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ECHANGEUR DE CHALEUR DONT 'LA SURFACE DE CHAUFFE CONSISTE EN DES'TUBES 'NON
METALLIQUES.
L'invention est relative à un échangeur de chaleur dont la surfa- ce de chauffe consiste en des tubes non-métalliques, rendus étanches par des bagues élastiques, par exemple en caoutchouc', le long des surfaces cylindri- ques d'étanchélisation dans les corps des tubes.
Dans les échangeurs de chaleur à tubes d'échange métalliques, le joint entre les tubes d'échange et les corps peut s'exécuter par laminage, soudure ou brasage. Dans les échangeurs de chaleur en matériaux non-métalliques-, par exemple en matières céramiques telles que la porcelaine, le grès, le gra- phite, on doit utiliser en revanche un autre genre de joint. Dans ces matières apparaissent pendant la marche des différences de 1 mm jusque par exemple 3 mm entre les dilatations thermiques des pièces individuelles dans le sens de la longueur, et les joints doivent pouvoir absorber ces différences de longueur, sans qu'il se produise de fuites, sans que les tubes non-métalliques soient endommagés ou sans qu'on observe des altérations nuisibles.
Le moyen simple de vaincre ces difficultés pourrait résider dans l'emploi de joints multiples disposés de telle sorte que la surpression pro- duite sur une face pendant la marche, augmente la pression d'appui du joint.
Des essais de fatigue approfondis ont toutefois démontré que ce procédé, mal- gré les frais élevés consacrés aux joints, ne répond pas aux nécessités. Ap- paremment, un joint multiple a tendance à ce que, quand un joint partiel perd son étanchéité, les autres joints partiels échouent également, apparemment, parce que la cause de la perte d'étanchéité d'un joint partiel dans un cas de ce genre agit également sur les autres. De même, l'intervention de la dif- férence de pression des deux c8tés de l'endroit du joint ne peut écarter ce défaut ; ceci tient peut-être à ce que les tubes d'échangeurs sont soumis, dans de nombreux évaporateurs, à des secousses continuelles qui provoquent un tra- vail permanent de l'élément de joint sur les surfaces du joint.
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L'invention a en conséquence pour but de créer un joint simple et facile à placer, qui satisfait aux exigences accrues du domaine de travail considéré. En conséquence, un échangeur de chaleur dont. la surface de chauffe consiste en des tubes non-métalliques qui sont rendus étanches au moyen de bagues élastiques consistant par exemple en caoutchouc sur les surfaces d'é- tanchéité cylindriques dans les corps, est caractérisé conformément à l'inven- tion,en ce que chaque endroit d'étanchéité possède une bague de joint unique qui n'est pas comprimée en direction axiale; chaque bague d'étanchéité,'après son montage, possède une section essentiellement rectangulaire quand aucun effort n'est appliqué suivant l'axe;
son épaisseur radiale est choisie de ma- nière qu'elle absorbe les modifications de position conditionnées par les variations de la température entre le tube et le corps sans glissement axial ; sa longueur axiale est choisie de manière qu'elle ne s'émousse pas et qu'élite' ne roule pas sur le tube au cours des modifications de position entre le' tube et le corps, conditionnées par des variations de la température, son'diamètre intérieur à l'état exempt de tension est inférieur au diamètre extérieur du tube ;
et son diamètre extérieur, après le montage sur le tube, est supérieur au diamètre intérieur de l'ouverture dans le corps d'échangeur, Le joint est donc construit essentiellement de manière que l'action d'étanchéisation soit réalisée par le pouvoir de travail de l'élément de joint déformé élastiquement lors de son montage,,
Au lieu d'un joint multiple, on utilise un joint simple.
Ce joint simple doit avoir, à l'état de repos (sans tenir compte des déformations', analogues à un tonneau conditionnées par la pression), une section rectangu- laire, de manière par conséquent que la surpression qui règne d'un des cotés (par exemple du côté de la vapeur) ne participe pas à la pression d'appui du joint, mais que le joint s'applique de façon étanche indépendamment de l'exis- tence d'une surpression de ce genre. Les autres indications de .dimensions con- formes à l'objet de l'invention seront de préférence décrites plus en détails en se référant à un exemple de réalisation représenté schématiquement sur le dessin.
