EP0364920B1 - Dispositif de suspension de tubes horizontaux d'échange de chaleur sur un tube porteur vertical et procédé de fabrication de ce dispositif - Google Patents

Dispositif de suspension de tubes horizontaux d'échange de chaleur sur un tube porteur vertical et procédé de fabrication de ce dispositif Download PDF

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EP0364920B1
EP0364920B1 EP89119163A EP89119163A EP0364920B1 EP 0364920 B1 EP0364920 B1 EP 0364920B1 EP 89119163 A EP89119163 A EP 89119163A EP 89119163 A EP89119163 A EP 89119163A EP 0364920 B1 EP0364920 B1 EP 0364920B1
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horizontal
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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
    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49387—Boiler making

Definitions

  • the present invention relates to a device for suspending horizontal heat exchange tubes on a vertical support tube, and its manufacturing method.
  • the Applicant has already proposed in its patents FR-A-2555722 or US-A-4706614 a device for suspending a bundle of horizontal tubes in a vertical plane, comprising pairs of vertical tubes provided on their sides facing half -foils in profile comprising notches of circular shape, with a radius slightly greater than that of the tubes of the bundle, and of spacing equal to that of these tubes, separated by tongues of sufficiently large width to ensure good support for the tubes of the beam, but sufficiently weak to ensure good thermal conduction from their edge to their zone of welding to the corresponding vertical tube.
  • the horizontal tubes are not connected to the vertical support tubes by any weld and have a certain freedom of movement relative to the fins.
  • the horizontal tubes can be damaged in the long term by impacts with the fins. This leads to wear and ultimately drilling of these tubes, especially when they are immersed in an abrasive medium, comprising for example ashes or a fluidized bed.
  • the Applicant has also proposed in document FR-A-2622963 a device for suspending in a vertical plane a panel of horizontal hairpin tubes, using vertical tubes suspended from a rigid structure traversed by a more fluid as cold as that in which the panel is immersed, arranged in a vertical plane close to that of the panel and secured to the horizontal sections of the hairpin tubes by connecting pieces welded on the one hand to a horizontal section of tube, d on the other hand on a vertical tube, along generators of these tubes.
  • the connection between horizontal tubes and vertical tubes then being rigid, the vibrations to which the tubes may be subjected risk in the long run destroying the weld beads and consequently causing deterioration and possibly drilling of the tubes.
  • the object of the present invention is to provide a device for suspending horizontal heat exchange tubes on a vertical support tube, which avoids the possibility of vibrations of large amplitude for the horizontal tubes, but does not bind the horizontal and vertical tubes of rigidly by weld seams liable to break over time.
  • the device of the invention is characterized in that it comprises a lower support sleeve welded by its lower edge to the support tube around the latter, an upper support sleeve resting by its lower edge on the upper edge of the sleeve lower support, this upper support sleeve being provided laterally with two half-shells with a radius of curvature slightly greater than that of the horizontal tubes, and with added half-shells, with a radius of curvature slightly greater than that of the horizontal tubes, welded edge on board on the half-shells integral with the upper sleeve, so as to form collars enclosing the horizontal exchange tubes on each side of the vertical support tube.
  • one or the other of the facing half-shells carried by the upper or added sleeve, has thin flanges which engage under a thicker, more external flange of the other half-shell, and the weld bead is produced between this thicker outer rim and the edge of the half-shell facing above its thin rim.
  • FIG. 1 represents the suspension device in elevation, with the horizontal tubes being cut in front of the diametral plane of the vertical tube, along the axis II of FIG. 2.
  • FIG. 2 represents the same device in plan seen from above, with the vertical tube being cut above the plane of the axes of the horizontal tubes, along the axis II-II of FIG. 1.
  • a lower support sleeve 2 is welded to the vertical tube 1 by a weld bead 3 along its lower edge.
  • An upper support sleeve 4 is threaded on the vertical tube and comes to rest by its lower edge on the upper edge of the lower sleeve 2.
  • the upper support sleeve has two wings constituted by half-shells of horizontal axis 5 and 6, of radius of curvature slightly greater than that of the horizontal tubes to be supported.
  • the horizontal tubes 7 and 8 being applied against the half-shells 5 and 6, the added half-shells 9 and 10, with a radius of curvature slightly greater than that of the horizontal tubes, are applied to them without play to come into contact by their upper and lower edges with the corresponding edges of the half-shells linked to the upper support sleeve.
  • the attached half-shells have thin flanges 11, 13 and 12, 14 respectively, which engage under the thicker flanges, 15, 17 and 16, 18 respectively, half-shells 5 and 6 integral with the support sleeve 4.
  • the attached half-shells are then welded to the integral half-shells of the upper support sleeve, between the thick edges of the latter and the edges of the shells added above their thin edges, so that the horizontal tubes are not linked to these weld beads (19, 21 and 20, 22). Removal after welding wedges the horizontal tubes between the half-shells. The latter are therefore strongly maintained by the collars formed by the assembly of the half-shells in the vicinity of the vertical tube, without however being fixed by a weld bead.
