FR2493497A1 - SPRAYER OR HEAT EXCHANGER - Google Patents
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Abstract
A.APPAREIL COMPOSE DE TUYAUX VERTICAUX 6 POURVUS D'AILETTES ET PARCOURUS PAR L'UN DES FLUIDES D'ECHANGE. B.APPAREIL CARACTERISE PAR DES TUYAUX VERTICAUX DISPOSES EN ETOILE AUTOUR D'UN TUYAU DE SUPPORT CENTRAL 1, CONNECTES EN SERIE AU MOYEN DE TUYAUX DE LIAISON 4 LISSES RECOURBES SUPERIEURS ET INFERIEURS, DONT CERTAINS PRESENTENT UNE BRANCHE VERTICALE LONGUE JOUANT LE ROLE D'UN DES TUYAUX VERTICAUX D'ECHANGE, SUR LAQUELLE SONT FIXEES AU SOMMET DU MONTAGE DES AILETTES PREFABRIQUEES SEPAREMENT. C.APPAREIL DESTINE A LA VAPORISATION D'UN FLUIDE ETOU A UN ECHANGE DE CHALEUR ENTRE DEUX FLUIDES.A. DEVICE CONSISTING OF 6 VERTICAL PIPES PROVIDED WITH FINS AND CARRIED OUT BY ONE OF THE EXCHANGE FLUIDS. B. APPARATUS CHARACTERIZED BY VERTICAL PIPES ARRANGED IN A STAR AROUND A CENTRAL SUPPORT PIPE 1, CONNECTED IN SERIES BY MEANS OF CONNECTING PIPES 4 UPPER AND LOWER RECURVED RAILS, SOME OF WHICH HAVE A VERTICAL BRANCH ON A LONG JOUANT VERTICAL EXCHANGE PIPES, ON WHICH ARE FIXED TO THE TOP OF THE MOUNTING OF THE PREFABRICATED FINS SEPARATELY. C. APPARATUS INTENDED FOR THE VAPORIZATION OF A FLUID AND OR FOR A HEAT EXCHANGE BETWEEN TWO FLUIDS.
Description
L'invention concerne un vaporisateur ou échangeur de chaleur dont lesThe invention relates to a vaporizer or heat exchanger whose
éléments efficaces pour laeffective elements for the
transmission de chaleur consistent en tronçons de tuyaux pour- heat transmission consist of sections of pipes
vus de nervures ou d'ailettes, qui sont disposés en un arran- ribbons or fins, which are arranged in an arrangement
gement géométrique régulier-autour d'un support central, et qui sont réunis entre eux au moyen de raccords tubulaires geometrically regular-around a central support, and which are joined together by means of tubular connectors
lisses, non pourvus de nervures.smooth, without ribs.
Dans des vaporisateurs ou échangeurs de chaleur connus, par exemple d'après le brevet US 3 672 446, les tuyaux sont pourvus d'ailettes s'étendant en direction axiale et en forme d'étoile. Ces ailettes servent de support, tandis que les raccords tubulaires lisses, non nervurés, n'exercent aucune fonction de support. Le soutien ou maintien nécessaire des ailettes constitue une gêne pour la libre circulation du In known vaporizers or heat exchangers, for example from US Pat. No. 3,672,446, the pipes are provided with axially extending and star-shaped vanes. These fins serve as a support, while smooth, non-ribbed tubular fittings have no support function. The necessary support or support of the fins is a hindrance to the free movement of the
fluide qui s'écoule extérieurement autour des tuyaux nervurés. fluid flowing outwardly around the ribbed pipes.
Il en est ainsi notamment pour des ailettes s'étendant axialement et disposées en forme d'étoile autour-du tuyau, parce que le This is particularly the case for axially extending wings arranged in the form of a star around the pipe, because the
fluide extérieur s'écoule ici également en direction axiale. external fluid flows here also in the axial direction.
