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Perfectionnements aux parois d'échangeurs de chaleur.
Cette invention, qui se rapporte aux parois à refroidis- sement par fluide d'un échangeur de chaleur, peut être avantageu- sement appliquée aux parois de chambres ou de passages contenant des gaz chauds sous pression supérieure ou inférieure à la pres- sion atmosphérique. En particulier, l'invention peut être employée dans la construction d'une enveloppe étanche au gaz pour une cham- bre de combustion, par exemple, la chambre de combustion d'un géné- rateur de vapeur dans lequel une grande partie de la surface totale de transfert de chaleur est formée par une ou plusieurs parois de la chambre.
L'invention a pour but de fournir un moyen perfectionné d'affermir les parois et une enveloppe extérieure perfectionnée.
Dans une paroi d'échangeur de chaleur pourvue d'un cer- cle qui est posé transversalement au voisinage d'une rangée de tubes
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de refroidissement verticaux de la paroi et qui est monté laté- ralement pour maintenir les tubes en place, ce cercle est, con- formément à la présente invention, supporté sur les tubes par une série de supports espacés destinés à permettre des déplace- ments relatifs dans le sens de la longueur du cercle entre les tubes et le cercle.
Dans une forme de réalisation de l'invention, le cer- cle aide à supporter une enveloppe extérieure de la paroi, enve- loppe qui comprend des panneaux en tôle pourvus sur tout leur périmètre d'un rebord dirigé vers l'extérieur et relié par un seul cordon de soudure à un rebord correspondant d'une partie contiguë de l'enveloppe.
L'invention est décrite à titre d'exemple avec réfé- rence aux dessins annexés, dans lesquels,
Fig. 1 est une élévation fragmentaire, vue de l'extérieur, d'une paroi à refroidissement par fluide entourée d'une enveloppe.
Fig. 2 est une élévation de côté suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
Fig. 3 est une vue, à plus grande échelle, d'une partie de la fige 2.
Fig. 4 est un plan de la fig. 3.
Fig. 5 est un plan partiel en coupe de l'assemblage du ti- rant et du cercle à la jonction de deux parois.
Fig. 6 est une coupe verticale suivant la ligne 6-6 de la fig. 5.
Fig. 7 est une vue, à plus grande échelle, d'une partie de la fig. 2.
Fig. 8 est une coupe verticale suivant la ligne 8-8 de la fig. 7.
Fig. 9 est un plan partiel montrant comment les tronçons de cercle de parois contiguës sont assemblés à un angle de l'enve-
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-loppe.
Fig. 10 est une élévation de la fig. 9.
Fig. 11 est une coupe-verticale suivant la ligne 11-11 de la fig. 10 mais à une échelle plus grande.
Fig. 12 est un plan en coupe fragmentaire suivant la ligne 12-12 de la fig. 10 montrant la construction du joint cornier étanche pour des enveloppes à parois contiguës.
Fig. 13 à 16 montrent divers organes de l'assemblage d'an- gle, représenté sur les fig. 10 et 11.
L'invention est représentée dans son application à une paroi à refroidissement par fluide 12 destinera servir, par exemple, de paroi extérieure d'une chambre de combustion ou au- tre chambre chauffée ou d'un passage de gaz chauds dans la cons- truction d'une chaudière.
Pour la description, on peut supposer que la paroi 12 fait partie d'un ensemble de parois verticales définissant une chambre de forme générale rectangulaire et que la paroi 12 est supportée verticalement de la manière connue, soit à mi-hauteur, soit par une extrémité, au-dessus ou en dessous de la partie montrée sur les figures 1 et 2.
La paroi 12 comprend une rangée de tubes conducteurs de fluide verticaux 13 disposés l'un près de l'autre ou l'un contre l'autre, comme c'est montré sur la figure 4, pour absorber la chaleur de la chambre ou passage adjacent 14. ,Une.ou plusieurs couches d'une matière calorifuge 15 sont appliquées extérieurement à la rangée des tubes 13 et on a prévu une enveloppe extérieure 16 étanche au gaz et dont la forme sera décrite dans la suite.
La paroi 12 et les parois verticales semblables de la chambre 14 sont supportées latéralement par des cercles 17A et 17B disposés à différents niveaux le long des parties substantiel-
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-lement droites des tubes 13, chacun de ces organes de support latéral comprenant un tirant horizontal 18 qui relie toute la rangée des tubes 13, chaque tirant 18 étant soudé en 19 aux tu- bes successifs 13, comme d'habitude. Le cercle à proprement parler, c'est-à-dire l'organe 21,consiste en une barre unique en double T ou l'équivalent, disposés horizontalement et pourvue d'ailes interne et externe 23 et 24 parallèles à la rangée des tubes 13 et perpendiculaires à une âme 25 qui les relie.
