CH618258A5

CH618258A5 -

Info

Publication number: CH618258A5
Application number: CH1161377A
Authority: CH
Inventors: Jean-Hughes Denis
Original assignee: Denis Jean Hughes
Priority date: 1977-09-13
Filing date: 1977-09-22
Publication date: 1980-07-15
Also published as: GB2004360A; JPS5452359A; IT1098642B; ES473323A1; GB2004360B; DE2839647A1; FR2402851A1; SE7809604L; US4317483A; LU78118A1; FR2402851B3; IT7827642A0; NL7809059A; BE870052A

Description

L'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant des tubes montés dans des plaques tubulaires de support, présentant chacune des ouvertures de passage pour les tubes, la section de ces ouvertures étant plus grande que la section externe des tubes et un 35 joint étant prévu entre chaque tube et chaque plaque tubulaire de support.

Un problème fréquent dans les échangeurs de chaleur de ce genre est celui d'obtenir un joint étanche et durable entre chaque tube et la plaque tubulaire dans laquelle il est monté. 40 Un autre problème important dans les échangeurs de chaleur en général provient des efforts mécaniques provoqués par la dilatation de pièces assemblées présentant des coefficients de dilatation différents.

De plus, il est souvent désirable d'obtenir un joint amortissant 45 les chocs ou vibrations mécaniques auxquels le châssis d'un échangeur peut être soumis avant qu'ils n'atteignent les tubes.

Enfin, le joint doit permettre un remplacement aisé des tubes et il doit être étanche quel que soit le côté du joint à la pression la plus élevée.

50 Ces problèmes sont résolus suivant l'invention grâce au fait que le joint comprend, de part et d'autre du plan médian de chacune des plaques, des lèvres s'appliquant élastiquement et de manière sensiblement étanche contre la paroi externe du tube passant dans l'ouverture en maintenant ce dernier à une certaine ss distance des bords délimitant l'ouverture.

Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention chaque face des plaques tubulaires de support est protégée par une feuille de recouvrement constituée d'une matière résistant à la corrosion, cette feuille présentant un trou en regard de chaque en ouverture des plaques servant de passage pour un tube et les bords des feuilles de recouvrement, délimitant les trous, sont appliqués élastiquement contre la paroi externe du tube de manière à constituer les lèvres susdites.

Suivant une forme de réalisation particulièrement avanta-65 geuse, l'échangeur de chaleur comprend un manchon placé à l'intérieur de ladite ouverture autour du tube à une certaine distance de celui-ci, le joint étant formé par deux anneaux fixés sur les extrémités du manchon et s'appuyant sur la plaque tubu-

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luire, chacun de ces anneaux présentant au moins une lèvre orientée vers le tube qui est appliquée élastiquement et de manière étanche contre la paroi externe du tube tout en maintenant ce dernier à une certaine distance de la paroi interne du manchon.

Ces détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:

La fig. 1 est une vue en coupe transversale et avec brisures d'une portion d'un tube monté dans une plaque tubulaire de support au moyen d'un joint élastique, d'un échangeur de chaleur suivant une première forme de réalisation de l'invention.

Les fig. 2 à 5 sont des vues en coupe transversale analogues illustrant d'autres formes de réalisation.

La fig. 6 est une vue en coupe illustrant une méthode de , montage d'un tube dans une plaque tubulaire de support. : La fig. 1 montre un tube 1 monté dans une ouverture 2 d'une plaque tubulaire de support 3 d'un échangeur de chaleur. Un fluide circule par exemple dans le sens de la flèche 36 à l'intérieur du tube, tandis qu'un second fluide circule à l'extérieur du tube, par exemple dans le sens de la flèche 37. Afin de protéger la plaque tubulaire 3 de la corrosion provoquée par les fluides corrosifs circulant dans l'échangeur de chaleur, on l'a revêtue d'une couche de protection faite d'une matière résistant à la corrosion. Cette couche est utilement constituée par une feuille 4 de cette matière, tendue sur la plaque tubulaire et présentant des trous en regard des ouvertures pratiquées dans la plaque pour le passage des tubes. En particulier, cette feuille 4 est avantageusement constituée par du polytétrafluoréthylène connu notamment sous la marque de fabrique Téflon, qui est une matière présentant d'excellentes caractéristiques de résistance à la corrosion, d'élasticité et d'inaltérabilité en général. Des tubes présentant une excellente résistance à la corrosion sont constitués de verre borosilicaté qui est cependant sensible aux chocs et aux vibrations mécaniques qui peuvent lui être transmises par l'intermédiaire d'un joint classique.

