PT93682A - Aperfeicoamentos nas tubuladuras duplas para caldeiras mistas, nos processos de fabricacao destas tubuladuras e nas caldeiras correspondentes - Google Patents

Description

chaffotea.uk et maury "APERFEIÇOAMENTOS NAS TUBULADURAS DUPLAS PARA CALDEIRAS MISTAS, NOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DESTAS TUBULADURAS E NAS CALDEIRAS CORRESPONDENTES" A presente invenção diz respeito a caldeiras mistas de água quente, isto é, caldeiras destinadas a aquecer água para alimentar simultaneamente um circuito de aquecimento central e um circuito sanitário ou de água quente de utilização.

Mais particularmente, a presente invenção refere-se, entre estas caldeiras, àquelas cujo permutador de calor está aquipado com tubuladuras duplas, isto é, às que possuem duas condutas metálicas afectadas respectivamente aos dois circuitos de água independentes, compreendendo estas tubuladuras segmentos rectilíne os nos quais as duas condutas se justapõem lateralmente, segmentos geralmente travados por alhetas de refrigeração paralelas soldadas entre si, e segmentos curvos, geralmente em semicircun-ferência que ligam entre si os segmentos rectilíneos e formando com eles uma serpentina. A presente invenção visa igualmente as tubuladuras duplas das referidas caldeiras e, mais particularmente, os seus segmentos rectilíneos.

Nas formas de realização conhecidas (ver por exemplo a patente de invenção francesa NQ. 1 332 607), os segmentos recti-línios do género em questão são constituídos por dois tubos meta licos soldados lateralmente um contra o outro.

Esta fórmula apresenta um certo número de inconvenientes e, em particular, os seguintes: - é difícil prever, no interior de cada tubo, elementos de travamento rígidos que liguem a parede, deste tubo, que está encostada ao outro tubo, à parede oposta, elementos de travamento apropriados para impedir as deformações do tubo quando do funcionamento da caldeira em consequência das dilatações térmicas e/ou dos impulsos hidráulicos devidos â circulação da água, - a parede dupla que se encontra no meio da tubuladura cor responde a um excedente de metal inútil, - é difícil garantir uma boa soldadura mútua dos dois componentes da referida parede dupla. A presente invenção tem por objecto, entre outros, remediar estes inconvenientes.

Para isso, os segmentos rectilíneos das tubuladuras duplas do género em questão segundo a presente invenção, compreendendo dois troços de conduta metálica justapostos lateralmente, são essencialmente caracterizados por pelo menos um destes dois troços -3- ser delimitado, do seu lado mais afastado do outro troço, por uma lâmina metálica cujos dois bordos longitudinais são curvos e soldados contra os bordos longitudinais de uma divisória metálica intermédia que faz também parte do segmento considerado, e por esta divisória intermédia apresentar bossas embutidas cujos vértices estão em contacto com a lâmina e estão solidarizados com esta.

Em certas formas de realização, recorre-se além disso a uma e/ou outra das disposições seguintes: - os dois troços são delimitados exteriormente por lâminas simétricas uma da outra em relação ao plano médio da divisória intermédia, então plana, - num segmento rectilíneo de acordo com a alinea anterior, cada extremidade longitudinal da divisória intermédia é deforma da transversalmente em S de modo a apresentar dois meios-godés longitudinais, abertos para fora, separados um do outro por uma ponte não deformada da divisória, e cujos fundos ficam justapos^ tos unidos sem folga contra as lâminas situadas â sua frente, estando cada extremidade longitudinal da lâmina por sua vez deformada no seu meio por um meio-godé longitudinal aberto para fora, cujo fundo está justaposto encostando-se. sem folga contra a ponte da divisória intermédia, o que delimita duas gargantas cujas secções são de preferência diferentes, estando estas gargantas ligadas a troços de tubos exteriores independentes, -4- - os bordos curvos das lâminas estão orientados perpendicularmente aos bordos da divisória intermédia nos quais estão soldados e as porções terminais dos primeiros bordos estão justapostas contra as faces laterais dos segundos bordos, - as bossas salientes respectivamente nas duas faces da divisória intermédia são previstas de tal modo que as perturbações que criam nas correntes de água circulante nos dois troços de conduta que constituem o mesmo segmento rectilíneo que constituem esta divisória sejam diferentes, - num segmento rectilíneo de acordo com a alínea anterior, as bossas salientes respectivamente nas duas faces da divisória intermédia são todas idênticas, mas os seus numeros são diferen tes, - a divisória intermediária é constituída por uma folha mais espessa do que as folhas que constituem as duas lâminas de bordos curvos aplicadas por soldadura nesta divisória. A presente invenção visa também os permutadores de calor que compreendem tubuladuras tais como as definidas atrás, bem como as caldeiras equipadas com tais permutadores.

