EP0056744A2 - Perfectionnement aux échangeurs de chaleur à faisceaux de tubes droits ou ondulés, notamment aux systèmes de supportage des tubes et procédé de réalisation de ces systèmes de supportage - Google Patents

Perfectionnement aux échangeurs de chaleur à faisceaux de tubes droits ou ondulés, notamment aux systèmes de supportage des tubes et procédé de réalisation de ces systèmes de supportage Download PDF

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EP0056744A2
EP0056744A2 EP82400008A EP82400008A EP0056744A2 EP 0056744 A2 EP0056744 A2 EP 0056744A2 EP 82400008 A EP82400008 A EP 82400008A EP 82400008 A EP82400008 A EP 82400008A EP 0056744 A2 EP0056744 A2 EP 0056744A2
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support
tubes
support systems
welded
radial
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Georges Trepaud
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/08—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • F28F9/0133—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies formed by concentric strips
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    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/355—Heat exchange having separate flow passage for two distinct fluids
    • Y10S165/40—Shell enclosed conduit assembly
    • Y10S165/401—Shell enclosed conduit assembly including tube support or shell-side flow director
    • Y10S165/416—Extending transverse of shell, e.g. fin, baffle
    • Y10S165/417—Extending transverse of shell, e.g. fin, baffle including spacer or support for transverse tube support or shell-side flow director
    • Y10S165/419—Spacer or support connected to shell

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger, and it relates to improvements to heat exchangers, in particular but not exclusively applicable to a steam generator, with straight tubes but preferably with corrugated tubes arranged in vertical, parallel layers and maintained at certain levels, by concentric support systems, each of which is constituted by a circular strip with alternating trapezoidal cells, welded to a support strip and closed by a closure strip to which the support strip of the following support system is welded in the radial direction of the grille.
  • concentric support systems each of which is constituted by a circular strip with alternating trapezoidal cells, welded to a support strip and closed by a closure strip to which the support strip of the following support system is welded in the radial direction of the grille.
  • the tubes are arranged so that the planes containing their undulations are substantially tangent to the circles of the tubular bundles. associated provided between the grille and a central tube of the heat exchanger.
  • the corrugated tubes contract or expand, more particularly at the level of the corrugations whose arrows vary, which results in a tangential force which is exerted on the various support systems in the cells of which the corrugated parts of the tubes are trapped. And, in the same sector, concentric support systems located at the same level, the peripheral displacement of the different portions of the support systems in this sector increases from the center towards the grille.
  • At least some of the support systems, located at the same level, are independent of neighboring support systems and form groups of support systems, and that radial arms are provided, for the support of said independent support systems, in the space between the grille and the central tube.
  • all the mobile support systems of the same level are independent of each other, and radial arms are provided on both sides. on the other of all support systems of the same level.
  • each radial arm is constituted by two flat bars welded on edge, with a certain spacing between them.
  • the first can be welded to the grille and the second said central tube, which improves the retention of the support systems.
  • the combs arranged at a given level are angularly offset with respect to the combs arranged at the next level and at the previous level, the angular offset being such that the projection on a horizontal plane of two combs located at two successive levels is a ring s' extending over 360 °.
  • the comb of each level extends in an arc of 300 °, but it can also extend over 180 °, or less. It is understood that combs extending over such arcs are formed by pieces of coextensive combs and welded together.
  • a heat exchanger and more particularly a steam generator, is a large device, and for convenience, the grille is placed horizontally on electric turners to allow the placement of the bundles and support by sectors of 60 ° or possibly 120 °.
  • the invention proposes a method which consists in that the radial arms welded to the inner face of the grille or to the ring which is adjacent to it, are supported using stiffening flat bars welded at their ends to the bottom plates in which the ends of the tubes are held and provided with openings for the passage of the free ends of the radial arms; after installation of the tube bundle and the support systems, said stiffening flat bars are dismantled and the central tube is put in place and is welded to said radial arms by openings which it comprises, said central tube possibly being able to be produced in the calender, by assembling and welding individual wall elements.
  • FIG 1 there is shown schematically the general appearance of a corrugated tube, suitable for the implementation of the invention.
