Conduit d'échangeur de chaleur. La présente invention se rapporte<B>à</B> un con duit d'échangeur de chaleur, notamment pour éléments de chambres de combustion. Ce con duit est généralement destiné<B>à</B> conduire un fluide réfrigérant, de Peau par exemple; dans le cas de son emploi dans des éléments d'une chambre de combustion, il est de préférence incorporé dans le revêtement d'une chambre de combustion ou d'un passage de fumées. Il peut s'agir, par exemple, d'un mur de ehain- bre de combustion, ou d'une paroi séparant une partie de l'autre d'une chambre de com bustion.
Suivant l'invention, un conduit d'échan geur de chaleur, notamment pour éléments de chambre de combustion, est caractérisé en ce qu'il comporte une surface interne de section circulaire et en ce que sa surface externe est formée, d'une part, par une partie concentri que<B>à</B> l'axe de ladite sui-face interne,'d'autre part, par -une partie comprenant des exten sions longitudinales latérales limitées par une face externe plane, la plus courte distance entre le plan de cette face externe et ladite surface interne étant égale<B>à</B> l'épaisseur sépa rant la surface interne de la partie de la sur face externe concentrique<B>à</B> la surface interne.
Diverses formes d'exécution de l'objet de l'invention sont décrites,<B>à</B> titre d'exemple, dans le dessin annexé, dans lequel- la fig. <B>1</B> représente, en coupe, un conduit obtenu par soudure d'éléments laminés; les fig. <B>2 à 8</B> sont relatives<B>à</B> une construc- #1 tion. de conduit avec extensions rapportées et soudées sur un tube; les fig. <B>9 à</B> 1'21 sont des variantes<B>à</B> exten sions composites avec garnissage intérieur en matière spéciale.
Dans la construction du conduit représenté par la fig. <B>1,</B> on utilise deux pièces laminées <B>1</B> et 2, ces pièces étant réunies par des sou dures longitudinales<B>3</B> et 4.
La première pièce<B>1</B> présente -une face plate<B>5</B> et, de l'autre côté, deux nervures qui vont en se rétrécissant vers leurs bords. Comme on le voit, les faces internes des ner vures sont courbées pour former une surface <B>6</B> de forme arquée, et les faces externes sont également courbées pour former les surfaces arquées<B>7</B> et<B>S.</B> La pièce<B>1</B> constitue les mon tants ou nervures<B>10</B> du conduit. Ces mon tants sont<B>à</B> égale distance d'un plan normal <B>à</B> la face<B>5</B> et passant par l'axe longitudinal du cylindre dont la surface arquée<B>6</B> constitue un élément, et leur section va en se rétrécis sant vers les bords.
La deuxième pièce 2 est laminée de faeon, <B>à</B> présenter une épaisseur uniforme et telle que les bords correspondants viennent<B>à</B> être juxtaposés et soudés en<B>3</B> et 4<B>à</B> la première pièce, les surfaces<B>6</B> et<B>1-1-</B> se combinent pour former un alésage cylindrique. Les soudures<B>3</B> et 4 sont, par rapport<B>à</B> un plan parallèle<B>à</B> la face<B>5</B> et contenant l'axe longitudinal<B>de</B> l'alésage cylindrique, formées du côté opposé<B>à</B> celui de cette face.
Comme le montre la fig. <B>1,</B> la plus courte distance de la face<B>5 à</B> la surface<B>6</B> est égale <B>à</B> l'épaisseur de la pièce 2.
Les pièces laminées utilisées dans la fabri cation du conduit décrit ci-dessus peuvent être produites par un nombre réduit de pas sages par le laminoir et avec des cylindres moteurs de forme simple. De plus, le nombre total d'opérations est faible, ainsi que le prix de revient.
La forme des nervures permet une soudure de haute qualité entre les deux pièces et faci lite un transfert de chaleur depuis la face plate clé la première pièce vers le liquide cir culant<B>à</B> travers le conduit.
Les soudures réunissant les parties lami nées sont placées avantageusement puisque la base plate forme un écran qui les protège efficaeement d'une chaleur excessive. Elles sont aussi partiellement protégées de la cha leur rayonnante<B>de</B> l'autre côté de la paroi. De plus, puisqu'il n'y a pas de soudure dans la base de la première pièce, on évite l'aug mentation d'épaisseur que de telles soudures rendraient nécessaire et l'homogénéité du métal de cette première pièce assure une bonne conductibilité -de chaleur par la base et les rebords de cette pièce.
Dans les fig. 2<B>à 6</B> ont été montrées d'au tres formes d'exécution du conduit selon l'in vention, -dans lesquelles les extensions 14 sont disposées sur des tubes<B>13,</B> de, fa#,on <B>à</B> réaliser une surface plane 12 sensiblement continue du côté exposé<B>à</B> la chaleur.
