Brevet FR2415790A1 — publié le 19790824

La présente invention est relative, d'une manière générale, à des perfectionnements aux échangeurs de chaleur et plus particulièrement à une jointure flexible entre une plaque tubulaire et une calandre d'échangeur de chaleur. Les échangeurs de chaleur sont soumis à des phénomènes thermiques transitoires lors de leur utilisation normale, et également à des phénomènes thermiques transitoires pouvant se produi- re en raison de mauvais fonctionnements possibles dans le système on on les utilise, Les plaques tubulaires qui sont fixées à la calandre subissent par conséquent des tensions ou efforts thermiques élevés dans de tels échangeurs de chaleur Le résultat de ces tensions élevées est une rupture prématurée par fatigue, ce qui rend la possibilité de durée des soudures entre tubes et plaque tubulaire beaucoup plus courte que pour le reste de l'écban- geur de chaleur.Par conséquent, en réduisant les tensions ou efforts à l'endroit des soudures, la durée de l'échangeur de chaleur pourrait étre augmentée, Le but essentiel de la présente invention est en conséquence de prévoir un échangeur de chaleur dans lequel les problèmes précédents sont évités, Une rigidité suffisante est prévue à la jointure flexible de manière à ne pas créer de problèmes résultant de vibrations provoquées par fluage ou de vibrations extérieures transmises depuis les parties voisines de l'installation. La présente invention concerne, en conséquence, un échangeur de chaleur qui comprend une partie formant calandre, une sé rié de tubes disposés dans cette calandre1 une plaque tubulaire fixée à la calandre, les extrémités des tubes étant montées dans des ouvertures pratiquées dans cette plaque tubulaire, cet échangeur de chaleur étant caractérisé en ce que la plaque tubulaire comporte une partie flexible interposée entre sa partie principale et la calandre-de manière à réduire les tensions ou efforts provoqués par la chaleur, entre la calandre et cette plaque tubulaire. L'invention pourra mieux entre comprise encore gr ce à la description suivante d'une forme de réalisation préférée illustrée à titre d'exemple seulement par les dessins annexés. La Figure 1 est une vue en coupe partielle d'un échan geur de chaleur utilisé suivant la technique antérieure, La Figure 2 est une vue en coupe partielle d'un échangeur de chaleur utilisé suivant la présente invention. Les Figures 3, 4 et 5 sont des vues en coupe partielles d'échangeurs de chaleur, matérialisant plusieurs formes de réalisation de la présente invention. Les dessins présentent des portions d'un échangeur de chaleur 1, cpmportant une calandre cylindrique 3 A l'intérieur de cette calandre 3, se trouvent une série de tubes 5 qui sont1 d'une façon générale, parallèles à cette calandre, ainsi qu'une plaque tubulaire 7 Cette dernière présente une série de trous 8 dans lesquels les extrémités des tubes 5 sont introduites. Les tubes 5 sont, d'une façon générale, dilatés pour entrer en contact avec la plaque tubulaire 7 et leurs extrémités sont soudées de façon étanche à cette plaque tubulaire. Des plaques tubulaires 7 sont formées d'une pièce avec les calandres 3 ou assemblées à celles-ci par soudage ou d'autres moyens. Bien que toutes les formes de réalisation représentent les plaques tubulaires comme étant formées d'une pièce avec les calandres, les spécialistes dans ce domaine pourront aisément appliquer les perfectionnements décrits dans le cas présent, à des jointures soudées ou autres entre plaques tubulaires et ca landre Comme illustré par la Figure 2, la plaque tubulaire 7 est assemblée ou fixée à la calandre 3 par une jointure flexible 9 prévue entre la partie principale de la plaque tubulaire 7 et la calandre 3. La jointure flexible comprend un segment cylindrique formant une jupe 11 qui pend depuis la plaque tubulaire 7 et est fixée à la calandre 3 ou solidaire de celle-ci.La longueur de la jupe ll est essentiellement supérieure à son épaisseur.Un congé 17 et un rayon 19 sont prévus respectivement à la jointure de la jupe avec la plaque tubulaire 7 et à la jointure de cette jupe