  • This tube is mounted by its two straight ends 1 and 2 in the plates 3 and 4 usually provided at the base of the upper and lower domes that comprise a steam generator or more generally a heat exchanger. Between these straight ends 1 and 2, the tube has undulations of which only two have been shown at 5 and 6. These undulations 5 and 6 are situated on the same side of a straight portion 7 which connects two successive undulations and which is aligned with the ends 1 and 2, and they are connected to it by curved portions 8 and 9, while they are connected respectively to the straight ends 1 and 2 by the curved portions 9 and 10.
  • the corrugated tubes are arranged so that the plane containing the axis of the corrugations and that of the straight portions is located substantially in the plane tangential to the circle of the circumferential alignment of the tubes of the circular row concerned of the beam.
  • the reference 5 designates the corresponding corrugation of FIG. 1 , and there has been indicated the arrow f of the corrugation at rest.
  • the arrow f increases and takes the value f ', and it goes from 10 to 10'.
  • the concentric support systems form between the grille and the central tube a whole in one piece and the portions of the concentric support systems and subtending a same angle in the center, undergo, for the same temperature, peripheral expansions which increase from the center towards the grille.
  • the invention proposes the arrangement of FIG. 3.
  • a flat iron 14 mounted on edge is welded at 12 and 13, the other end 15 of which will be temporarily supported as will be explained later on.
  • FIG. 4 to finally be welded at 16 to the central tube 17.
  • a ring 19 is placed near the inner face 18 of the calender 11 in a vertical position.
  • annular support band 20 Against the inner face of the ring is placed an annular support band 20 and to this is welded a honeycomb band 21 as described in the patent application filed in France on March 24, 1978 under No. 78-08718, and in the alveoli of which the tubes such as that designated by 5 are placed, and held in place by a closure strip 22 welded to the alveolar strip 21.
  • Concentric support systems have thus been produced, independent of each other, so that the circumferential expansion of one of the systems is independent of the neighboring system or systems.
  • each radial arm 14 and 14 ′ will consist of two flat bars such as those designated by 14 and 14 ′ and which will be arranged on either side of the radial row of tubes 5, 5 '... 5n.
  • FIG 3A shows in perspective two pieces of two successive support systems between the radial arms and arranged at a movable level.
  • the external support system is constituted by the support strip 20 to which is welded, by welding points such as that indicated by S, the cellular strip 21 against which the closure strip 22 is freely applied.
  • the internal support system is constituted in the same way by the support strip 20 ', by the honeycomb strip 21' and by the closure strip 22 ', with the same welding point S, the assembly of the two support systems being disposed freely between the radial arms 14 and 14 '. And, according to the invention, no welding is provided between the two support systems. If desired, a welding point can be provided between 21 and 22 and between 21 'and 22'.
  • FIG. 3B shows an arrangement identical to that of FIG. 3A, but for a "fixed level", with this double difference that there is provided only the only radial arm 14 and a weld S "between the arm 14 and the closure strip 22 ', it being understood that such a weld S "can be provided between the arm 14 and the closure strip of each support system such as that designated by 22, 22'.
  • the combs 29, 29 '... 29n are associated respectively with the rows of tubes 5, 5' ... 5n and are laid flat on the honeycomb strips 21, 21 '.. 21n and held in place by welding to the support strips 20, 20 '... 20n in a position such that the teeth of each comb 29, 29' ... 29n pass between the tubes held by the respective cellular strips 21, 21 '... 21n.
  • Each of the combs 29, 29 ′ ... 29n is in fact constituted by partial and coextensive combs, welded together by weld lines such as those indicated in FIG. 3C by 29 1 , 29 2 ... 29n for s '' extend over an arc whose value depends on the path that one wishes to print on said fluid, and all of these combs constitute deflectors whose arrangement from one level of support systems to another will be explained in using 3D figure.
  • the arrangement of the radial arms 14 and 1 4 ′ of FIG. 3, on either side of all the support systems provided at a given level so that a support system is independent of the neighboring support systems, is particularly advantageous for the mounting of tubular bundles and support systems in the radiator grille placed horizontally, in particular on electric tackers as shown in Figures 4 and 5 in which only two tackers 23 and 24 have been shown, the presence of these tackers allowing the mounting of the tube bundle by sectors of 60 °, for example delimited by the pairs of radial arms 14-14, 14'-14 '... 14n-14n.
  • the inner ends 15, 15 ′ of the radial arms such as 14, 14 ′ are mounted in openings made in temporary flat bars 25, 26 fixed to the plates 3 and 4 and removed for the positioning of the inner cylinder 17 ( Figure 3).
