Brevet FR2045895A1 — publié le 19710305

La présente invention concerne des réchauffeurs de produits à traiter en circulation, servant à réchauffer divers produits de départ en circulation dans des installations telles que des raffineries de pétrole, 5 Ces réchauffeurs comportent généralement une chambre de chauffage ou laboratoire de four pourvu d'au moins un brûleur et traversée par plusieurs tubes transportant le courant de fluide à réchauffer. Le montage de ces tubes n'est pas simple, car il faut 10 leur ménager la possibilité de se dilater dans le sens de leur longueur. D'un autre côté, ils doivent conserver leurs positions > relatives les vais par rapport aux autres, afin de garantir un chauffage uniforme et suffisant. Le maintien en place des tubes est, à cet égard, rendu encore plus difficile par le fait que, 15 pouvant être chauffés de façon non uniforme, ils peuvent se cintrer et s'écarter de la position qui leur est assignée. De plus, il peut arriver qu'un ou plusieurs des brûleurs tombent en panne et que les différents tubes soient alors soumis à des influences thermiques différentes. 20 Comme les tubes ont un assez grand diamètre, par exemple 20,52 cm, toute tentative de les maintenir en place impliquerait des forces très grandes. C'est ainsi qu'une façon de les retenir pourrait consister à les relier aux parois du réchauffeur. Toutefois, cette solution présente le grand inconvénient de néces-25 sitër une construction massive des parois du réchauffeur pour leur permettre de résister aux forces qui pourraient leur être appliquées par les tubes,et cette solution entraînerait par conséquent une augmentation considérable du prix du réchauffeur ainsi que de sa complexité et du temps nécessaire à sa construc-50 tion. La présente invention a donc pour but de présenter un mode relativement simple de maintien en place des tubes, et, à cet effet, elle a pour objet un dispositif permettant de les retenir les tons par rapport aux autres dans de tels réchauffeurs. '35 Selon la présente invention, un dispositif de guidage de tubes pour deux rangées de tubes est disposé dans un réchauffeur, ce dispositif comportant plusieurs barres de retenue, articulées les unes sur les autres, par paires successives, en des points proches de leurs extrémités, de façon à constituer 40 un treillis en zigzag définissant entre ses sommets des angles 70 20877 2 2045895 entrants dans lesquels les tubes sont logés, les ouvertures de ces angles rentrants, entre les barres de retenue, ayant une dimension inférieure à celle du diamètre des tubes, de sorte que ces derniers sont retenus en place tout en étant libres 5 de se dilater longitudinalement les Uns par rapport aux autres et que toute tendance d'un tube à se gauchir en s'écartant de sq^osition axiale provoque le pivotement des barres de serrage retenant ce tube, de sorte que le treillis tend à enserrer plus étroitement les autres tubes et retient ainsi le tube ayant 10 tendance à se gauchir. L'installation d'un tel dispositif de guidage de tubes est très simple et très peu onéreuse; le système utilise la résistance mécanique des autres tubes pour empêcher un tube particulier de se gauchir. Il n'y: apar conséquent pas besoin 15 d'un renforcement spécial des parois du réchauffeur. Lorsque les rangées comportent un nombre relativement grand de tubes, on peut se fier entièrement sur les tubes eux-mêmes dans le système pour qu'ils se retiennent entre eux, tandis que lors-- qu'il y a relativement peu de tubes il est souvent désirable 20 de relier les extrémités du dispositif supportant les tubes aux parois opposées du réchauffeur, afin d'assurer un soutien supplémentaire aux tubes. Les forces transmises aux parois extrêmes sont cependant assez-faibles, de sorte qu'elles ne nécessitent au plus qu'un très faible renforcement. 25 Bien que le dispositif de guidage de tubes de la pré sente invention soit très efficace pour empêcher la déformation d'un tube particulier, ou de plusieurs tubes par rapport à leurs axes, il permet la dilatation et le retrait thermique des tubes dans le sens de leurs longueurs, indépendamment les 30 uns des autres. Pour maintenir en place les tubes aux extrémités des rangées, il est nécessaire de recourir à des éléments extrêmes de retenue qui enserrent suffisamment les derniers tubes et coopèrent avec les éléments de retenue pour verrouiller ces 35 tubes à leur position, et qui sont articulés sur la dernière barre de retenue. Lorsque le dispositif de guidage de tubes doit être relié aux parois du réchauffeur, ces éléments extrêmes de retenue sont reliés aux parois. Les tubes des paires de rangées de tubes sont normale-ment écartés- et disposés de façon telle que leurs axes longitu 70 20877 3 2045895 dinaux soient placés selon une disposition géométrique triangulaire, car cette disposition assure en effet un chauffage bien uniforme de chaque tube sur toute sa circonférence. Toutefois, l'invention est également applicable dans le cas où les tubes 5 sont placés selon une disposition géométrique carrée, ou selon toute autre disposition. Afin d'assurer le soutien du dispositif