Appareil d'échange thermique et procédé de fabrication de cet appareil. L'invention comprend un appareil d'é- r#liange thermique, qui est caractérisé en ce < tue ses parois sont formées, au moins en partie, par des tubes parallèles dont les ex trémités aboutissent à des collecteurs.
L'invention comprend aussi un procédé de fabrication de cet appareil, caractérisé en ce que, pour obtenir chaque paroi, on réunit des tubes parallèles en interposant, entre chaque tube et le suivant, une nervure que l'on soude aux tubes placés de part et d'au tre, de façon à obtenir une paroi étanche, et en ce qu'on relie les extrémités des tubes à des collecteurs.
L'appareil d'échange thermique que com prend l'invention peut être, par exemple, une chaudière, un radiateur, un appareil réfrigé rant, .etc. Dans le -cas où l'appareil est sous forme de chaudière, celle-ci peut présenter une grande surface de chauffe pour un vo lume relativement réduit; elle peut être cons truite pour des pressions élevées et être peu sensible aux variations brusques de la tem pérature. Dans cette forme d'exécution pré- férée, la possibilité de pertes est très réduite, la soudure entre les tubes et les collecteurs étant la seule qui soit en contact avec l'eau.
Le procédé que comprend l'invention permet de fabriquer des appareils d'échange thermi que, tels que des chaudières, en utilisant uni quement du métal, à l'exclusion de maçon nerie ou de matières réfractaires. Les parois des tubes et des nervures étant avantageuse ment lisses, le frottement du liquide et des gaz se trouve fortement diminué. Au moyen du procédé que comprend l'invention, on pourra facilement fabriquer des chaudières à parois verticales et ne comportant pas de déviations brusques.
Le dessin annexé représente, schémati quement et à titre d'exemples, deux formes d'exécution de l'appareil d'échange thermi que que comprend l'invention, ces formes d'exécution étant constituées par des chau dières. Le dessin montre, en outre, des vues de détails.
La fig. 1 est une vue antérieure d'une portion d'une paroi d'une chaudière consti- tuant une forme d'exécution de l'appareil d'échange thermique, en partie avec nervures disposées dans le plan axial des tubes et en partie avec nervures disposées dans leur plan tangentiel; La fig. 2 est une vue en plan de la fig. I.; La fig. 3 est une vue en plan d'une paroi démontable, pour une chaudière constituant mie seconde forme d'exécution de l'appareil d'échange thermique.
L'appareil d'échange thermique repré senté en fig. 4 est une chaudière d'un tenant, vue de devant en section, tandis que la fig. 5 représente la même chaudière en section plane.
Les fig. 6 à. 10 se rapportent à une autre forme d'exécution de l'appareil - d'échange thermique, qui est une chaudière démontable; La fig. 6 représente un -élément de cette chaudière, en vue antérieure et en section verticale; .la fig. 7 donne le plan de cet élé ment, moitié en vue, moitié en section; La fig. 8 montre le groupement d'un cer tain nombre des éléments démontables du type représenté par les fig. 6 et 7, et leur assemblage.
La moitié de droite est une vue en plan, celle de gauche est une vue en coupe; La fig. 9 représente un élément -de grille de cette chaudière, en sectiôn partielle longi tudinale suivant i-1 de fig. 10, tandis que la fig. 10 donne la section transversale du même élément, suivant n-n de fig. 9;
Enfin, la fig. 11 montre le profil d'un tube avec nervures trapézoïdales, ce tube étant obtenu par tréfilage, de tels tubes pou vant être employés pour obtenir des formes d'exécution particulières de l'appareil d'é change thermique que comprend l'invention.
Comme il ressort du dessin, dans toutes les formes d'exécution de l'appareil d'échange thermique, constitué ici par une chaudière, les parois sont formées, au moins en partie, par des tubes parallèles. Dans les formes d'exécution obtenues avec des tubes ordinai res, une nervure sépare chaque tube de son voisin. Dans les formes d'exécution obtenues au moyen des tubes spéciaux de la fig. 11. les tubes sont placés l'un à côté de l'autre, en contact par leurs nervures.