  • the flat bars 25, 26 are removed and the central tube 27 is put in place as shown in FIG. 6.
  • Each deflector 29, 29 1 ... 29 n can in this case extend over a 360 ° arc and form a ring whose radial thickness is less than the radial distance between the grille and the central tube, with this particularity that the successive rings are arranged alternately on the side of the grille and on the side of the central tube to impart to the ascending fluid a wavy path. It will be noted that the radial thicknesses of the successive rings are different from each other, while the radial thicknesses of the rings which have the same arrangement are equal to each other.
  • Figure 7 shows the sketch used to determine this distribution in the case where we adopt the assembly by sectors of 60 °.
  • the diameter of the lower tube 37, traced in FIG. 8, is determined, in which there is no need to have corrugated tubes.

Abstract

Perfectionnement aux échangeurs de chaleur, applicable à un générateur de vapeur, de préférence à tubes droits ou ondulés disposés suivant des nappes verticales, parallèles et maintenus à certains niveaux axiaux, par des systèmes de supportage concentriques dont chacun est constitué par une bande circulaire à alvéoles trapézoïdaux alternés, soudée à une bande de supportage et obturés, après mise en place des tubes, par une bande de fermeture à laquelle est soudée la bande de supportage du système de supportage suivant dans le sens radial de la calandre. Au moins certains des systèmes de supportage (20, 21 ... 20n, 21n) sont indépendants des systèmes de supportage voisins dans le sens radial et forment des groupes de systèmes de supportage, et des bras radiaux (14, 14', 14n) sont prévus pour l'appui desdits systèmes de supportage indépendants.

Description

  • La présente invention concerne un échangeur de chaleur, et elle vise des perfectionnements aux échangeurs de chaleur, notamment mais non exclusivement applicables à un générateur de vapeur, à tubes droits mais de préférence à des tubes ondulés disposés suivant des nappes verticales, parallèles et maintenus à certains niveaux, par des systèmes de supportage concentriques dont chacun est constitué par une bande circulaire à alvéoles trapézoïdaux alternés, soudée à une bande de supportage et obturée par une bande de fermeture à laquelle est soudée la bande de supportage du système de supportage suivant dans le sens radial de la calandre. Ces systèmes de supportage ont été décrits dans la demande de brevet français n° 78-08718, déposée le 24 mars 1978 et auquel correspond le brevet accordé en Grande-Bretagne sous le n° 1 594 784.
  • Dans le cas préférentiel de la mise en oeuvre de tubes ondulés présentant des ondulations situées d'un même côté de l'axe passant par les extrémités droites des tubes maintenues dans les ouvertures correspondantes prévues dans les plaques d'extrémité de la calandre, à la base des deux dômes généralement utilisés dans ce genre d'appareil, les tubes sont disposés de manière que les plans contenant leurs ondulations soient sensiblement tangents aux cercles des faisceaux tubulaires. associés prévus entre la calandre et un tube central de l'échangeur de chaleur.
  • A cause des différences de température des fluides en présence dans l'appareil, les tubes ondulés se contractent ou se dilatent, plus particulièrement au niveau des ondulations dont les flèches varient, ce qui se traduit par une force tangentielle qui s'exerce sur les divers systèmes de supportage dans les alvéoles desquels sont emprisonnées les parties ondulées des tubes. Et, dans un même secteur des systèmes de supportage concentriques situés à un même niveau, le déplacement périphérique des différentes portions des systèmes de supportage de ce secteur croît du centre vers la calandre.
  • Les systèmes de supportage situés à un même niveau étant soudés les uns aux autres, des tensions préjudiciables peuvent se présenter dans certaines conditions thermiques de fonctionnement et conduire, pour le moins, à une détérioration desdits systèmes de supportage.
  • Aussi, pour remédier à cet inconvénient, il est prévu, selon l'invention, qu'au moins certains des systèmes de supportage, situés à un même niveau, sont indépendants des systèmes de supportage voisins et forment des groupes de systèmes de supportage, et que des bras radiaux sont prévus,pour l'appui desdits systèmes de supportage indépendants,dans l'espace situé entre la calandre et le tube central.
  • Suivant une forme de réalisation préférée, assurant une souplesse totale de l'ensemble des systèmes de supportage, tous les systèmes de supportage mobiles d'un même niveau sont indépendants l'un de l'autre, et des bras radiaux sont prévus de part et d'autre de l'ensemble des systèmes de supportage d'un même niveau.
