre extérieur des embouts intermédiaires.
La description se rapporte à des exemples de réalisation décrits avec référence aux dessins dans lesquels:
la fig. 1 en deux parties représente une vue schématique en élévation de l'ensemble suivant l'invention, selon deux modes de réalisation illustrés respectivement par les parties A et B:
la fig. 2 est une coupe en plan de la fig. 1:
la fig. 3 est un détail de réalisation de l'invention, et
la fig. 4, en deux parties, est une coupe en plan de deux variantes de l'invention illustrées respectivement par les parties A et B.
Les fig. 1 et 2 représentent schématiquement un diffuseur dont l'enveloppe extérieure renferme un ensemble 2 de tubes poreux montés en chandelles. Sur la fig. 1 (partie A), les gaz à haute pression sont introduits par le bas des chandelles 3 et s'en échappent par le haut (flèches Fl-F'I). Après diffusion à travers la paroi des tubes, les gaz ressortent à basse pression par une tubulure latérale 4 (flèches F2). Sur la fig. 1 (partie B), les gaz à haute pression sont introduits par le haut des chandelles 3 et s'en échappent par le bas (flèches F3-F'3). Après diffusion à travers la paroi des tubes, les gaz ressortent à basse pression par une tubulure centrale ajourée 10b (flèches F4). Les trajets d'utilisation des
gaz ne font pas partie de l'invention et ne sont décrits que pour faciliter la compréhension de la description.
Suivant l'invention, les chandelles 3 sont composées de tubes poreux 5, Sa, ... 5n assemblés par leurs embouts 6, 6a,... 6n brasés entre eux (fig. 1 et 3). Chaque embout 6 est formé d'un corps 7 (fig. 3) ayant un diamètre voisin de celui du tube 3 et d'une jupe femelle 8 de diamètre légèrement supérieur. Chaque corps 6 est brasé sur l'extrémité correspondante d'un tube et sa jupe 8 est emboîtée et brasée sur la jupe 8a de l'autre embout contigu.
Pour absorber les dilatations longitudinales différentielles entre chandelles et enveloppe, ainsi qu'entre chandelles et mât central, on peut utiliser plusieurs méthodes connues: soufflets 9 de dilatation en extrémités de chandelles, ou plaques flottantes, l'étanchéité entre cette plaque et l'enveloppe (et le mât central éventuellement) étant assurée par un compensateur de gros diamètre (non figuré).
Sur les fig. 1 et 2 (parties A), un mât central 10a à paroi pleine est fixé entre deux plaques de fond 11 et 12 percées de trous 13, 14 et 15 dont la distance d'axe en axe, ou pas, est égale au diamètre extérieur maximal d'une jupe femelle 8. Les plaques de fond 11, 12 sont fixées sur les épaulements 16, 17 de l'enveloppe 1. La plaque de fond 11 peut être rendue flottante en ne la fixant pas sur le rebord 17.
Les chandelles 3 sont dudgeonnées dans les plaques de fond 11, 12 pour former un faisceau maintenu élastiquement à l'aide de frettes 18 (fig. 2A et 3) telles qu'un feuillard d'acier utilisé pour l'emballage. Les frettes 18 s'appuient tangentiellement sur le corps 7 des embouts situés à la périphérie du faisceau, de sorte que les jupes femelles 8 sont calées les unes contre les autres, ce qui a pour effet d'immobiliser parfaitement le faisceau de tubes 3 (voir détail fig. 3).
Sur les fig. 1 et 2 (parties B), le mât central cylindrique est remplacé par un mât 10b en treillis de section polygonale fixé entre les deux plaques de fond 11, 12, lesquelles sont montées sur les épaulements 16 et 17 de l'enveloppe 1. La paroi du mât 10b est de construction ajourée, ce qui permet le passage du gaz à basse pression (flèche F4).
Des structures polygonales 19 en forme d'étoile à plusieurs branches sont enfilées sur le mât 10b pour délimiter des faisceaux dont les sections correspondent aux espaces trapézoïdaux 20 sur les plaques de fond 11, 12, lesquelles sont percées de trous suivant le pas défini plus haut.
Les chandelles 3 composées de tubes poreux assemblés suivant le détail de la fig. 3 sont dudgeonnées dans les trous des plaques de fond 11 et 12 et forment des faisceaux, maintenus élastiquement entre les branches 19a des structures 19 par des frettes en profilé 21 fixées entre ces mêmes branches par des boulons 23 avec interposition de rondelles élastiques 24.