Les parties de gauche des fig. 1 et 2 mon trent la paroi d'une chaudière formée de tubes parallèles séparés par des nervures 2 disposées dans le plan axial 3, c'est-à-dire sur les génératrices opposées de chaque tube, et soudées en 4, formant ainsi une paroi étanche avec surfaces latérales équivalentes. Les par ties de droite des fig. 1 et 2 montrent la paroi d'une chaudière formée de tubes 1 sé parés par des nervures appliquées tangen tiellement en 5 et soudées en 6, de manière à former une paroi étanche dont une surface latérale est plus grande que l'autre.
Les parois ainsi formées peuvent être complètement étanches ou bien comporter les ouvertures qui seraient nécessitées par le passage des gaz. Ces ouvertures sont obte nues par la suppression des nervures sur un espace voulu, par exemple en 7 dans le voi sinage des collecteurs ou en un autre endroit 8 de la paroi.
La fig. 3 représente une paroi d'une chaudière démontable, cette paroi étant for mée d'éléments démontables. La partie de gauche de la fig. 3 représente une paroi de chaudière à surfaces latérales égales. Chaque élément de cette paroi comprend un tube sur lequel sont soudées, dans le plan de la paroi, deux moitiés de nervures 9, soudées en<B>10.</B> Dans une autre forme d'exécution, les élé.- ments de la paroi démontable pourraient être formés chacun par un tube avec nervures trapézoïdales, tel que représenté en fig. 11,
les deux extrémités de ce tube étant soudées chacune à un élément de collecteur. La par tie de droite de la fig. 3 représente une pa roi à surfaces latérales inégales. Chaque élé ment est formé d'un tube sur un côté duqiwl est appliquée une nervure 11 qui présente un profil dans lequel la partie adhérente au tube est formée par un siège d'appui cylin drique, tandis que les deux parties saillan tes se replient en arrière et se portent sur le plan extérieur.
Cette disposition à angle élargi facilite la soudure en 12 de la nervure au tube. Elle permet en outre d'obtenir avec une petite zone de soudure une grande surface de con tact entre la nervure et le tube et, par con séquent, une bonne réfrigération de la par tie saillante de la nervure.
Chaque tube présente, à ses deux extré- rnités, une section de collecteur. En réunis sant plusieurs éléments semblables, de ma nière que la nervure d'un tube soit continuée par celle du tube voisin, on forme une paroi tubulaire démontable.
La distance axiale des tubes et, par con séquent, la largeur des nervures, doit être calculée, de même que l'épaisseur des ner vures, selon l'intensité des échanges thermi- (rues à envisager.
Les parois peuvent évidemment être cour bées ou profilées; à cet effet, on utilisera des tubes et des nervures convenablement fa çonnés.
lia chaudière en une seule pièce, repré sentée par les fig. 4 et 5, est constituée par quatre parois de forme semi-elliptique, dont deux internes avec les nervures soudées cen- tralement, soit sur les génératrices opposées de chaque tube, et deux externes avec les nervures déplacées vers l'extérieur. Les tubes de ces quatre parois sont raccordés en haut et en bas à deux collecteurs 13 et 14. Sur les tubes des parois extérieures sont soudées des nervures 15, séparant ainsi l'espace qui se trouve entre deux parois en plusieurs ca nalisations 16 pour le passage des gaz de combustion.
Dans les deux parois intérieures sont pré vues une série d'ouvertures 17, obtenues en supprimant les nervures sur une partie de la longueur des tubes. Ces ouvertures sont aménagées auprès du collecteur supérieur. Il y en a de même, 18, dans les deux parois extérieures, près du collecteur inférieur. Les gaz de combustion montent et passent par les ouvertures supérieures 17; ils descendent par les canalisations 16, formées dans l'es pace libre entre les parois intérieures et les parois extérieures, et ils sortent par les ou vertures inférieures 18. Une troisième série d'ouvertures est ré servée en haut, dans les parois extérieures.
Ces ouvertures, normalement fermées au moyen de couvercles 19, donnent accès aux canalisations intérieures en vue du nettoyage. Les parties antérieures et postérieures de la chaudière sont constituées par deux autres parois tubulaires, qui ont les nervures sou dées vers l'extérieur. Ces parois sont com plètement fermées, à part les ouvertures lais sées libres pour la charge du combustible et pour l'admission d'air.