Les extensions latérales 14 de chaque tube sont formées par une paire de barres ou bandes métalliques 21 s'étendant Iongitudi- nalement sur les tubes et par du métal de soudure 22 constituant une masse métallique dense de haute eonductibilit6 thermique et reliant ces barres aux parois de tubes.
La fig. 2 montre des barres de section carrée, la fig. <B>3</B> des barres de section rectan- gulaire, les fig. 4 et,<B>5</B> des barres de section polygonale. La fi-.<B>6</B> montre des barres ayant deux côtés<B>à</B> angle droit et un troisième 24 de forme courbe.
Les barres<B>21</B> sont assein- blées de telle facon avec le tube associé<B>13</B> <B>qu'il y</B> a un contact sensiblement linéaire<B>23</B> entre chaque barre et le tube et, que des espaces<B>25</B> et<B>26</B> sont laissés de part et dîutre de ;cette ligne de -contact pour le dépôt du métal de soudure par fusion 22. La forme de barre polygonale de la fig. 4 conduit<B>à</B> des t, espaces relativement étroits<B>à</B> l'opposé (le la face 12, alors que la. forme polygonale de la fig. <B>5</B> conduit<B>à</B> des espaces étroits aussi bien <B>à</B> l'opposé qu'au voisinage de la face 12.
Chaque barre comporte une face<B>27</B> fai sant partie de la surface de paroi 12, clans Lui plan tangent<B>à</B> la surface extérieure du tube <B>13</B> et une,<B>f</B>ace<B>28</B> assurant la liaison de deux extensions 14 de deux tubes voisins. La liai son soudée entre les barres 21 et un tube<B>13</B> constitue dans chaque cas le seul conducteur de chaleur depuis les barres vers<B>le</B> tube.
La soudure est effectué(- par dépôt<B>de</B> cou- ehes successives de métal soudant jusqu'à remplir les espaces<B>25</B> et<B>26.</B>
On voit que les faces extérieures<B>29</B> des extensions 14 sont formées par les barres 21 qui peuvent être faites en Lin alliage ayant des caractéristiques de résistance et de con- ductibilité thermique telles que Falliage soit spécialement adapté<B>à,</B> supporter les tempéra tures élevées auxquelles les faces<B>29</B> peuvent être exposées. On voit aussi qu'il<B>y</B> a un pas sage adéquat pour l'écoulement de la chaleur depuis les f aces<B>'29</B> vers le métal du tube<B>13</B> et ceci contribue<B>à</B> éviter des températures trop élevées des extensions avec les inconvé nients qui pourraient en résulter.
Une forme modifiée d'extension 14 est illustrée par la fig. <B>7.</B> L'extension est, formée d'une façon prépondérante par du métal sou dant disposé dans les espaces<B>31</B> entre, la paroi du tube<B>13</B> et les barres ou bandes de, soutien<B>32,</B> celles-ci étant disposées sous un certain angle par rapport aux surfaces finales de paroi 12 avec leurs bords<B>Ô3</B> rabattus au voisinage immédiat de la paroi tubulaire.
Les extensions 14 peuvent être formées en utili sant une ou plusieurs barres de refroidisse ment â4 (fig. 8-) pour maintenir chaque barre <B>32</B> en position convenable par rapport au tube<B>13</B> et dissipant la chaleur de la barre pendant le dépôt de métal soudant dans l'es pace<B>31.</B> Les surfaces<B>35</B> des barres 34 qui se trouvent au-dessus de chaque barre<B>32</B> pen dant l'opération de soudure sont en contact étroit avec les surfaces adjacentes des barres <B>32</B> reposant sur elles et les barres 34 sont de préférence constituées pour permettre le pas sage<B>36</B> d'un fluide réfrigérant. Les barres de refroidissement 34 sont munies d'entrées et de sorties pour le fluide réfrigérant.
Le métal soudant est choisi en vue d'une bonne résis tance aux températures élevées de la chambre de combustion et d'une conduetibilit6 thermi que élevée.
D'autres formes d'exécution du conduit suivant l'invention sont représentées fig. <B>9</B> <B>à</B> 12.
Comme indiqué sur la fig. <B>9,</B> deux exten sions en forme de nageoires<B>37</B> avançant en directions opposées sont. fixées<B>à</B> chaque tube <B>13,</B> disposées symétriquement pour offrir une surface plane approximativement continue 12, dont la plus courte distance<B>à</B> la surface in terne du tube est égale<B>à</B> l'épaisseur de celui- ci. Un petit espace<B>38</B> est ménagé entre exten sions adjacentes<B>37</B> appartenant<B>à</B> des tubes adjacents.
