EP0775885B1 - Agencement de liaison de deux tubes perpendiculaires en particulier pour échangeur thermique - Google Patents

Agencement de liaison de deux tubes perpendiculaires en particulier pour échangeur thermique Download PDF

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EP0775885B1
EP0775885B1 EP96402464A EP96402464A EP0775885B1 EP 0775885 B1 EP0775885 B1 EP 0775885B1 EP 96402464 A EP96402464 A EP 96402464A EP 96402464 A EP96402464 A EP 96402464A EP 0775885 B1 EP0775885 B1 EP 0775885B1
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heat exchanger
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tubes
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Gilbert Delsol
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Alstom Power Boiler SA
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Alstom Energy Systems SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger consisting of at least less a carrier tube, called the first tube, and a plurality of carried tubes, called second tubes, said second tubes being connected perpendicular to said first tube, the connection between a second tube and said first tube being effected by a connection arrangement comprising a connection piece welded to said first tube and, for each second tube, a connecting part welded to said second tube.
  • the connecting part is a part referenced 25 welded to the tube referenced 17.
  • This part 25 is fairly thick, conforms to the rounding of the tube 17 and has an upper lip 30 and a lower lip 32.
  • To the tube perpendicular 17 is welded a connecting part referenced 28, 29 coming hang on to lips 30 and 32.
  • the connecting pieces 25 are numerous and massive. Furthermore, during the various operating cycles, taking into account dilations, the tubes 27, linked to the connecting parts 28, 29, slide in the connecting piece 25 and can escape therefrom unless providing long lips.
  • the present invention provides a simpler solution not using a plurality of connecting pieces such as that referenced 25 of the cited document, allowing a certain longitudinal sliding of the tubes, but excluding the possibility of dislocation.
  • the subject of the invention is therefore a heat exchanger as defined above, characterized in that said connecting piece is unique and consists of a simple flat section welded along a generator of said first tube, said section having cutouts for receiving said connecting parts, a radial locking of said second tubes being insured by complementary forms of the connecting part and of the cut, and in that each connecting part comprises longitudinal stop means in at least one direction.
  • said complementary shapes are dovetailed.
  • the longitudinal blocking is made by a stop bar carried by the part link.
  • the connecting part is consisting of a metal part which has a C shape, with on one of its faces, centered on the axis of symmetry of this piece, a cradle intended to receive the second tube and on its branches cross-section locking parts dovetailed and on the other side of the room, on the core, said stop bar.
  • the longitudinal blocking is achieved by a rounded shape of the connecting part in the longitudinal direction of the second tube.
  • the connecting part is consisting of a metal part which has an O shape, with on one of its faces, centered on the axis of symmetry horizontal of this part, a cradle intended to receive the second tube and on its horizontal branches, parts of cross section locking in dovetail and with on the other face of the part, said rounded arc shape of circle.
  • said profile is a flat profile automatically welded along a generator of the first tube.
  • the first tube is vertical and carrying and the second tube is horizontal and carried.
  • Figure 1 is a cross-sectional view along I-I of Fig 2 of a first alternative embodiment showing the connection between a carrier tube and a tube carried only, of a heat exchanger according to the invention.
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view along II-II of this variant.
  • Figure 3 is a perspective view of the part of link according to this variant.
  • Figure 4 is a cross-sectional view along IV-IV of a second variant embodiment of the invention.
  • Figure 5 is a longitudinal sectional view along V-V of this variant.
  • Figure 6 is a front view of the part of link according to this variant.
  • Figure 7 is a sectional view along VII-VII of the connecting part according to this variant.
  • Figure 8 is a view along VIII of the part of link according to this variant.
  • Figure 9 is a perspective view of the part of link according to this variant.
  • Figures 1 to 3 illustrate a first variant of realization of the invention.
  • Two perpendicular tubes a first tube 1, of preferably vertical and load-bearing, and a second tube 2, of preferably horizontal and carried, are fixed to each other and are intended to transport a heat transfer fluid.
  • a plurality of such attached tubes form a heat exchanger.
  • the connecting arrangement includes a connecting part 3 onto which the second tube 2 is welded and which is housed in a cut 4 made in a profile 5, advantageously a flat profile, integral with the first tube 1, preferably by automatic welding, along one of the generators of it.
  • a longitudinal blockage is also realized, in a direction of movement.
