<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX ECHANGEURS DE CHALEUR TUBULAIRES.
Cette invention se rapporte à des échangeurs de chaleur tubulaires.
Lorsqu'un échangeur de chaleurtel qu'un économiseur, une chaudière ou un surchauffeur comporte une série de tubes montés en parallèle, on rencontre parfois des difficultés à établir ou à maintenir une répartition convenable du fluide de travail entre les tubes, et dans le but d'assurer cette répar- tition, on a employé des étrangleurs de circulation sous la forme, par exem- ple, de tampons pourvus d'orifices étranglés qu'on adaptait habituellement dans les extrémités d'entrée des tubes.
Fréquemment, dans les groupes générateurs et surchauffeurs de vapeur modernes, les récipients sous pression tels que les caissons, les col- lecteurs ou les corps cylindriques sont appelés à résister à des pressions élevées, fréquemment accompagnées de hautes températures, et la réduction des frais de premier établissement et l'augmentation de la sécurité de ces récipients et de leurs connexions sont des questions qui ne sont pas de mince importance.
Un but de l'invention est d'établir des étrangleurs de circulation dans des conditions favorables à l'économie de la construction des récipients à haute pression et leurs raccordements. Un autre but est de procurer un procédé de fabrication de récipients pourvus de raccordements tubulaires con- jugués avec des orifices qui assurent un fonctionnement sur.
L'invention concerne un élément d'échangeur de chaleur tubulaire comportant un récipient et un certain nombre de pièces tubulaires raccordées . chacune à une extrémité au récipient, caractérisé en ce que chacune des piè- ces tubulaires est unie par soudage au récipient et que des.orifices ménagés dans le métal de ce dernier forment respectivement des passages étranglés entre l'intérieur du récipient et l'intérieur de ces pièces tubulaires.
Lorsque cette construction est appliquée à un récipient de faible section transversale, tel qu'un collecteur de surchauffeur., on évite l'obli- gation de munir le récipient de trous d'accès, en regard de chaque tube pour l'introduction d'étrangleurs de circulation séparés du type tampon.
La sup-
<Desc/Clms Page number 2>
pression des étrangleurs libres du type tampon et des pièces de recouvrement obturant hermétiquement les trous d'accès augmente la confiance qu'on peut avoir dans le fonctionnement de l'installation et réduit le coût initial de 1'échangeur de chaleur En outre, comme le tube est soudé au récipient et qu'on peut se passer de sièges de sertissage dans lesquels les extrémités des tubes peuvent être dudgeonnées, il est inutile de donner au trou conjugué du récipient, en quelque point que ce soit,. un diamètre plus grand que ne l'exi gent les considérations de circulation du fluide et, en outre, une partie au moins de ce trou est établie sous forme de passage étranglé.
il en résulte que lorsque les tubes d'un groupe sont pourvus de dispositifs étrangleurs de circulation de cette manière on peut obtenir une résistance relativement éle- vée de la liaison,de telle sorte que pour une pression donnée et une épaisseur déterminée de la paroi du récipient, les tubes peuvent être plus rapprochés les uns des autres en leurs points de fixation au récipient. Dans les cas où une grande proportion des tubes sont pourvus de ces dispositifs étrangleurs, l'épaisseur de la paroi à ouvrer à une pression déterminée peut être réduite ou si la paroi est maintenue à une épaisseur déterminée, le récipientpeut être soumis avec sécurité à une pression plus élevée que celle qu'il pourrait supporter sans cela.
Dans une forme d'exécution particulière de l'invention , des bouts de tubes sont assemblés au récipient par soudage avec fusion. Après que les bouts de tubes ont été soudés en place, on peut supprimer les tensions in- ternes dans le récipient à l'usine après quoi on peut à pied d'oeuvre, souder les bouts de tubes aux tronçons de tubes principaux et on peut éliminer sans difficulté les tensions dans les soudures entre les bouts de tubes et les tronçons de tubes principaux,
L'invention concerne aussi un chauffe-fluide tubulaire caractérisé par un faisceau de tubes et un récipient sous pression pour répartir le fluide entre les tubes du faisceau, chaque tube comprenant .un tronçon de tube princi- pal soudé lui-même à un bout de tube assemblé par soudage au récipient sous pression,
dans le métal duquel sont ménagés des orifices constituant respec- tivement des passages entre l'intérieur des tubes et l'intérieur du récipient sous pression, et une série d'orifices présentant une partie externe de même diamètre que le bout de tube conjugué et une partie interne de diamètre sen- siblement plus petit.