Les espaces laissés derrière les extensions sont remplis par un matériau céra mique réfractaire<B>39</B> appliqué<B>à</B> l'état plasti que ou semi-plastique, les tubes et le matériau <B>39</B> étant pourvus d'un matériau de soutien isolant thermique 40. Chaque extension<B>37</B> est formée par un certain nombre de sections relativement courtes ajustées bout<B>à</B> bout sur la longueur du tube avec un petit espace de dilatation entre des sections adjacentes. Chaque section est de structure composite, formée par une enveloppe externe métallique 44 renfermant un remplissage interne 46.
Pour un tube<B>13</B> en acier<B>à</B> faible teneur de carbone d'environ<B>80</B> mm de diamètre exté rieur, le matériau de l'enveloppe 44 peut aussi être en acier<B>à f</B>aible teneur de carbone, de préférence en tôle d'environ<B>3</B> mm d'épais seur, et le remplissage 46 peut être du cuivre.
Si les températures de fonctionnement doi- vent être telles qu'il devient nécessaire de prévoir des dilatations différentes pour l'en veloppe et pour le remplissage, on peut<B>y</B> parvenir en modifiant la composition de l'un ou de l'autre des matériaux. Par exemple, au lieu d'utiliser -un acier pauvre en carbone pour l'enveloppe, on peLit choisir un alliage d'acier<B>à</B> coefficient de dilatation plus grand ou plus petit selon le cas.
L'enveloppe 44 se présente comme une boîte avec un côté ouvert et avec des bords 48 et<B>50</B> adaptés pour être soudés<B>à</B> la paroi du tube. Des plaques terminales (non repré sentées) aux extrémités de la boîte compor tent des bords 54. Ceux-ci sont également destinés<B>à</B> être soudés<B>à</B> la paroi du tube.
Une fois la boîte constituée partant d'une tôle unique ou de plusieurs plaques réunies, elle est remplie de copeaux de cuivre, de préfé rence de haute pureté, et le cuivre est bras6 intégralement entre la surface interne de la boîte et fondu pour former un bloc de métal solide dans la boîte, avançant au-delà des bords 48,<B>50</B> et 54 sur une distance suffisante pour permettre l'usinage<B>à</B> une surface con cave s'adaptant exactement sur le tube<B>13,</B> le matériau de remplissage constitué. par le bloc de cuivre avançant encore légèrement au-delà des bords<B>à</B> souder de l'enveloppe.
La surface du tube qui doit venir a-Li contact du matériau de remplissage est soiggieusement nettoyée par brossage ou par sablage et l'extension composite est convenablement amarrée sur le tube en position pour la soudure. L'extension est ensuite réunie au tube par soudure le long des bords accessibles 48,<B>50</B> et 54. Le léger rétrécissement de la soudure tend<B>à</B> faire col ler le matériau de remplissage 46 contre le tube et<B>à</B> maintenir ainsi un bon contact ther- inique sur toute la surface de contact.
Le bord 48 de chaque enveloppe est re courbé en dehors du plan de la surface 12 pour f ormer avec la paroi du tube<B>13</B> une gorge angulaire d'a-Li moins 90" pour per mettre un dépôt de soudure assez fort sans avancer au-delà du plan de l'extension<B>37.</B> La sec-Lion transversale de chaque fraction<B>de</B> l'extension<B>37,</B> avançant vers le tube<B>à</B> partir de sa partie extérieure<B>56,</B> est élargie de faeoil que le matériau de remplissage 46 touvre le tube sur un are supérieur<B>à 30".</B>
Différents matériaux de remplissage et procédés d'application peuvent être envisagés. Par exemple, un métal tel que du cuivre peut être coulé dans l'enveloppe, auquel cas la plaque terminale inférieure de l'enveloppe 44 (le tube étant dressé verticalement), est sou dée au tube et le cuivre fondu versé dans l'enveloppe par son extrémité supérieure ouverte, après quoi la plaque terminale supé rieure (non représentée) est soudée aux côtés de l'enveloppe et au tube pour compléter l'assemblage.
On notera que, par suite de la proximité des surfaces adjacentes d'une exten- sion3 il sera nécessaire d'abord de souder la plaque terminale inférieure au tube, puis les ,côtés de, l'enveloppe le long des bords 48 et <B>50</B> au tube et le long des bords inférieurs<B>à</B> la plaque termina-le de fond. Le même pro <B>cédé</B> peut être suivi pour d'a-Litres métaux:<B>qui</B> sont appliqués<B>à</B> l'état fondu ou qui entrent en fusion au cours du fonctionnement du con duit d'échangeur de chaleur.