  • the connecting part 3 consists of a metal part which has a C shape, 3A core and 3B symmetrical branches and 3C. On one side of this piece, centered on the axis of symmetry of this part, is shaped a rounded 3D cradle intended to receive the second tube 2. On either side of this 3D cradle in branches 3B and 3C, are shaped blocking parts 3B ', 3C' of cross section in dovetail. On the other side of the part, the 3A core has a 3E stop bar extending over the entire length of the core 3A.
  • connection arrangement is achieved either by introducing the connecting part 3 into the cut 4 by sliding and then welding on the surfaces 3B "and 3C" of this part 3 the second tube 2, or in welding the connecting part 3 to the second tube 2 and then engaging the connecting part 3 in the cutout 4 by sliding.
  • the 3E stop bar provides longitudinal locking of the second tube 2, in the direction represented by arrow 7.
  • the connecting parts 3 are alternately mounted, with the 3E stop bar one once placed on one side of the tube 1 and another time placed on the other side of the tube 1 and so on.
  • Two perpendicular tubes a first tube 1, of preferably vertical and load-bearing, and a second tube 2, of preferably horizontal and carried, are fixed to each other and are intended to transport a heat transfer fluid.
  • a plurality of such attached tubes preferably form a heat exchanger.
  • the connecting arrangement includes a connecting part 6 on which the second tube 2 is welded and which is housed in a cut 4 made in a profile 5, for example a flat profile, secured, preferably by welding, the along one of the generators of the first tube 1.
  • connection part 6 and of the cutout 4 Thanks to the complementary shapes of the part of connection 6 and of the cutout 4, the connection part 6 and the second tube 2 welded thereto are blocked radially.
  • the connecting part 6 consists of a metal part which, seen from the front as visible in FIG. 6, has a shape of O, vertical branches 6A and 6B and branches horizontal 6C and 6D. On one side of this piece, centered on the horizontal axis of symmetry of this part, is shaped a rounded cradle 6E intended to receive the second tube 2. Above this cradle 6E for the branch horizontal upper 6C and below this cradle 6E for the lower horizontal branch 6D, are shaped tail cross section locking parts dovetail. On the other side of the coin, it has a shape rounded in an arc centered on the longitudinal axis of the first tube 1.
  • connection arrangement is made by introducing the connecting part 6 into the cut 4 by sliding then welding on this part 3 the second tube 2.

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Description

La présente invention se rapporte à un échangeur thermique constitué d'au moins un tube porteur, dit premier tube, et d'une pluralité de tubes portés, dits seconds tubes, lesdits seconds tubes étant liés perpendiculairement audit premier tube, la liaison entre un second tube et ledit premier tube étant effectuée par un agencement de liaison comportant une pièce de liaison soudée audit premier tube et, pour chaque second tube, une partie de liaison soudée audit second tube.
Le document US-A-3265044 décrit un tel échangeur thermique.
Dans ce document, la pièce de liaison est une pièce référencée 25 soudée au tube référencé 17. Cette pièce 25 est assez épaisse, épouse l'arrondi du tube 17 et possède une lèvre supérieure 30 et une lèvre inférieure 32. Il existe autant de pièces 25 que de tubes perpendiculaires 27 à lier à un tube 17. Au tube perpendiculaire 17 est soudée une partie de liaison référencée 28, 29 venant s'accrocher aux lèvres 30 et 32.
Dans un tel agencement, les pièces de liaison 25 sont nombreuses et massives. Par ailleurs, lors des différents cycles de fonctionnement, compte tenu des dilatations, les tubes 27, liés aux parties de liaison 28, 29, coulissent dans la pièce de liaison 25 et peuvent s'en échapper sauf à prévoir des lèvres longues.
La présente invention propose une solution plus simple n'utilisant pas une pluralité de pièces de liaison telle que celle référencée 25 du document cité, permettant un certain coulissement longitudinal des tubes, mais en excluant la possibilité d'un déboítement.
L'invention a ainsi pour objet un échangeur thermique tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce que ladite pièce de liaison est unique et constituée d'un simple profilé plat soudé le long d'une génératrice dudit premier tube, ledit profilé présentant des découpes de réception desdites parties de liaison, un blocage radial desdits seconds tubes étant assuré par des formes complémentaires de la partie de liaison et de la découpe, et en ce que chaque partie de liaison comporte des moyens de butée longitudinale dans au moins un sens.
Avantageusement lesdites formes complémentaires sont en queue d'aronde.
Selon une première variante, le blocage longitudinal est réalisé par une barrette de butée portée par la partie de liaison.
Avantageusement, dans ce cas, la partie de liaison est constituée d'une pièce métallique qui a une forme de C, avec sur une de ses faces, centré sur l'axe de symétrie de cette pièce, un berceau destiné à recevoir le second tube et sur ses branches des parties de blocage de section transversale en queue d'aronde et sur l'autre face de la pièce, sur l'âme, ladite barrette de butée.