  • these tubes When the heat exchange tubes are called to be in contact with corrosive gases at high temperature, these tubes, as well as the support half-shells, will be made of refractory steel with high contents of chromium and nickel.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif de suspension de tubes horizontaux d'échange de chaleur sur un tube porteur vertical, et son procédé de fabrication.
  • La demanderesse a déjà proposé dans ses brevets FR-A-2555722 ou US-A-4706614 un dispositif de suspension d'un faisceau de tubes horizontaux dans un plan vertical, comprenant des paires de tubes verticaux munis sur leurs côtés se faisant face de demi-ailettes de profil comprenant des échancrures de forme circulaire, de rayon un peu supérieur à celui des tubes du faisceau, et d'écartement égal à celui de ces tubes, séparés par des languettes de largeur suffisamment grande pour assurer un bon support des tubes du faisceau, mais suffisamment faible pour assurer une bonne conduction thermique de leur bord à leur zone de soudure au tube vertical correspondant. Dans un tel dispositif, les tubes horizontaux ne sont reliés aux tubes verticaux de support par aucune soudure et ont une certaine liberté de déplacement par rapport aux ailettes. Lorsqu'un tel dispositif est installé dans une enceinte où il est soumis à des vibrations, les tubes horizontaux peuvent être endommagés à la longue par des chocs avec les ailettes. Ceci amène une usure et finalement un perçage de ces tubes, surtout lorsqu'ils sont plongés dans un milieu abrasif, comportant par exemple des cendres ou un lit fluidisé.
  • La demanderesse a également proposé dans le document FR-A-2622963 un dispositif de suspension dans un plan vertical d'un panneau de tubes horizontaux en épingle à cheveux, à l'aide de tubes verticaux suspendus à une structure rigide parcourus par un fluide plus froid que celui dans lequel est plongé le panneau, disposés dans un plan vertical proche de celui du panneau et solidarisés avec les tronçons horizontaux des tubes en épingle à cheveux par des pièces de liaison soudées d'une part sur un tronçon de tube horizontal, d'autre part sur un tube vertical, le long de génératrices de ces tubes. Mais la liaison entre tubes horizontaux et tubes verticaux étant alors rigide, les vibrations auxquelles peuvent être soumis les tubes risquent à la longue de détruire les cordons de soudure et d'entraîner dès lors la détérioration et éventuellement le perçage des tubes.
  • La présente invention a pour but de procurer un dispositif de suspension de tubes horizontaux d'échange de chaleur sur un tube porteur vertical, qui évite aux tubes horizontaux la possibilité de vibrations d'amplitude importante, mais ne lie pas les tubes horizontaux et verticaux de façon rigide par des cordons de soudure susceptibles à la longue de rupture.
  • Le dispositif de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un manchon-support inférieur soudé par son bord inférieur sur le tube support autour de celui-ci, un manchon-support supérieur reposant par son bord inférieur sur le bord supérieur du manchon-support inférieur, ce manchon-support supérieur étant muni latéralement de deux demi-coquilles de rayon de courbure légèrement supérieur à celui des tubes horizontaux, et des demi-coquilles rapportées, de rayon de courbure légèrement supérieur à celui des tubes horizontaux, soudées bord à bord sur les demi-coquilles solidaires du manchon supérieur, de manière à former des colliers enserrant les tubes horizontaux d'échange de chaque côté du tube porteur vertical.
  • De préférence, l'une ou l'autre des demi-coquilles en regard, portée par le manchon supérieur ou rapportée, comporte des rebords minces qui viennent s'engager sous un rebord épais plus externe de l'autre demi-coquille, et le cordon de soudure est réalisé entre ce rebord épais plus externe et le bord de la demi-coquille en regard au-dessus de son rebord mince.
  • Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, un dispositif de suspension de deux tubes horizontaux à un tube porteur vertical et son procédé de fabrication.
  • La figure 1 représente le dispositif de suspension en élévation, avec coupe des tubes horizontaux en avant du plan diamétral du tube vertical, selon l'axe I-I de la figure 2.
  • La figure 2 représente le même dispositif en plan vu de dessus, avec coupe du tube vertical au-dessus du plan des axes des tubes horizontaux, selon l'axe II-II de la figure 1.
  • Un manchon-support inférieur 2 est soudé sur le tube vertical 1 par un cordon du soudure 3 le long de son bord inférieur. Un manchon support supérieur 4 est enfilé sur le tube vertical et vient reposer par son bord inférieur sur le bord supérieur du manchon inférieur 2. Le manchon-support supérieur comporte deux ailes constituées par des demi-coquilles d'axe horizontal 5 et 6, de rayon de courbure légèrement supérieur à celui des tubes horizontaux à supporter.
  • Les tubes horizontaux 7 et 8 étant appliqués contre les demi-coquilles 5 et 6, les demi-coquilles rapportées 9 et 10, de rayon de courbure légèrement supérieur à celui des tubes horizontaux, sont appliquées sur ceux-ci sans jeu pour venir en contact par leurs bords supérieur et inférieur avec les bords correspondants des demi-coquilles liées au manchon-support supérieur. Les demi-coquilles rapportées comportent des rebords minces 11, 13 et 12, 14 respectivement, qui viennent s'engager sous les rebords plus épais, 15, 17 et 16, 18 respectivement, des demi-coquilles 5 et 6 solidaires du manchon-support 4.
  • On soude alors les demi-coquilles rapportées sur les demi-coquilles solidaires du manchon support supérieur, entre les rebords épais de ces dernières et les bords des coquilles rapportés au-dessus de leurs rebords minces, de façon que les tubes horizontaux ne soient pas liés à ces cordons de soudure (19, 21 et 20, 22). Le retrait après soudage coince les tubes horizontaux entre les demi-coquilles. Ces derniers sont donc fortement maintenus par les colliers formés par l'assemblage des demi-coquilles au voisinage du tube vertical, sans cependant être fixés par un cordon de soudure.
  • Lorsque les tubes d'échange de chaleur sont appelés à être en contact avec des gaz corrosifs à haute température, ces tubes, ainsi que les demi-coquilles de support, seront en acier réfractaire à teneurs élevées en chrome et en nickel.