Comme on peut l'observer aux dessins, la section de l'ouverture 2 est plus grande que la section externe du tube 1. Ceci signifie qu'il existe un espace ou intervalle 5 entre le tube 1 et la plaque tubulaire 3. Le tube 1 est maintenu à l'aide d'un joint 6 qui comprend, de part et d'autre du plan médian 23 de la plaque tubulaire 3, des lèvres 7 et 8 serrant élastiquement et de manière sensiblement étanche la paroi externe 9 du tube passant dans l'ouverture 2, en le maintenant à une certaine distance des bords 10 délimitant l'ouverture.

Etant donné que ces lèvres 7 et 8 sont élastiques et qu'elles maintiennent le tube 1 à une certaine distance de la plaque tubulaire, les variations relatives de dimension, provoquées dans les différents matériaux utilisés sous l'effet de différences de température ne créent aucune tension interne aux surfaces de contact dans ces matériaux.

De plus, cet assemblage élastique des tubes sur la plaque tubulaire de support offre une meilleure résistance aux chocs et aux vibrations mécaniques.

Par ailleurs, ce joint permet de régler l'inclinaison des tubes, sans devoir les démonter: ceci peut être utile lorsqu'on désire en évacuer des condensats. On peut également très facilement remplacer un tube ou même tout le faisceau tubulaire sans qu'il soit nécessaire de démonter des organes de fixation compliqués qui pourraient être détériorés.

La plaque tubulaire de support est elle-même fixée à un cadre de support 11, représenté partiellement à la fig. 1.

Ce cadre est, lorsque l'échangeur de chaleur est prévu pour des fluides corrosifs, également recouvert d'une feuille de protection 12 constituée par exemple de PTFE, tendue sur les faces de celui-ci. Pour fixer la plaque tubulaire 3 au cadre 11, on a prévu des organes de liaison 13, notamment des vis. qui, d'une part, s'appuient sur la paroi externe 14 du cadre 11 à l'abri de la corrosion et, d'autre part, sont reliés à la plaque tubulaire de support.

En particulier, si les organes de liaison sont formés par des vis 13, comme montré à la fig. 1, elles traversent le cadre de support 11 et pénètrent dans la plaque tubulaire de support 3 de manière à l'appliquer contre le cadre de telle sorte que les feuilles 12 et 4 5 sont serrées l'une contre l'autre pour former un joint étanche protégeant de la corrosion les organes de liaison. Dans la forme de réalisation illustrée à la fig. 1, on a prévu une rainure longitudinale 15, dans le bord latéral de la plaque tubulaire 3, au fond duquel est pratiqué un alésage taraudé dans lequel est vissé Torio gane de liaison 13.

Le tube 1 est, par exemple, réalisé en verre borosilicaté.

La fig. 2 montre une autre forme de réalisation dans laquelle le joint entre le tube 1 et la plaque tubulaire 3 est formé par des 15 lèvres 7 et 8 qui sont constituées par les bords de la feuille de recouvrement.4. Un manchon 16 est placé dans l'ouverture 2 de passage pour le tube 1 en ménageant un espace libre 5 entre ce tube et la paroi 10 de l'ouverture 2. Ce manchon est destiné à protéger de la corrosion cette paroi 10 au cas où des fluides 20 corrosifs s'infiltreraient dans l'intervalle 5 et il est constitué de préférence par du PTFE. De plus, ce manchon 16 présente des lèvres 17 et 18 dirigées vers le tube 1 et s'appuyant sur la face interne des lèvres 7 et 8 formées par la feuille de recouvrement 4. Ces lèvres 17 et 18 sont élastiques et appliquent le manchon 16 25 contre la paroi 10 de l'ouverture 2 tout en poussant plus fermement les lèvres 7 et 8 vers la paroi externe 9 du tube 1. De cette façon l'étanchéité et la robustesse du joint 6 formé par ces lèvres 7 et 8 sont augmentées. D'une manière avantageuse, les lèvres 17 et 18 sont constituées par les extrémités du manchon 16 repliées du 30 même côté sur elles-mêmes en boucles.

