FR2513554A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING A HEATING BODY OF THE TYPE OF A CYLINDRICAL FLOAT OF WATER TUBES - Google Patents
PROCESS FOR MANUFACTURING A HEATING BODY OF THE TYPE OF A CYLINDRICAL FLOAT OF WATER TUBES Download PDFInfo
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE FABRICATION D'UN CORPS DE CHAUFFE DU TYPE A NAPPE DE TUBES D'EAU DISPOSES AUTOUR D'UNE CHAMBRE DE COMBUSTION CYLINDRIQUE POUR CHAUDIERES DOMESTIQUES A GAZ. LE PROCEDE CONSISTE A DISPOSER LES TUBES D'EAU 3 ENTRE LES DEUX COLLECTEURS ANNULAIRES 1, 2 EN LES INTRODUISANT DANS DES ORIFICES 8 CORRESPONDANTS, PUIS A SERTIR LES EXTREMITES DES TUBES SUR LES COLLECTEURS ANNULAIRES ET ENFIN A DISPOSER L'ENSEMBLE COMPACT DANS UN FOUR DE BRASAGE DANS DES CONDITIONS ADAPTEES POUR REALISER LE BRASAGE. APPLICATION AUX CHAUDIERES DOMESTIQUES A GAZ DU TYPE A CONDENSATION.THE INVENTION RELATES TO A PROCESS FOR MANUFACTURING A BODY OF THE HEATING BODY OF THE WATER TUBES TYPE ARRANGED AROUND A CYLINDRICAL COMBUSTION CHAMBER FOR DOMESTIC GAS BOILERS. THE PROCESS CONSISTS OF ARRANGING THE WATER TUBES 3 BETWEEN THE TWO ANNULAR COLLECTORS 1, 2 BY INSERTING THEM IN THE CORRESPONDING PORTS 8, THEN CRIMPING THE ENDS OF THE TUBES ON THE ANNULAR COLLECTORS AND FINALLY PLACING THE COMPACT ASSEMBLY IN AN OVEN OF BRAZING IN CONDITIONS ADAPTED TO PERFORM THE BRAZING. APPLICATION TO DOMESTIC CONDENSING TYPE GAS BOILERS.
Description
L'invention concerne un procédé de fabrication d'un corps de chauffe duThe invention relates to a method for manufacturing a heating element of the
type à nappe de tubes d'eau disposés autour d'une chambre de combustion cylindrique pour chaudières domestiques water tube type arranged around a cylindrical combustion chamber for domestic boilers
à gaz par exemple à condensation.gas for example condensation.
Dans une forme connue de réalisation, le corps de chauffe est constitué d'une nappe de tubes d'eau longitudinaux disposés tout autour d'un brûleur central dont les gaz de combustion sont émis radialement et traversent cette nappe de tubes, les meilleures conditions d'échange entre l'eau et le gaz étant évidemment recherchées par la forme et le positionnement des tubes Ces tubes d'eau longitudinaux à section allongée sont généralement brasés entre deux collecteurs annulaires pour In a known embodiment, the heating body consists of a sheet of longitudinal water tubes arranged all around a central burner whose combustion gases are emitted radially and through this sheet of tubes, the best conditions of exchange between water and gas being obviously sought by the shape and positioning of the tubes These elongate longitudinal water tubes are generally brazed between two annular collectors for
former une chambre de combustion cylindrique autour du brûleur. form a cylindrical combustion chamber around the burner.
La conception de ce genre de corps de chauffe exige une techno- The design of this type of heating element requires a techno-
logie assez particulière de matériauxd'assemblage et de brasa- quite a particular source of materials for assembly and braking
ge des tubes sur les collecteurs annulaires et ceci en raison du grand nombre de tubes et de leur proximité nécessaire à un tubes on the annular collectors and this because of the large number of tubes and their proximity necessary to a
bon coefficient d'échange.good exchange coefficient.
