"Dispositif destiné à éviter l'éclatement sous
l'effet du gel des tubes échangeurs de chaleur
d'un refroidisseur à eau" La présente invention concerne un dispositif au moyen duquel l'éclatement des tubes échangeurs de chaleur gelés d'un refroidissement à eau peut être évité.
Dans les usines de force motrice et dans diverses installations d'exploitation industrielle, on utilise parfois, à l'heure actuelle, des refroidisseurs
à eau pour les opérations technologiques, l'eau chaude étant refroidie par l'air qui circule dans l'échangeur
de chaleur. En période d'hiver, ces refroidisseurs à eau
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peut avoir pour effet que les tubes échangeurs de chaleur soient détruits par éclatement sous l'effet du gel.
Comme on le sait, le changement d'état de l'eau à 0[deg.]C s'accompagne d'un accroissement de volume de celle-ci. Jusqu'à présent, on a évité la destruction de tubes d'échangeurs de chaleur par éclatement sous l'effet du gel en mélangeant à l'eau des produits d'addition, tels que, par exemple, du sel de cuisine, de l'alcool ou de
la glycérine, ou en adoptant divers autres moyens techniques, de façon à combattre la congélation de l'eau ou
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de prévention constituent une protection active contre les effets du gel, mais ils ne peuvent pas être utilisés dans tous les cas. Le mélange de produits d'addition à l'eau ne peut par exemple être accepté qu'exceptionnellement. Les moyens actifs nuisent au degré d'efficacité de l'échangeur de chaleur et le diminuent.
La destruction de tubes d'échangeurs de chaleur par éclatement sous l'effet du gel peut être provoquée pour différentes raisons. Si, dans le cas du fonctionnement continu, la circulation est interrompue par exemple par obstruction ou par formation de bouchons de glace dans un tube d'échangeur de chaleur, l'eau, dont la circulation est arrêtée, gèle assez rapidement. Il peut également pénétrer de l'air dans le système. Lors des temps d'arrêt du fonctionnement, c'est-à-dire au début du fonctionnement du refroidisseur à eau ou lors du réglage de ce fonctionnement, le remplissage ou l'évacuation défectueux peuvent provoquer la congélation.
La défectuosité des appareils de protection contre le gel ou des dispositifs automatiques de sécurité ou encore la négligence du personnel de service, peuvent parfois aussi être des causes de destruction des tubes d'échangeurs de chaleur par éclatement sous l'effet du gel.
Il était par conséquent impérieusement nécessaire d'imaginer au moyen de protection passive contre le gel qui soit toujours prêt à jouer son rôle et qui puisse éviter la destruction par éclatement des tubes échangeurs de chaleur d'un refroidisseur à eau lorsque
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pourquoi la présente invention a pour but de procurer
un dispositif répondant à cette nécessité de protection passive contre le gel.
Le principe de la présente invention est fondé sur la connaissance de ce qu'il doit être assuré un espace suffisant pour l'accroissement de volume de l'eau de l'installation pour qu'une dangereuse augmentation de pression dans les tubes échangeurs de chaleur soit évitée.
Le but de la présente invention est atteint dans la totalité grâce à la caractéristique de réalisation du dispositif proposé ici qui est énoncée dans la revendication principale formulée en fin de ce mémoire. Selon cette caractéristique de réalisation, il est prévu de monter, dans les tubes d'échangeur de chaleur, des éléments d'insertion creux qui soient maintenus en place dans ces tubes d'échangeur de chaleur par des éléments de support et qui soient faits de matière élastique.
Les éléments d'insertion creux peuvent, selon la présente invention, être fermés aux deux extrémités et être remplis d'air ou être fermés à l'une des extrémités et être remplis d'eau ou encore n'être remplis d'eau ou encore n'être fermés ni à l'une, ni à l'autre des extrémités, et être remplis d'eau. De plus, les éléments d'insertion.
D'autres particularités de réalisation du dispositif qui fait l'objet de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description d'exemples de réalisation de ce dispositif que l'on donnera ci-après
de façon plus amplement détaillée en se référant au dessin annexé à ce mémoire.
Dans ce dessin, la figure 1 comporte deux vues en coupe, perpendiculaires l'une à l'autre, d'un tube d'échangeur dec chaleur muni d'un dispositif répondant à une première forme de réalisation de la présente invention, et la figure 2 comporte deux vues en coupe, correspondant à celles de la figure 1, d'un tube d'échangeur de chaleur muni d'un dispositif répondant à une autre forme de réalisation de la présente invention. La figure 1 du dessin ci-annexé représente un tube d'échangeur de chaleur 1 vu suivant deux coupes perpendiculaires l'une à l'autre. Dans le tube d'échangeur de chaleur 1 est monté un élément d'insertion creux 2, qui est fait de matière élastique, par exemple de caoutchouc ou d'une matière synthétique convenable. L'élément d'insertion 2 peut par exemple être un tube flexible de caoutchouc ou de matière synthétique.
