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Construction tubulaire.
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La présente invention a pour objet une construc- tion tubulaire susceptible de former un trajet de circula- tion de fluide, fait de longs tubes de faible section raccordés en série, dont ceux qui sont immédiatement voi- sins sont sensiblement en contact entre eux.
Une telle construction est avantageusement uti- lisée dans un échangeur de chaleur, pour former la paroi du foyer d'un générateur de vapeur.
Suivant l'invention, les extrémités des tubes
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voisins sont assemblées côte-à-côte, par soudure autour de la périphérie, et un capuchon non cloisonné est soudé sur les extrémités assemblées de façon à former un coude inverseur de direction et à constituer un passage tubulai- re continu de grande longueur formant les parois du foyer, celles-ci étant exposées à la chaleur du foyer dont elles constituent le plancher, le plafond et les parois latéra- les et terminale. La construction est ainsi formée de tubes continus, sensiblement en contact entre eux et qui ne doi- vent être rendus étanehes que du côté extérieur par une enveloppe imperméable aux gaz, faite d'une matière à faible conductibilité thermique et de poids réduit, le caractère réfractaire n'étant pas essentiel.
Les dessins annexés représentent un exemple de réalisation de l'invention; sur ces dessins : Fig. 1 est une coupe verticale longitudinale d'un générateur de vapeur.
Fig. 2 est une vue en perspective, avec arrache- ments, l'enveloppe étant omise pour montrer la disposition des tubes qui constituent la paroi du foyer et des organes situés dans le courant des gaz.
Fig. 3 est une ¯vue fragmentaire montrant comment des conduits ou tubes droits parcourus par un fluide peu- vent être réunis par des coudes d'un rayon nul, pour cons- tituer une paroi de foyer plane, ne nécessitant aucun re- vêtement réfractaire.
Fig. 4 est une coupe suivant la ligne 19-19 de la Fig. 3.
Fig. 5 est une coupe correspondant à la Fig. 3.
Fig. 6 est une vue en bout du capuchon formant le raccordement à rayon nul entre deux tubes.
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Un générateur de vapeur auquel la présente inven- tion est appliquée est représenté sur la fig. 1
Le trajet d'écoulement du liquide et de sa vapeur passe par plusieurs longs tubes de faible section de passage 206, 207, 208, 209 et 210 reliés en parallèle, interrompus par une partie élargie à l'extrémité de la section généra- trice de vapeur, qui agit comme séparateur ou collecteur 232 pour séparer la vapeur et le liquide, la vapeur saturée allant, sans liquide, vers un surchauffeur, et une partie du liquide entrant étant conduit par les tubes vers le sé- parateur 232, afin de maintenir mouillé le métal des tubes et d'empêcher la formation de dépôts,.solides. Ce liquide non vaporisé est finalement détourné du trajet de circula- tion dans le séparateur 232, et évacué dans des conditions réglées.
Les parties du générateur sont disposées à deux niveaux, à l'intérieur de parois verticales communes. Le niveau inférieur est occupé par le foyer à parois planes, délimité sur cinq côtés par des parois faites de tubes horizontaux, nus, le sixième côté étant formé par la cham- bre du brûleur entourée de matière réfractaire; à l'extré- mité postérieure du foyer un faisceau de tubes horizontaux 228 est posé transversalement au foyer. Les gaz de combus- tion chauds passent du niveau inférieur au niveau supérieur à l'extrémité postérieure 245 et retournent, par un passage au-dessus du plafond du foyer, vers un réchauffeur d'air 282 situé au-dessus du brûleur, pour se diriger ensuite vers la sortie. A l'extrémité des gaz chauds, le niveau supé- rieur est occupé par le surchauffeur et un économiseur.
La première partie de chacun des cinq tubes géné-
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rateurs 206 à 210 est coudée de façon à former un serpentin plat ayant la longueur totale et un cinquième de la largeur du plancher du foyer. Les extrémités de sortie du premier tronçon des différents tubes générateurs faisant partie du plancher du foyer sont raccordées aux extrémités d'entrée du deuxième tronçon des tubes, qui sont disposées de façon à constituer des parois latérales et terminales planes, ainsi que le faisceau de tubes du foyer 228.
Ces raccorde- ments sont réalisés en conduisant chaque tube à travers la partie antérieure du foyer, le long du plancher, puis vers le haut le long d'une paroi latérale, vers des tubes situés à différents niveaux de cette paroi latérale, com- me c'est indiquéen 211, 212, 213, 214 et 215, où le diamètre des tubes est un peu plus grand pour permettre la production du volume voulu de vapeur.
Le deuxième tronçon de la longueur d'un tube géné- rateur est coudé suivant deux cotés et l'extrémité arrière de la paroi du foyer, en commençant par l'extrémité avant d'une paroi latérale et en aboutissant à l'extrémité avant de l'autre paroi latérale après quoi, en inversant la direc- tion du tube par une courbure ou coude de rayon zéro, on l'amène à un niveau supérieur. En raison du rayon nul du coude, le tube retourne vers le point de départ en contact avec le tronçon adjacent, et l'on renverse sa direction autant de fois qu'il le faut pour former un cinquième de la hauteur du foyer.
Afin de constituer un faisceau tubu- laire 228 à l'arrière du foyer, chaque deuxième tube, dans le sens de la hauteur, est coudé une fois de plus de façon à passer plusieurs fois (quatre fois dans l'exemple repré- senté) à travers le foyer, en commençant et en terminant à la même paroi latérale.
