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Conduite tubulaire pour gaz chauds, vapeur et autres.
La présente invention se rapporte à une conduite tubulaire pour gaz chauds, vapeur et autres à une température d'au moins 4000 C. et sous une pression relative d'au moins 1 atm., conduite qui comprend deux tubes métalliques co-axiaux délimitant une chambre intermédiaire remplie de substances calorifuges et dont l'un, situé à l'extérieur, est fait d'un métal instable à la chaleur. Dans de telles conduites tubulaires il incombe au tube intérieur de conduire le courant gazeux chaud et de protéger contre ce courant la couche calorifuge comprise entre ces deux
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tubes, tandis que le tube extérieur relativement froid a pour mission d'encaisser les efforts engendrés par la pression et de conférer par conséquent la résistance mécanique nécessaire à l'ensemble de la conduite tubulaire.
En combinaison avec de telles conduites tubulaires on s'est déjà arrangé pour que la pression gazeuse agissant sur le côté extérieur du tube intérieur soit pratiquement la même que celle qui règne à l'intérieur, ce qui permet de donner aux parois de ce tube une épaisseur relativement faible. Cela est important en ce sens que jusqu'à ce jour, dès que le fluide traversant le tube intérieur atteignait des températures supérieures à 350 C, celui-ci devait être fait d'un matériau stable à la chaleur, et l'on sait qu'il est coûteux.
Bien qu'il soit possible de donner une épaisseur relativement faible à ce matériau.stable à la cha- leur, le prix de revient de ces tubes en matériau stable à la cha- leur n'en est pas moins très élevé, ce qui se manifeste d'autant plus sensiblement que les conduites tubulaires de l'espèce con- sidérée ici prennent parfois des développements considérables.
Afin de remédier à cet inconvénient et dans le cas d'une conduite tubulaire de l'espèce décrite ci-dessus, suivant l'invention, le tube intérieur estlui aussi fait d'un matériau in- stable à la chaleur et d'autre part il est pourvu, au moins sur sa face interne, d'une couche stable à la chaleur. Le prix de re- vient d'un tel tube intérieur est 10 à 20 fois moins élevé que celui d'un tube fait d'un métal stable à la chaleur.
On peut utilement aussi prévoir des matières calori- fuges sur la face extérieure du tube extérieur. Les épaisseurs des couches isolantes intérieure et extérieure peuvent alors être proportionnées l'une à l'autre de façon telle que la température maximum à laquelle le tube extérieur est soumis demeure encore légèrement inférieure à la température limite à partir de laquelle la résistance mécanique de ce tube subirait un amoindrissement
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sensible. Dans le cas d'une telle conduite tubulaire on peut se contenter d'employer un tube extérieur de métal instable à la chaleur et dont le diamètre extérieur demeure encore relativement faible, ce qui permet de le construire légèrement et surtout le rend moins coûteux.
Le fait que l'on peut donner au tuyau exté- rieur un diamètre relativement faible procure alors cet autre avantage que la conduite tubulaire devient moins rigide dans son ensemble que lorsque la couche calorifuge est tout entière pré- vue entre les deux tubes co-axiaux, et qu'il s'ensuit une dimi- nution des dimensions des brides et desefforts auxquels ces dernières sont soumises.
Une forme d'exécution de l'objet de l'invention est représentée à titre d'example au dessin ci-annexé où: La fig. 1 est une coupe longitudinale de la conduite tubulaire.
La fig. 2 'est une coupe suivant la ligne II-II de la fig. 1.
1 désigne un tube intérieur et 2 un tube extérieur.
Ces tubes 1 et 2 sont disposés co-axialement et délimitent un espace intermédiaire qui est rempli d'une matière calorifuge résistant à la chaleur. Comme telle on envisagera par exemple des agglomérés de terre d'infusoires durcie par la chaleur, de 1 'amiante, de la laine de verre et d'autres matières calorifuges résistant à la.chaleur. Si l'on emploie des agglomérés de terre d'infusoires on peut leur donner la forme de solides segmentaires ainsi qu'il est indiqué à la fig. 2, ces segments étant assemblés en anneaux. Sur la face extérieure du tube extérieur2 est prévue une couche .supplémentaire de matière calorifuge 4. Comme telle on envisagera pour cette seconde couche de l'amiante, de la laine de verre, du clinquant d'aluminium, etc. Le tube intérieur 1 est fait d'un métal instable à la chaleur, par exemple de fer homo- gène.
Sur sa face intérieure est rapportée une mince couche stable à la chaleur 5. Une telle couche peut être constituée par exemple par de l'aluminium, du chrome, du silicium ou leurs alliages,
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ces métaux pouvant alors être rapportés sur la paroi intérieure du tube par projection, diffusion, etc. Comme le montre la fig. 1 les éléments du tube intérieur 1 de la conduite s'encastrent légé- rement les uns dans les autres à leurs extrémités, de sorte qu'ils peuvent librement se dilater. D'autre part, l'agencement est réa- lisé de façon telle que sur la face extérieure du tube 1 se mani- feste sensiblement la même pression que sur sa face intérieure.
D'autre part,le rapport entre l'épaisseur! de la couche calori- fuge intérieure 3 et l'épaisseur f de la couche calorifuge exté- rieure 4 est tel que la température maximum à laquelle le tube extérieur 2 est soumis demeure encore légèrement inférieure de la limite de température à partir de laquelle la résistance mécanique de ce tube se trouverait appréciablement diminuée. En conséquence, ce tube extérieur 2 est lui aussi fait d'un métal non stable à la chaleur, par exemple de t8le d'acier ordinaire ou de fer homogène.
