<Desc/Clms Page number 1>
MEMOIRE DESCRIPTIF "ECHANGEURSDE CHALEUR "
La présente invention concerne les échangeurs de chaleur, et plus particulièrement les appareils coopérant avec les compresseurs pour refroidir l'air entre les diffé- rents étages de compression ou entre l'étage final et le réservoir d'emmagasinage.
L'un des buts de l'invention est la réalisation d'un appareil refroidisseur efficace et compact dans lequel les tubes à liquide se trouvent très près des parois de l'échan- geur.
<Desc/Clms Page number 2>
Un autre but est d'éviter la formation, dans cet appareil, de ce que lton peut appeler des poches d'air sta- gnant en réalisant un brassage faisant que le fluide à refroidir est amené en contact répété et intime avec la surface des tubes refroidisseurs.
D'autres avantages et particularités de l'invention ressortiront de la description qui va en être faite avec référence au dessin annexé représentant schématiquement et à titre d'exemple une forme de réalisation pratique de 1'invention.
Sur ce dessin:
La fig. 1 est une vue en coupe verticale longitudina- le d'un échangeur suivant l'invention.
La fig. 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 2-2 de la fig. 1, en regardant dans le sens des flèches.
La fig. 3 est une vue de détail, en coupe et à plus grande échelle, d'une extrémité de l'échangeur.
La fig. 4 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 4-4 de la fig. 1, en regardant dans le sens des flèches.
Sur ce!dessin, l'échangeur de chaleur A comporte une enveloppe B à l'intérieur de laquelle se trouve un faisceau de tubes C de circulation du liquide refroidisseur.
Cette enveloppe B est constituée, dans le cas présent, par une partie tubulaire D à une extrémité de laquelle est fixée une tête et, à l'autre extrémité, un prolongement F, ayant sensiblement le même diamètre que la partie tubu- laire D de façon à recevoir un faisceau de tubes refroidis- seurs C. L'extrémité extérieure du prolongement F est fermée par un couvercle ou tête G pouvant être fixé à ce prolonge- ment F de toute manière appropriée, par exemple par des boulons H.
<Desc/Clms Page number 3>
Dans un but de simplification, on a représenté un refroidisseur à un seul passage. Toutefois, la description qui suit permettra aux personnes compétentes de constater que l'invention peut également s'appliquer aux refroidisseurs ou échangeurs de chaleur à passages multiples.
Dans la disposition représentée, le corps à refroi- dir, par exemple un fluide sous pression sortant d'un compresseur, pénètre dans l'enveloppe B par un orifice d'entrée J ménagé, dans le cas présent, dans le prolongement F. En conséquence, ce fluide sous pression pénètre par une extrémité de l'échangeur et se trouve obligé de circuler dans ltenveloppe B en suivant un chemin tortueux formé par les chicanes K qui sont, dans le cas présent, décalées les unes par rapport aux autres sur toute la longueur de 1'en- veloppe de manière à forcer le fluide à venir parfaitement ,en contact avec les surfaces des tubes refroidisseurs C.
On peut, pour obtenir le résultat voulu, utiliser un nombre quelconque de chicanes! qui sont écartées l'une de l'autre, et ont, de préférence, leurs extrémités ou côtés L, sur lesquels s'écoule le fluide, écartés de la surface .--intérieure de l'enveloppe, de manière que la pression soit sensiblement égale sur toute la surface de l'échangeur. En .d'autres termes, l'espace entre les extrémités L des chica- nes K et la paroi de l'enveloppe doit, de préférence, être calculé de façon qu'il ne se produise pas de diminution ou d'augmentation importante dans la pression du fluide au cours de son passage dans ltéchangeur A.
Après avoir passé sur la chicane K voisine de la tête E de l'échangeur, le fluide sous pression stécoule sur une grille ou séparateur 0 faisant, dans le cas présent, partie intégrante de la tête E. Ce séparateur 0 peut être constitué par une série de nervures P dont la mise en con- tact avec le fluide a pour résultat d'extraire l'humidité de ce fluide immédiatement avant la sortie de ce dernier
<Desc/Clms Page number 4>
par l'orifice Q de la tête E.
On peut disposer, de toute manière convenable, ces nervures P sur les côtés opposés de la tête E et on a prévu, entre les séries opposées de nervures P et le fond de la tête E, une pièce de jonction R, faisant également partie intégrante de la tête E;'cette pièce est pourvue de dents ou nervures S et T, inclinées en sens opposés, destinées à extraire l'humidité, etc..., du fluide sous pression, et à ressembler cette humidité dans le fond de la tête E, d'Où on peut facilement l'évacuer au moyen dtun tuyau de vidange U.
En raison des grandes variations de température auxquelles sont soumis les appareils de ce genre, il est indispensable de prévoir des moyens permettant aux tubes de s'allonger et de se raccourcir librement. Dans ce but, une extrémité des tubes est montée dans une plaque tubulaire 1 fixée à demeure dans la tête E, et l'autre extrémité in- sérée dans ce que l'on peut appeler une plaque tubulaire mobile W. Cette plaque W épouse le contour de l'enveloppe et, de préférence, a un diamètre suffisamment réduit pour lui permettre de se déplacer librement dans la longueur de l'enveloppe suivant le degré de contraction ou de dilatation des tubes qu'elle porte.
