FR2509032A1 - Dispositif pour assurer la compensation de la dilatation thermique differentielle et l'etancheite dans un echangeur thermique tubulaire a plusieurs passes - Google Patents

Dispositif pour assurer la compensation de la dilatation thermique differentielle et l'etancheite dans un echangeur thermique tubulaire a plusieurs passes Download PDF

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Abstract

DISPOSITIF POUR ASSURER LA COMPENSATION DE LA DILATATION THERMIQUE DIFFERENTIELLE ET L'ETANCHEITE DANS UN ECHANGEUR THERMIQUE TUBULAIRE A PLUSIEURS PASSES. L'UNE DES PLAQUES TUBULAIRES COMPREND TROIS COUCHES COMPOSEES D'UNE PLAQUE RIGIDE, PERFOREE ET DIVISEE EN PARTIES 11A, 11B EN FONCTION DU NOMBRE DE PASSES, LES TUBES 4 ETANT DUDGEONNES DANS CETTE PLAQUE, D'UNE COUCHE INTERMEDIAIRE ELASTIQUE 10 PERFOREE, D'UNE PLAQUE RIGIDE 9 PERFOREE, NON DIVISEE; CETTE PLAQUE TUBULAIRE, EST SOIT LAISSEE LIBRE DE COULISSER DANS LA CALANDRE, SOIT FIXEE A CELLE-CI PAR LA PLAQUE 9 PERFOREE ET NON DIVISEE, DE SORTE QUE LES DIFFERENCES DE DILATATION ENTRE LES FAISCEAUX DE TUBES ET LA CALANDRE ET ENTRE LES FAISCEAUX DE TUBES EUX-MEMES SONT COMPENSEES PAR LES MOUVEMENTS DE LA PLAQUE DIVISEE 11A, 11B ET LA DEFORMATION DE LA COUCHE ELASTIQUE 10 QUI MAINTIENT L'ETANCHEITE.

