Brevet FR2050309A1 — publié le 19710402

Les tubes d'échangeurs de grandes dimensions sont souvent le siège de vibrations violentes qui provo@uent des ruptures soit au droit des plaques tubulaires, soit au droit des chicanes. Les forces excitatrices sont d'origine hydraulique ou aérodynamique. Elles ont leur siège dans l'écoulement du hume s'effectuant dans le faisceau tubulaire. Ces fréquences excitatrices dépendent le la disposition relative des tubes, de la direction et de la valeur absolue des vitesses du fluide, etc ... Pour prévenir des ruptures par fatigue des tubes, il faut que leur fréquence propre, compte tenu -le la masse ajoutée due au fluide ambiant, soit suffisamment élevée par rapport à la fréquence maximale des forces perturbatrices. L'augmentation des fréquences propres des tubes d an faisceau tubulaire stobtient en prévoyant des appuis intermédiaires judicieusement situés entre les deux plaques tubulaires. Ces appuis ne peuvent pas, en général, être constitués par les chicanes prévues pour guider l'écoulement. En effet, le jeu entre les tubes et les chicanes compatible avec les problèmes que pose la construction du faisceau tubulaire peut varier de 4 à 6/10 de mm. T,es chicanes peuvent donc linter l'aplitude des vibrations, mais ne constituent pas un appui, et par conséquent, n'entranent pas une augmentation de la fréquence propre du tube. La présente invention a pour objet un procédé perraettant de suppri mer les jeux des tubes dans les chicanes choisies pour constituer lGs appuis intermédiaires. La suppression du jeu stobtient par déformation plastique des tubes par pression fluide au droit desdites chicanes d'appui. melon ltinvention un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé comporte une tige support percée d'un canal amenant un fluide sous pressien, à 1' extrémité de laquelle est -fixé un corps cylindrique de diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur du tube, constitué par deux embouts reliés axialement par un ou plusieurs tirants et par une ne dont le diamètre extérieur correspond à celui des en.bouts, le canal d'amenée du fluide sous pression débouchant entre les deux erflbouts, dans l'espace entre la membrane et les tirants. Le dispositif est inséré Dans les tubes dtun échangeur, et est amené au droit des chicanes choisies co--rne appui pour les tubes. On établit alors la pression du fluide qui stapplique à la paroi intérieure du tube par l'intermédiaire de la membrane produisant une déformation plastique de celui-ci à cet endroit, ayant pour effet de le plaquer contre la chicane, Supprimant ainsi le jeu entre le tube et la chicane. Pour que le jeu entre chicane et tube disparaisse coinplètement, il faut judicieusement calculer la pression et le jeu initial entre chicane et tube. Dans certaines dispositions, on pourra prévoir dans la chicane une ou plusieurs gorges de forme et de dimensions convenables pour obtenir une suppression plus complète du jeu. On pourra, pour faciliter llextraction du dispositif cylindrique après déformation du tube, mettre la membrane sous vide pour accroftre son jeu par rapport à I'intérieur du tube. Dans le cas où plusieurs chicanes devraient etre prévues comme appui interrnédciaire, 9n peut prévoir sur la même tige plusieurs dispositifs cylindriques à la suite les une des autres, permettant de déformer simultanément le tube au droit des chicanes. Lesdits dispositifs cylindriques peuvent être reliés par des tiges filetées permettant de faire varier leur distance respective. La longueur de la membrane sera étudiée en fonction du problème à résoudre et suivant les cas elle pourra être légèrement plus grande que l'épaisseur de la chicane. Afin de bien faire comprendre l'invention, un mode de réalisation non limitatif, donné à titre l'exemple, va maintenant être décrit en référence aux figures énumérées - la figure 1 est une coupe axiale "un dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe axiale d'uni variante comportant des gorges dans l'orifice de la chicane, - la figure 3 est une vue en coupe axiale d'une variante comportant plusieurs dispositifs à la suite les uns des autres. On voit sur la figure 1 une ciiicane 1 d' échangeur de chaleur avec un tube Z de cet échangeur, passant à travers un orifice 3 de cette membrane. n existe un certain jeu entre le tube 2 et la paroi de l'oridice 3, indispensable pour des raisons de construction et d'insertion des tubes. Le dispositif selon l'invention, pour déformer le tube en augmentant son diamètre au droit de la chicane et ainsi suppri mer le jeu, est constitué par deux embouts 4 et 5 ayant un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur du tube I reliés axialement par un corps central 6 et par une membrane 7 dont le diamètre intérieur correspond à celui des embouts. Ce dispositif est fixé au moyen d'un embout fileté 8 comportant un joint d'étanchéité 9 à l'extrémité d'une tige 10 qui sert à la mise en place du dispositif à partir de l'extrémité du tube, cette tige étant percée d'un canal 11 qui se raccorde avec le canal 12 qui débouche dans l'espace 13 entre la meingbrane 7 e@ l@ thra@@ 6 @t qui permet d'y amener un fluide sous pression. Dn voit que, dans ces conditions, la mise en pression de 1:espace 13 va provoquer la déforrnation de la n embrane 7 et, en conséquence7 celle du tube Z en augmentant son diamètre par déferrnation de sa paroi pour plaquer celle-ci contre la paroi de orifice de passage 3, supprimant le jeu entre le tube 2 et cet orifice. On voit sur la figure 2, une variante d'exécution dans laquelle des gorges 14 ont été réalisées dans l'orifice 3 des chicanes 1, afin d'opte nir une suppression plus complète du jeu entre le tube 2 et ladite chicane. La figure 3 montre une autre variante de l'invention, établie pour le cas où plusieurs chicanes sont prévues comme appuis intermédiaires, afin de permettre de déforner simultanément le tube au droit de chaque chicane. Dn y voit deux éléments cylindriques 15 et 15t selon l'invention reliés entre eux et aux autres éléments non représentés, par des tiges de raccordement creuses 16, 17 et 18, fixées par vissage sur les embouts filetés 8, ces tiges ayant une longueur en rapport avec ment des chicanes 1 et 1' et cor,partant une canalisation 19 se rac-ordant à la canalisation interne 12 de chaque élément cylindrique, cette canalisation traversant l'élément de part en part dans ce cas particulier. Dans ces conuitions, la mise en pression du fluide dans les canalisations 19 et 12 va provoquer la déformation simultanée des membranes 20 et 21 des cylindres 15 et 1 5', polir plaquer les parois du tube 2 contre les orifices des chicanes 1 et 1 REVENDICTlONS 1. Procédé en vue de supprimer le jeu des tubes d'échangeurs de chaleur dans leur orifice de traversée des chicanes choisies comme appuis intermédiaires, par déformation plastique des tubes par pression fluide, au droit desdites chicanes. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon 1 essentiellement caractérisé en ce qui comporte une tige support percée d'un canal amenant un fluide sous pression, à extrémité de laquelle est fixé un corps cylindrique de diamètre 1 lgrement inférieur au diamètre inté- rieur du tube, constitué par deux embouts reliés axialement par un ou plusieurs tirants et par une membrane dont le diamètre extérieur correspond à celui des embouts, le canal d'amenée du fluide sous pression débouchant entre les deux embouts, dans l'espace entre la membrane et les tirants. 3. Dispositif selon 2 dans lequel orifice de traversée des chicanes comporte au moins une gorge de forme et de dimension convenables pour assurer une suppression plus complète du jeu entre l'orifice et le tube. -. Disposition comportant plusieurs dispositifs selon 2 placés les uns à la suite des autres et reliés par des tiges creuses permettant de leur amener un fluide sous pression.