Selon une seconde variante, le blocage longitudinal est réalisé par une forme arrondie de la partie de liaison dans la direction longitudinale du second tube.
Avantageusement, dans ce cas, la partie de liaison est constituée d'une pièce métallique qui a une forme de O, avec sur une de ses faces, centré sur l'axe de symétrie horizontal de cette pièce, un berceau destiné à recevoir le second tube et sur ses branches horizontales, des parties de blocage de section transversale en queue d'aronde et avec sur l'autre face de la pièce, ladite forme arrondie en arc de cercle.
Avantageusement, ledit profilé est un profilé plat soudé de façon automatique le long d'une génératrice du premier tube.
De préférence, le premier tube est vertical et porteur et le second tube est horizontal et porté.
L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant qu'un mode de réalisation préféré de l'invention.
La figure 1 est une vue en coupe transversale selon I-I de la Fig 2 d'une première variante de réalisation montrant la liaison entre un tube porteur et un tube porté seulement, d'un échangeur thermique selon l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe longitudinale selon II-II de cette variante.
La figure 3 est une vue en perspective de la partie de liaison selon cette variante.
La figure 4 est une vue en coupe transversale selon IV-IV d'une seconde variante de réalisation de l'invention.
La figure 5 est une vue en coupe longitudinale selon V-V de cette variante.
La figure 6 est une vue de face de la partie de liaison selon cette variante.
La figure 7 est une vue en coupe selon VII-VII de la partie de liaison selon cette variante.
La figure 8 est une vue selon VIII de la partie de liaison selon cette variante.
La figure 9 est une vue en perspective de la partie de liaison selon cette variante.
Les figures 1 à 3 illustrent une première variante de réalisation de l'invention.
Les particularités de l'invention portant sur le mode de liaison des tubes portés sur un tube porteur, les figures ne représentent pas un échangeur complet mais seulement un tube porteur et un seul tube porté.
Deux tubes perpendiculaires, un premier tube 1, de préférence vertical et porteur, et un second tube 2, de préférence horizontal et porté, sont fixés l'un à l'autre et sont destinés à véhiculer un fluide caloporteur. Une pluralité de tels tubes fixés forment un échangeur thermique.
L'agencement de liaison comporte une partie de liaison 3 sur laquelle est soudé le second tube 2 et qui est logée dans une découpe 4 réalisée dans un profilé 5, avantageusement un profilé plat, solidaire du premier tube 1, de préférence par soudure automatique, le long d'une des génératrices de celui-ci.
Grâce aux formes complémentaires de la partie de liaison 3 et de la découpe 4, la partie de liaison 3 et le second tube 2 soudé sur celle-ci sont bloqués radialement.
De plus, un blocage longitudinal est également réalisé, dans un sens de déplacement.
Plus précisément, selon cette variante de réalisation, la partie de liaison 3 est constituée d'une pièce métallique qui a une forme de C, d'âme 3A et de branches symétriques 3B et 3C. Sur une des faces de cette pièce, centré sur l'axe de symétrie de cette pièce, est conformé un berceau arrondi 3D destiné à recevoir le second tube 2. De part et d'autre de ce berceau 3D dans les branches 3B et 3C, sont conformées des parties de blocage 3B', 3C' de section transversale en queue d'aronde. Sur l'autre face de la pièce, l'âme 3A présente une barrette de butée 3E s'étendant sur toute la longueur de l'âme 3A.
La mise en place de cet agencement de liaison est réalisé soit en introduisant la partie de liaison 3 dans la découpe 4 par coulissement puis en soudant sur les surfaces 3B" et 3C" de cette partie 3 le second tube 2, soit en soudant la partie de liaison 3 sur le second tube 2 puis en engageant la partie de liaison 3 dans la découpe 4 par coulissement.
Par engagement des parties en queue d'aronde des branches 3B et 3C dans la découpe 4 du profilé 5, qui est de forme complémentaire, le blocage radial du second tube 2 est obtenu. La barrette de butée 3E assure quant à elle le blocage longitudinal du second tube 2, dans le sens représenté par la flèche 7.
Pour obtenir un blocage longitudinal d'un ensemble de plusieurs tubes 1 et 2, les parties de liaison 3 sont montées de façon alternée, avec la barrette de butée 3E une fois disposée d'un côté du tube 1 et une autre fois disposée de l'autre côté du tube 1 et ainsi de suite.