  • Grâce à cette disposition, les systèmes de supportage indépendants l'un de l'autre et appartenant à un même niveau, sont maintenus en place entre la calandre et le tube central de l'échangeur de chaleur qui peut donc également être monté et transporté en position horizontale.
  • Avantageusement, chaque bras radial est constitué par deux fers plats soudés sur chant, avec un certain écartement entre eux.
  • Suivant une autre forme de réalisation, on prévoit, au moins à certains niveaux, deux anneaux concentriques dont l'un est situé du côté de la face intérieure de la calandre et l'autre du côté de la face extérieure du tube central, le premier pouvant être soudé à la calandre et le second audit tube central, ce qui permet d'améliorer le maintien en place des systèmes de supportage.
  • Dans le cas où l'on souhaite pourvoir l'appareil, au moins à certains niveaux, d'un système de déflecteurs, pour assujettir la circulation du fluide dans la calandre à une certaine trajectoire, en vue d'en discipliner l'écoulement pour obtenir un meilleur coefficient de transmission de la chaleur, il est prévu, selon l'invention, d'associer, à au moins certaines bandes circulaires à alvéoles trapézoïdaux, des bandes circulaires en forme de peignes, s'étendant sur des arcs de longueur appropriée, et dont les dents qui s'étendent radialement vers le centre, passent respectivement entre deux tubes voisins de manière à obturer au maximum les intervalles qui peuvent exister entre ces derniers, lesdits peignes étant posés à plat sur la bande alvéolaire et étant soudés à la bande de supportage voisine.
  • Avantageusement, les peignes disposés à un niveau donné sont décalés angulairement par rapport aux peignes disposés au niveau suivant et au niveau précédent, le décalage angulaire étant tel que la projection sur un plan horizontal de deux peignes situés à deux niveaux successifs soit un anneau s'étendant sur 360°. De préférence, le peigne de chaque niveau s'étend suivant un arc de 300°, mais il peut également s'étendre sur 180°, ou moins. Il est bien entendu que des peignes s'étendant sur de tels arcs sont constitués par des morceaux de peignes coextensifs et soudés entre eux.
  • En règle générale, un échangeur de chaleur,et plus particulièrement un générateur de vapeur, est un appareil de grandes dimensions, et pour la commodité, la calandre est posée horizontalement sur des vireurs électriques pour permettre la mise en place des faisceaux et des systèmes de supportage par secteurs de 60° ou éventuellement de 120°.
  • Afin de permettre cette mise en place dans de bonnes conditions, l'invention propose un procédé qui consiste en ce que les bras radiaux soudés à la face intérieure de la calandre ou à l'anneau qui lui est adjacent, sont supportés à l'aide de fers plats raidisseurs soudés par leurs extrémités aux plaques de fond dans lesquelles sont maintenues les extrémités des tubes et pourvus d'ouvertures pour le passage des extrémités libres des bras radiaux ; après mise en place du faisceau tubulaire et des systèmes de supportage, lesdits fers plats raidisseurs sont démontés et le tube central est mis en place et est soudé auxdits bras radiaux par des ouvertures qu'il comporte, ledit tube central pouvant éventuellement être réalisé dans la calandre, par assemblage et soudage d'éléments de parois individuels.
  • Mais il est également concevable, et généralement plus avantageux, de procéder à la mise en place des- faisceaux tubulaires, des systèmes de supportage et des bras radiaux en opérant à partir de la surface extérieure du tube central, des supports appropriés étant prévus, si nécessaire, pour soutenir temporairement les bras radiaux et pour assurer leur position radiale, supports qui sont ensuite supprimés, pour permettre la mise en place de la calandre.
  • Dans le cas particulier de tubes ondulés comportant des portions droites entre les ondulations successives, il a été indiqué qu'en raison des dilatations des tubes au niveau des ondulations, la flèche de chacune de celles-ci peut augmenter dans certaines conditions thermiques et pour tenir compte de ces conditions, il a été proposé que dans ces niveaux,les systèmes de supportage concentriques soient indépendants l'un de l'autre et reposent sur un bras radial ou soient situés entre des paires de couples de bras radiaux situés entre la calandre et le tube central. Dans ce qui suit, ces niveaux seront désignés par "niveaux à mobilité" ou plus brièvement par "niveau mobile".
