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Procédé de fabrication de parois tubulaires en fer et leur application, par exemple, à la construction
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--------------------------------------------------- de chaudières pour chauffage.
L'invention se rapporte à un procède de fabri- cation de parois tubulaires en métaux laminés ou tréfilés spécialement pour chaudières. Elle présente comme particularité qu'on réunit entre des tubes dis- posés un à coté de l'autre, en interposant centrale- ment ou extérieurement entre un tube et l'autre des nervures, en les unissant aux tubes mêmes moyennant soudage de manière à former une paroi en une seule pièce et étanche; ou bien en disposant un à coté de l'autre des tubes munis préalablement de nervures longitudinales disposées sur le plan de la paroi, de manière à former une paroi identique à l'autre, mais démontable.
Les parois ainsi obtenues peuvent être formées et raccordées à des collecteurs et groupées de manière à créer par exemple une chaudière ayant une circula-
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tion convenable d'eau et de gaz de fumées.
Ce procédé permet d'obtenir dans un petit espace une grande surface d'échange thermique, il permet en outre de résister aux pressions élévées et aux variations soudaines de température, il offre moins de possibilité de pertes, puisqu'il réduit la soudre en contact avec l'eau au seul point de contact entre les tubes et les collecteurs, il permet la formation de chaudières avec l'emploi du seul métal tréfilé, en excluant les matières refractaires, isolants et muraires, il réduit le frotte- ment du liquide de circulation et des gaz de combustion, yant des parois lisses principalement verticales sans déviations rapides et des conduites à section circu- laire, il diminue le poids de la chaudière en augmen- tant sensiblement le rendement.
Le dessin annéxé représente schématiquement à titre d'exemple la façon de formation des parois et quel- que applications de ces parois.
La figure 1 est une vue antérieure d'une portion de paroi en une seule pièce en partie avec nerbures dis- posées centralement entre tube et ube et en partie avec nervures disposées extérieurement.
Le fig. 2 est une vue en plan de la figure 1.
La fig. 3 est une vue en plan d'une paroi dé- montable.
La fig. 4 représente une chaudière en une seule pièce construite avec les parois selon l'invention, vue de devant et avec coupe suivant la ligne A-B de la fig. 5, la fig. 5 est une coupe horizontale selon la ligne c-D de la fig. 4, la fig. 6 représente un élément de chaudière démontable, construite avec les parois selon l'invention, en vue antérieure et en coupe selon la ligne E-F de la fig. 7, la fi g. 7 est une vue en plan avec coupe partielle
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suivant la ligne G-H de la fig. 6, la figure 8 montre un certain nombre d'éléments de chaudière démontable du type représenté en fig. 6 et 7, réunis entre eux, dont la moitié de droite est une vue en plan et la moitié gauche une vue en coupe, la fig. 9 représente une grille avec coupe partielle suivant la ligne I-L de la figure 10, la fig.
10 est une coupe suivant la ligne M-N de la figure 9, la figure 11 montre une coupe faite à travers un conduit tubulaire de type spécial avec des nervures fabriquées ensemble avec les tubes pendant le tréfi- lage.
Comme on voit sur le dessin, le procédé de fa.brication consiste dans le fait de souder un à côté de l'autre pour toute la longueur de la surface de contact un tube et une nervure, un autre tube et une autre nervure et ainsi de suite.
Les figures 1 et 2 dans la moitié gauche démon- trent que les tubes 1 peuvent avoir les nervures 2 disposées centralement (3), c'est à dire sure les génératrices ppposées de chaque tubes et soudées en 4, de manièré à former une paroi avec surfaces latérales égales tandis que dans la moitié droite elles démon- trent que les nervures peuvent être déplacées comme en 5 et soudées en 6, de façon à former une paroi avec un côté ayant une surface minima et l'autre côté avec une surface maxime.
Les parois ainsi formées peuvent être complète- ment étanches ou bien, en suppriment sur un certain espace les nervures dans le voisinage des collecteurs
7 ou en un pont quelconque de la paroi 8, on peut for- mer des ouvertures, qui en certains cas sont nécessai- res pour le passage des gaz ou liquides d'une partie à l'autre.
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La fig. 3 représente la formation d'une paroi similaire à celle des figures 1 et 2, mais démontable.