On connait également des échangeurs de chaleur pourvus de tuyaux à ailettes supportés par eux-mêmes. Par exemple, le brevet US 2 640 686 montre un tel échangeur de chaleur dans lequel les tuyaux pourvus d'ailettes s'étendent, en disposition parallèle, entre deux tuyaux collecteurs de There are also known heat exchangers equipped with finned tubes supported by themselves. For example, US Pat. No. 2,640,686 shows such a heat exchanger in which the tubes provided with vanes extend, in parallel arrangement, between two collecting pipes.
forme annulaire.annular form.
La présente invention a pour but de réaliser un vaporisateur ou échangeur de chaleur, dans lequel les éléments efficaces pour la transmission de la chaleur sont traversés en série, de l'entrée à-la sortie, par le fluide en écoulement et sont disposés de manière absolument libre dans-le fluide The object of the present invention is to provide a vaporizer or heat exchanger in which the heat transfer elements are passed in series from the inlet to the outlet by the flowing fluid and arranged absolutely free in-the fluid
extérieur s'écoulant autour d'eux. En outre, l'appareil vapo- outside flowing around them. In addition, the vapor apparatus
risateur ou d'écha ge de chaleur doit être transportable, à l'état démonté avec- un encombrement réduit pour être assemblé sur The heat sink or heat exchanger must be transportable, in the disassembled state with a reduced space requirement to be assembled on
le lieu d'emploi.the place of employment.
Dans ce but, l'invention a pour objet un vapori- For this purpose, the subject of the invention is a vaporizer
sateur ou échangeur-de chaleur, caractérisé en ce que chaque tuyau de liaison comprend un tronçon recourbé en forme de U ou de V, dont les extrémités sont recourbées perpendiculairement au plan dans lequel se situe la courbure en U ou en V, les portions recourbées en-U ou en V des tuyaux de liaison étant immobilisées dans-des-dispositifs de maintien montés sur le heat exchanger or heat exchanger, characterized in that each connecting pipe comprises a U-shaped or V-shaped curved section, the ends of which are bent perpendicular to the plane in which the U-shaped or V-shaped curvature is located, the curved portions in-U or V connecting pipes being immobilized in-the-holding devices mounted on the
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support central, de telle manière que les extrémités recourbées central support, so that the curved ends
perpendiculairement des tuyaux de liaison bloqués dans le dispo- perpendicularly blocked connecting pipes in the
sitif de maintien supérieur soient dirigées vers le bas, et que les extrémités recourbées perpendiculairement des tuyaux de liaison bloqués dans le dispositif de maintien inférieur, décalées d'un espacement de tuyaux, soient dirigées vers le haut, de telle sorte que les tronçons de tuyaux pourvus d'ailettes, soient connectés entre eux en série, depuis l'entrée jusqu'à la sortie the upper holding means are directed downwards, and that the ends curved perpendicularly of the connecting pipes blocked in the lower holding device, offset by a spacing of pipes, are directed upwards, so that the pipe sections equipped with fins, are connected together in series, from the entrance to the exit
de l'appareil et forment entre eux une cage de tuyaux auto-portante. of the device and form between them a self-supporting pipe cage.
Avantageusement, il est prévu, conformément à l'invention, que l'un des deux dispositifs de maintien est en position fixe, tandis que l'autre est monté coulissant sur le support central, afin que les tuyaux puissent librement se dilater Advantageously, according to the invention, it is provided that one of the two holding devices is in a fixed position, while the other is slidably mounted on the central support, so that the pipes can freely expand.
et se contracter.and contract.
Dans le cas o les ailettes-sont constituées comme des éléments séparés montés par serrage sur les tuyaux, un certain nombre de tronçons de tuyaux courbés en forme de U ou de V peuvent être prévus à extrémités assez longues pour qu'ils In the case where the fins-are constituted as separate elements clamped on the pipes, a number of U-shaped or V-shaped pipe sections may be provided with long enough ends to
forment eux-mêmes-les tuyaux- rectilignes à pourvoir d'ailettes. they themselves form the rectilinear hoses to be fitted with fins.
On économise ainsi la moitié des soudages, vissages ou autres This saves half of the welds, screwing or other
liaisons tubulaires étanches nécessaires. sealed tubular connections required.