Claims (3)

1. Dispositif de suspension de tubes horizontaux d'échange de chaleur (7,8) sur un tube porteur vertical (1), caractérisé en ce qu'il comprend un manchon-support inférieur (2) soudé par son bord inférieur sur le tube support autour de celui-ci, un manchon-support supérieur (4) reposant par son bord inférieur sur le bord supérieur du manchon-support inférieur (2), ce manchon-support supérieur (4) étant muni latéralement de deux demi-coquilles (5, 6) de rayon de courbure légèrement supérieur à celui des tubes horizontaux (7,8), et des demi-coquilles rapportées (9, 10), de rayon de courbure légèrement supérieur à celui des tubes horizontaux (7,8), soudées bord à bord (19, 21; 20, 22) sur les demi-coquilles solidaires du manchon -support supérieur (4), de manière à former des colliers enserrant les tubes horizontaux (7,8) d'échange de chaque côté du tube porteur vertical.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une ou l'autre des demi-coquilles en regard, portée par le manchon supérieur ou rapportée, comporte des rebords minces (11, 13 ; 12, 14) qui viennent s'engager sous un rebord épais plus externe (15, 17 ; 16, 18) de l'autre demi-coquille, et en ce que le cordon de soudure (19, 21 ; 20, 22) est réalisé entre ce rebord épais plus externe et le bord de la demi-coquille en regard au-dessus de son rebord mince.
3. Procédé de fabrication d'un dispositif de suspension selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on soude sur le tube vertical (1) un manchon-support inférieur (2) le long de son bord inférieur, on enfile sur le tube vertical au-dessus du manchon-support inférieur un manchon-support supérieur (4) muni de deux coquilles latérales (5, 6) de rayon de courbure légèrement supérieur à celui des tubes horizontaux, on applique les tubes horizontaux (7, 8) contre ces demi-coquilles latérales, on applique contre les tubes horizontaux en face des demi-coquilles latérales et bord à bord avec celles-ci des demi-coquilles rapportées (9, 10) de rayon de courbure légèrement supérieur à celui des tubes horizontaux, assurant dès lors le coincement des tubes entre ces coquilles, et on soude (19, 21 ; 20, 22) les bords en regard des demi-coquilles latérales et des demi-coquilles rapportées.
EP89119163A 1988-10-18 1989-10-16 Dispositif de suspension de tubes horizontaux d'échange de chaleur sur un tube porteur vertical et procédé de fabrication de ce dispositif Expired - Lifetime EP0364920B1 (fr)

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