Suivant une variante de l'invention, le mât central est supprimé et les chandelles sont réparties sur toute la surface des fonds 11 et 12. Dans ce cas, elles sont assemblées soit côte à côte (fig. 4A), soit entre les branches 19a des structures telles que 19 déjà décrites (fig. 4B). Le centrage des chandelles dans l'axe de l'enveloppe 1 est assuré par des lames élastiques cambrées 22, représentées également en traits mixtes à la fig. I B, qui sont fixées entre les frettes 21 dans le sens longitudinal des tubes 3, la partie cambrée des lames 21 s'appuyant sur la paroi interne de l'enveloppe 1 du diffuseur.
L'ensemble de tubes selon l'invention s'applique notamment aux diffuseurs pour la séparation de gaz ainsi qu'aux échangeurs de chaleur formés de faisceaux de tubes.
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CLAIMS
1. Set of assembled tubes for diffusers comprising candles of porous tubes secured at each end to a base plate, the porous tubes of each candle being assembled by interlocking and brazing of the end skirts of their end pieces, characterized in that the candles are assembled into at least one bundle by elastic clamping means at said end pieces, the latter having a diameter greater than that of the body of the porous tubes, so that contact between the candles of the same bundle takes place on the end caps skirts.
2. Set of tubes according to claim 1, characterized in that the candles are distributed around a central mast.
3. Set of tubes according to claim 2, characterized in that the central mast is tubular and integral with the bottom plates.
4. Tube assembly according to claim 2, characterized in that the central mast is tubular and slides relative to one of said bottom plates.
5. Set of tubes according to any one of claims 3 or 4, characterized in that the elastic clamping means of the candles are bands of metal strip.
6. Set of tubes according to claim 2, characterized in that the central mast is a lattice construction of polygonal section allowing the circulation of gases at low pressure.
7. Set of tubes according to claim 6, characterized in that it comprises stages of polygonal structures in the form of a star with several branches, threaded onto the central mast, profiled hoops elastically connected between the branches of each of the structures for tighten the bundles.
8. Set of tubes according to claim 1, characterized in that it comprises stages of polygonal structures in the form of a star with several branches, profiled hoops elastically connected between the branches of each of the structures to clamp the beams, blades. curved elastics fixed in the longitudinal direction of the beams, between the hoops of successive stages of structures, a curved portion of said blades resting on the internal wall of the casing of said diffuser.
9. Set of tubes according to claim 1, characterized in that the candles are arranged side by side over the entire surface of the bottom plates, in that the stages of profiled hoops
elastically connected to each other surround the candles, and in this
that curved elastic blades are fixed in the longitudinal direction
dinal of the candles between the frets of each of said floors, a
arched part of said blades resting on the internal wall of
the envelope of said diffuser.
The present invention relates to a set of assembled tubes for diffusers, which can be used in particular for the isotopic separation of gases.
In the gas diffusion technique, it is conventional to constitute the diffusers by a stack of subassemblies of
porous tubes, comprising two machined plates, held by spacers, the metal ends of the tubes of each subassembly being expanded to each of these plates.
This configuration has the drawback of requiring a large number of plates per diffuser, and since they are
machined with great precision, their cost price is high, which considerably penalizes the solution economically.
Moreover, if we want to extrapolate this technique to a
high flow installation, we are led to use plates of very large diameter and thickness, even prohibitive, account
given the relatively large step required by the assembly requirements.
Attempts have already been made to lighten or eliminate the plates by using an assembly comprising a bundle of candles.
Each candle is an assembly of porous tubes placed end to end and joined by brazing their metal ends. But, without intermediate plates, there is a problem of stabilization to vibrations of these candles. Until now, this problem was solved by a lateral bracing carried out by stapling. This process requires manual assembly, which is long, expensive, difficult to mechanize, and therefore less reliable.
The object of the invention is above all to avoid the drawbacks of the assemblies described above and for this purpose proposes a set of assembled tubes, called bundling tubes, allowing assembly as simple as it is quick and economical. It applies to candles of porous tubes secured at each end to a base plate, the porous tubes of each candle being assembled by interlocking and brazing the end skirts of their end pieces.
The invention is remarkable in that the candles are assembled into one or more bundles by elastic clamping means at said end pieces, the latter having a diameter greater than that of the body of the porous tubes, so that the contact between the candles of the same beam takes place on the skirts of the end caps.
According to one embodiment of the invention, the candles are distributed around a tubular central mast and integral with the base plates. One of these plates can be mounted in a floating manner to allow axial movement of the mast. The candles are held together by a peripheral strapping in metal strip at the end caps.
According to another embodiment, the central mast is a lattice construction of polygonal section allowing the circulation of gases at low pressure. Stages of polygonal structures in the form of a star with several branches are threaded onto the central lattice mast, profiled hoops are elastically connected between the branches of each of the structures, to clamp the beams arranged between said branches.