L'utilisation du cuivre, matériau ayant un bon coefficient The use of copper, material having a good coefficient
de conductibilité et se brasant facilement, présente des incon- conductivity and brazing easily,
vénients En effet, la résistance à la déformation plus parti- In fact, the resistance to deformation more particularly
culièrement lorsqu'il s'agit de tubes à faces aplaties,nécessai- especially in the case of flat-faced tubes, which
rement recuits pendant l'opération de brasage est insuffisante pour résister à la pression d'eau normalement utilisée dans une chaudière de chauffage central Mais de plus et surtout annealed during the brazing operation is insufficient to withstand the water pressure normally used in a central heating boiler.
en présence de l'eau de condensation dans les fumées, la corro- in the presence of condensation water in the fumes, the corro-
sion des tubes est extrêmement rapide, certain gaz pouvant même tube is extremely fast, with some gases
contenir du souffre susceptible de produire de l'acide sulfurique. contain sulfur capable of producing sulfuric acid.
On peut évidemment protéger le cuivre par un revêtement à base de plomb, mais cela est difficilement applicable du fait de la proximité des tubes, le plomb risquant de remplir les intervalles entre ces tubes Il est de plus connu que cette protection est It is obviously possible to protect the copper with a lead-based coating, but this is difficult to apply because of the proximity of the tubes, the lead being liable to fill the gaps between these tubes. It is moreover known that this protection is
limitée dans le temps.limited in time.
Pour remédier à ces inconvénients, on connait l'emploi de l'acier inoxydable en faible épaisseur qui donne un bon coefficient de transfert calorifique et une résistance suffisante au gonflage 2- To overcome these drawbacks, the use of stainless steel is known thin thickness which gives a good heat transfer coefficient and sufficient resistance to inflation 2-
sous pression d'eau.under water pressure.
Mais l'utilisation d'un tel acier pour ce genre de corps de But the use of such a steel for this kind of body of
chauffe à nappe cylindrique de tubes d'eau entraine une techni- cylindrical sheet of water tubes leads to a techni-
que d'assemblage et de brasage particulière. than assembly and soldering.
En effet, on connait l'utilisation de brasure à base de cuivre, Indeed, we know the use of copper-based brazing,
mais comme il est indiqué plus haut le cuivre s'oxyde rapide- but as noted above copper is rapidly oxidizing
ment surtour dans les condensats.around the condensate.
On connait aussi les brasures tendres à base d'étain et de plomb, mais ces brasures en plus d'une résistance mécanique limitée risquent en cas de surchauffe accidentelle du corps de chauffe d'amener sa destruction du fait de leur faible température We also know soft solders based on tin and lead, but these solders in addition to a limited mechanical resistance risk in case of accidental overheating of the heating body to bring its destruction because of their low temperature
de fusion.fusion.
Une brasure à base d'argent est éventuellement possible mais A solder based on silver is possible but possible
d'un coût prohibitif Il en est de même d'une soudure électri- prohibitively expensive. The same is true of an electrical weld
que TIG ou MIG sous gaz protecteur qui oblige à suivre par des torches la totalité du contour des assemblages à effectuer ce that TIG or MIG under protective gas that requires to follow by torches the entire contour of the assemblies to perform this
qui rend l'opération très longue et très coûteuse. which makes the operation very long and very expensive.
La présente invention a donc pour objet un procédé de fabricà- The subject of the present invention is therefore a manufacturing process
tion qui évite les inconvénients précités en garantissant, après brasage, une étanchéité rigoureuse des éléments ainsi qu'une excellente tenue mécanique de ceux-ci tout en réduisant le coût This avoids the aforementioned drawbacks by guaranteeing, after brazing, a rigorous sealing of the elements as well as an excellent mechanical strength of these while reducing the cost.
de la mise en oeuvre du procédé.of the implementation of the method.