Visa igualmente os processos para fabricar tais tubuladuras, sendo os referidos processos essencialmente caracterizados por, quando da justaposição dos elementos a soldar um contra o outro, se fazer transbordar em cada zona a soldar um bordo desse elemento de modo que o bordo em excesso constitui metal de aprovisionamento quando da soldadura, que é obtida fazendo desfilar a referida zona em frente de uma cabeça de soldadura.

Além destas disposições principais, a presente invenção compreende certas outras disposições que são utilizadas de prefe rência simultaneamente e que serão tratadas especificamente mais adiante.

No seguimento, vão descrever-se formas de realização da presente invenção, com referência aos desenhos anexos, evidentemente de uma maneira não limitativa. As figuras representam: A fig. 1, um corte transversal de um segmento de tubuladura estabelecido segundo a presente inveção; A fig. 2, este mesmo segmento, visto em perspectiva, com partes arrancadas;

As fig. 3 e 4, respectivamente numa vista em perspectiva com as peças separadas e numa vista de baixo, uma extremidade longitudinal do referido segmento; A fig. 5, uma vista em planta de um corpo de aquecimento de caldeira estabelecido com o auxílio de uma tubuladura dupla segundo a presente invenção; e A fig. 6, uma vista de lado, depois de retirar uma lâmina, de uma secção de uma outra tubuladura dupla segundo a presente invenção.

Em todos os casos, de uma maneira já conhecida: - a tubuladura dupla considerada compreende uma primeira conduta (A) destinada à circulação da água de aquecimento, aque cida por uma caldeira mista, e uma segunda conduta (B) destinada à circulação da água de consumo quente, aquecida pela referjL da caldeira, - esta tubuladura dupla compreende segmentos rectilíneos (U) (fig. 5) ligados uns aos outros por segmentos curvos (V), com os quais formam uma serpentina, estando os referidos segmen tos rectilíneos travados por alhetas metálicas paralelas (Z) soldadas nos mesmos, - e, nos referidos segmentos rectilíneos, os dois troços de conduta (A) e (B) que formam a tubuladura dupla estão encostados lateralmente.

Em todos os casos ainda, mas aqui segundo a presente invenção: - um pelo menos dos dois troços, por exemplo aqui o troço (A), é delimitado, do seu lado mais afastado do outro troço (B), por uma lâmina metálica (1) cujos dois bordos longitudinais (2,3) são curvos e estão soldados contra os bordos longitudinais -7- de uma divisória metálica intermédia (4), - e esta divisória intermédia (4) apresenta bossas ou pequenas pontas embutidas (5), cujos vértices (6) estão em contacto com a lâmina (1) e estaõ solidarizadas com esta última.

Na forma de realização preferida ilustrada nas fig. 1 a 4, os dois troços (A) e (B) são delimitados exteriormente por divisórias simétricas tuna da outra em relação ao plano médio da divi sória intermédia (4), então plana. 0 segundo troço (B) é pois delimitado, do seu lado mais afastado da divisória (4), por uma lâmina metálica (7) cujos dois bordos longitudinais (8) e (9) são curvos e estão soldados contra a divisória (4).

As bossas (5) são então embutidas na divisória (4) de modo a ficarem salientes alternadamente nas duas faces desta divisória, na direcção sucessivamente das duas lâminas.

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Como pode ver-se no desenho, as bossas (5) estão em especi al alinhadas segundo duas fiadas paralelas â direcção longitudinal da tubuladura. A altura de cada bossa é escolhida igual â espessura interior dos troços (A) e (B), contada perpendicularmente à divisória (4), de tal modo que, quando da fabricação dos referidos troços, os vértices (6) destas bossas ficam em contacto com as lâminas (1) e (7) que ficam em frente. A divisória (4) pode ser constituída por uma folha ou fita metálica mais espessa do que a que constitui as duas lâminas (1) e (7), sendo estas espessuras, por exemplo de 1,2 mm para a divi sória e de 0,8 mm para as lâminas.

