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Brevet d'Invention PROCEDE D'ASSEMBLAGE DE TUBES CONCENTRIQUES
Il arrive fréquemment dans l'industrie et notamment dans la technique des échangeurs de chaleur que l'on ait à assembler deux tubes concentriques à une de leurs extrémi- tés ou à refermer totalement ou partiellement l'une sur l'autre êes extrémités pour former un espace annulaire destiné à rece- voir un fluide. Il en est ainsi, par exemple, pour les éléments des surchauffeurs annulaires où le fluide à surchauffer parcourt un espace annulaire se présentant comme il vient d'être dit et sort, du côté des extrémités de tubes assemblées l'une à l'autre, par un tube ou plusieurs tubes non concentriques raccordés à l'espace annulaire.
La partie qui fatigue le plus dans.oes éléments annulaires est évidemment la jonotion des deux tubes puisqu'elle est exposée aux gaz les plus chauds en même temps qu'aux efforts dus aux différences de dilatation et enfin à l'érosion provoquée par les escarbilles la rencontrant à de grandes vitesses.
Il importe donc de réaliser à cet endroit un
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renforcement que les procédés actuellement employés ne permettent pas d'obtenir sans utiliser ou la soudure ou le forgeage. Les procédés par rabattement notamment provoquent au même endroit un amincissement qui les rend inutilisables.
La présente invention a pour objet un procédé d'assemblage qui est plus simple à réaliser et qui ne nécessite pas en principe la déformation des extrémités des tubes. Il consiste essentiellement à préparer à plat, par usinage d'une tôle ou d'une plaque, un culot ou couronne creuse d'assemblage que l'on cintrera ensuite et que l'on soudera aux extrémités des tubes, en ayant soin de décaler, lors de l'usinage de la tôle,les lignes de joints destinées à recevoir les tubes, le décalage ayant lieu dans un sens tel et d'une quantité telle que l'on puisse aisément souder d'abord le tube intérieur sans gêne de la part de la région du culot à laquelle se raccordera le tube extérieur, après quoi on soude ce dernier.
L'invention porte également sur le produit industriel nouveau constitué par un culot d'assemblage de tubes concentriques qui offre les particularités suivantes : la ligne de joint destinée,à recevoir le tube intérieur est en saillie, dans le culot, par rapport à la ligne de joint correspondant au tube extérieur, l'épaisseur de ce culot est, à l'endroit du raccordement des parois externe et interne, supérieure à l'épaisseur des tubes, enfin le culot provient d'une pièce plane comportant deux joues raccordées par la partie épaisse, laquelle pièce a été cintrée pour former le culot ou couronne annulaire par assemblage de ses bords rapprochés.
A mi-épaisseur, la tôle est de préférence creusée d'une rainure partant des bords décalés le long desquels doivent être soudés les tubes; le fond de cette rainure est de préférence arrondi.
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Le culot réalisé comme il a été dit ci-dessus peut être aménagé de toute façon appropriée pour comporter une entrée ou un départ de fluide en dehors du départ ou de l'entrée que constitue l'intervalle entre les bords de la rainure définie plus haut. Un cas particulier important est celui où le culot doit être raccordé à un tube qui, une fois mis en place, se trouve pratiquement dans le prolongement des tubes concentriques; il en est ainsi dans les éléments annulaires de surchauffe.
Dans ce dernier cas, un mode d'exécution du procédé objet de l'invention consiste à ménager dans la plaque ou dans la tôle, lors de l'usinage, une dépression ou une cavité communiquant avec la rainure définie plus haut, en agençant convenablement les bords de cette dépression ou cavité pour que l'on puisse aisément raccorder au culot le tube coupé de façon correspondante.
Afin de mieux faire comprendre la manière dont l'invention peut être réalisée, on décrira ci-après, en regard du dessin annexé, un mode de fabrication d'éléments de surchauffe annulaires mais il doit être entendu que l'invention n'est pas limitée à ce cas particulier.
Les fig. 1 et 2 représentent, respectivement en perspective et en coupe longitudinale, un assemblage effectué conformément à l'un des modes de réalisation de l'invention.
Les fig; 3, 4 et 5 sont des vues de face, en plan et de côté d'une pièce façonnée en vue de l'exécution d'un culot ou couronne creuse.
La fig. 6 représente en plan la couronne creuse formée par cintrage et soudage bord à bord de cette pièce.
Les fig. 7,8 et 9 sont une vue de face, une vue de côté et une coupe par IX-IX d'une autre pièce façonnée en vue d'une variante de l'exécution de la couronne creuse.
Dans les fig. 1 et 2, 1 représente le tube intérieur
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2 le tube extérieur, 3 la couronne creuse qui les réunit par l'intermédiaire des soudures en bout 4 et 5 ; est un tube de sortie de vapeur raccordé en bout et par l'extérieur au faisceau annulaire ainsi constitué, par soudage de son extrémité, convenable ment découpée, dans une échancrure ménagée dans la couronne creuse,
Les fig. 3 à 6 se rapportent à une couronne creuse du type utilisé dans le cas des fig. 1 et 2. La pièce plane représentée peut commodément être fabriquée à partir d'un morceau de tôle de même épaisseur, découpé au même profil externe, ensuite façonné par rabotage des bords 7,8 et 9 et fraisage de la rainure 10 dont la largeur correspond à l'intervalle qui sépare les deux tubes 1 et 2 à assembler.