La fig. 1 représente le joint quand aucun effort n'est appliqué axialement et la figo 2 le même joint soumis à un effort axial.
Le tube 1 constitué de matériau non-métallique, par exemple de graphite, est coupé obliquement extérieurement à une de ses extrémités, en deux, pour faciliter l'introduction de la bague d'étanchéité.
Le tube est monté dans la plaque 3, et dans le cas représenté, le trou pour le tube comprend différentes sections. La première section 4 a une forme cylindrique et les dimensions sont telles que le joint étiré sur le tube à cet endroit 4 puisse- être introduit sans difficulté et sans pression.
A la partie cylindrique 4 se raccorde une partie 5 qui se rétrécit en forme de cône et qui représente la transition à la surface cylindrique 6 du joint.
A celle-ci se raccorde de nouveau une partie conique 7 de transition qu'oR peut considérer comme épaulement de la partie cylindrique étroite 8 du pas- sage.
Entre la surface du joint 6 et le tube 1 est serré le joint qui consiste par exemple en caoutchouc synthétique et qui possède essentiellement la section rectangulaire représentée dont les parois terminales sont déformées, quelque peu en forme de tonneau à cause des efforts de pression radiale appli- qués.
La fig. 2 représente le même joint après l'apparition d'un glisse- ment axial dû à des différences de dilatation. Suivant l'enseignement de 1' invention,l'épaisseur radiale du joint, c'est-à-dire l'épaisseur de la bague non-comprimée est mesurée de manière que lé joint absorbe les modifications de position conditionnées par les variations de température entre le tube' et le corps sans qu'il se produise de glissement axial. La fige 2 montre la fa- çon dont ce glissement axial est absorbé. Le joint à section rectangulaire devient un joint à section en forme de parallélogramme.
Dans ce cas, l'épais- seur de, départ de l'anneau doit être mesurée de telle sorte que pour la déformation maximum en parallélogramme il se produise encore une pression de @
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joint suffisante sur les deux surfaces. A ce point de vue, il est nécessaire que le joint ne puisse pas se déplacer axialement. On peut renforcer cette résistance à un glissement axial par des moyens augmentant l'adhérence, par exemple en rendant la surface rugueuse ou en appliquant de la colle,
En outre, la bague d'étanchéité ne doit pas s'émousser sur les arêtes ni rouler sur le tube au cours des modifications de position condition= nées par les variations de la température, et dans ce but une longueur minimum de joint en direction axiale est nécessaire.
Le danger d'un roulement existerait par exemple si l'arête de la bague du joint qui touche la section de transition entre la surface cylindri- que 6 du joint et l'épaulement conique 7 se déplaçait au-delà de l'arête in- térieure de la bague de joint qui lui est diagonalement opposée, en cas de déplacement axial du tube 1.
La déformation libre de la bague s'obtient par exemple en donnant à la surface 6 du joint en direction axiale une longueur notablement plus grande que le joint, de manière que celui-ci, qui se déforme en une section en forme de parallélogramme ne puisse venir buter contre l'épaulement de la partie tubulaire étroite 8. Il est toutefois préférable de rendre cet épaule- ment conique comme on le représente en 7 sur le dessin.
REVENDICATIONS.
1/ Echangeur de chaleur dont la surface de'chauffe consiste en' des tubes non métalliques, rendus étanches au moyen de bagues élastiques con- sistant par exemple en caoutchouc, le long des surfaces d'étanchéité cylindri- ques dans les corps, caractérisé en ce que chaque endroit de joint ne possède qu'une seule bague d'étanchéité qui n'est soumise à aucune pression dans le. sens axial,en ce que chaque bague possède après son montage, quand elle n' est soumise à aucune charge axiale, une section essentiellement rectangulaire, en ce que son épaisseur radiale est choisie de manière qu'elle absorbe sans glissement axial les variations de position entre le tube et le corps, con- ditionnées par les variations de la température;
en ce que sa longueur axiale est choisie de mainère que ses arêtes ne s'émoussent pas et qu'elle ne roule pas sur le tube au cours des modifications de position entre le tube et le corps, conditionnées par les variations de la température, en ce que son dia- mètre intérieur à l'état exempt de tension est inférieur au diamètre extérieur du tube, et en ce que son diamètre extérieur après son montage sur le tube est supérieur au diamètre intérieur de l'ouverture dans le corps.