  • Par contre, au niveau des portions droites des tubes, situées entre deux ondulations, il n'y a aucune dilatation pouvant conduire à une mobilité dans le sens périphérique des systèmes de supportage concentriques prévus à ce niveau, qui sera désigné par "niveaux fixes". Aussi, on pourra à ces niveaux fixes prévoir des soudures entre les bras radiaux et au moins certains des systèmes de supportage ; ces soudures pourront être réalisées entre le ou les bras radiaux d'une part, et l'une ou l'autre des bandes constitutives des systèmes de supportage d'autre part.
  • A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous, et représenté au dessin annexé, différentes formes de réalisation de l'objet de l'invention.
    • La figure 1 est une vue schématique d'un tube ondulé du type destiné à être mis en oeuvre dans le cadre de l'invention.
    • La figure 2 est une vue schématique et partielle d'un faisceau de tubes selon la figure 1, montrant la déformation que peut subir un tube au niveau mobile.
    • La figure 3 représente schématiquement une coupe radiale au niveau d'un système de supportage de tubes.
    • Les figures 3A et 3B montrent respectivement en perspective l'agencement de deux portions de systèmes de supportage à un niveau mobile et à niveau fixe.
    • La figure 3C est une coupe de la figure 3 selon la ligne III C-III C.
    • La figure 3D est une vue schématique partielle avec arrangement des déflecteurs constitués par des peignes.
    • La figure 4 est une vue axiale schématique d'un appareil selon l'invention, en position horizontale.
    • La figure 5 est une coupe axiale de la figure 4 selon la ligne V-V montrant deux des vireurs électriques sur lesquels repose l'appareil de la figure 4.
    • La figure 6 montre schématiquement la disposition des déflecteurs réalisés à l'aide de peignes.
    • La figure 7 montre une épure permettant de déterminer la répartition des tubes dans des secteurs de 60°.
    • La figure 8 est une coupe schématique et partielle montrant la disposition d'un faisceau tubulaire réparti par secteurs de 120° entre la calandre et le tube central.
  • Dans la figure 1, on a représenté schématiquement l'allure générale d'un tube à ondulations, approprié à la mise en oeuvre de l'invention. Ce tube est monté par ses deux extrémités droites 1 et 2 dans les plaques 3 et 4 prévues habituellement à la base des dômes supérieur et inférieur que comporte un générateur de vapeur ou plus généralement un échangeur de chaleur. Entre ces extrémités droites 1 et 2, le tube comporte des ondulations dont deux seulement ont été représentées en 5 et 6. Ces ondulations 5 et 6 sont situées d'un même côté d'une portion droite 7 qui relie deux ondulations successives et qui est alignée avec les extrémités 1 et 2, et elles y sont raccordées par des portions courbes 8 et 9, alors qu'elles sont raccordées respectivement aux extrémités droites 1 et 2 par les portions courbes 9 et 10.
  • Ainsi que cela ressort de la figure 2, les tubes ondulés sont disposés de manière que le plan contenant l'axe des ondulations et celui des portions droites se situe sensiblement dans le plan tangentiel au cercle de l'alignement circonférentiel des tubes de la rangée circulaire concernée du faisceau. Dans cette figure, la référence 5 désigne l'ondulation correspondante de la figure 1, et on y a indiqué la flèche f de l'ondulation au repos. Lors d'une déformation, scus l'effet de la température, la flèche f augmente et prend la valeur f', et elle passe de 10 à 10'.
  • Or, entre les plaques 3 et 4, il a été proposé de prévoir, en particulier au niveau (niveau mobile) des sommets des ondulations telles que celles désignées par 5, des systèmes concentriques de supportage dont chacun est constitué par une bande de supportage à laquelle est soudée une bande alvéolaire à alvéoles successifs alternés dans lesquels sont logées lesdites ondulations et de fermer les alvéoles par une bande de fermeture à laquelle est soudée la bande de supportage suivante et ainsi de proche en proche entre la calandre et un tube central disposé dans ce dernier.
  • De ce fait, dans un seul et même niveau mobile, les systèmes de supportage concentriques forment entre la calandre et le tube central un ensemble d'un seul tenant et les portions des systèmes de supportage concentriques et sous-tendant un même angle au centre, subissent, pour une même température, des dilatations périphériques qui croissent du centre vers la calandre.