L'élément d'insertion 2 est maintenu en place dans le tube d'échangeur de chaleur 1 par des éléments de support 3. L'élément d'insertion 2 est maintenu au centre du tube d'échangeur de chaleur 1, ce qui présente un avantage qui sera expliqué plus loin. Les éléments de support 3 qui sont représentés sur la figure 1 du dessin ci-annexé peuvent être faits de métal, par exemple de tôle plane, et ils peuvent être obtenus par pliage vers l'exté-rieur de leurs branches 4, qui rejoignent le tube d'échangeur de chaleur 1 et sont en contact avec celui-ci, det par découpage de fenêtres 5 en leur partie entourant partiellement l'élément d'insertion 2. La pression qui règne dans le tube d'échangeur de chaleur 1 est transmise à l'élément d'insertion 2 par les fenêtres précitées 5.
Le dispositif qui répond à la forme de réalisation illustrée par la figure 2 du dessin ci-annexé
est plus simple à fabriquer que celui qui répond à la forme de réalisation illustrée par la figure 1. Dans ce second cas, les branches 4 de l'élément de support 3 et, par conséquent, l'élément de support 3 lui-même sont
faits de la matière même de l'élément d'insertion 2, de telle sorte que l'élément d'insertion et son support forment une seule pièce. Dans ce cas, la formation de fenêtres 5 et la réunion des éléments d'insertion 2 et des éléments de support 3 avant la pose sont superflues.
Les éléments d'insertion 2 peuvent être fermés aux deux extrémités. Dans ce cas, ils sont remplis d'un gaz, de préférence d'air. L'accroissement de volume qui se produit lors de la congélation de l'eau que contient le tube d'échangeur de chaleur 1 est compensé par déformation, c'est-à-dire par la compression des éléments d'insertion 2.
Les éléments d'insertion 2 peuvent également ne pas être fermés aux extrémités ou n'être fermés qu'à l'une des extrémités. Dans de tels cas, ils sont remplis d'eau, qui s'écoule dans le tube d'échangeur de chaleur 1. Les éléments d'insertion 2, fabriqués en matière élastique, jouent en même temps ici un rôle d'isolant thermique. L'eau qui se trouve à l'intérieur des éléments d'insertion 2 ne gèle pas, il ne peut pas se produire d'obstruction par la glace et l'écoulement n'est pas entravé. Si l'eau gèle à l'extérieur de l'élément d'insertion 2, celui-ci peut se déformer librement et par conséquent, l'accroisse-ment de volume de l'eau gelée peut être compensé sans endommagement du tube d'échangeur de chaleur 1.
Le dispositif qui fait l'objet de la présente invention constitue par conséquent un moyen de protection passive contre le gel qui est toujours disponible et qui ne dépend pas du fonctionnement d'autres appareils, ni de la surveillance du personnel de service.
REVENDICATIONS
1. Dispositif destiné à éviter l'éclatement sous l'effet du gel, des tubes échangeurs de chaleur d'un refroidisseur à eau, caractérisé en ce que dans les tubes d'échangeur de chaleur (1) sont montés des éléments d'insertion creux (2) qui sont maintenus en place dans ces tubes d'échangeur de chaleur (1) par des éléments de support (3) et qui sont faits de matière élastique.
"Device intended to prevent bursting under
the effect of freezing heat exchanger tubes
The present invention relates to a device by means of which the bursting of the frozen heat exchanger tubes of a water cooling can be prevented.
In motive power factories and various industrial operating facilities, coolers are sometimes used today
for technological operations, the hot water being cooled by the air circulating in the exchanger
heat. In winter period, these water coolers
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may have the effect that the heat exchanger tubes are destroyed by bursting under the effect of frost.
As is known, the change of state of the water at 0 [deg.] C is accompanied by an increase in volume thereof. Hitherto, the destruction of heat exchanger tubes by bursting under the effect of frost has been avoided by mixing additives, such as, for example, cooking salt, alcohol or
glycerin, or by adopting various other technical means, to combat water freezing, or
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are active protection against the effects of freezing, but they cannot be used in all cases. The mixture of adducts with water can for example only be accepted exceptionally. The active means adversely affect the degree of efficiency of the heat exchanger and decrease it.