La description ci-après se rapporte à un The following description refers to a
exemple de réalisation de l'invention sous la forme d'un embodiment of the invention in the form of a
appareil vaporisateur producteur de vapeur, décrit avec réfé- steam generating apparatus, described with reference to
rence aux dessins annexés dans -lesquels: the attached drawings in which:
- la figure 1 est une représentation en pers- - Figure 1 is a representation in
pective de la moitié inférieure d'un dispositif de maintien supérieur avec-une partie de l'appareil; - la figure 2 est une vue en élévation latérale the lower half of an upper holding device with a part of the apparatus; FIG. 2 is a side elevational view
partiellement en coupe de la-même partie de l'appareil vapori- partly in section of the same part of the vapor apparatus
sateur, avec le dispositif de maintien découvert; - la figure 3 est une vue en élévation latérale du vaporisateur à échelle plus réduite; sator, with the retainer uncovered; Figure 3 is a side elevational view of the smaller scale vaporizer;
- la figure 4 est une vue par le haut du vapo- FIG. 4 is a view from the top of the
risateur de la figure 3; - les figures 5 à-7 montrent divers tronçons de tuyaux; - la figure 8 montre un dispositif de maintien coulissant axialement sur un support central; - la figure 9 est une vue d'un vaporisateur riser of Figure 3; - Figures 5 to 7 show various pipe sections; - Figure 8 shows a holding device sliding axially on a central support; FIG. 9 is a view of a vaporizer
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avec une disposition différente des tuyaux à ailettes; with a different arrangement of finned pipes;
- la figure 10 est une représentation schéma- FIG. 10 is a diagrammatic representation
tique du vaporisateur décomposé en éléments pour le transport. tick of the vaporizer broken down into elements for transport.
Dans toutes ces figures les pièces identiques sont pourvues des mêmes chiffres de référence. Le vaporisateur comprend un support central 1 en forme de tuyau pourvu d'un pied il (figure 3). Sur ce support central sont montés un dispositif de maintien supérieur 2 et un dispositif de maintien inférieur 3. Le dispositif supérieur 2 est fixé rigidement sur le tuyau porteur 1, tandis que le dispositif de maintien inférieur 3 est monté coulissant sur le In all these figures the identical parts are provided with the same reference numerals. The vaporizer comprises a central support 1 in the form of a pipe provided with a foot II (Figure 3). On this central support are mounted an upper holding device 2 and a lower holding device 3. The upper device 2 is rigidly fixed to the carrier pipe 1, while the lower holding device 3 is slidably mounted on the
tuyau 1.pipe 1.
Le dispositif de maintien 2 consiste en deux plaques circulaires en forme de plateaux creux 21 et 22. Sur le The holding device 2 consists of two circular plates in the form of hollow plates 21 and 22.
bord saillant de ces plaques sont fraisées dix gorges 23 s'éten- protruding edge of these plates are milled ten grooves 23 extend
dant radialement et de section transversale en forme de demi- radially and with a cross-section of half
cercle, dont le diamètre correspond au diamètre des tuyaux. circle, the diameter of which corresponds to the diameter of the pipes.
La plaque inférieure 22 est soudée en 24 sur le support central 1 qui est lui-même fermé à son extrémité supérieure par une plaquette 12. Un oeilleton de portage 14 solidaire d'une pièce en forme de capuchon 13, presse les deux plaques 21 et 22 l'une contre l'autre, et maintient ainsi dans la position désirée les portions de tuyau recourbées en U ou en V des tuyaux de liaison 4 The lower plate 22 is welded at 24 to the central support 1 which is itself closed at its upper end by a wafer 12. A bearing eyelet 14 integral with a cap-shaped part 13, presses the two plates 21 and 22 and thus maintain in the desired position the pipe portions bent U or V connecting pipes 4
(figure 2).(Figure 2).