In another variant of the invention, the central mast is not essential and the candles are distributed over the entire surface of the funds. They are then assembled either side by side or between the branches of star-shaped polygonal structures. In both cases, the centering of the bundle of candles is ensured by arched elastic blades fixed between the hoops of the structures and resiliently supported by their arch on the internal wall of the diffuser casing.
The distribution in candles of the porous tubes on the base plates is generally carried out. at a pitch equal to the outer diameter of the intermediate ends.
The description relates to embodiments described with reference to the drawings in which:
fig. 1 in two parts represents a schematic elevational view of the assembly according to the invention, according to two embodiments illustrated respectively by parts A and B:
fig. 2 is a sectional plan of FIG. 1:
fig. 3 is an embodiment of the invention, and
fig. 4, in two parts, is a sectional plan of two variants of the invention illustrated respectively by parts A and B.
Figs. 1 and 2 schematically show a diffuser whose outer casing contains a set 2 of porous tubes mounted in candles. In fig. 1 (part A), the high pressure gases are introduced through the bottom of the candles 3 and escape from the top (arrows Fl-F'I). After diffusion through the wall of the tubes, the gases come out at low pressure through a lateral pipe 4 (arrows F2). In fig. 1 (part B), the high pressure gases are introduced through the top of the candles 3 and escape from the bottom (arrows F3-F'3). After diffusion through the wall of the tubes, the gases exit at low pressure through a perforated central tubing 10b (arrows F4). The routes of use of
gases do not form part of the invention and are described only to facilitate understanding of the description.
According to the invention, the candles 3 are composed of porous tubes 5, Sa, ... 5n assembled by their end pieces 6, 6a, ... 6n brazed together (Figs. 1 and 3). Each end piece 6 is formed of a body 7 (FIG. 3) having a diameter close to that of the tube 3 and of a female skirt 8 of slightly larger diameter. Each body 6 is brazed onto the corresponding end of a tube and its skirt 8 is fitted and brazed onto the skirt 8a of the other contiguous end piece.
To absorb the differential longitudinal expansions between candles and casing, as well as between candles and central mast, several known methods can be used: expansion bellows 9 at the ends of candles, or floating plates, sealing between this plate and the casing (and the central mast possibly) being provided by a large diameter compensator (not shown).
In fig. 1 and 2 (parts A), a central mast 10a with a solid wall is fixed between two bottom plates 11 and 12 pierced with holes 13, 14 and 15 whose distance from axis to axis, or not, is equal to the external diameter maximum of a female skirt 8. The bottom plates 11, 12 are fixed on the shoulders 16, 17 of the casing 1. The bottom plate 11 can be made floating by not fixing it on the rim 17.
The candles 3 are expanded in the bottom plates 11, 12 to form a bundle resiliently held using hoops 18 (Fig. 2A and 3) such as a steel strip used for packaging. The hoops 18 bear tangentially on the body 7 of the end pieces located at the periphery of the bundle, so that the female skirts 8 are wedged against each other, which has the effect of perfectly immobilizing the bundle of tubes 3 ( see detail fig. 3).
In fig. 1 and 2 (parts B), the cylindrical central mast is replaced by a lattice mast 10b of polygonal section fixed between the two bottom plates 11, 12, which are mounted on the shoulders 16 and 17 of the casing 1. The wall of the mast 10b is of perforated construction, which allows the passage of gas at low pressure (arrow F4).
Polygonal structures 19 in the form of a star with several branches are threaded on the mast 10b to delimit the beams whose sections correspond to the trapezoidal spaces 20 on the bottom plates 11, 12, which are pierced with holes according to the pitch defined above .
The candles 3 composed of porous tubes assembled according to the detail of FIG. 3 are expanded in the holes of the bottom plates 11 and 12 and form bundles, held elastically between the branches 19a of the structures 19 by profile hoops 21 fixed between these same branches by bolts 23 with the interposition of elastic washers 24.
According to a variant of the invention, the central mast is omitted and the candles are distributed over the entire surface of the bases 11 and 12. In this case, they are assembled either side by side (FIG. 4A), or between the branches 19a. structures such as 19 already described (FIG. 4B). The centering of the candles in the axis of the casing 1 is ensured by curved elastic blades 22, also shown in phantom in FIG. I B, which are fixed between the hoops 21 in the longitudinal direction of the tubes 3, the arched part of the blades 21 resting on the internal wall of the casing 1 of the diffuser.
The assembly of tubes according to the invention applies in particular to diffusers for gas separation as well as to heat exchangers formed from bundles of tubes.