Dans ce cas pour former une paroi avec les deux surfaces latérales égales, il faut souder sur chaque tube et sur le plan de la paroi deux moitiés de nervures 9, soudées en 10 et pour former une paroi avec un côté de surface minima et l'autre côté de surface maxima, on applique sur le côté externe des tubes une nervure 11, qui présente un profil dans lequel la partie adhérente au tube est formée par un siège cylindrique d'appui, tandis que les deux parties latérales saillantes se replient en arrière et se portent sur le plan externe.
Cette disposition à angle élargie rend plus facile la soudure en 12 de la nervure au tube , permet d'obtenir avec une zone très petite de soudure une grande surface de contact de la nervure auµ tube, et par conséquence un grand refroidissement de la partie saill- ante de la nervure.
Chaque tube présente à son 'extrémité une section de collecteur et en approchant plusieurs tubes munis de nervures, de manière que la nervure d'un tube se trouve en continuation de la nervure du tube successif, on forme une paroi tubulaire démontable.
La distance entre tube et tube et par conséquent la largeur de la nervure, ainsi que son épaisseur sont calculés selon l'intensité des caloties à échanger.
Les parois peuvent être naturellement courbées ou profilées en pourvoyant à courber les tubes et en adap-
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tant k4" les nerkures. tant auxvmemesles nervures.
La chaudière en une seule pièce représentée dans les figurer 4 et 5, construite selon le procédé de la présente invention est constituée par quatre parois en forme élliptique, dont deux internes avec les nervures soudées centralement ou bien sur les génératrices oppo- sées de chaque tube, et deux externes avec les nervures
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déplaces vers l'extérieur. Les tubes des quatre parois sont raccordés inférieurement et supérieurement sur l'axe moyen vertical par deux collecteurs 13-14.
Sur les tubes des parois externes et radialement vers les tubes de la paroi interne est soudée une autre nervure 15, qui sert à séparer l'espace entre les parois internes et externes en plusieurs canaux 16 pour le passage des produits de la combustion,
Dans les deux parois internes et auprès du collecteur supérieur est prévue une série d'ouvertures 17, obtenues en omettant entre tube et tube une partie de nervure. Dans les deux parois externes ces ouver- tures sont disposées près du collecteur inférieure 18.
Les gaz de combustion produits à l'intérieur de la chaudière montent en passant par les ouvertures supé- riurus 17, ils descendent dans les canaux 16, formés dans l'espace laissé libre entre les parois internes et celles externes et ils sortent par les ouvertures inférieures 18.
Une troisième série d'ouvertures est prévue en haut dans les parois externes et ensuite bouchées au moyen de couvercles 19. Ces puvertures servent pour l'introduction de brosses pour le nettoyage des con- duites de gaz entre les deux parois.
Les parties antérieures et postérieures de la chaudière sont constituées par deux autres parois tubulaires avec les nervures soudées vers l'extérieur.
Ces parois sont toutes fermées à l'exception des ou- vertures laissées pour la charge du combustible et pour le cendrier.
Les figures 6,7,8 représentent une chaudière pour rechauffage, qui est identique à celle des figures 4 et 5, en ce qui regarde la forme desparois tubulaires, le parcours et les passages de gaz, ainsi que les parois antérieurs et postérieures, mais avec cette parti-
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cularité que la. chaudière au.lieu d'être dans une seule pièce est construite avec des éléments démon- tables.
Chaque élément est constitué par quatre tubes, dont deux externes 20-21 avec les nervures pro-
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&XtR6e, filées et appuyées extérieurementcomme en 11 (fig. 3 et deux tubes internes 22 et 23 avec deux moitiés de nervures disposées centralement corme en 9 (fig. 3).
Tous les quatre tubes sont raccordés supérieure- ment et 'inférieurement sur l'axe vertical moyen par deux appendices 24 et 25 de deux boites collectrices, par exemple en fer ou acier fondu, lesquelles dans la partie principale forment chambre pour l'eau de cir- culation. Ces boites présentent sur les côtés deux trous munis de brides de raccordement, dont les bords sont prévue pour n'importe quel dispositif d'étanché- ité, et elles ont latéralement deux oreilles 26-27 pour les boulons de raccordement, oreilles qui se trouvent sur le diamètre du trou de la bride, de façon à assurer l'étanchéité, sans que les tubes puissent em- pêcher l'application des boulons et leur serrage même pendant le fonctionnement de la chaudière.