Chaque cercle 21 est supporté sur la rangée des tubes 13 par des consoles,26 espacées horizontalement le long de la paroi de façon à maintenir un écartement entre le cercle et la rangée des tubes. Chaque console 26 comprend une plaque verti- cale 27 venant en prise avec le cercle 21,.une plaque supérieure 28 et une plaque inférieure 28 toutes deux horizontales et au moyen desquelles la console est soudée en 29 à un groupe de tubes 13 comme c'est montré à titre d'exemple sur les figures 3 et 4, chaque plaque 28 étant soudée en 30 à la plaque verticale asso- ciée 27. Dans la face extérieure de chaque plaque est formée une encoche en forme de T 31 procurant une pairede rainures vertica- les opposées 32 destinées à recevoir les bords supérieur et infé- rieur de l'aile interne 23 du cercle,
la paroi extérieure de cha- que rainure 32 étant formée par une plaque à crochet 34 n'arri- vant pas jusqu'à l'âme 25 du cercle et destinée à recouvrir la face externe de l'aille 23 du cercle. Chaque cercle 21 est ainsi supporté verticalement dans les rainures inférieures 32 des conso- les 26 et par le fait qu'il est engagé dans les rainures supérieu- re et inférieure, il est maintenu à une distance horizontale pré- déterminée de la rangée de tubes 13, les'dimensions des rainures 32 supérieure,.et inférieure étant telles qu'elles laissent du jeu à la fois horizontal et vertical à l'aile 23 afin que le cercle 21 puisse.se déplacer longitudinalement par rapport à la rangée de
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tubes 13, à la suite de variations de température.
Les cercles 17A et 17B et les cercles correspondants dans des parois contiguës sont respectivement raccordés à cha- que angle de la chambre 14, comme c'est montré sur les figures 5 et 6. Le raccord de deux cercles contigus 17A ou 17B comprend une console cornière 35 formée de deux parties séparées 35a et 35b qui sont reliées aux tirants 18 et aux cercles 21 des parois respectives, et les deux parties 35a et 35b sont fixées l'une à l'autre par des boulons 36 ou autres moyens appropriée. 'Chaque partie 35a et 35b de la console cornière comprend une âme hori- zontale 37 dont une extrémité est taillée à onglet et soudée haut et bas en 38 à une aile verticale 39, et dont le bord internei est soudé en 41 à un tirant 18.
Des plaques 42 se dirigent hori- zontalement à partir des âmes 37 et sont soudées en 43 sur des , faces opposées de celles-ci, chaque âme 37 étant dans le même plan que l'âme 25 du cercle adjacent, de sorte que les plaques 42 recou vrent les faces opposées de l'âme 25 là où une portion terminale de l'aile interne 23 du cercle a été découpée (voir en 45) afin de permettre. ce recouvrement. Des boulons 46 passent dans des trous allongés ou mortaises 47 de l'âme 25 du cercle, et relient chaque cercle 21 aux plaques correspondantes 42 de la console cornière.
Comme les trous de boulons correspondants dans les plaques 42 sont circulaires et ne permettent qu'un jeu normal,' ils maintiennent les boulons 46 ou autres moyens d'assemblage appropriés, et par conséquent le cercle, pratiquement à une distance constante du ti- rant 18 de la paroi contiguë, tandis'que les trous allongés ou mortaises 47, qui sont allongés parallèlement âu tirant de la pa- roi associée, permettent des déplacements horizontaux relatifs entre chaque cercle et la paroi correspondante, afin de compen- ser les dilatations ou contractions relatives.
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L'enveloppe extérieure 16 est formée de plusieurs pan- neaux 48, initialement séparés, de forme pratiquement rectangu- laire et pourvus, le long de leur périmètre, d'un rebord 49 di- rigé vers l'extérieur, rebords qui sont contigus à des rebords semblables d'organes contigus de l'enveloppe. Dans la partie d'enveloppe 16 s'étendant entre le cercle supérieur 17A et le cercle inférieur 17B, les panneaux 48 sont installés en une ran- gée horizontale et .chaque panneau est pourvu de pattes supérieu- res 51a et inférieures 51b, fixées par des boulons à tête cubique 52 au bord recourbé 49, respectivement le long des arêtes supé- rieure et inférieure des panneaux.
Chaque patte 51a ou 51b est un fer U dont les ailes sont pourvues d'une rainure ou fente transversale 53 servant à enfourcher le bord de l'aile interne adjacente 23 du cercle. La patte inférieure 51b qui repose sur l'aile du cercle inférieur 21 sert à supporter le poids du panneau associé, et les pattes 51a et 51 b qui attaquent les ailes 23 du cercle aux extrémités respectives du panneau servent toutes deux à maintenir un écartement prédéterminé entre le panneau et la rangée de tubes 13, de façon que la face arrière du panneau soit de préférence dans un même plan vertical que les faces arrière des ailes internes 23 du cercle. Il se comprend que, dans la forme montrée, les consoles de support 26 des cercles sont éloi- gnées horizontalement le long de la paroi, de l'emplacement des pattes 51a et 51b.