Le dispositif de maintien inférieur 3 suivant la figure 8 est constitué de la même manière. Les deux plaques en forme de coupelles sont ici reliées entre elles au moyen de boulons 31 parallèles au tuyau 1, de telle sorte que l'ensemble du dispositif peut coulisser sur le tuyau 1. Entre les deux moiti 21 et 22 du dispositif de maintien 2 sont maintenus par serrage cinq tronçons tubulaires de liaison 4 dont l'extrémité 41 est The lower holding device 3 according to FIG. 8 is constituted in the same way. The two cup-shaped plates are here connected together by means of bolts 31 parallel to the pipe 1, so that the whole device can slide on the pipe 1. Between the two half-ends 21 and 22 of the holding device 2 are held by clamping five tubular connecting portions 4 whose end 41 is
dirigée vers le bas (figure 3).directed downwards (Figure 3).
Dans le dispositif de maintien supérieur 2 sont In the upper holding device 2 are
prévus cinq tuyaux de jonction 4 et, dans le dispositif de main- five connecting pipes 4 and, in the
tien inférieur sont prévus quatre de ces tuyaux de jonction 4 your lower one are provided four of these junction 4 pipes
avec leurs extrémités 41 dirigées vers le haut. Entre les extré- with their ends 41 directed upwards. Between the
mités respectives 41 dirigées vers le haut et vers le bas, sont montés des tronçons de tuyau rectilignes 42 pourvus d'ailettes 6 d'échange de chaleur, et qui sont reliés à joint étanche, par exemple par un cordon de soudage 51 avec les extrémités de respective mounts 41 directed upwardly and downward, are mounted straight pipe sections 42 provided with fins 6 for heat exchange, and which are connected to a seal, for example by a welding bead 51 with the ends of
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tuyau 41 respectives. Etant donné que les tuyaux de jonction 4, en haut et en bas, sont décalés chaque fois d'un espacement de tuyaux, on obtient une connexion en série des tuyaux munis d'ailettes 42. Un raccord d'entrée 81 et un raccord de sortie 82 sont prévus en bas sur l'échangeur- de chaleur (figure 3). Dans le cas o les ailettes séparées 6 sont prévues pour être mises en place ultérieurement sur les tronçons de tuyaux déjà montés, le nombre des tuyaux de liaison 51 peut être réduit. Les extrémités 41' peuvent être réalisées assez longues pour qu'elles remplacent elles-mêmes les tronçons de tuyaux 41 à pourvoir d'ailettes, de sorte que la moitié des pipe 41 respective. Since the junction pipes 4, at the top and at the bottom, are offset each time by a pipe spacing, a series connection is obtained for the tubes provided with fins 42. An inlet connection 81 and a connection of outlet 82 are provided at the bottom on the heat exchanger (FIG. 3). In the case where the separated fins 6 are intended to be put in place later on the pipe sections already mounted, the number of connecting pipes 51 can be reduced. The ends 41 'can be made long enough to replace themselves the pipe sections 41 to be filled with fins, so that half of the
joints de liaison 51 se trouve supprimée (figure 1). joints 51 is removed (Figure 1).
Dans le cas du vaporisateur suivant les figures 3 et 4, comprenant dix tuyaux à ailettes 6, il est alors prévu, par exemple, cinq raccords tubulaires 4 recourbés en forme de U ou de V, avec des extrémités 41' longues, dirigées parallèlement au support, et quatre raccords tubulaires 4 à extrémités courtes (voir figure 5). Au lieu de cela, on pourrait également utiliser neuf raccords tubulaires 4 présentant chacun In the case of the vaporizer according to FIGS. 3 and 4, comprising ten finned tubes 6, it is then provided, for example, five U-shaped or V-shaped tubular connectors 4, with long ends 41 ', directed parallel to the support, and four tubular connectors 4 with short ends (see Figure 5). Instead, one could also use nine tubular connectors 4 each presenting
une extrémité longue 41" et une extrémité courte 41 (figure 6). a long end 41 "and a short end 41 (Figure 6).
Un tuyau supplémentaire, rectiligne, pourvu d'ailettes, conduit An additional pipe, straight, with fins, leads
alors aux raccords d'entrée ou de sortie 81, 82. then to the inlet or outlet fittings 81, 82.