En rapprochant plusieurs éléments comme indiqué en fig. 8 et par conséquent en réunissant les boites collectrices avec les brides contigues, on forme le collecteur
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prineipal'lai chaudière d '12ne seule pièce, et aussi en disposant consécutivement les nervures on forme des canaux pour les gaz 16, identiques à ceux de la chaudière 5.
Chaque élément, à la hauteur convenable porte sa propre section de grille 28 pour le charbon. Cette sec- tion de grille est en fonte ou autre matière venue de fonte et elle porte incorporée pendant la fusion un tube de fer forment saillie à l'extrémité 29. Ces
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extrémités en fer sont raccordées par sondre en 30 ou au moyen d'autres dispositifs appropriés aux tubes
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internes des éléments de la chaudière, de façon que l'eau de la chaudière même peut circuler également dans l'intérieur de la grille en la refroidissant.
Les figures 9 et 10 rèprésentent en vue exté- rieure partielle et en coupe une partie de grille qui peut servir pour un élément démontable de la chau- dière. Il est évident qu'avec le système ci-dessus cité on peut obtenir des grilles de forme et surface différente, puis-qu'il suffit de réunir en groupes moyennant des collecteurs des pièces diverses de grille, ou bien faire un modèle de grille d'une forme quelconque et profiler le tube selon la forme même pour être incorporé pendant la fusion en laissant naturellement libres les extrémités du tube pour la souffre ou le raccordement à la chaudière ou à un dispositif quelconque de circulation d'eau.
On peut remplacer les tubes et les nervures de fer par des matériaux plus résistants à la corrosion, par exemple acier à basse teneur de nickel.
En outre on a prévue le fonctionnement de chaudières à l'huile de naphte, car il suffit d'appli- quer sur la grille le brûleur et de la recouvrir au moyen de matériaux réfractaires ou bien d'éliminer complètement la grille.
Les nervures soudées aux tubes et spécialement celles des parois internes de la chaudière peuvent être remplacées par des nervures obtenues d'une seule pièce avec les tubes pendant le tréfilage. Les ner- vures seront dans ce cas d'épaisseur variable, c'est à dire minces aux extrémités et grosses à la base de raccordement aux tubes, de façon à faciliter la transmission thermique. La figure 11 représente en coupe transversale un tube à nervures de ce type. Les passages pour les gaz peuvent être formés en enlevant une partie de ces nervures.
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Les deux types de chaudières décrites peuvent servir aussi pour la production de vapeur et dans ce but on applique à la partie supérieure de la chaudière un réservoir cylindrique de vapeur raccordé aux collecteurs de la chaudière au moyen de deux tubes.
Les boulons prévus pour chaque élément de chau- dière démontable peuvent être remplacés par deux ou boulonstirants ayant une longueur correspondante à la longueur totale de tous les éléments formant une chaudière, et disposés extérieurement, ou bien par un boulon unique ou tirant disposé à l'intérieur.
Résumé.
1) Procédé de fabrication de parois tubulaires en métaux laminés ou tréfilés spécialement pour chaudière, caractérisé par le fait qu'on relie entre eux par coté à soudures en les disposant latéralement côté, des tubes fer ou alliage tréfilés, munis de nervures longitudi- nales externes ou centrales, qui peuvent être supprimées en certaine endroits pour former des ouvertures ou passages, ces nervures étant obtenues soit pendant le tréfilage du tube ou bien en les appliquant succe- ssivement au tube même par soudure, les parois ainsi obtenues pouvant être formées, complètées et raccor- dées à des collecteurs de façon à créer par exemple une chaudière ayant une circulation convenable de gaz et des fumées.
2) Procédé selon résumé 1, caractérisé par le fait que les parois tubulaires, au lieu d'être dans une seule pièce sont formées en approchant des tubes singuliers ou des groupes de tubes, pourvus de nervures disposées sur le plan de la paroi, et de section de collecteurs, de manière à rendre le paroi démontable.
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