  • Pour remédier à cet inconvénient, l'invention propose la disposition de la figure 3.
  • En dessous du niveau du sommet d'une ondulation telle que 5 de la figure 1, on soude en 12 et 13, un fer plat 14 monté sur chant dont l'autre extrémité 15 sera supportée provisoirement comme il sera expliqué plus loin à propos de la figure 4, pour finalement être soudée en 16 au tube central 17.
  • Sur ce bras radial, on place près de la face intérieure 18 de la calandre 11 un anneau 19 en position verticale. Contre la face intérieure de l'anneau est placée une bande annulaire de supportage 20 et à celle-ci est soudée une bande alvéolaire 21 telle que décrite dans la demande de brevet déposée en France le 24 mars 1978 sous le n° 78-08718, et dans les alvéoles de laquelle sont placés les tubes tels que celui désigné par 5, et maintenus en place par une bande de fermeture 22 soudée à la bande alvéolaire 21.
  • A l'intérieur de ce système de supportage 20, 21, 22 pour les tubes tels que 5, on dispose les systèmes de supportage 20', 21', 22' pour les tubes 5', et de proche en proche le système de supportage 20 , 21n, pour les tubes 5n dont les alvéoles sont fermés par l'anneau 22 n qui est l'équivalent des bandes de fermeture 22, 22', l'anneau 22n étant soudé à la paroi du tube central 17.
  • On a ainsi réalisé des systèmes concentriques de supportage, indépendants les uns des autres, en sorte que la dilatation circonférentielle de l'un des systèmes est indépendante du ou des systèmes voisins.
  • De préférence, on place sur la nappe des systèmes de supportage ainsi réalisée un bras radial 14' analogue au bras radial 14, et avantageusement chaque bras radial 14 et 14' sera constitué par deux fers plats tels que ceux désignés par 14 et 14' et qui seront disposés de part et d'autre de la rangée radiale des tubes 5, 5' ... 5n.
  • La figure 3A montre en perspective deux morceaux de deux systèmes de supportage successifs entre les bras radiaux et disposés à un niveau mobile. Le système de supportage extérieur est constitué par la bande de supportage 20 à laquelle est soudée, par des points de soudure tels que celui indiqué par S, la bande alvéolaire 21 contre laquelle est appliquée librement la bande de fermeture 22. Le système de supportage intérieur est constitué de la même manière par la bande de supportage 20', par la bande alvéolaire 21' et par la bande de fermeture 22', avec le même point de soudure S, l'ensemble des deux systèmes de supportage étant disposé librement entre les bras radiaux 14 et 14'. Et, selon l'invention, il n'est prévu aucune soudure entre les deux systèmes de supportage. Si on le désire, un point de soudure peut être prévu entre 21 et 22 et entre 21' et 22'.
  • La figure 3B montre une disposition identique à celle de la figure 3A, mais pour un "niveau fixe", avec cette double différence que l'on n'y prévoit que le seul bras radial 14 et une soudure S" entre le bras 14 et la bande de fermeture 22', étant entendu qu'une telle soudure S" peut être prévue entre le bras 14 et la bande de fermeture de chaque système de supportage tel que celui désigné par 22, 22'.
  • Pour discipliner l'écoulement du fluide dans l'échangeur de chaleur, en vue d'obtenir un meilleur coefficient de transmission superficielle de chaleur, il est prévu de disposer sur au moins certains des systèmes de supportage des bandes 29 en forme de peignes qui sont visibles en figure 3C, qui est une coupe de la figure 3 le long de la ligne III C-III C.
  • Ainsi que cela ressort des figures 3 et 3C, les peignes 29, 29' ... 29n sont associés respectivement aux rangées des tubes 5, 5' ... 5n et sont posés à plat sur les bandes alvéolaires 21, 21' ... 21n et maintenus en place par soudure aux bandes de supportage 20, 20' ... 20n dans une position telle que les dents de chaque peigne 29, 29' ... 29n passent entre les tubes maintenus par les bandes alvéolaires respectives 21, 21' ... 21n.
  • Chacun des peignes 29, 29' ... 29n est en fait constitué par des peignes partiels et coextensifs, soudés entre eux par-des lignes de soudure telles que celles indiquées en figure 3C par 291, 292 ... 29n pour s'étendre sur un arc dont la valeur dépend de la trajectoire que l'on souhaite imprimer audit fluide, et l'ensemble de ces peignes constitue des déflecteurs dont la disposition d'un niveau de systèmes de supportage à un autre sera explicité à l'aide de la figure 3D.