La fig. 3 concerne une variante de la forme de réalisation de la fig. 2. Dans ce cas, le manchon 16 présente des lèvres 17 et 18 dirigées vers la paroi 10 de l'ouverture 2 et s'appuyant sur celle-ci de manière à appliquer le manchon sur les faces internes des lèvres 7 et 8 formées par la feuille de recouvrement 4. L'élasticité des lèvres 17 et 18 s'additionne également à celle des lèvres 7 et 8 respectivement, de manière à augmenter l'étanchéité et la robustesse du joint 6 et la paroi 10 de l'ouverture 2 est également protégée. Comme dans la forme de réalisation précédente, les lèvres 17 et 18 sont avantageusement constituées par les bords du manchon 16 repliés sur eux-mêmes en boucles.

La fig. 4 représente une autre forme de réalisation encore du joint élastique 6 entre le tube 1 et la plaque tubulaire de sup-45 port 3. On a prévu dans ce cas un manchon 16 en PTFE placé dans l'ouverture 2 autour du tube 1 à une certaine distance de ce dernier. Ce manchon 16 dépasse de part et d'autre de la plaque tubulaire 3 recouverte par la feuille 4, de telle sorte que les lèvres 7 et 8 formées par les bords de cette feuille 4 s'appliquent so élastiquement contre la paroi externe 19 de ce manchon et réalisent un joint élastique étanche entre ce dernier et la plaque tubulaire 3. La paroi interne 20 du manchon 16, située à une certaine distance de la paroi externe 9 du tube 1, présente des lèvres 21 et 22 dirigées vers cette paroi 9 qui s'appliquent élas-55 tiquement et de manière étanche sur le tube 1 de manière à le maintenir élastiquement à une certaine distance du bord 10 de l'ouverture 2. Le tube 1 est donc maintenu en place par l'intermédiaire du manchon 16. Par conséquent, il est nécessaire que ce manchon soit serré dans la plaque tubulaire de support 3. A cet 60 effet, le manchon 16 est réalisé de manière à présenter une section égale ou légèrement inférieure à celle de l'ouverture 2 à la température de montage du tube 1 dans la plaque tubulaire 3. Lors du fonctionnement de l'échangeur de chaleur à une température plus élevée, le manchon 16 se dilate plus que la plaque tubulaire 3 par m suite du coefficient de dilatation plus élevé du PTFE par rapport à celui de l'acier dont est généralement constituée cette plaque. De cette façon, le manchon 16 est fortement pressé contre la paroi 10 de l'ouverture 2.

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La fig. 5 représente une autre forme de réalisation du joint 6 qui maintient élastiquement et de manière étanche le tube 1 à une certaine distance du bord 10 de l'ouverture 2 servant au passage de ce tube 1 à travers la plaque tubulaire de support 3. Le joint de la fig. 5 peut également être utilisé pour maintenir le tube sur une plaque tubulaire de support non recouverte par une feuille 4, c'est-à-dire non protégée. On place un manchon 16, ayant un diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur du tube, dans l'ouverture 2 autour du tube 1, de manière à laisser un espace libre entre le tube 1 et le manchon 16. Les extrémités de ce dernier dépassent des faces de la plaque tubulaire de support 3. Deux anneaux 24 et 25 sont enfilés sur le tube 1 de part et d'autre du plan médian 23 de la plaque tubulaire de support 3 et ils sont fixés aux extrémités du manchon 16. En particulier ces anneaux 24 et 25 sont vissés sur les extrémités de ce manchon 16. Ils présentent sur leurs bords dirigés vers le tube 1 des lèvres 26 et 27 qui s'appliquent sur la paroi externe 9 de ce dernier de manière à former le joint 6 Lors de la fixation de ces anneaux 24 et 25 aux extrémités du manchon 16, on fait en sorte que leurs faces 28 et 29 dirigées vers la plaque 3 s'appliquent fermement sur celle-ci de manière à immobiliser le manchon 16 autour du tube 1 à une certaine distance de ce dernier. Une fixation par vissage est alors particulièrement avantageuse car elle permet de presser fortement les anneaux sur la plaque 3, sans aucune difficulté. Dans le cas où la plaque 3 est recouverte par une feuille de protection 4, cette dernière est serrée sur les bords entourant l'ouverture 2, entre les anneaux 24 et 25 et la plaque 3, de manière à former un joint étanche. Lorsqu'une protection contre la corrosion est désirée, le manchon 16 et les anneaux 24 et 25 avec leurs lèvres élastiques 26 et 27 sont constitués d'une matière résistant à la corrosion, par exemple du PTFE. Grâce à cette forme de réalisation, on a obtenu un joint élastique 6 particulièrement simple et protégeant efficacement la plaque tubulaire 3 contre la corrosion.