avec la calandre 3, pour réduire au minimum la concentration d'efforts ou de tensions à ces endroits. Dans la forme de réalisation illustrée par la Figure 2, une portion de calandre 20, voisine du côté,comportant les tubes, de l'échangeur de chaleur, est d'un diamètre agrandi par rapport à la portion de calandre 21 et d'une épaisseur légèrement supérieure à cette même portion, au voisinage du côté, correspondant à la calandre,de l'échangeur de chaleur. Comme illustré par la Figure 3, une rainure circonférentielle 22 est prévue dans l'extérieur de la calandre 3, au voisinage de la plaque tubulaire 7, afin d'augmenter la flexibilité de la jointure 9A entre la plaque tubulaire 7 et la calandre 3. Suivant la Figure 4, on prévoit des rainures cirdonre- rentielles 23 et 25,créées au voisinage de la périphérie extérieure de la plaque tubulaire 7 afin de former la jointure flexible 9B entre la plaque tubulaire 7 et la calandre 3. Les rainures 23 et 24 sont en alignement et s'étendent sur moins de la moitié de l'épaisseur de la plaque tubulaire 7. Une rainure circonférentielle 22 est prévue dans l'extérieur de la calandre et coopère avec les rainures 23 et 25 pour assurer la flexibilité de la jointure 9B. Comme illustré par la Figure 5, des rainures circonférentielles 27 et 29 sont prévues à la périphérie extérieure de la plaque tubulaire 7, au voisinage de la calandre 5, pour former une jointure flexible 9C entre cette plaque tubulaire 7 et la calandre 3. Les rainures 27 et 29 sont décalées et s'étendent, à l'intérieur de la plaque tubulaire, sur une distance supérieure à la moitié de l'épaisseur de cette plaque. Les formes de réalisation décrites ci-dessus augmentent avantageusement la flexibilité de la jointure existant entre la plaque tubulaire 7 et la calandre 3 et réduisent ainsi les tensions ou efforts thermiques, afin d'améliorer la durée des échangeurs de chaleur sans rendre la jointure flexible au point que des vibrations provoquées par fluage et des vibrations externes affectent cette jointure. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur comprenant une calandre, une série de tubes disposés à l'intérieur de cette dernière, une plaque tubulaire fixée à cette calandre, les extrémités des tubes étant montées dans des ouvertures prévues dans cette plaque tubulaire, caractérisé en ce que la plaque tubulaire comporte une partie flexible prévue entre sa partie principale et la calandre, afin de réduire les tensions ou efforts dus àvla chaleur, entre la calandre et la plaque tubulaire. 2 Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie flexible susdite est constituée par une zone rainurée de la plaque tubulaire, au voisinage de la calandre. 3. Echangeur de chaleur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la zone rainurée comporte une première rainure prévue d'un côté de la plaque tubulaire, et une seconde rainure prévue du c8té opposé de cette plaque et au voisinage de la calandre. 4, Echangeur de chaleur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les rainures comportent une portion extrême intérleure arrondie. 5. Echangeur de chaleur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les rainures sont en alignement. 6. Echangeur de chaleur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les rainures sont décalées l'une par rapport à l'autre. 7. Echangeur de chaleur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la profondeur des rainures est supérieure à la moitié de l'épaisseur de la plaque tubulaire, 8. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie flexible comprend un segment, formant flasque, appartenant à la plaque tubulaire et s'étendant axialement et, d'une façon générale, parallèlement a la calandre, en étant relié à cette dernière à son extrémité axiale. 9 Echangeur de chaleur suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le segment formant flasque est d'une longueur axiale supérieure à son épaisseur. lo. Echanr-eur de chaleur suivant la revendication 5, ca ractérisé en ce que la calandre présente une rainure dans sa surface extérieure, au voisinage de la plaque tubulaire,