  • Entre la calandre 11 et le tube central, on dispose aux différents niveaux mobiles et fixes, respectivement des peignes 29a, 29a', 29a" représentés schématiquement sous la forme d'anneaux s'étendant sur un angle α, chacun de ces anneaux formant des déflecteurs au moyen de peignes tels que représentés à la figure 3C. Dans la figure 3D, l'angle d est égal à 300° et la trajectoire imprimée au fluide d'un niveau à un autre est inclinée au maximum sur l'axe de l'appareil de manière à donner un coefficient de transfert de chaleur maximum au niveau des tubes non représentés dans cette figure. Mais l'angle α peut aussi être égal à 240°, mais dans tous les cas, la disposition des anneaux ou déflecteurs est symétrique entre deux étages successifs. Et dans le cas de cette disposition, le fluide venant d'un niveau inférieur selon la direction D se répartit au niveau suivant selon les directions D et D2'
  • La disposition des bras radiaux 14 et 14' de la figure 3, de part et d'autre de l'ensemble des systèmes de supportage prévus à un niveau donné de façon qu'un système de supportage soit indépendant des systèmes de supportage voisins, est particulièrement avantageuse pour le montage des faisceaux tubulaires et des systèmes de supportage dans la calandre placée horizontalement, notamment sur des vireurs électriques comme représenté dans les figures 4 et 5 dans lesquelles deux vireurs 23 et 24 seulement ont été représentés, la présence de ces vireurs permettant le montage du faisceau tubulaire par secteurs de 60°, par exemple délimités par les paires de bras radiaux 14-14, 14'-14' ... 14n-14n.
  • Dans ce genre de montage, les extrémités intérieures 15, 15'des bras radiaux tels que 14, 14' sont montées dans des ouvertures ménagées dans des fers plats provisoires 25, 26 fixés aux plateaux 3 et 4 et enlevés pour la mise en place du cylindre intérieur 17 (figure 3). Après mise en place du faisceau de tubes et des systèmes de supportage, on supprime les fers plats 25, 26 et l'on met en place le tube central 27 tel que représenté en figure 6.
  • Celle-ci est une coupe axiale et schématique de l'appareil selon l'invention et montre la présence de déflecteurs 29, 291 ... 29n réalisés au moyen de peignes 29 à 29m placés à plat que les bandes alvéolaires 21 à 21n de manière que les dents passent entre les tubes d'une rangée circulaire, comme décrit à propos des figures 3 et 3A.
  • Chaque déflecteur 29, 291 ... 29n peut s'étendre dans ce cas sur un arc de 360° et forme un anneau dont l'épaisseur radiale est inférieure à la distance radiale entre la calandre et le tube central, avec cette particularité que les anneaux successifs sont disposés alternativement du côté de la calandre et du côté du tube central pour imprimer au fluide ascendant une trajectoire ondulée. On notera que les épaisseurs radiales des anneaux successifs sont différentes entre elles, alors que les épaisseurs radiales des anneaux qui ont la même disposition sont égales entre elles.
  • Il ressort de ce qui précède que le montage des systèmes circulaires de supportage et leur garnissage par secteurs de 60°, de 120° ou de 180°, et celui des sections correspondantes de la bande de supportage à laquelle est soudée la bande alvéolaire, peuvent être préparés à l'avance, en dehors de la calandre, en fonction de la disposition à adopter pour la répartition du tube, ce qui conduit à une réalisation en grande série du système de supportage.
  • La figure 7 montre l'épure servant à déterminer cette répartition dans le cas où l'on adopte le montage par secteurs de 60°.
  • On commence par tracer un hexagone régulier 29 avec pour centre l'origine 0 de deux axes de coordonnées X, Y. Sur les côtés 30, 31 on trace les médiatrices 30, 31. Dans le secteur 30-O-31, on marque l'emplacement d'un premier tube 32 au sommet de l'hexagone, après tracé des cercles concentriques au pas radial p, on marque les emplacements des autres tubes dont le nombre augmente d'une unité par pas radial, entre les médiatrices 30, 31, avec une symétrie par rapport à l'axe OY qui est la bissectrice de l'angle 30, 0, 31. On procède de manière identique à l'établissement de l'épure pour les autres.secteurs de 60°, en notant que les bras radiaux seront disposés parallèlement aux médiatrices 30, 31.