Mas em formas de realização vantajosas, as lâminas (1) e (7) e a divisória (4) são constituídas por fitas recortadas numa mesma folha de chapa, designadamente de cobre, o que simplifica a fabricação.

Para soldar as duas lâminas (1) e (7) na divisória (4), constitui-se vantajosamente um aprovisionamento de metal necessário para cada soldadura por uma secção lateral (T) da referida divisória (4), que se previ ligeiramente transbordante em relação âs secções dos bordos curvos (2), (3), (8) e (9) a soldar, como pode ver-se bem na fig. 1. A soldadura é então efectuada apresentando em frente da referida secção transbordante (T) uma cabeça de soldadura, esquematizada pela seta (S) na fig. 1 e fazendo desfilar longitudinalmente a secção (T) em frente da cabeça (S), ou inversamente. 0 metal em fusão que resulta do aquecimento da secção mis-tura-se com o metal fundido proveniente dos bordos curvos adjacentes para formar depois do arrefecimento um cordão de soldadura (10) regular e estanque (fig. 2).

Como pode ver-se bem nos desenhos, as curvaturas dos bordos (2), (3), (8) e (9) apresentam vantajosamente um perfil em quarto de circunferência, de modo que as secções destes bordos fiquem orientadas perpendicularmente ao plano médio da divisória (4) e fiquem justapostos contra as faces laterais marginais dos bordos desta divisória (4).

No fim da soldadura, a face exterior de cada zona soldada apresenta uma forma semicilíndrica lisa e contínua, como pode ver-se bem na fig. 2.

Os vértices (6) das bossas (5) são fixados por soldaduras contra as faces das lâminas (1) e (7) que são aplicadas contra as mesmas.

Para isso, tem-se o cuidado de revestir os vértices das boí> sas com uma camada de material para a soldadura antes da soldadura das lâminas contra a divisória e aquece-se em seguida o conjun to a tuna temperatura suficientemente elevada para fazer fundir o referido material ao nível dos vértices (6).

Como pode ver-se no desenho, cada segmento rectilíneo constituído por dois troços (A) e (B) encostados é finalmente delimitado por duas paredes planas paralelas ligadas entre si por duas porçoes curvas de secção semicircular: a secção transversal deste segmento pode em suma inscrever-se num rectângulo alongado, cuja largura está geralmente compreendida entre 8 e 20 mm, de preferên cia da ordem de 10 mm, e cujo comprimento está geralmente compreendido entre 40 e 100 mm, sendo geralmente da ordem de 60 mm.

As bossas (5), por sua vez, apresentam-se vantajosamente sob a forma de mamilos arredondados cuja base é oval e alongada segundo a direcção longitudinal da tubuladura, sendo o eixo maior da oval da ordem de 8 mm e.-.o seu eixo menor da ordem de 4 mm e sendo o desvio longitudinal reservado entre as bossas sucessivas da ordem de 8 mm.

Para permitir uma união mútua fácil dos segmentos rectilí-neos (U) atrás definidos, com o auxílio dos segmentos curvos intermédios (V), fazem-se vantajosamente as extremidades longitudi nais destes segmentos rectilíneos da seguinte maneira (fig. 3 e 4).

Deforma-se transversalmente, segundo um S, cada uma das ex tremidades longitudinais da divisória intermédia (4), de modo a fazer aí aparecer dois meios-godés longitudinais (11) e (12), abertos longitudinalmente para fora e ficando salientes respecti vamente nas duas faces opostas da divisória.

Estes dois meios-godés estão separados um do outro por uma ponte (13) não deformada da referida divisória. A profundidade de cada meio-godé é igual à espessura de um troço (A,B) de tal modo que o seu fundo fica justaposto sem folga contra a lâmina (1,7) em frente. Cada meio-godé (11) e (12) é separado do bordo longitudinal vizinho da divisória (4) por uma mar gem estreita, plana e não deformada (15,16) desta divisória.