On comprend que, lorsque l'enveloppe 44 renferme un corps solide aux températures de fonctionnement, on peut préformer un bloc de matériau<B>à</B> assembler ensuite avec une en veloppe de contour conforme, le bloc de rem plissage avaneant de préférence au-delà des bords de l'enveloppe et les bords accessible,, de l'enveloppe étant. soudés au tube, comme exposé plus haut.
Les deux extensions<B>37</B> d'un conduit ont une forme telle qu'eëes présentent avec le tube<B>13</B> une surface unie<B>à</B> la zone de ehauf- fage et qu'elles forment, associées aux exten sions similaires des tubes voisins, des ferme tures pour les intervalles entre les tubes<B>13</B> et offrent une surface plane sensiblement conti nue, dont la plus courte distance<B>à</B> la surface interne du tube<B>1Ô</B> est égale<B>à</B> l'épaisseur de celui-ci.
Conformément<B>à</B> la fig. <B>10,</B> chaque exten sion<B>37</B> composée de plusieurs fractions et<B>à</B> forme de nageoires présente également une surface plane 12 di#3posée tangentiellement par rapport<B>à</B> la surface e%terne du tube<B>13,</B> comme dîprès la fig. <B>9,</B> les bords 48,<B>50</B> et<B>5-1</B> de l'enveloppe 4.4 étant disposés et soudés<B>à</B> la paroi du tube. La partie postérieure<B>68</B> de chaque enveloppe, partie normalement non chauffée, est formée avec un plissement ou une ondulation<B>70</B> en vue d'obtenir de la flexibilité. Une ondulation<B>72'</B> est formée aussi sur la partie de l'enveloppe voisine de l'enve loppe du tube voisin.
Dans certains cas., l'on dulation<B>72</B> peut être supprimée ou, au con traire, l'enveloppe peut comporter plus d'une ondulation<B>70</B> ou<B>72.</B> Le matériau<B>de</B> remplissage conducteur de la chaleur 46 peut être l'un des matériaux décrits ci-dessus, mais, dans le cas de la fig. <B>10,</B> un matériau de consistance fluide ou demi-fluide est spécialement avantageux pour pouvoir suivre les flexions de la paroi de l'enveloppe 44.
La poche 74, formée entre des ondulations complémentaires<B>72</B> d'extensions adjacentes <B>37,</B> peut être utilisée pour retenir le matériau réfractaire plastique destiné<B>à</B> assurer l'étan chéité du joint entre les extensions.
Sur la fig. <B>11,</B> -chaque fraction de l'exten sion composite a une enveloppe 44 de forme extérieure similaire<B>à</B> celle de Fenveloppe 44 de la fig. <B>9,</B> et elle est soudée d'une façon similaire au tube<B>13</B> le lonc des bords 48,<B>50</B> et 54. Sur la fig. <B>11,</B> toutefois, il<B>y</B> a des <B>î</B> ailettes métalliques<B>80 à</B> l'intérieur de l'enve loppe 44, fixées<B>à</B> cette dernière et avanqant <B>à</B> une distance notable dans le matériau de remplissage 4.6 en vue d'augmenter le refroi dissement de la face de l'enveloppe sur la quelle sont fixées les ailettes.
Ces ailettes, sous forme de barres ou de rivets par exemple, peuvent être soudées<B>à</B> des endroits choisis d'avance sur l'enveloppe, avant que celle-ci ne soit pliée<B>à</B> sa forme définitive, lorsqu'elle est formée en partant de métal en feuilles. Les éléments<B>80,</B> selon la fig. <B>11,</B> peuvent, aussi être incorporés dans une structure de paroi similaire<B>à</B> celle des fi-.<B>9</B> et<B>10.</B> Si on le désire, au lieu de prévoir des éléments<B>80</B> sur l'enveloppe, on peut en disposer sur le tube pour s'étendre clans le matériau de remplis sage.
La fig. 12 représente un conduit éclian- %reur de chaleur muni de deux paires, d'exten sions fractionnées<B>37</B> disposées pour former une structure de paroi présentant des sur faces planes 12 sur deux cÔtés opposés.
Des extensions<B>37,</B> similaires<B>à</B> celles de la fi,-.<B>9,</B> sont montrées, mais elles pourraient aussi bien être de la, forme indiquée aux fig. <B>10</B> ou <B>11.</B> Les extensions<B>37</B> contribuent<B>à</B> former les deux faces de la cloison; les espaces entre tubes adjacents non occupés par les exten sions peuvent être remplis d'un ciment réfrae- taire <B>39</B> en vue d'obtenir l'étanchéité contre les fuites de filmée d'une face de la paroi vers l'a-Litre.