Comme les pattes 51a et 51b peuvent glisser le long de l'aile 23 en forme de T, elles permettent de déplacer chaque pan- neau vers sa position de montage appropriée et, en fonctionnement, elles supportent le panneau contre l'action de tirage que le foyer exerce sur l'enveloppe, tout en permettant des déplacements diffé- rentiels longitudinaux du cercle 21.
Tous les joints entre les parties d'enveloppe et des panneaux sont rendus étanches par
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soudure en 54 afin de réaliser une enveloppe étanche au gaz, comme c'est décrit dans la uite. Une barre de renforcement 56 est soudée le long de l'axe vertical de chaque panneau et cette barre rend, conjointement avec les rebords 49, le panneau suffi- samment rigide pour qu'il résiste à l'action de tirage que le foyer exerce sur sa surface totale. Un trou 57 pratiqué dans chaque extrémité de la barre 56, permet lors du montage de l'en- veloppe, de soulever facilement le panneau en place.
Pour de longs panneaux, par exemple, des panneaux dépassant cinq pieds (1,50m) chaque rebord longitudinal 49 est sectionné dé façon à former une ou plusieurs fentes ou rainures 59 qui permettent aux rebords 49 contigus d'être soudés ensemble en 54 sans déformation des rebords et des panneaux, ces rainures ou fentes 59 qui doi- vent correspondre exactement dans chaque paire de rebords conti- gus, étant ensuite fermées par soudure afin de rendre les joints .! étanches au gaz.
Dans une enveloppe dont des panneaux d'enveloppe sont situés de part et d'autre d'un cercle donné 17A ou 17B, on as- sure la continuité de l'enveloppe étanche au gaz par une partie d'enveloppe flexible 61 qui réalise un raccord flexible entre les panneaux supérieur et inférieur 48. Chaque raccord flexible .
61, qui n'est autre qu'un revêtement ou logement dilatable, est transversalement continu entre des rebords supérieur et inférieur 62 qui sont tous deux soudés aux rebords horizontaux contigus 49 de panneaux 48 de l'enveloppe situés de part et d'autre du cercle, chaque raccord 61 étant disposé de telle façon par rapport à un cercle donné, que ses parois inférieure et supérieure 64 Soient en contact avec le rebord extérieur 24 du cercle comme le montre la figure 7.
Chaque revêtement dilatable 61 est de préférence formé de tronçons correspondant à la largeur des panneaux qu'ils
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doivent relier et chaque tronçon est muni à ses extrémités d'un rebord 63 par lequel il est soudé aux tronçons contigus ou à un tronçon contigu et à un logement ou revêtement cornier 65 décrit plus loin, les joints transversaux formés par le raccord de cha- que paire de rebords terminaux 63 se trouvant dans un même plan vertical que les joints correspondants entre des panneaux succes- sifs dans chaque rangée horizontale.
A un angle de la chambre 14, là où deux parois contiguës 12 sont reliées comme le montre la fig. 5, sont prévus des rac- cords qui permettent des déplacements relatifs entre les revête- ments dilatables 61 des parois contiguës et entre les panneaux 48a de ces parois, les cercles 21 montés sur ces parois respec- tives étant enfermés dans un revêtement ou logement cornier 65 construit avantageusement comme sur les figures 9 à 10.
Le loge- ment 65 du cercle comprend un capot cornier 67 (fig.13) de sec- tion en U et pourvu de parois latérales externes 68 disposées à angle droit et limitées par des arêtes verticales 69 et une paroi Intermédiaire 71 formant un angle en biseau entre les parois laté- rales. Les arêtes 73 des plaques supérieure et inférieure 72 sont à angle droit et définissent, avec les arêtes 69, le contour ou- vert du capot 67, et le coin interne de chaque plaque 72 est dé- coupé, comme c'est montré, pour former des arêtes 74 qui définis- sent une encoche à angle droit.
Un couvre-joint 75 formé d'une barre 76 pliée en U est monté à l'intérieur du capot cornier 67 près de chaque extrémité et il est muni le long de son côté externe de feuillards d'épais- seur 78 qui déterminent un écartement 79 dans lequel se glisse un manchon 81 entre le couvre joint 76 et les parois supérieure- inférieure- et latérale 72,73 et 68 du capot cornier 67. Chaque manchon 81 est muni d'encoches 82 qui s'avancent vers l'intérieur à partir d'un des bords 83 et qui enfourchent les vis à tête
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cubique 84 passant dans des trous 85 des parois supérieure, infé- rieure et latérale du revêtement 67 pour être enfoncées ensuite dans des trous 77 du couvre, joint 76.