Além disso, deforma-se a zona média de cada extremidade longitudinal da lâmina de modo que se forme aí um meio-godé longitudinal (14), mais pequeno do que os anteriores, também aberto longitudinalmente para fora e cuja profundidade é tal que o seu fundo fica justaposto, sem folga, contra a ponte (13).

As porções de paredes em contacto mútuo são vantajosamente soldadas umas nas outras.

Nestas condições, formam-se duas gargantas terminais cilín dricas (17) e (18) em cada extremidade longitudinal de cada segmento rectilíneo (U), servindo cada uma dessas gargantas apenas um dos troços (A) e (B) deste segmento.

Deste modo, a gargante (17) que serve apenas o troço (A) (fig. 3 e 4) é delimitada pelo meio-godé (11) e pela porção em frente da lâmina (1), sendo esta garganta fechada, do lado do bordo longitudinal do segmento considerado, por soldadura do bordo curvo (2) contra a margem (15), e do lado do meio da altura do referido segmento, por aplicação do fundo do meio-godé (14) correspondente contra a ponte (13) em frente. A fabricação das gargantas (17) e (18) decorre automaticamente da fabricação do segmento rectilíneo de tubuladura correspondente, a qual é extremamente simples, visto que basta: - preparar as peças (1), (4) e (7) por estampagem de fitas metálicas rectangulares fazendo aparecer nestas fitas as diferen tes asperezas atrás descritas [bossas (5) e meios-godés (11), (12) e (14)], - justapor estas tris peças, com interposição eventual de um material de soldadura, e - reuni-las por cordões de soldadura (10) atrás descritos, - e aquecer o conjunto até á obtenção de uma ligação íntima entre as diferentes superfícies justapostas, sem folgas, Ê fácil em seguida unir duas a duas as gargantas cilíndricas (17) e (18) dos segmentos rectilíneos (U) sucessivos com o auxílio dos segmentos (V) curvos em semicircunferência dos perfis complementares dos das referidas gargantas e sendo as extremidades destes segmentos curvos enfiadas sem folga nas referidas gargantas, como pode ver-se na fig. 5.

Nas formas de realização que foram ilustradas nas fig. 2 e 3, os números de bossas (5) salientes respectivamente das duas faces da divisória (4) são idênticos de modo que a turbulência imposta âs correntes de água que circula respectivamente nos dois troços (A) e (B) ê a mesma.

Segundo uma variante que pode ser vantajosa em certos casos e que foi esquematizada na fig. 6, dão-se aos números destas bossas, salientes respectivamente de um lado e do outro da divisória (4), valores diferentes, sendo este valor maior para o troço (A) 13- no qual circula agua de aquecimento do que no troço (B) no qual circula água de consumo. A requerente verificou, com efeito, que o risco de incrustação é maior no segundo circuito do que no primeiro, visto que, no primeiro caso, a água de aquecimento circula em circuito fecha do, sendo portanto portadora de uma percentagem de cargas minerais cada vez menor à medida que circula.

Como o grau de incrustação de uma conduta é tanto mais elevado quanto mais água circulante nessa conduta estiver submetida á turbulência e essa turbulência ê tanto maior quanto maior for por sua vez o numero de bossas salientes na conduta considerada, há interesse em dar aqui a este número um valor mais elevado no troço de aquecimento (A) do que no troço de consumo (B).

No exemplo ilustrado na fig. 6, o número destas bossas salientes no troço (A), bossas que estão representadas a traço mais fino, é igual ao dobro do número de bossas salientes no troço (B) e representadas a traço grosso.

Representando as perdas de carga mais inconvenientes no cir cuito de aquecimento - o qual inclui geralmente um meio de circulação - do que no circuito de consumo, é vantajoso reduzir ao máximo estas perdas de carga no primeiro circuito.

Para isso, de acordo com uma forma de realização preferida, dá-se âs gargantas (17) atrás afectadas ao circuito de aquecimento

uma secção maior do que a das gargantas (18) afectadas ao circuito de consumo.

Por conseguinte, e qualquer que seja a forma de realização adoptada, dispomos finalmente de tubuladuras e permutadores de calor cuja constituição resulta suficientemente do que se expôs anteriormente.