Une seconde variante de réalisation est représentée sur les figures 4 à 9.
Deux tubes perpendiculaires, un premier tube 1, de préférence vertical et porteur, et un second tube 2, de préférence horizontal et porté, sont fixés l'un à l'autre et sont destinés à véhiculer un fluide caloporteur. Une pluralité de tels tubes fixés forment de préférence un échangeur thermique.
L'agencement de liaison comporte une partie de liaison 6 sur laquelle est soudé le second tube 2 et qui est logée dans une découpe 4 réalisée dans un profilé 5, par exemple un profilé plat, solidarisé, de préférence par soudure, le long d'une des génératrices du premier tube 1.
Grâce aux formes complémentaires de la partie de liaison 6 et de la découpe 4, la partie de liaison 6 et le second tube 2 soudé sur celle-ci sont bloqués radialement.
De plus, un blocage longitudinal est également réalisé, dans les deux sens de déplacement, cette fois.
Plus précisément, selon cette variante de réalisation, la partie de liaison 6 est constituée d'une pièce métallique qui, vue de face comme visible sur la figure 6, a une forme de O, de branches verticales 6A et 6B et de branches horizontales 6C et 6D. Sur une des faces de cette pièce, centré sur l'axe de symétrie horizontal de cette pièce, est conformé un berceau arrondi 6E destiné à recevoir le second tube 2. Au-dessus de ce berceau 6E pour la branche horizontale supérieure 6C et au-dessous de ce berceau 6E pour la branche horizontale inférieure 6D, sont conformées des parties de blocage de section transversale en queue d'aronde. Sur l'autre face de la pièce, celle-ci a une forme arrondie en arc de cercle centré sur l'axe longitudinal du premier tube 1.
La mise en place de cet agencement de liaison est réalisé en introduisant la partie de liaison 6 dans la découpe 4 par coulissement puis en soudant sur cette partie 3 le second tube 2.
Par engagement des parties en queue d'aronde des branches 6C et 6D dans la découpe 4 du profilé 5, qui est de forme complémentaire, le blocage radial du second tube 2 est obtenu. La forme en arc de cercle quant à elle assure le blocage longitudinal du second tube 2, dans les deux sens représenté par la double flèche 8.

Claims (7)

  1. Echangeur thermique constitué d'au moins un tube porteur (1), dit premier tube, et d'une pluralité de tubes portés (2), dits seconds tubes, lesdits seconds tubes étant liés perpendiculairement audit premier tube, la liaison entre un second tube (2) et ledit premier tube (1) étant effectuée par un agencement de liaison comportant une pièce de liaison (5) soudée audit premier tube (1) et, pour chaque second tube, une partie de liaison (3, 6) soudée audit second tube, caractérisé en ce que ladite pièce de liaison (5) est unique et constituée d'un simple profilé plat soudé le long d'une génératrice dudit premier tube, ledit profilé présentant des découpes (4) de réception desdites parties de liaison (3, 6), un blocage radial desdits seconds tubes étant assuré par des formes complémentaires de la partie de liaison (3, 6) et de la découpe (4), et en ce que chaque partie de liaison (3, 6) comporte des moyens de butée longitudinale dans au moins un sens.
  2. Echangeur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites formes complémentaires sont en queue d'aronde.
  3. Echangeur thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de butée longitudinale consistent en une barrette de butée (3E) portée par la partie de liaison (3).
  4. Echangeur thermique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de butée longitudinale sont obtenus par une forme arrondie de la partie de liaison (6) dans la direction longitudinale du second tube (2).
  5. Echangeur thermique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie de liaison (3) est constituée d'une pièce métallique qui a une forme de C, avec sur une de ses faces, centré sur l'axe de symétrie de cette pièce (3), un berceau (3D) destiné à recevoir le second tube (2) et sur ses branches (3B, 3C) des parties de blocage de section transversale en queue d'aronde et sur l'autre face de la pièce (3), sur l'âme (3A), ladite barrette de butée (3E).
  6. Echangeur thermique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie de liaison (6) est constituée d'une pièce métallique qui a une forme de O, avec sur une de ses faces, centré sur l'axe de symétrie horizontal de cette pièce, un berceau (6E) destiné à recevoir le second tube (2) et sur ses branches horizontales (6C, 6D), des parties de blocage de section transversale en queue d'aronde et avec sur l'autre face de la pièce (6), ladite forme arrondie en arc de cercle.
  7. Echangeur thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier tube (1) est vertical et porteur, et en ce que le second tube (2) est horizontal et porté.
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