La fig. 6 représente une méthode de montage du tube 1 dans l'ouverture 2 de la plaque tubulaire 3 qui permet d'obtenir le s joint 6 de la forme de réalisation de la fig. l.A la fig. 6, la plaque tubulaire est recouverte par une feuille 4 dont les bords 30 et 31, autour de l'ouverture de passage 2, sont destinés à former les lèvres du joint avec le tube 1. L'extrémité de ce tube 1 est coiffée par un cône de guidage 32 dont la base a sensiblement la même m section que le tube et est introduite dans l'ouverture 2 d'un des côtés du plan médian 23 de la plaque tubulaire 3 suivant la direction de la flèche 33 de manière à pénétrer partiellement dans l'ouverture 2. De l'autre côté du plan médian 23, on introduit dans l'ouverture 2 suivant la direction de la flèche 34, un cône de 15 guidage 35, dont la section est sensiblement égale à celle de l'ouverture 2, jusqu'à ce qu'il entre en contact avec la pièce 32. Dans cette position, illustrée à la fig. 6, le bord 30 est replié vers l'intérieur de l'ouverture 2 et s'appuie sur le tube 1 ou sur la pièce 32, tandis que le bord est replié vers l'intérieur de l'ouverture 2 par la za pièce 35, de manière plus prononcée que le bord 30. On déplace ensuite simultanément la pièce 35 et le tube 1 muni de la pièce 32 dans le sens de la flèche 33, en maintenant les pièces 32 et 35 en contact jusqu'à ce que l'extrémité du tube portant la pièce 32 ait franchi le bord 31 de la feuille de recouvrement. Lorsque la pièce 35 libère ce bord 31, celui-ci vient s'appliquer élastiquement sur la paroi externe 9 du tube 1 ou sur la pièce 32 tout en restant replié vers l'intérieur de l'ouverture 2. On termine ensuite le montage du tube 1 en le déplaçant suivant la direction de la flèche 33 jusqu'à la position désirée.

3" Suivant un autre mode de réalisation, les tubes 1 ne doivent pas nécessairement être cylindriques.

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2 feuilles dessins

Claims

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1. Echangeur de chaleur comprenant des tubes montés dans des plaques tubulaires de support, présentant chacune des ouvertures de passage pour les tubes, la section de ces ouvertures étant ? plus grande que la section externe des tubes et un joint étant prévu entre chaque tube et chaque plaque tubulaire de support, caractérisé en ce que le joint comprend, de part et d'autre du plan médian de chacune des plaques, des lèvres s'appliquant élastique-ment et de manière sensiblement étanche contre la paroi externe du tube passant dans l'ouverture en maintenant ce dernier à une certaine distance des bords délimitant l'ouverture.

2. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1. caractérisé on ce que chaque face des plaques tubulaires de support est protégée par une feuille de recouvrement constituée d'une matière résistant à la corrosion, cette feuille présentant un trou en regard de chaque ouverture des plaques servant de passage pour un tube.