Les figures 3 et 4 montrent un vaporisateur du type de construction décrit plus haute avec un tuyau de support central 1 et un ventilateur soufflant d'air chaud 7 fixé au pied 11 du tuyau 1. Les dix tuyaux 6 à ailettes longitudinales qui servent à l'échange de chaleur sont prévus dans une disposition Figures 3 and 4 show a vaporizer of the type of construction described above with a central support pipe 1 and a fan blowing hot air 7 attached to the foot 11 of the pipe 1. The ten pipes 6 with longitudinal fins which are used for heat exchange are provided in a provision
circulaire concentrique autour du tuyau de support 1. Le vapo- concentric circular around the support pipe 1. The vapor
risateur sert, par exemple à amener à nouveau à l'état gazeux de l'azote ou de l'oxygène liquides. Le ventilateur soufflant d'air chaud 7 souffle l'air pré-chauffé dans l'intérieur du The riser serves, for example, to bring back to the gaseous state liquid nitrogen or oxygen. The fan blowing hot air 7 blows the pre-heated air into the interior of the
tuyau central de support 1 qui est pourvu de perçages 15 tra- central support pipe 1 which is provided with holes 15
versant sa paroi, à travers lesquels l'air chaud circule le pouring its wall, through which the hot air circulates the
long de toute la longueur sur les ailettes d'échange de chaleur 6. along the entire length of the heat exchange fins 6.
Les tuyaux de jonction 4 et les tuyaux principaux 42 (figure 7) sont constitués par exemple en acier inoxydable, en cuivre, ou en aluminium, et les ailettes de refroidissement 6 qui s'étendent axialement sont réalisées de préférence en aluminium et elles peuvent être fixées après coup sur les tuyaux déjà montés. Dans le cas o l'on utilise des The connecting pipes 4 and the main pipes 42 (FIG. 7) consist for example of stainless steel, copper, or aluminum, and the axially extending cooling fins 6 are preferably made of aluminum and may be set after the fact on already assembled pipes. In the case where one uses
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tuyaux 42 suivant la figure 7 avec des ailettes 61 fixées rigidement sur eux, et s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal du tuyau, il est évidemment nécessaire de relier entre eux les tronçons de tuyaux rectilignes 42, en haut et en bas, au moyen de tuyaux de jonction 4 à extrémités courtes. Dans la figure 9, est représenté un échangeur de chaleur de type analogue à celui des figures 3 et 4, mais dans lequel les dispositifs de maintien 2' ont un profil non pipes 42 according to Figure 7 with fins 61 fixed rigidly on them, and extending perpendicular to the longitudinal axis of the pipe, it is obviously necessary to connect the straight pipe sections 42, up and down, to means of junction pipes 4 with short ends. FIG. 9 shows a heat exchanger of the type similar to that of FIGS. 3 and 4, but in which the holding devices 2 'have a non-shaped profile.
pas rond, mais carré.not round, but square.
La figure 10 montre, en un schéma simplifié," les éléments constituants préparés-pour l'expédition, destinés au montage d'un vaporisateur comportant dix tuyaux d'échange de chaleur conformes aux figures 3 et 4. L'envoi comprend un tuyau de support central (1), 10 tuyaux rectilignes (suivant la figure 5) 20 demi-coquilles avec ailettes (6), 2 dispositifs de maintien complets (2 et 3), 1 pied (11), 1 ventilateur soufflant (7), FIG. 10 shows, in a simplified diagram, "the prepared components for shipping, intended for mounting a vaporizer comprising ten heat exchange pipes according to FIGS. 3 and 4. The shipment comprises a pipe of central support (1), 10 straight pipes (according to FIG. 5) 20 half-shells with fins (6), 2 complete holding devices (2 and 3), 1 foot (11), 1 blower (7),
2 raccords d'extrémité de branchement (81, 8Z. 2 end connections (81, 8Z.
Si les tuyaux de liaison sont pourvus de filetages étanches, l'ensemble du vaporisateur peut être assemblé sans nécessiter de cordons de soudage. Comme le montre la figure , il s'agit d'éléments constitutifs de dimension relativement faible qui conviennent bien pour l'expédition jusqu'au lieu de If the connecting hoses are equipped with tight threads, the entire spray can be assembled without the need for welding cords. As shown in the figure, these are relatively small components that are well suited for shipping to
montage et d'emploi.assembly and employment.
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