  • Une fois le tracé effectué, on détermine le diamètre du tube inférieur 37, tracé dans la figure 8, dans lequel il n'y a pas lieu de disposer de tubes ondulés.
  • La description qui précède n'est donnée qu'à titre d'exemple non limitatif, et il est bien entendu que des variantes sont possibles dans le cadre de l'invention.

Claims (10)

1. Perfectionnement aux échangeurs de chaleur, notamment mais non exclusivement applicable à un générateur de vapeur, de préférence à tubes droits ou ondulés disposés suivant des nappes verticales, parallèles et maintenus à certains niveaux axiaux, par des systèmes de supportage concentriques dont chacun est constitué par une bande circulaire à alvéoles trapézoïdaux alternés, soudée à une bande de supportage et obturés, après mise en place des tubes, par une bande de fermeture à laquelle est soudée la bande de supportage du système de supportage suivant dans le sens radial de la calandre, caractérisé par le fait qu'au moins certains des systèmes de supportage (20, 21 ... 20n, 21n) sont indépendants des systèmes de supportage voisins dans le sens radial et forment des groupes de systèmes de supportage, et que des bras radiaux (14, 14', 14n) sont prévus pour l'appui desdits systèmes de supportage indépendants.
2. Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que tous les systèmes de supportage d'un même niveau axial sont indépendants l'un de l'autre et que des bras radiaux (14, 14', 14n) sont prévus au-dessus et en dessous de l'ensemble des systèmes de supportage d'un même niveau.
3. Perfectionnement selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les bras radiaux (14, 14', 14n) s'étendent radialement entre la calandre (11) de l'échangeur et un tube central (17), entre deux rangées radiales de tubes.
4. Perfectionnement selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chaque bras radial est constitué par deux fers plats (14, 14') soudés sur chant avec un certain écartement entre eux.
5. Perfectionnement selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que l'on prévoit, au moins à certains niveaux, deux anneaux concentriques dont l'un est situé du côté de la face intérieure (19) de la calandre et l'autre (22n) est situé du côté de la face extérieure du tube central (17).
6. Perfectionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'à chaque système de supportage est associé un élément en forme de peigne (29) posé à plat sur la bande alvéolaire et soudé à la bande de supportage (20) associée de manière que les dents passent entre les tubes (5 ... 5n) et obturent au maximum les passages entre alvéoles et tubes, l'ensemble constituant un déflecteur.
7. Perfectionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que dans un même niveau les peignes (29) sont disposés suivant des arcs de cercle soutendant des angles au centre de 300°, et les peignes des niveaux successifs sont décalés angulairement entre eux pour imprimer au fluide passant à l'extérieur des tubes une trajectoire oblique, sensiblement perpendiculaire par rapport à ces derniers.
8. Perfectionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les déflecteurs sont constitués par des anneaux s'étendant sur 360° et ayant une épaisseur radiale inférieure à la distance radiale entre la calandre et le tube central et que les anneaux successifs sont situés alternativement du côté de la calandre et du côté du tube central.
9. Procédé de fabrication d'un échangeur ou d'un générateur de vapeur comportant le perfectionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, du type de montage dans une calandre posée horizontalement sur des vireurs électriques (23, 24), caractérisé par le fait que les bras radiaux (14 ... 14n) soudés à la face intérieure de la calandre (18) sont supportés à l'aida de fers plats raidisseurs (25, 26), soudés par leurs extrémités aux plaques de fond (3, 4) dans lesquelles sont maintenues les extrémités des tubes et pourvus d'ouvertures pour le passage des extrémités libres des bras radiaux (14 ... 14n), et par le fait qu'après mise en place du faisceau tubulaire et des systèmes de supportage, avec éventuellement les peignes, les fers plats raidisseurs sont démontés et le tube central (27) est mis en place et comporte des ouvertures pour le passage des bras radiaux (14 ... 14n), ledit tube central étant éventuellement réalisé par assemblage et soudage d'éléments de parois individuels.
10. Procédé de fabrication d'un échangeur ou d'un générateur de vapeur comportant le perfectionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le montage des systèmes de supportage et des faisceaux de tubes est opéré à partir du tube central (27) vers l'extérieur, la calandre étant montée en dernier lieu éventuellement par sections successives soudées ensuite entre elles.
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