Chaque manchon 81 est muni de rebords terminaux 86 qui sont soudés en 54 aux bords recourbés terminaux contigus 63 d'un revêtement dilatable 61 pour former un joint étanche.
Les rebords 86 le long des côtés supérieur et inférieur du manchon 81 n'arrivent pas à l'arête interne 87, ceci afin de laisser le long du manchon un espace pour y souder (voir 92) le bras 89 d'une plaque pliée verticale 91, le bras 89 étant soudé en 54 au bord recourbé vertical contigu 49a du panneau terminal 48a pour former un joint étanche.
L'autre bras 93 de chaque plaque pliée 91 est calé entre des bras adjacents d'une cornière verticale interne 96 et d'une cornière verticale externe 97 pour réaliser ainsi un joint cornier étanche vertical, et'est muni d' encoches 94 qui s'avancent vers l'intérieur à partir de son arête pour enfourcher les vis à tête cubique 95 passant dans des trous pratiqués dans un bras de la cornière extérieure 97 et vissées- dans le bras correspondant de la cornière interne 96, Des plaques cornières 102 à rebords sont fixées aux parois supérieure et infé- rieure du capot cornier 67, et elles sont calées.le long de l'en- coche 74 par deux vis à tête cubique 84 qui calent les couvre- joints 75, ces vis passant dans des trous 103 de la plaque de fond 104.
Chaque plaque' cornière 102 est pourvue d'un rebord ver- tical 105 à angle droit qui recouvre l'extrémité adjacente de la cornière externe 97,et dont 'les extrémités 106 pliées horizonta- lement attaquent les arêtes latérales de la cornière comme le montre la fig. 9.
Une caractéristique importante d'une paroi du genre décrit, est sa simplicité de construction, à la fois'en ce qui
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concerne le support latéral de la paroi et en ce qui concerne le support combiné latéral et vertical de son enveloppe, le nom- bre des pièces étant relativement réduit ainsi que le nombre requis d'opérations de préfaçonnage. Le support latéral de la paroi est réalisé de façon à réduire au minimum le nombre des raccords boulonnés, ce qui réduit les opérations d'ajustage et facilite grandement le montage, les consoles de support des cer- cles ayant une forme qui permet de les passer sur le cercle en partant d'une extrémité, l'ensemble monté étant ensuite soulevé en position et les consoles soudées aux tubes des parois.
Tous les raccords à console, y compris ceux aux angles, prévoient d' amples déplacements différentiels entre les tubes des parois et les cercles à la suite des dilatations et contractions lors du fonctionnement.
Dans la forme d'enveloppe décrite, les pièces principales sont formées au moyen de plaques ou tôles planes qu'on peut ob- tenir dans le commerce, et qui nécessitent un minimum de façonna- ge avant d'être montées, toutes les plaques y compris les panneaux étant relativement minces, ce qui réduit d'une façon appréciable le prix de fabrication. En produisant des panneaux relativement larges et d'une pièce entre les cercles supérieur et inférieur, on emploie un nombre minimum de panneaux, ce qui réduit le nombre de joints requis et, parallèlement, le prix de fabrication et d' installation.
On peut employer des surfaces de panneaux relativement grandes et avoir malgré cela une enveloppe suffisamment rigide pour résister au tirage ou aux pressions'exercés par le foyer.
Ceci résulte du fait que les panneaux sont soudés sur tout leur périmètre à des panneaux ou autres organes contigus et, dans le cas de panneaux particulièrement grands, du fait qu'une barre de
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renforcement est soudée sur le panneau entre deux bords opposés.
Pour souder un rebord d'un panneau directement à un autre, un cordon de soudure' suffit à chaque joint. Le support de l'enveloppe est simplifié et des facilités de dilatation à la fois horizontale et verticale sont obtenues par l'emploi de pattes qui peuvent glis- ser sur les cercles supérieur et inférieur qu'elles attaquent.
Une autre caractéristique importante est la réalisation d'un rac- cord flexible dilatable entre des parties d'enveloppes espacées verticalement, ce qui permet à une partie.de se déplacer par rap- port à l'autre sans rompre le joint étanche qui les relie. La dilatation et la contraction horizontales de l'enveloppe sont com- pensées par la formation d'un joint étanche au gaz le long d'au moins l'un des bords latéraux de l'enveloppe.
REVENDICATIONS.
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1. Paroi d'échangeur de chaleur pourvue d'un cercle posé transversalement au voisinage d'une rangée de tubes de refroidis- sement verticaux de la paroi et montéelatéralement pour maintenir- les tubes en place, caractérisée en ce que le cercle .est supporté sur des tubes par une série de supports espacés destinés à permet- tre des déplacements relatifs dans le sens de la longueur du cercle, entre les tubes et le cercle.