3. Echangeur de chaleur suivant la revendication 2. caractérisé en ce que les bords des feuilles de recouvrement, délimitant les trous, sont appliqués élastiquement contre la paroi externe du tube de manière à constituer les lèvres.

4. Echangeur de chaleur suivant la revendication 3. caractérisé en ce que les bords des feuilles de recouvrement, délimitant les trous, sont repliés dans l'ouverture entre la plaque et le tube, de manière à former les lèvres.

5. Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4. caractérisé en ce qu'il comprend un manchon placé dans l'ouverture de passage pour un tube en ménageant un espace libre entre le tube et la paroi de l'ouverture dans laquelle il est monté, ce manchon étant constitué d'une matière résistant à la corrosion afin de protéger la paroi interne de la plaque tubulaire délimitant l'ouverture de passage pour le tube.

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REVENDICATIONS

6. Echangeur de chaleur suivant la revendication 5. caractérisé en ce que le manchon présente des lèvres dirigées vers la paroi de l'ouverture dans laquelle il est placé en s'appuyant sur celle-ci de manière à appliquer le manchon contre la face interne des lèvres formées par la feuille de recouvrement.

7. Echangeur de chaleur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le manchon comprend des lèvres dirigées vers le tube qui s'appuient sur la face interne des lèvres formées par la feuille de recouvrement et qui appliquent le manchon contre la paroi de la plaque tubulaire délimitant l'ouverture de passage pour le tube.

8. Echangeur de chaleur suivant l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les lèvres sont constituées par les extrémités du manchon repliées sur elles-mêmes en boucles.

9. Echangeur de chaleur suivant la revendication 5. caractérisé en ce que le manchon comprend au moins une lèvre à chacune de ses extrémités, ces lèvres s'appliquant élastiquement et de manière étanche contre la paroi du tube de manière à former le joint, ce manchon étant lui-même appliqué fermement contre la paroi de la plaque tubulaire délimitant l'ouverture, tandis que les bords de la feuille de recouvrement délimitant le trou sont appliqués contre le manchon de manière à assurer l'étanchéité entre celui-ci et la plaque.

10. Echangeur de chaleur suivant l'une des revendications 1 et 2. caractérisé en ce qu'il comprend un manchon placé à l'intérieur de ladite ouverture autour du tube à une certaine distance de celui-ci. le joint étant formé par deux anneaux fixés sur les extrémités du manchon et s'appuyant sur la plaque tubulaire. chacun de ces anneaux présentant au moins une lèvre orientée vers le tube qui est appliquée élastiquement et de manière étanche contre la paroi externe du tube tout en maintenant ce dernier à une certaine distance de la paroi interne du manchon.

11. Echangeur de chaleur suivant la revendication 10. caractérisé en ce que les anneaux sont vissés sur les extrémités du manchon de manière à s'appliquer sur les faces de la plaque tubulaire de support.

12. Echangeur de chaleur suivant l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que la plaque tubulaire est protégée sur au moins l'une de ses faces par une feuille de recouvrement, en ce que la feuille, le manchon et les anneaux sont constitués par une matière résistant à la corrosion, et en ce que la feuille de recouvrement est serrée entre la face de la plaque tubulaire qu'elle recouvre et l'anneau fixé sur le manchon, de manière à assurer l'étanchéité.

13. Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revenin dications 2 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend un cadre de support, recouvert par une feuille de matière résistant à la corrosion, pour chaque plaque tubulaire de support, cette plaque étant fixée au cadre de support par au moins un organe de liaison, notamment une vis, qui, d'une part, s'appuie sur la paroi exté-15 rieure du cadre de support à l'abri de la corrosion et, d'autre part, est relié à la plaque tubulaire de support de manière à l'appliquer contre le cadre de telle sorte que les feuilles de matière résistant à la corrosion du cadre et de la plaque sont serrées l'une contre l'autre pour former un joint étanche protégeant l'organe de 2o liaison.

14. Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13. caractérisé en ce que la matière résistant à la corrosion utilisée est du polytétrafluorethylène.

15. Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des reven-25 dications 1 à 14, caractérisé en ce que les tubes de l'échangeur de chaleur sont en verre borosilicaté.