L'invention concerne en outre le procédé de formation d'une coma- nication entre l'intérieur d'une pièce tubulaire et l'intérieur d'un récipient sous pression par un orifice étranglé, caractérisé en ce qu'on réunit une face d'extrémité d'un bout de tube par soudage avec fusion au récipient. qu'on en- lève le métal soudé du pied de la soudure par une opération de forage et qu'on ménage dans le métal de la paroi du récipient un orifice qui établit une com- munication entre l'intérieur du-récipient et l'alésage du bout de tube et dont au moins une partie est d'un diamètre sensiblement inférieur à celui de l'alé- sage du bout de tube.
L'invention sera maintenant décrite à titre d'exemple avec réfé- rence aux dessins annexés, dans lesquels
Fig. 1 est une vue en coupe transversale d'une partie d'un collec- teur d'échangeur de chaleur de diamètre relativement faible auquel l'invention a été appliquée;
Figs. 2 (a) et 2 (b) sont des vues en coupe d'une partie d'une pa- roi du récipient et représentent une manière dont les étrangleurs de circulation, représentés sur la Fig. 1 peuvent être établis;
Figs., 3 (a) et 3 (b) sont des vues en coupe d'une partie d'une pa- roi de récipient et représentent une seconde manière de réactiver les étran- gleurs de circulation représentés sur la Fig.. 1
Figs. 4 (a) et 4 (b) sont des vues en coupe d'une partie d'une pa- roi de récipient et représentent une troisième manière dont on peut constituer des étrangleurs du même type général que ceux représentés sur la Fig 1,
<Desc/Clms Page number 3>
Sur la Fig 1 des dessins, une série de tubes échangeurs de cha- leur principaux 1 sont raccordés au récipient 3 au moyen de bouts de tubes 5.
Chaque tube principal 1 est pourvu, d'une extrémité biseautée 7 soudée par fusion bout à bout en 9 à une extrémité biseautée 11 du bout de tube con- jugué 5. L'extrémité opposée de chaque bout de tube 5 est soudée par fusion à la surface externe du récipient 3, comme c'est indiqué' en 13, par l'un des procédés décrits ci-dessous avec référence aux Figs. 2 à 4 des dessins.
Une communication est établie entre l'intérieur du récipient et l'intérieur des différents tubes par des passages étranglés 15 formés dans le métal du récipient comme c'est décrit ci-dessous. Bien qu'on n'ait représen- té qu'un seul passage pour chaque tube, deux ou plusieurs passages peuvent être ménagés et peuvent s'étendre soit radialement comme c'est représenté soit sous une inclinaison désirée quelconque.
Comme le montrent les Figs. 2 (a) et 2 (b), une façon de constituer les bouts de tubes 5 et les passages étranglés conjugués est celle décrite ci-après. Un bout de tube 21 de forme cylindrique"et pourvu d'un alésage à fond fermé 23 s'étendant concentriquement à la paroi externe du bout de tube d'une extrémité à l'extrémité opposée et d'un diamètre égal au diamètre interne du tube qu'on désire raccorder au récipient 3, présente à son extrémité ouverte une surface de soudure biseautée 25 et à son extrémité fermée une surface de soudure biseautée 27 s'étendant de la périphérie du bout de tube vers l'inté- rieur sur une distance supérieure à l'épaisseur finale voulue de la paroi du' bout de tube.
Celui-ci est maintenu de manière que son extrémité fermée se trouve en contact avec la surface externe du récipient dans la position désirée, et on l'unit au récipient par soudure avec fusion, le métal soudé étant déposé en 29 dans la rainure délimitée par la surface biseautée 27 et la paroi du ré- cipient. On fore alors l'extrémité interne du bout de tube (voir Fig 2 (b)) jusqu'à un diamètre égal au diamètre interne du tube conjugué et on prolonge l'alésage sur une faible longueur à l'intérieur de la surface interne de la paroi du récipient,comme c'est indiqué en 31, en vue d'enlever la "racine" du cordon de soudure déposé en 29.