Comme d'autre part la résistance mécanique de ce matériau est en- core relativement considérable aux températures très élevées que le tube 2 doit subir, ce dernier peut être de construction mince et par conséquent relativement légère, si bien que son prix de revient demeure dans des limites économiques. Comme le diamètre du tube 2 est relativement faible, il n'occasionne également pas de difficultés de service résultant d'une construction trop massive et de fortes dilatations. Le tube extérieur 2 de la conduite tubulaire est sensiblement plus léger que lorsque les matières calorifuges d'épaisseur e + f ne sont placées qu'au dedans du tube extérieur, car en ce cas le diamètre du dit tube extérieur est évidemment beaucoup plus grand.
Cependant, la perte de cha- leur totale vers l'extérieur est la même pour les deux modes de construction de la conduite.
Dans le cas de la conduite tubulaire décrite il est donc possible de se dispenser complètement d'aciers stables à la chaleur et coûteux. Si c'est nécessaire on peut également prévoir sur la face extérieure du tube intérieur une mince couche stable à la chaleur.
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Tubular pipe for hot gases, steam and others.
The present invention relates to a tubular pipe for hot gases, steam and others at a temperature of at least 4000 C. and at a relative pressure of at least 1 atm., Which pipe comprises two co-axial metal tubes delimiting a intermediate chamber filled with heat-insulating substances, one of which, located on the outside, is made of a heat-unstable metal. In such tubular conduits it is up to the inner tube to conduct the hot gas stream and to protect against this current the heat-insulating layer between these two.
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tubes, while the relatively cold outer tube has the task of absorbing the forces generated by the pressure and consequently of imparting the necessary mechanical strength to the whole of the tubular pipe.
In combination with such tubular conduits, it has already been arranged that the gas pressure acting on the outer side of the inner tube is practically the same as that which prevails inside, which makes it possible to give the walls of this tube a relatively low thickness. This is important in the sense that until now, as soon as the fluid passing through the inner tube reached temperatures above 350 C, it had to be made of a heat-stable material, and it is known that 'it is expensive.
Although it is possible to give a relatively small thickness to this heat-stable material, the cost price of these tubes made of heat-stable material is nonetheless very high. This is all the more evident in that the tubular conduits of the species considered here sometimes take considerable expansion.
In order to remedy this drawback and in the case of a tubular pipe of the kind described above, according to the invention, the inner tube is also made of a material unstable to heat and on the other hand it is provided, at least on its internal face, with a heat-stable layer. The cost price of such an inner tube is 10 to 20 times less than that of a tube made of heat stable metal.
It is also useful to provide heat insulating materials on the outside face of the outer tube. The thicknesses of the inner and outer insulating layers can then be proportioned to each other so that the maximum temperature to which the outer tube is subjected still remains slightly below the limit temperature from which the mechanical resistance of this tube would undergo lessening
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sensitive. In the case of such a tubular pipe, it is possible to be satisfied with using an outer tube of metal which is unstable to heat and whose outer diameter still remains relatively small, which allows it to be constructed lightly and above all makes it less expensive.
The fact that the outer pipe can be given a relatively small diameter then provides this further advantage that the tubular pipe becomes less rigid as a whole than when the heat-insulating layer is entirely provided between the two coaxial pipes. , and that this results in a reduction in the dimensions of the flanges and the forces to which they are subjected.
An embodiment of the object of the invention is shown by way of example in the accompanying drawing where: FIG. 1 is a longitudinal section of the tubular pipe.
Fig. 2 'is a section taken along line II-II of FIG. 1.
1 designates an inner tube and 2 an outer tube.
These tubes 1 and 2 are arranged co-axially and define an intermediate space which is filled with a heat-resistant insulating material. As such, for example agglomerates of heat hardened diatomaceous earth, asbestos, glass wool and other heat resistant insulating materials will be contemplated. If diatomaceous earth agglomerates are used, they can be shaped as segmental solids as shown in fig. 2, these segments being assembled in rings. On the outer face of the outer tube 2 is provided an additional layer of heat-insulating material 4. As such, asbestos, glass wool, aluminum foil, etc. will be considered for this second layer. The inner tube 1 is made of a heat unstable metal, for example homogeneous iron.
A thin heat-stable layer 5 is attached to its inner face. Such a layer may for example consist of aluminum, chromium, silicon or their alloys,
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these metals can then be attached to the inner wall of the tube by projection, diffusion, etc. As shown in fig. 1 the elements of the inner tube 1 of the pipe fit lightly into each other at their ends, so that they can freely expand. On the other hand, the arrangement is made in such a way that on the outer face of the tube 1 is manifested substantially the same pressure as on its inner face.
On the other hand, the ratio between the thickness! of the inner heat-insulating layer 3 and the thickness f of the outer heat-insulating layer 4 is such that the maximum temperature to which the outer tube 2 is subjected still remains slightly below the temperature limit from which the resistance mechanics of this tube would be appreciably reduced. Consequently, this outer tube 2 is also made of a metal which is not stable to heat, for example of ordinary steel sheet or of homogeneous iron.
As on the other hand the mechanical resistance of this material is still relatively considerable at the very high temperatures which the tube 2 has to withstand, the latter can be of thin construction and consequently relatively light, so that its cost price remains in economic limits. As the diameter of the tube 2 is relatively small, it also does not cause service difficulties resulting from too massive a construction and strong expansions. The outer tube 2 of the tubular pipe is appreciably lighter than when the heat-insulating materials of thickness e + f are placed only inside the outer tube, since in this case the diameter of said outer tube is obviously much greater.
However, the total heat loss to the outside is the same for both modes of construction of the pipe.
In the case of the tubular pipe described it is therefore possible to completely dispense with heat-stable and expensive steels. If necessary, a thin heat-stable layer can also be provided on the outer face of the inner tube.