Destruction of heat exchanger tubes by bursting under the effect of freezing can be caused for various reasons. If, in the case of continuous operation, the circulation is interrupted for example by obstruction or by the formation of ice plugs in a heat exchanger tube, the water, the circulation of which is stopped, freezes fairly quickly. It can also enter air into the system. During downtimes in operation, that is to say at the start of operation of the water cooler or when adjusting this operation, faulty filling or evacuation may cause freezing.
The defect of the frost protection devices or the automatic safety devices or the negligence of the service personnel, can sometimes also be causes of destruction of the heat exchanger tubes by bursting under the effect of frost.
It was therefore imperative to imagine by means of passive frost protection which was always ready to play its role and which could avoid the destruction by bursting of the heat exchanger tubes of a water chiller when
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why the present invention aims to provide
a device that meets this need for passive protection against freezing.
The principle of the present invention is based on the knowledge that sufficient space must be provided for the increase in the volume of water in the installation for a dangerous increase in pressure in the heat exchanger tubes. be avoided.
The object of the present invention is achieved in its entirety thanks to the characteristic of embodiment of the device proposed here which is set out in the main claim formulated at the end of this thesis. According to this characteristic, provision is made to mount, in the heat exchanger tubes, hollow insertion elements which are held in place in these heat exchanger tubes by support elements and which are made of elastic material.
The hollow inserts may, according to the present invention, be closed at both ends and be filled with air or be closed at one end and be filled with water or else not be filled with water or not be closed at either end, and be filled with water. In addition, the insertion elements.
Other particular features of embodiment of the device which is the subject of the present invention will appear on reading the description of examples of embodiment of this device which will be given below.
in more detail with reference to the drawing appended to this memo.
In this drawing, FIG. 1 comprises two sectional views, perpendicular to one another, of a heat exchanger tube provided with a device corresponding to a first embodiment of the present invention, and the Figure 2 has two sectional views, corresponding to those of Figure 1, of a heat exchanger tube provided with a device corresponding to another embodiment of the present invention. Figure 1 of the accompanying drawing shows a heat exchanger tube 1 seen in two sections perpendicular to each other. In the heat exchanger tube 1 is mounted a hollow insertion member 2, which is made of elastic material, for example rubber or a suitable synthetic material. The insertion element 2 can for example be a flexible tube of rubber or synthetic material.
The insert 2 is held in place in the heat exchanger tube 1 by support members 3. The insert 2 is held in the center of the heat exchanger tube 1, which presents an advantage which will be explained later. The support elements 3 which are shown in FIG. 1 of the attached drawing can be made of metal, for example flat sheet metal, and they can be obtained by bending their branches 4, which join the heat exchanger tube 1 and are in contact with it, det by cutting windows 5 in their part partially surrounding the insertion element 2. The pressure prevailing in the heat exchanger tube 1 is transmitted to the insertion element 2 through the aforementioned windows 5.
The device which corresponds to the embodiment illustrated by FIG. 2 of the attached drawing
is simpler to manufacture than that which corresponds to the embodiment illustrated in FIG. 1. In this second case, the arms 4 of the support element 3 and, consequently, the support element 3 itself are
made of the material of the insertion element 2, so that the insertion element and its support form a single piece. In this case, the formation of windows 5 and the meeting of the insertion elements 2 and the support elements 3 before installation are superfluous.
Insert elements 2 can be closed at both ends. In this case, they are filled with a gas, preferably air. The increase in volume which occurs during freezing of the water contained in the heat exchanger tube 1 is compensated by deformation, that is to say by the compression of the insertion elements 2.
The insert elements 2 may also not be closed at the ends or be closed at only one of the ends. In such cases, they are filled with water, which flows into the heat exchanger tube 1. The insertion elements 2, made of elastic material, simultaneously act here as a thermal insulator. The water inside the inserts 2 does not freeze, there can be no obstruction from the ice and the flow is not impeded. If the water freezes outside the insertion element 2, it can deform freely and therefore the increase in volume of the frozen water can be compensated for without damaging the tube. heat exchanger 1.
The device which is the subject of the present invention therefore constitutes a means of passive protection against freezing which is always available and which does not depend on the operation of other devices, nor on the supervision of service personnel.
CLAIMS
1. Device intended to prevent bursting under the effect of freezing, heat exchanger tubes of a water cooler, characterized in that in the heat exchanger tubes (1) are mounted insertion elements hollow (2) which are held in place in these heat exchanger tubes (1) by support elements (3) and which are made of elastic material.