La plaque tubulaire V porte une tête X, où arrive le liquide réfrigérant, l'eau par exemple, dans laquelle cette eau peut pénétrer par un tuyau Y raccordé à une source dtalimentation convenable. De préférence, l'eau pénètre dans la tête X en un point voisin de la partie la plus haute de cette tête X et peut s'écouler dans un certain nombre de tubes C disposés dans la partie supérieure de l'échangeur et, de là, dans une tête Z fixée à la plaque tubulaire W par des boulons, ou autrement, et formant une chambre b permettant à l'eau de stécouler dans les rangées inférieures de tubes pour retourner ensuite à la tête X.
La
<Desc/Clms Page number 5>
chambre b de la tête Z et une chambre ± ménagée dans la tête X, peuvent être divisées, de manière,convenable, en tout nombre voulu de compartiments avec lesquels les rangées voisines de tubes Ç communiquent de façon que la direction du courant d'eau se trouve renversé à plusieurs reprises jusqu'au moment où il arrive enfin à la partie la plus basse de la tête X d'où il peut sortir par un tuyau d.
Il y a avantage, dans un appareil de ce genre, à ce que à peu près tout l'espace disponible dans l'enveloppe B soit occupé par les moyens de refroidissement tels que les tubes C, afin d'éviter la formation de poches d'air stagnant dans lesquelles de l'air sous pression à toute température peut rester sensiblement immobile et, par suite, se comporte comme un isolant empêchant tout effet supplémentaire de refroidissement qui, sans cela, se produirait par suite de la température de l'atmosphère entourant le refroidisseur. L'invention vise la suppression de ces poches d'air stagnant et, dans ce but, la tête Z est pourvue, sur son bord, d'une bride annulaire e, de petite largeur seulement de façon à permettre que la chambre b, dont cette bride e forme la surface de liaison puisse avoir un diamètre qui ne soit que très peu inférieur à celui de l'enveloppe B.
Dans ce cas, la bride e entoure le bossage f de la plaque tubulaire W, et une garniture ± est placée entre la bride e et la plaque! afin d'obturer la chambre b. En disposant la bride e de la manière décrite, les moyens de fixation de la tête Z à la plaque W, tels que les boulons h, sont introduits à travers la tête Z en des points se trouvant dans la surface intérieure de la bride e. Cette disposition permet de placer les tubes refroidisseurs 0 en des points situés près de l'enveloppe et) par suite,' sensiblement près de toute la surface de cette enveloppe.
Antérieurement, on avait l'habitude de compter 1/ '. entièrement sur l'écoulement naturel du fluide sous pression
<Desc/Clms Page number 6>
dans l'échangeur pour brasser ce fluide de façon qu'il se trouve uniformément distribué dans tout l'échangeur et amené en contact avec toutes les surfaces refroidissantes utilisables des tubes C. Le résultat désiré était obtenu mais on constatait que, dans la pratique, le courant prin- cipal du fluide suivait le passage tortueux indiqué plus haut et qu'il existait dans 1 enveloppe des surfaces consi- dérables dans lesquelles le fluide sous pression restait relativement immobile, ce qui avait pour résultat non seulement d'isoler l'enveloppe de l'échangeur mais égale- ment des surfaces importantes des tubes C.
En conséquence, pour obtenir le brassage voulu sur toute la surface de l'enveloppe, les chicanes K sont pourvues de passages destinés à séparer une partie du fluide sous pression du courant principal. Ce fluide pénètre dans les passages par le côté arrivée des chicanes et injecte ce fluide de côté dans le courant principal pour en assurer le brassage complet, de sorte que le fluide comprenant le courant prin- cipal ne s'écoule pas seulement dans son sens général vers l'orifice de sortie Q, mais se trouve diffusé et est, en conséquence, amené en contact répété avec les surfaces des tubes C.
Ces passages 1 peuvent être en nombre et de forme voulus et sont, de préférence,ménagés sur les côtés diamé- tralement opposés des tubes C; pour des raisons de fabri- cation, ils débouchent, de préférence, dans des ouvertures k des chicanes K, au travers desquelles passent les tubes C. Ces ouvertures k ont le diamètre voulu pour que leurs parois soient complètement en contact avec les tubes afin que ces derniers soient convenablement supportés entre leurs extrémités.
L'appareil fonctionne de la façon suivante: Présumant que la machine,'par exemple un compresseur auquel l'échangeur est relié, est en marche, le.fluide comprimé pénétrant par l'orifice d'entrée J, circule, en passant sur
<Desc/Clms Page number 7>
les extrémités L, des chicanes K, à travers l'enveloppe B et dans la tête E où, en se heurtant aux nervures P, S et T du séparateur, il abandonne toute l'humidité ou les matières entraînées. De préférence, cette séparation s'effectue juste au moment où le fluide va sortir de l'en- veloppe par l'orifice d'où il peut se rendre dans un réservoir, si l'on utilise un seul échangeur, ou dans l'é- changeur suivant si deux sont utilisés.
Au cours de sa circulation dans l'enveloppe B, le fluide pénètre dans les passages sur les côtés arrivée des chicanes K et stécoule par ces passages pour être injecté à nouveau, dans le sens de la longueur de l'enve- loppe, dans le courant principal. De la sorte, le fluide se trouve entièrement brassé afin d'éviter les effets nui- sibles d'isolement mentionnés plus haut.