Description

L'invention a pour objet un dispositif destiné à compenser les dilatations thermiques variables et à rendre étanche un échangeur thermique à plusieurs passes, en particulier un échangeur de refroidissement d'huile, dont les tubes sont rassemblés en deux ou en plusieurs faisceaux, sont contenus dans un corps et dudgeonnés dans deux plaques tubulaires.
Pour compenser la différence occasionnée par la dilatation thermique différente du corps et de l'ensemble du faisceau tubulaire, il est connu de monter avec une possibilité de mouvement en sens axial par rapport au corps l'une des plaques tubulaires non divisée.
En outre, les faisceaux tubulaires peuvent avoir aussi des températures différentes l'un par rapport à l'autre, fait dont on tient compte, selon une solution connue, en disposant les tubes entre des plaques tubulaires de corps distincts, pouvant être fermés individuellement et qui sont contenus avec les tubes dans un corps extérieur. Toutefois, il n'est pas indiqué dans cette solution connue, si et de quelle maniere est effectuée l'étanchéité entre les corps Ca- pables.de coulisser relativement entre eux et dans le corps extérieur.
De plus, on connaît une installation de refroidisseurs d'huile à plusieurs passes destinée à des centrales thermiques dans laquelle l'une des deux plaques tubulaires d'un refroidisseur d'huile est fixe dans le corps et l'autre plaque tubulaire, qui lui est associée , est disposée de façon mobile en sens longitudinal dans le corps. Les extrémités des tubes sont dudgeonnées dans les plaques tubulaires.
Dans le cas du refroidisseur d'huile connu, la compensation de la dilatation thermique variable des tubes de refroidissement n'est cependant pas prévue à l'intérieur du faisceau tubulaire en cas d'exécution habituelle à deux passes de l'eau. En cas de fortes variations de température, qui résultent par exemple du branchement brusque d'un refroidisseur d'huile, des endommagements des tubes se sont produits a maintes reprises, surtout dans la premiere passe d'eau, en raison des contraintes thermiques.
L'invention a pour but principal de parvenir à un dispositif étanche du type mentionné plus haut grace à laquelle des décalages dus aux températures différentes entre l'ensemble du faisceau tubulaire et le corps ainsi qu'entre les faisceaux tubulaires les uns par rapport aux autres sont possibles et où, en même temps, une étanchéité sûre entre les faisceaux tubulaires est obtenue de manière simple.
Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que l'une des plaques tubulaires se compose de trois couches, à savoir d'une plaque non divisée et perforée, d'une couche iflermédiaire en caoutchouc assez élastique résistant au fluide de transfert thermique et dotée de passages, d'une plaque divisée en fonction du nombre des passes et perforée afin due pouvoir recevoir les extrémités des tubes, la couche intermédiaire étant reliée aux plaques de façon à résister aux efforts de traction et de pression.
Dans un mode de réalisation de l'invention, l'une des deux plaques ainsi constituée est montée coulissante par rapport au corps.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les deux plaques tubulair sont fixées au corps de l'échangeur ; l'une des plaques est composée de trois couches et elle est fixée au corps par la couche non divisée et perforée.
On donnera maintenant, sans intention limitative, une description d'un exemple de l'invention dans le cas d'une installation de refroidisseurs d'huile pour centrales thermiques. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue en oeupelongitudinale d'un refroidisseur d'huile, de type classique,
- la figure 2 est une vue en plan d'une plaque tubulaire selon l'invention, les tubes étant enlevés,
- la figure 3 est une vue de côté de la plaque tubulaire de l'invention, avec une coupe partielle,
- la figure 4 est une vue de détail en coupe montrant une variante de réalisation de l'invention.
En règle générale, une installation de refroidisseurs d'huile comprend plusieurs refroidisseurs d'huile ayant les mêmes caractéristiques ; dans ce qui suit, le dispositif de l'invention sera donc décrit en rapport avec l'un des refroidisseurs d'huile.
Un refroidisseur d'huile (disposé verticalement) a deux passes représenté sur la figure 1, est construit de manière connue : il comprend essentiellement une enveloppe 1, un réservoir d'eau supérieur 2 et un réservoir d'eau inférieur 3, un faisceau tubulaire 4 ainsi que deux plaques tubulaires 5, 6, dans lesquelles les extrémités des tubes de refroidissement en métal sont dudgeonnées. La plaque tubulaire supérieure 5 est disposée de façon fixe avec sa bride serrée entre les brides de l'enveloppe et du réservoir d'eau supérieur ; la plaque tubulaire inférieure 6 coulisse, en cas de dilatation thermique différente de l'enveloppe et de l'ensemble du faisceau tubulaire, par rapport à la paroi de l'enveloppe et l'étanchéité est assurée par un presse-étoupe à garniture souple résistante à l'huile.L'eau de refroidissement est conduite au réservoir d'eau inférieur 3, traverse le faisceau tubulaire en deux passes et sort du réservoir d'eau inférieur. L'huile a refroidir est conduite a une tubulure 7 et évacuée par une tubulure 8.
Conformément a l'invention, l'une des deux plaques tubulaires - dans le cas des refroidisseurs d'huile pour centrales thermiques la plaque tubulaire inférieure 6 de préférence - présente trois couches comprenant une plaque 9 non divisée et perforée, une couche intermédiaire 10 assez élas:tique dotée de passages pour le réfrigérant (eau), constituée par un caoutchouc assez résistant à l'huile, ainsi qu'une plaque perforée et divisée en deux parties lia, lib dans le cas d'un échangeur à deux passes. L'etanchéité entre la couche élastique en caoutchouc 10 et les plaques 9,10 s'obtient par une opération de vulcanisation. Les extrémités des tubes sont dudgeonnées dans les alésages de la plaque divisée Ila, llb de manière connue.Les alésages ou les passages à travers les plaques 9,11 et d travers la couche en caoutchouc 10 sont en alignement, les sections des trous ménagés dans la couche en caoutchouc s'évasant dans le sens de l'écoulement du fluide réfrigérant.
Quand la plaque tubulaire selon l'invention est la plaque tubulaire axialement mobile en sens axial ou longitudinal par rapport au corps, l'étanchéité entre le corps et l'ensemble de la plaque tubulaire s'effectue de la manière connue par l'intermédiaire d'un presse-étoupe a garniture résistante à l'huile.
Une plaque tubulaire conforme à l'invention permet de compenser les différences de température entre le corps et l'ensemble du faisceau tubulaire grace au décalage axial possible de la plaque tubulaire à l'intérieur du corps et de compenser les différences de température entre les faisceaux tabulaires de la première et de la deuxième passes de l'eau grace au décalage axial des deux parties de la plaque l'une par rapport a l'autre. De plus, la couche intermédiaire élastique 10 permet de séparer l'eau de refroidissement et l'huile.
Les matériaux utilisables pour cette couche intermédiaire élastique sont, par exemple, certains caoutchoucs à base de nitrile, des caoutchoucs a base d'acrylate ou des éLastcrsres fluorés.
Dans l'exemple illustré par la figure 4, il s'agit d'un échangeur thermique ayant des plaques tubulaires non coulissantes par rapport au corps 1. L'une des plaques tubulaires se compose, comme dans l'exemple des figures 2 et 3, d'une plaque 9' perforée, non divisée, fixée à la bride du corps, d'une couche intermédiaire 10' en caoutchouc élastique et d'une plaque 11' perforée et divisée. La couche intermédiaire 10' doit être réalisée de façon à être assez élastique pour qu'elle puisse compenser d'une part les dilatations thermiques relatives - allongements ou contractions - entre le corps exécuté sans surface ondulé de dilatation dans sa pa-rtie enveloppante et l'-ensemble du faisceau tubulaire, et d'autre part, les dilatations thermiques entre les faisceaux tubulaires des passes de l'eau.

Claims (3)

REVENDICATIONS
1. Dispositif pour compenser les dilatations thermiques variables et rendre étanche un échangeur thermique tubulaire a plusieurs passes, tel qu'un refroidisseur d'huile à plusieurs passes, dont les tubes sont rassemblée en deux ou plusieurs faisceaux, sont contenus à l'intérieur d'un corps et sont dudgeonnés avec deux plaques tubulaires, caractérisé en ce qu'il est prévu que l'une des plaques tubulaires (5 ou 6) se compose de trois couches, à savoir d'une plaque (9,9') non divisée et perforée, d'une couche intermédiaire (10,10') en caoutchouc assez élastique, résistant au fluide de trans fert- thermique et présentant des passages, ainsi que d'une plaque (lia, llb, 11') divisée en fonction du nombre des passes et perforée afin de pouvoir recevoir les extrémités des tubes (4), la couche intermédiaire (10) étant adhérente aux plaques de façon a résister à la traction et à la pression.
2. Dispositif selon la revendication 1, pour échangeur dont l'une des deux plaques tubulaires peut coulisser par rapport au corps, caractérisé en ce que l'ensemble de la plaque à trois couches se composant d'une plaque divisée (lia, lob), d'une couche intermédiaire (10) et d'une plaque perforée (9) est libre de coulisser par rapport au corps (1).
3. Dispositif selon la revendication 1, pour échangeur thermique a tubes a plusieurs passes avec deux plaques tubulaires fixes par rapport au corps, caractérisé en ce que l'une des plaques est composée de trois couches (9', 10', 11') et cette plaque est fixée à la bride du corps (1) par la couche (9') qui est une plaque perforée non divisée.
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