Il est bien connu que même lorsqu'une sou- dure est exécutée suivant toutes les règles de l'art, la partie qui constitue la racine de la soudure n'est pas toujours de la même qualité uniforme que le restant et, en formant une soudure relativement profonde et en enlevant ul- térieurement la racine, un soudeur expérimenté peut faire en sorte que la to- talité de la soudure finie soit uniformément saine. On achève alors l'orifice à travers la paroi du récipient en forant dans la partie interne de la paroi du récipient en forant dans la partie interne de la paroi du récipient un trou 33 de diamètre considérablement plus petit que l'alésage du bout de tube, ce qui donne lieu à un passage étranglé entre l'intérieur du récipient et l'es- pace interne du.bout de tube.
Bien que dans la forme d'exécution préférée ci-dessus décrite on utilise la soudure par fusion pour réunir les éléments de tubes au récipient, ces éléments peuvent, si on le désire, être soudés au récipient sous pression par le procédé à résistance ou à point de soudure sur les joints posés bout à bout.
Pour simplifier la mise en place initiale du bout de tube sur le récipient pendantle soudage par fusion, on peut employer la construction repré- sentée sur les Fige. 3 (a) et 3 (b). Le bout de tube 41 est de la même forme que celui représenté sur da Fig. 2, sauf qu'il est pourvu à son extrémité fer- mée d'un court tenon axial externe 43 de même diamètre que le passage étranglé qu'on se propose de former dans la paroi du récipient. Lorsqu'on emploie cet- te variante 41 du bout de tube, on commence par forer le passage étranglé 45 dans la paroi du récipient à l'endroit désiré et on introduit le tenon 43 dans l'extrémité externe du passage.
On exécute alors le soudage et le forage comme c'est décrit pour le bout de tube précédent 21, le forage ayant pour effet d'en- lever le tenon 43
Figs. 4 (a) et 4 (b) représentent une autre variante, particulière- ment applicable aux échangeurs de chaleur'dans lesquels il est fait usage de tubes à grand alésage. Le bout de tube 51 n'est pas exactement cylindrique, son diamètre étant plus grand à une extrémité qu'à l'autre. L'extrémité de
<Desc/Clms Page number 4>
plus grand diamètre 53 est pourvue d'une surface de soudage biseautée 55 s'étendant vers l'intérieur à partir delà périphérie du bout de tube sur une distance supérieure à l'épaisseur finale voulue de la paroi du bout de tube en cette partie de sa longueur.
Sur le bord interne de la surface 55 se trouve un'mince rebord annulaire 57 s'étendant longitudinalement sur une courte longueur. En outre, on fore le bout de tube d'une extrémité à l'autre avant'-de l'appliquer au récipient, et on le munit à l'extrémité de moindre- diamètre d'une surface à souder biseautée 25.
En vue de fixer un bout de tube au récipient, on fore dans la sur- face externe du récipient, à l'endroit voulu, un trou peu profond 59 de dia- mètre approprié pour s'adapter au rebord 57 ménagé sur le bout de tube, on en- fonce le rebord dans le trou et on unit le bout de tube au récipient par sou- dage avec fusion, le métal de soudure étant déposé en 61 dans la rainure délimitée par la surface biseautée 55 et la paroi du récipient.
Lorsque l'opération de soudage est achevée, on force le bout de tube 51 et le trou 59 à un diamètre plus grand que le diamètre externe du re- bord de manière à enlever la racine du cordon de soudure déposé en 61 et la totalité du rebord 57. Lorsqu'on emploie cette troisième forme d'exécution de l'invention, on peut forer le passage étranglé 63 dans la paroi du réci- pient sous pression, soit avant, soit après avoir soudé le bout de tube au ré- cipient.
REVENDICATIONS
1 Elément d'échangeur de chaleur tubulaire comportant un réci- pient et un certain nombre de pièces tubulaires raccordées chacune par une extrémité au récipent, caractérisé en ce que chacune des pièces tubulaires est reliée par soudure au récipient et que des orifices ménagés dans le métal de ce dernier forment respectivement des passages étranglés entre l'intérieur du récipient et l'intérieur de ces pièces tubulaires.