de guidage de tubes, les barres de retenue de ce dispositif doivent reposer sur des éléments de support fixés à la surface extérieure des 10 tubes, de façon à retenir le dispositif dans une position sensiblement horizontale. Le dispositif de guidage de tubes de la présente invention est particulièrement utile dans les réchauffeurs comportant quatre ensembles verticaux de tubes traversant la chambre de 15 chauffage, tous ces tubes étant formés par cintrage d'un seul tronçon de tube, les deux tronçons de tube, ou bien étant constitués de tronçons de tube séparés. Les quatre ensembles verticaux de tubes peuvent être positionnés de façon telle qu'un ensemble s'étende verticalement à proximité de parois opposées, tandis 20 que les deux autres ensembles s'étendent verticalement côte à côte au centre de la chambre, entre les parois latérales. Le.dispositif de guidage de tubes convient alors parfaitement pour retenir les tubes des deux ensembles situés au milieu de la chambre. - ■ • • - - -25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de l'exemple-suivant, décrit en se rapportant au dessin annexé dans lequel : la figure 1 représente une vue en coupe d'un réchauffeur comportant le dispositif de la présente invention; 30 les figures 2 et 3 sont des vues en plan agrandies", faites par A-A de la figure 1 et représentant respectivement les tubes en position normale et dans une position où l'on a exagéré leur tendance au gauchissement; la figure 4 est une vue détaillée en élévation faite 35 par B-B de la figure 2; la figure 5 est une vue schématique en plan représentant la disposition des tubes à l'intérieur du réchauffeur de la figure 1. Le réchauffeur 10 représenté sur les figures comprend 40 une chambre de chauffe à foyer 12, délimitée par des parois laté- 20877 4 2045895 raies 14 revêtues de calorifuge 16 et par un plancher 18. Une ouverture d'évacuation 20, située au sommet de la chambre, conduit à une cheminée. Des brûleurs (non représentés) sont disposés sur le plancher 18. , . 5 Plusieurs tubes 22 sont disposés dans la chambre 12, chacun de ces tubes étant cintré de façon à constituer quatre tronçons ou conduits verticaux. Les tubes 22 comportent des tronçons verticaux 24 et 26, adjacents aux parois latérales 14, deux tronçons centraux 28 et 30, situés au milieu de la chambre, 10 et les tronçons 24 et 28, ainsi que les tronçons 26 et 30 respectivement, sont reliés à leurs extrémités supérieures par des 'tronçons 32 et 34, tandis que les tronçons 28 et 30 sont reliés à leurs extrémités inférieures au moyen d'un coude en U 36. La figure 5 montre clairement que les tronçons 24 et 28 sont déca-15 lés par rapport aux tronçons 26 et 30, de sorte que les tubes des tronçons centraux 28 et 30 sont espacés selon une disposition triangulaire. Les tubes 22 sont supportés par une barre transversale 40, disposée dans le plancher 18 et-sur laquelle reposent 20 les coudes 36, et ils sont maintenus en place à l'aide-de che-. villes 42, faisant saillie des tubes et pénétrant dans la barre 40, ainsi qu'aux extrémités inférieures des tronçons 24 et 26. Il est important que les tronçons centraux 28 et 30 soient retenus à leurs positions réciproques afin de conserver 25 un chauffage régulier sensiblement uniforme ainsi qu'à leurs positions centrales de.façon que les parois latérales 14 n'aient pas à supporter de forces trop importantes. Si ces tronçons sont ainsi retenus, alors les extrémités supérieures des tronçons 24 et 26 n'ont simplement besoin que de.guides coulissants 50 auto-30 risant la dilatation et la contraction thermique des tubes des tronçons 24 et 26, et aucune force importante ne sera appliquée aux parois latérales 14. Le dispositif 60 de guidage de tubes selon l'invention permet d'obtenir cette retenue efficace des tubes des tron-35 çons centraux 28 et 30, et l'on a représenté ce sidpositif de façon plus détaillée sur la figure 2. Le dispositif comporte plusieurs barres de retenue 62, articulées les unes aux autres par paires succesàves, en des points proches de leurs extrémités, au moyen d'axes d'articu-40 lation 64 (figure 3)« Il est.possible d'utiliser des vis et des 70 20877 2045895 écrous, au lieu des axes 64. Ainsi, les barres de retenue 62 sont assemblées selon une configuration horizontale en zigzag et les tubes des tronçons 28 et 30 sont logés dans les angles rentrants de cette configuration en zigzag» La distance entre 5 les extrémités des barres de retenue 62 délimitant un angle rentrant, c'est-à-dire la distance x, est inférieure au diamètre des tubes, de sorte que ces derniers sont retenus dais les concavités. Les tubes des tronçons 28 et 30 comportent de petits 10 supports 66 soudés sur leur périphérie et sur lesquels reposent simplement les barres de retenue 62. Des éléments extrêmes de fixation 68 sont disposés aux extrémités du dispositif. Ainsi qu'onpsut le voir, ils ont une forme telle qu'ils embrassent suffisamment chaque tube extrê-15 me pour le maintenir en place. Les éléments 68 sont articulés sur la dernière barre de retenue 62. Normalement , le dispositif 60 maintient de lui-même les tubes des tronçons 