Le procédé conforme à l'invention consiste à mettre les tubes longitudinaux à la longueur désirée, à ébavurer les extrémités des tubes, à former un bossage sur la partie externe et éventuellement interne, à chaque extrémité des tubes, pour former des appuis aux collecteurs annulaires, à rabattre vers l'intérieur les extrémités des tubes pour leur donner un profil conique et faciliter ainsi leur introduction dans les collecteurs, à disposer les tubes entre les deux collecteurs annulaires en les introduisant dans des orifices correspondants, à évaser les extrémités débordantes des tubes pour former un sertissage sur les collecteurs annulaires, 3- à calibrer simultanément l'intérieur des tubes pour obtenir entre les tubes et les collecteurs un jeu minimum inférieur à 0,1 mm compatible avec la brasure, à déposer dans chaque collecteur annulaire tangentiellement aux extrémités des tubes des cordons circulaires de brasure, et à disposer l'ensemble compact dans un four de brasage dans des conditions adaptées pour réaliser le brasage des tubes The method according to the invention consists in putting the longitudinal tubes to the desired length, deburring the ends of the tubes, forming a boss on the outer and possibly internal part, at each end of the tubes, to form supports for the annular collectors. to fold the ends of the tubes inwards to give them a conical profile and thus facilitate their introduction into the collectors, to arrange the tubes between the two annular collectors by introducing them into corresponding orifices, to flaring the projecting ends of the tubes to form a crimp on the annular collectors, 3 to simultaneously calibrate the interior of the tubes to obtain between the tubes and the collectors a minimum clearance of less than 0.1 mm compatible with the solder, to be deposited in each annular collector tangentially at the ends tubes of the circular solder cords, and arrange the compact assembly in a brazing furnace under suitable conditions for brazing the tubes
dans les collecteurs.in the collectors.
D'autres caractéristiques particulières et avantages de l'invention Other particular features and advantages of the invention
apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d'une will appear on reading the following description of a
forme de réalisation en référence aux dessins annexés qui représen- embodiment with reference to the accompanying drawings which represent
tent:tent:
figure 1: une vue en perspective éclatée du corps de chauffe. Figure 1: an exploded perspective view of the heating body.
figures 2 à 5: des vues schématiques en coupe montrant les étapes Figures 2 to 5: schematic sectional views showing the steps
du procédé d'assemblage des tubes sur les collecteurs annulaires. the method of assembling the tubes on the annular collectors.
On a représenté sur la figure 1 un corps de chauffe-échangeur consti- FIG. 1 shows a heat exchanger heater body
tué par deux collecteurs annulaires l et 2 disposés coaxialement et réunis par des tubes 3 longitudinaux en acier inoxydable brasés sur killed by two annular collectors 1 and 2 arranged coaxially and joined by longitudinal tubes 3 of stainless steel brazed on
les collecteurs et uniformément répartis entre ceux-ci suivant la gé- collectors and evenly distributed among them according to the
nératrice d'un cylindre de façon à former une chambre intérieure cy- of a cylinder so as to form an internal chamber cy-
lindrique 4 pour l'introduction d'un brûleur tubulaire non représenté. lindrique 4 for the introduction of a not shown tubular burner.
Ces tubes 3 dans lesquels circule le fluide à réchauffer ont une section allongée de telle manière que les faces latérales de chaque tube soient parallèles aux faces latérales des tubes voisins afin de ménager entre elles un intervalle 5 de faible épaisseur destiné au These tubes 3 in which circulates the fluid to be heated have an elongated section such that the lateral faces of each tube are parallel to the lateral faces of the neighboring tubes so as to provide a gap 5 of slight thickness between them for
passage des produits de combustion.passage of combustion products.
En se reportant aux figures 2 à 5, on va maintenant décrire le Referring to FIGS. 2-5, we will now describe the
procédé d'assemblage d'un tel corps de chauffe. method of assembling such a heater.
Après avoir mis les tubes 3 à la longueur voulue et ébavuré les After putting the tubes 3 to the desired length and deburred the
extrémités, un bossage 7 (figure 2) est réalisé par un procédé d'es- ends, a boss 7 (FIG. 2) is produced by a method of
tampage en bigorne sur les deux parties externes et a chaque extré- on the two external parts and at each end.