Les fig. 6 à 10 se rapportent à une chau dière identique à celle des fig. 4 et 5 en ce qui concerne la forme des parois, le parcours des gaz et les passages prévus à cet effet, mais avec cette particularité que la chau dière, au lieu d'être d'un tenant, est cons truite avec des éléments démontables.
Chaque élément est constitué par quatre tubes, dont deux extérieurs, 20 et 21, avec nervures profilées et appuyées extérieure ment au tube comme en 11 (fig. 3), et deux intérieurs, 22 et 23, avec deux moitiés de nervures disposées centralement comme en y (fig. 3).
Les quatre tubes sont raccordés en haut et en bas sur l'axe vertical moyen par deux appendices 24 et 25 de deux éléments de boîtes collectrices, par exemple en fer ou en acier fondu. Ces éléments de boîtes présen tent sur les côtés deux trous munis de brides de raccordement, dont les bords sont prévus pour n'importe quel dispositif d'étanchéité, et ils ont latéralement deux oreilles 26 et 27 pour les boulons de raccordement des élé ments, oreilles qui se trouvent sur le dia mètre du trou de la bride, de manière à assurer l'étanchéité sans que les tubes puis sent empêcher l'application des boulons et leur serrage, même pendant le fonctionne ment de la chaudière.
En rapprochant plu sieurs éléments comme l'indique la fig. 8 et, par conséquent, en reliant les éléments de boîtes collectrices avec les brides, on forme le collecteur principal de la chaudière en une seule pièce et, de plus, en disposant consécu tivement les nervures, on forme les canalisa- tions 16 pour les gaz, identiques à celles de la chaudière représentée par les fig. 4 et 5.
Chaque élément porte, à la hauteur vou lue, sa propre section de grille 28 pour le charbon. Cette section de grille est en fonte ou en une autre matière venue de fonte et elle porte, incorporé pendant la fusion, un tube de fer 29 formant saillie à l'extrémité. Ces extrémités en fer sont raccordées par soudure en 30, ou au moyen d'autres disposi tions appropriées, aux tubes intérieurs des éléments de la chaudière, de manière que l'eau de la chaudière même puisse circuler dans l'intérieur de la grille, en la refroidis sant.
Les fig. 9 et 10 représentent, en vue ex térieure partielle et en section, une partie de grille qui peut servir pour un élément db- montable de la chaudière. Il est évident qu'avec ce système on peut obtenir des gril les de formes et de surfaces différentes puis qu'il suffit de réunir en groupe, moyennant des collecteurs, des pièces diverses de grille d'une forme quelconque et de profiler le tube selon la forme voulue pour être incor poré pendant la fusion, en laissant naturelle ment libres les extrémités du tube pour la soudure ou le raccordement à la chaudière.
Cette chaudière pourrait aussi être chauf fée à l'huile lourde; dans ce cas, on laissera tout simplement la grille de côté ou bien ou la recouvrira d'un revêtement en terre ré fractaire suivant la construction du brûleur adopté.
Au lieu d'employer des tubes munis de nervures soudées pour la construction des parois intérieures de la chaudière, on ponr- rait, dans une autre forme d'exécution, em ployer des tubes tels que celui représenté en fig. 11, qui présente des nervures trapézoï dales faisant corps avec lui. La forme de ces nervures facilite la transmission de la cha leur. Les passages pour les gaz de combus tion peuvent être formés en découpant unt: partie de ces nervures.
Les deux chaudières représentées comme formes d'exécution de l'appareil d'échange thermique s'adaptent très bien à la produc- tion de vapeur. Elles seront, à cet effet, mu nies à leur partie supérieure d'un réservoir cylindrique de vapeur, raccordé aux collec teurs de la chaudière par deux tubes de con- nection.
Dans la chaudière démontable, les bou lons prévus pour chaque élément' de chan dière peuvent être remplacés par deux bou lons ou tirants dont la longueur correspond à la longueur totale de tous les éléments formant la chaudière ou encore par un bou lon ou tirant unique passant par l'axe du collecteur.
Il est évident que les éléments dé la chau dière démontable pourraient être soudés en tre eux pour former un bloc homogène où l'absence de joints garantit une étanchéité parfaite.