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Quand un tube est coudé à l'extrémité d'une paroi latérale pour monter d'un niveau inférieur au niveau immé- diatement supérieur, les deux branches restent en contact en raison de la courbure de rayon nul du coude qui ne fait pas saillie non plus vers l'extérieur, de sorte que des coudes adjacents peuvent rester en contact pour permettre aux tronçons voisins du tube de se toucher. On forme donc ainsi une paroi complète en tubes nus, qui n'exige pas de réfractaire et qui absorbe la chaleur du foyer pour va- poriser du liquide, le mélange de liquide et de vapeur évo- luant toujours horizontalement ou vers le haut, mais jamais vers le bas ou vers un niveau inférieur.
Le troisième tronçon de la longueur de chaque tube générateur est coudé de façon à former un cinquième de la largeur du plafond 230 du foyer, et la longueur to- tale de chacune de ces cinquièmes parties est inférieure à la longueur du foyer. Les deuxième et troisième tronçons du tube sont réunis par d'autres coudes à l'extrémité avant d'une des parois latérales et en travers de l'extrémité avant du plafond, après quoi chaque tube est coudé, hors du plan du plafond., vers le haut et le long d'un côté du sé- parateur-collecteur 232 cylindrique vertical, situé au-dessus du foyer.
Lestronçons du tube qui voisinent dans les parois latérales sont réunis, à l'extrémité avant de la paroi, par des coudes de rayon nul, réalisées comme le montrent, à titre d'exemple, les Figs. 3 à 6. Les tronçons 221 et 222 sont juxtaposés sur toute leur longueur. A l'une des ex- trémités, le bout d'un tube est soudé au bout voisin d'un autre tube, en remplissant de soudure les espaces en forme de V de part et d'autre du point de tangence à l'extrémité,
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comme c'est indiqué en 223 et 224, et le métal de soudure est également appliqué au point même de tangence, pour ré- unir les tubes de façon étanche, comme indique en 225.
Le contour extérieur qui résulte de la réunion des extrémités des tubes est celui de deux demi-circonférences encadrant un rectangle (Fig. 4), et sur le bout de cette forme on soude, en évitant toute nervure ou saillie extérieure, un capuchon 226 dont le contour correspond à celui des bouts réunis des tubes, comme c'est indiqué en 227. On réalise ainsi unraccord inverseur de direction, dont le rayon de courbure (rayon intérieur) est nul. Au plan de jonction des extrémités des tubes et dans l'espace au-delà des tu- bes ou dans le capuchon, la section de passage augmente depuis celle d'un cercle à celle d'un demi-cercle plus la moitié du carré circonscrit plus un rectangle d'une lar- geur égale à deux fois l'épaisseur de paroi des tubes. Ce fait est avantageux parce qu'il diminue la résistance à l'écoulement dans un coude aussi prononcé.
Le capuchon peut avoir une épaisseur appropriée à sa forme et plus grande que celle du tube, afin de résister à la pression élevée, mais, à son bord soudé il a, de préférence, une épaisseur égale à celle de la paroi du tube et la soudure ne présente pas d'aspérités à l'extérieur, pour que les capuchons puis- sent rester en contact, ainsi que les tubes adjacents- REVENDICATIONS.
---------------------------- l.- Construction tubulaire constituant un trajet de circulation de fluide formé de longs tubes de faible section raccordés en série, les tubes adjacents étant dis- posés côte à côte en contact ou sensiblement en contact entre eux, caractérisé en ce que les extrémités voisines
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des tubes juxtaposés sont assemblées par soudure autour de parties voisines ou opposées de leur périphérie, et qu'un capuchon est fixé par soudure pour former un coude inverseur de direction reliant les tubes adjacents.
2.- Construction tubulaire comportant des tubes disposés parallèlement, des soudures assemblant des tubes à leurs extrémités seulement pour former une extrémité jumelée de forme sensiblement elliptique, et un capuchon non cloisonné ayant une forme correspondante à son extrémi- té ouverte, soudé aux tubes à sa périphérie pour former un coude inverseur de direction.
3.- Construction tubulaire suivant la revendi- cation 2, caractérisée en ce que le capuchon est soude aux extrémités des tubes bord-à-bord.
4. - Construction tubulaire suivant la revendica- tion 3, caractérisé en ce qu'à son extrémité ouverte le capuchon à la marne épaisseur de paroi que les tubes, tan- dis que les autres parties de la paroi du capuchon ont une épaisseur plus grande.
5. - Procédé pour la réalisation d'un coude inver- seur de direction, consistant à disposer des tubes côte-à- côte avec leurs extrémités dans un mène plan transversal, à déposer du métal de soudure pour remplir les creux oppo- sés résultant de la courbure des parois des tubes aux ex- trémités adjacentes, en formant ainsi une extrémité jumelée de profil continu sensiblement elliptique, et à souder, bord -à-bord, la périphérie d'un capuchon concave non-cloi- sonné de forme semblable, à la périphérie de l'extrémité jumelée des tubes.
6.- Construction tubulaire comportant, pour un échangeur de chaleur, un assemblage de tubes dans un même
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plan, les tubes étant raccordés.. en vue d'une circulation à traj ets parallèles successifs, par les coudes inverseurs de direction de rayon nul permettant aux tubes de se tou- cher et de former une paroi :fermée ou continue.
7.- Construction tubulaire formant un passage sinueux et composée de tubes de section circulaire dispo- sés chacun en contact avec Le suivant le long d'une géné- ratrice de leur surface cylindrique et raccordés deux à deux, par des coudes inverseurs de direction de rayon nul, de façon que les tubes assemblés constituent une paroi sen- siblement continue.
8.- Construction tubulaire comportant des coudes inverseurs de direction formés en juxtaposant des tubes cylindriques suivant leurs génératrices, en appliquant du métal de soudure sur les côtés de ces tubes pour les assem- bler et combler les creux opposés jusqu'à ras des faces extérieures des tubes, et en soudant aux tubes un capuchon concave, à ras de leur périphérie.