Estas tubuladuras e permutadores apresentam numerosas vantagens em releção âs conhecidas anteriormente, em particular as seguintes: - as tubuladuras consideradas são indeformáveis devido à presença das bossas de travamento nelas contidas, - as permutas de calor entre as duas condutas são excelentes, tendo em vista, em particular, a condutibilidade térmica assegurada pelas próprias bossas, - a fórmula proposta permite uma economia de metal em relação âs que utilizam tubos aplicados um contra o outro e conduzindo â formação de paredes duplas, - a fabricação é muito simples visto que as operações de estampagem e de justaposição são em si muito simples e as operações de soldadura são aqui fáceis de executar e localizadas segundo cordões de pequena espessura. 15-

Como ê evidente, e resulta aliás do que precede, a presente invenção não se limita de modo nenhum aos modos de aplicação e de realização aqui particularmente encarados; pelo contrário abrange todas as variantes.

Claims (10)

1. REIVINDICAÇÕES 1. - Segmento rectillneo de tubuladura dupla para caldeira mista que compreende dois troços de conduta metálicos (A,B) justapostos lateralmente, caracterizado por pelo menos um dos troços (A) ser delimitado, do seu lado mais afastado do outro troço (B), por uma lâmina metálica (1) cujos dois bordos longitudinais (2) e (3) são curvos e estio soldados contra os bordos longitudi nais de uma divisória metálica intermédia (4) que faz também par te do segmento considerado e por esta divisória intermédia apresentar bossas embutidas (5) cujos vértices (6) estão em contacto com a lâmina e são solidarizados com esta.
2. 2. - Segmento de tubuladura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os dois troços (A,B) serem delimitados exte riormente por lâminas (1,7) simétricas uma da outra em relação ao plano médio da divisória intermédia (4), então plana.
3. 3. - Segmento de tubuladura de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por os bordos curvos (2,3,8,9) das lâminas (1,7) serem orientados perpendicularmente aos bordos da divisória intermédia (4) nos quais são soldados e por as secções terminais dos primeiros bordos serem justapostas contra as faces laterais dos segundos bordos.
4. 4. - Segmento de tubuladura de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as bossas (5) salientes respectivamente das duas faces da divisória intermédia (4) serem previstas de tal modo que as perturbações que elas criam nas correntes de água que circulam em dois troços de conduta (A,B) que constituem o segmento sejam diferentes.
5. 5. - Segmento de tubuladura de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por as bossas (5) salientes respectivamente nas duas faces da divisória intermédia (4) serem todas idênticas, mas em números diferentes.
6. 6. - Segmento de tubuladura de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a divisória intermé dia ser constituída por uma folha mais espessa do que as folhas que constituem as duas lâminas (1,7) de bordos curvos aplicadas por soldadura nesta divisória.
7. 7. - Segmento de tubuladura de acordo com pelo menos a rei vindicação 2, caracterizado por cada extremidade longitudinal da divisória intermédia (4) ser deformada transversalmente em S de modo a apresentar dois meios-godés longitudinais (11,12) abertos para fora, separados um do outro por uma ponte não deformada (13) da divisória, e cujos fundos estão justapostos sem folga contra as lâminas que ficam em frente (1,7), e por cada extremidade lon gitudinal da lâmina (1,7) ser por sua vez deformada no seu meio por um meio-godé longitudinal (14) aberto para fora, cujo fundo está justaposto sem folga contra a ponte (13) da divisória inter média (.4), o que delimita duas gargantas (17,18). -18-
8. 8. - Segmento de tubuladura de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por uma das gargantas (17) apresentar uma secção maior do que a outra (18).
9. 9. - Tubuladura dupla para caldeira mista, caracterizada por ser constituída por segmentos rectilíneos (U) de acordo com uma qualquer das reivindicações 7 e 8 ligados entre si por segmentos tubulares (V) curvos, em particular em semicírculo, enfi^ ados sem folga nas gargantas (17,18) dos referidos segmentos re ctilíneos.
10. 10. - Processo para a fabricação de um segmento rectilíneo de tubuladura de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado por, quando da justaposição dos elementos a sol dar (1,4,7) um contra o outro, se fazer transbordar ligeiramente em cada zona a soldar um bordo de um tal elemento de modo que o bordo em excesso (T) constitua um aprovisionamento de metal quando da soldadura, a qual é obtida fazendo desfilar a referida zona em frente de uma cabeça de soldadura (S). O Agente Oficial da Propriedade Industrial