Cependant on peut la fabriquer de toute autre façon connue.
L'épaisseur de la joue 11 correspond à celle du tube intérieur 1 et l'épaisseur de la joue 12 à celle du tube extérieur 2 ; épaisseurs peuvent être égales.
Le fond de la rainure 10, qui est de préférence quoique pas nécessairement de forme arrondie afin d'éviter les amorces de rupture, est parallèle ou à peu près parallèle au bord 13 de la pièce découpée; la distance qui l'ea sépare est, en tous points, supérieure à l'épaisseur du plus épais des tubes 1 et 2.
La pièce plane exécutée selon les fig. 3 à 5 est ensuite cintrée dans le sens des flèches 14 jusqu'à ce que ses petites faces 15 et 16 se rejoignent ; les soudant bord à bord, on obtient la couronne creuse représentée en plan à la fig. 6 dans laquelle 17 désigne la soudure.
Les dimensions de la pièce plane ont été choisies telles que le diamètre interne de la couronne creuse soit celui du tube intérieur 1 ; ces conditions, son diamètre externe
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est celui du tube extérieur 2 et les joues 11 et 12 pourront être soudées en bout de ces deux tubes.
La joue 11 est laissée plus longue que la joue 12 afin de faciliter l'exécution de la soudure 4 qui se fait en premier lieu, le tube 2 n'étant amené qu'ensuite en contact avec la couronne 3 pour l'exécution de la soudure 5.
Du fait que la pièce plane a été amincie sur ses bords 7 et 9, il existe dans la couronne (fig. 6), vers l'extérieur, une échancrure ou dépression 18 dont les dimensions ont été prévues pour recevoir l'extrémité, convenablement façonnée, du tube 6 (fig. 1 et 2) qui y est raccordée par les soudures 19.
Ce raccordement peut être précédé d'une déformation du tube extérieur 2 ou de la joue extérieure 12 ou de la joue intérieure 11 ou de plusieurs de ces parties, en vue d'offrir à la vapeur une plus grande section de passage de l'espace annulaire vers le tube 6 ou de diminuer la saillie que le tube 6 fait sur l'assemblage ou pour toute autre raison.
La forme représentée par les fig. 3 à 5 est obtenue par développement de la couronne coupée selon sa plus grande génératrice.
On peut aussi la couper selon sa plus courte génératrice, ce qui donne une forme développée représentée par les fig: 7 à 9 sur lesquelles on a reporté, pour les parties correspondantes, les mêmes chiffres de référence que sur les fig. 3 à 5
Dans ce cas, aucun amincissement n'est fait sur l'épaisseur le long des bords 15 et 16; l'échancrure 18, qui doit se trouver sur la génératrice la plus longue, est ménagée au milieu de la pièce par fraisage ou par tout autre moyen connu.
Le fond de la rainure 10 est représenté sur la fig. 7 avec une forme en arc, commode pour le fraisage, mais il peut être différent.
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La forme du bord 13 des pièces représentées fige. 3 et fig. 7 n'est pas nécessairement en V comme dans les figures, elle peut-être quelconque, notamment être droite et parallèle au bord opposé pour constituer un faisceau annulaire à bout droit ou en sinusoide pour former un bout en biseau ou en sifflet ; forme représentée au dessin donne un bout qui se rapproche du biseau.
Les flancs devant servir à la confection des couronnes creuses peuvent être préparés par tous moyens connus autres que ceux que l'on a décrits ci-dessus.
Il va de soi que des modifications peuvent être apportées au procédé d'assemblage et à la réalisation des parties à assembler sans que pour cela on sorte du cadre de l'invention.
Notamment, le faisceau annulaire peut être raccordé à plusieurs tubes de sortie de vapeur; dans ce cas, le flan sera découpé et façonné en conséquence pour constituer une couronne à coupe droite ou à biseaux multiples, avec les échancrures nécessaires.
R É S U M E
1 - Un procédé d'assemblage de tubes concentriques à une de leurs extrémités, procédé qui consiste à préparer un culot à plat, par usinage d'une plaque ou d'une tôle, en ménageant à une extrémité de cette plaque ou tôle deux lignes de joint étagées et en outre décalées l'une par rapport à l'autre pour la réception des extrémités des tubes, à cintrer en une couronne la plaque ou la tôle en ayant soin de placer à l'intérieur la ligne de joint la plus saillante, à refermer la couronne par assemblage des bords adjacents et enfin à souder au culot ainsi formé d'abord le tube intérieur puis le tube extérieur le long des lignes de joint correspondantes, ce qui est rendu aisé par le décalage de ces lignes de joint.
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