mité 6 desdits tubes Ces extrémite Born rabattues vers l'intérieur pour leur donner un profil conique (fîgure 2 et 3) ce qui facilite leur introduction dans des orifices 8 prévus sur chaque collecteur -4annulaire ( 1-2), ces orifices 8 ont un profil identique à celui des tubes 3 de telle manière que les collecteurs 1 et 2 soient en appui sur les bossages 7 des tubes 3 (figure 4) Ensuite, les extrémités débordantes 6 des tubes 3 (figures: 4 et 5) sont épanouies vers l'extérieur pour former un sertissage sur les collecteurs annulaires, l'intérieur des tubes étant simultanément 6 of said tubes These ends Born folded inward to give them a conical profile (Figure 2 and 3) which facilitates their introduction into orifices 8 provided on each -4 Annular collector (1-2), these orifices 8 have a identical profile to that of the tubes 3 so that the manifolds 1 and 2 are supported on the bosses 7 of the tubes 3 (Figure 4) Then, the projecting ends 6 of the tubes 3 (Figures 4 and 5) are blooming to the outside to form a crimp on the annular collectors, the inside of the tubes being simultaneously
calibré afin de réduire au minimum les jeux. calibrated to minimize games.
Ce calibrage doit limiter au maximum les jeux entre les tubes et This calibration must limit as much as possible the clearance between the tubes and
les orifices découpés dans les collecteurs annulaires pour permet- the holes cut in the annular collectors to allow
tre d'assurer un brasage correct De plus, l'ensemble de ces opé- to ensure correct brazing. Moreover, all of these operations
rations contribue à donner au corps de chauffe une rigidité suffi- rations contributes to giving the heating element sufficient rigidity
sante pour le brasage, sans montages complémentaires qui pourraient obliger à des protections par produit ou formes spéciales afin d'empêcher la brasure de couler avec le risque que cela comporte soldering, without additional assemblies that could require product or special forms of protection to prevent the solder from flowing with the risk that this entails
de braser ensemble pièces à braser et montages de maintien et aug- brazing together brazing parts and holding fixtures and aug-
menteraient le coût de l'opération de brasage (masse plus grande à would cost the brazing operation (larger mass at
chauffer -encombrement supérieur des pièces). heat-up the room.
Une fois que cet assemblage est réalisé, on dépose automatiquement dans chaque collecteur annulaire 1 et 2, autour des extrémités 6 Once this assembly is made, it is automatically deposited in each annular collector 1 and 2, around the ends 6
des tubes 3, des cordons circulaires 9 (figure 1) de brasure généra- tubes 3, circular cords 9 (FIG. 1) of general braze
lement en poudre ou en pâte Cette brasure doit être à très fort powder or paste This solder must be very strong
pourcentage de nickel et de chrome additionné de fondants divers. percentage of nickel and chromium with various fluxes.
Le brasage proprement dit s'effectue dans un four de préférence sous vide pour ne pas risquer en présence d'une atmosphère riche en Brazing itself is carried out in an oven preferably under vacuum so as not to risk in the presence of a rich atmosphere.
hydrogène et azote de fragil Iser le métal. hydrogen and nitrogen of fragil Iser the metal.
Le choix exact de la brasure et de la température correspondante est fonction de l'acier inoxydable utilisé, un acier ferritique The exact choice of braze and the corresponding temperature depends on the stainless steel used, a ferritic steel
plus économique et insensible aux corrosions sous contrainte deman- more economical and insensitive to stress corrosions.
dera une température de brasage inférieure ou égale à 1000 'C pendant environ 15 minutes pour éviter tout grossissemet du grain Ce choix est aussi fonction des qualités propres de cette brasure, de sa résilience et de sa coulabilité Une brasure trop peu résiliente serait fragile et une brasure coulante exigerait des Jeux trop réduits et risquerait de remonter entre les tubes De plus si elle will have a brazing temperature of less than or equal to 1000 ° C for about 15 minutes to avoid grain enlargement This choice is also a function of the inherent qualities of this braze, its resilience and its flowability. An overly weak solder would be fragile and a solder would require games too small and could rise between the tubes more if it
coule trop peu, elle risque de donner des joints non étanches. sinks too little, it may give leaky seals.
- L'acier ferritique des tubes qui a l'avantage de permettre la soudure des tubes en grande vitesse par radio-fréquence doit, pour des questions de corrosion, être stabilisée au nobium, la stabilisation au titane étant Incompatible avec le brasage sous vide. - The ferritic steel of the tubes which has the advantage of allowing the tubes to be welded at high speed by radio frequency must, for corrosion reasons, be stabilized with nobium, the stabilization with titanium being Incompatible with the brazing under vacuum.
251355 4251355 4
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