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Echangeur de chaleur pour hautes pressions.
La présente invention se rapporte à un échangeur de cha - leur (condenseur, réfrigérant) destiné à de hautes pressions, du genre connu dans lequel un grand nombre de tubes juxtaposés est logé dans une enveloppe commune dans laquelle est disposé, de part et d'autre, un fond qui est traversé par les divers tubes se trouvant à l'intérieur de l'enveloppe. Ces fonds doi- vent être reliés hermétiquement tant aux divers tubes qu'à 1' enveloppe commune. Mais il est aussi souhaitable de réduire autant que possible la distance entre les divers tubes, ainsi qu'entre ceux-ci et le tube-enveloppe, afin d'obtenir, pour 1' agent qui absorbe la chaleur enveloppant les tubes, une grande vitesse, donc aussi un bon échange de chaleur.
D'autre part, il n'est pas favorable, non plus, de faire se toucher directe- ment les tubes, ce qui serait certes très commode au point de vue purement constructif, mais nuirait à l'échange de chaleur
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pour des raisons connues (adhésion de bulles de gaz dans les angles aigus aux endroits de contact).
Autref ois, l'établissement de ces fonds avait lieu, en règle générale, en insérant les tubes dans les fonds par lami- nage. L'épaisseur de la plaque de fond devait,alors, être par- ticulièrement grande, afin de pouvoir supporter la sollicitation mécanique considérable ayant lieu lors du laminage. Il fallait aussi laisser entre les divers tubes et entre les tubes et 1' enveloppe commune un intervalle plus grand que celui qui con - venait d'après ce qui a été dit plus haut, afin qu'il n'en résultât pas un trop grand affaiblissement aux endroits les plus étroits des isthmes entre les trous pour les tubes, ainsi qu'entre ces trous et le bord extérieur des fonds.
Ce fait d' une distance relativement grande entre les divers tubes, ainsi qu'entre les tubes et l'enveloppe commune, déterminait natu - rellement aussi par lui-même, en cas de hautes pressions, 1' emploi d'un fond plus épais que cela n'aurait été nécessaire pour des intervalles plus petits.
La technique de la soudure se développant, on en vint aussi à relier les fonds aux tubes et à l'enveloppe par sou - dure, mais on conserva les intervalles habituels des tubes et aussi, conséquemment, la grande épaisseur des fonds. Mais on a trouvé que, lorsqu'on soude les tubes dans des fonds dont l'épaisseur dépasse notablement l'épaisseur de paroi j @ des tubes, il se présente des tensions de matière qui, lorsque d'autres efforts provoqués par exemple par la pression de 1' agent réfrigérant (ammoniaque, acide carbonique) régnant à 1' intérieur de l'enveloppe viennent s'y ajouter, donnent nais - sanoe à des défauts d'étanchéité et des ruptures.
La nouveauté réside dans le fait que l'invention prévoit, pour le fond porte-tubes des échangeurs de chaleur de la caté- gorie dont il s'agit, une liaison par soudure dans laquelle les inconvénients précités sont évités du fait que les tubes peu -
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vent être disposés à dea distances aussi petites que possible entre eux et par rapport à l'enveloppe, et que des tensions de matière ne naissent pas aux endroits de soudure. A cela s'ajou - tent encore des avantages particuliers décrits plus loin.
La caractéristique essentielle de l'invention consiste en ce qu' on emploie comme fond une tôle dont l'épaisseur correspond à peu près à l'épaisseur de paroi des divers tubes et diffère de 2mm. au maximum de l'épaisseur de paroi des tubes.
Sur le dessin ci-joint, la fig.l représente en coupe et la fig.2 en vue de dessus un exemple de réalisation, tandis que les figs.3 et 4 montrent des détails mentionnés plus loin.
L'exemple représenté comprend 7 tubes 1 -7 et le tube- enveloppe a les entourant tous ensemble. L'intervalle laissé entre les tubes 1 -7, ainsi qu'entre les tubes et l'enveloppe a, est minime et diffère également de 2 mm. au maximum de l'épais - seur de paroi des tubes. Le fond est formé par la tôle b, de l' épaisseur déjà caractérisée plus haut. Cette tôle b est reliée hermétiquement par soudure aux tubes 1 -7 et à l'enveloppe a.
Par suite des intervalles minimes des tubes, il ne reste visi- ble, après la soudure, que de petites Iles de la tôle b (v.fig.2, dans laquelle le passage des soudures c à la tôle de fond b est indiqué par des lignes pointillées), tandis que, aux endroits de liaison, la couche de métal de soudure rapportée o forme un renforcement très fort. On voit tout de suite qu'une épaisseur de tôle relativement très minime suffit donc déjà à résister même à de hautes pressions.
Lorsque les trous des tôles b sont produits par poinçonna- ge, il est recommandable de faire se trouver les courbures mar - ginales qui se forment alors (arêtes marginales) en dehors, o'est-à-dire du côté de la surface de soudure, comme le montre, à une échelle amplifiée, la fig.3 qui est une coupe de deux tubes voisins. On augmente ainsi considérablement la résistance aux hautes pressions régnant à l'intérieur de la capacité.
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Un avantage particulier de la liaison du fond d'après 1' invention réside dans le fait que, par suite de la faible épaisseur du fond, celui-ci permet des déformations minimes, mais suffisantes pour rendre impossible, en cas de certains efforts se produisant, dans le service, une rupture de la sou- dure de liaison. De tels efforts peuvent naître, par exemple, par suite de grandes variations de température dans les tubes et des flexions minimes qui en résultent pour ces tubes. Ce procédé présente encore, vis-à-vis du procédé par laminage, cet avantage que les trous poinçonnés ne doivent pas être très exacts, mais peuvent être exécutés de manière à présenter assez de jeu vis-à-vis des tubes, de sorte qu'ils s'adaptent directement, sans difficultés et sans correction, à certaines inégalités de la forme de section des tubes se trouvant dans le commerce.
Il est même possible, de cette manière, de faire déboucher les .tubes obliquement, dtaprès la fig.4, dans les trous découpés perpendiculairement dans la tôle du fond, cons- truction qui, dans le cas de tôles épaisses, se heurterait à de grandes difficultés, parce que, avec ces dernières tôles, les trous destinés à livrer passage aux tubes disposés obli- quement devraient également être découpés obliquement dans les . fonds.
La nouvelle construction n'est naturellement pas applica- ble seulement aux tubes ronds, mais à des tubes de toute autre section quelconque. Dans le cas de tubes hexagonaux, les îles entre les tubes disparaissent complètement.
REVENDICATIONS.
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