28 et 30 à leurs positions correctes, mais, si le nombre de tubes présents est relativement faible, il 20 peut être souhaitable de lier l'élément extrême 68 aux parois avant et arrière 72 au moyen de liaisons articulées 70. Le système 60 retient les tubes de la façon qui sera décrite en se référant aux figures 2 et 3» Si, à la suite d'un chauffage non uniforme consécutif à une panne d'ion brûleur (non 25 représenté) ou bien consécutif à une surchauffe dans le tube, l'un des tubes 128 tend à s'écarter de la position verticale, il aura tendance à se déplacer dans le sens de la flèche 130. Dans cette éventualité comme il est retenu dans l'angle rentrant formé par les barres 62, il tend à faire pivoter les barres 62, 30 qui l'enserrent, dans le sens des flèches 132. En tendant à pivoter les unes par rapport aux autres, les barres 62, par un effet de ciseau, enserrent encore plus étroitement les tubes proches du tube défectueux 128. Par conséquent, pour se gauchir, le tube 128 doit courber en même temps-la totalité des tubes des 35 tronçons 30, de sorte que, bien qu'une légère flèche se produise, cette dernière est suffisamment faible pour n'avoir aucune importance. On comprendra donc que le système 60, bien que très simple et peu onéreux, est extrêmement efficace pour maintenir 40 en place les tubes des portions 28 et 30. En outre, il ne trans 70 20877 6 2045895 met que peu, ou pas du tout, d'efforts supplémentaires aux parois 14 et 72 du réchauffeur, de sorte que ces dernières n'ont pas besoin d'un renforcement coûteux. Ce dispositif, bien que produisant un effet efficace 5 de retenue dans le sens horizontal, laisse aux tubes des tronçons 28 et 30 toute la liberté nécessaire à leur dilatation et à leur contraction thermiques, même si des tubes voisins se dilatent différemment à cause, par exemple, d'effets de chauffage différents, ou bien si, à la suite de la défaillance d'un brûleur, 10 différents tubes se dilatent 1ongitudinalement de quantités différentes. Il est bien entendu que cet exemple n'est nullement limitatif et que l'on pourrait envisager de nombreuses modifications de détails, ou bien recourir à des-moyens équivalentsy 15 sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. 70 20877 7. 2045895 BEVBHDICATIONS 1. Dispositif de guidage de tubes pour deux rangées de tubes dans un réchauffeur, caractérisé par le fait qu'il comporte plusieurs barres de retenue, articulées les unes sur les autres, 5 parpaires successives, en des points proches de leurs extrémités, de façon à constituer un treillis en zigzag définissant entre ses sommets des angles rentrants dans lesquels les tubes sont logés, les ouvertures de ces angles rentrants, entre les barres de retenue, ayant une dimension Inférieure à celle du diamètre des 10 tubes, de sorte que ces derniers sont retenus en placey tout en étant libres de se dilater longitudinalement les uns par rapport aux autres et que toute tendance d'un tube à se gauchir, en s'écartant de sa position axiale, provoque le pivotement des barres de serrage retenant ce tube^ de sorte que le treillis* 15 tend à enserrer plus étroitement les autres tubes et retient ainsi le tube ayant tendance à se gauchir» 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, pour retenir les tubes situés aux extrémités-des rangées, des éléments extrêmes de retenue.sont prévus, chacun 20 de ces éléments étant articulé à une barre de retenue et s'étendant suffisamment autour des tubes extrêmes des rangées pour coopérer avec les barres de retenue de manière à serrer lesdits tubes extrêmes des rangées. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le 25 fait que les éléments extrêmes de retenue sont articulés aux parois du réchauffeur. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les tubes des deux rangées sont écartés les uns des autres et disposés de façon 30 telle que leurs axes longitudinaux soient disposés selon une disposition triangulaire. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,1 caractérisé par le 'fait que les barres de retenue reposent sur des éléments fixés sur les surfaces extérieures 35 des tubes. • 6. Réchauffeur de fluide en circulation, pour processus, comportant une chambre de chauffe à foyer et caractérisé par le fait que cette chambre est traversée par quatre rangées verticales de tubes essentiellement parallèles dont deux rangées 40 sont près des parois latérales opposées, tandis que les deux 70 20877 8 2045895 autres sont côte à côte dans ladite chambre, ces deux dernières rangées étant retenues au moyen d'un dispositif de guidage de tubes selon les revendications précédentes, prises dans leur ensemble. 5 7. Réchauffeur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les quatre rangées ont été formées par cintrage de tronçons de tubes, de sorte que, dans toutes les rangées, les tubes correspondants sont reliés en série- 80 Réchauffeur selon les revendications 6 ou 7* carac-10 térisé par le fait que les extrémités du dispositif de guidage des tubes sont fixées aux deux parois latérales opposées de la chambre le long desquelles il n'y a pas de rangée de tubes.