Brevet FR2447530A1 — publié le 19800822

L'invention concerne un échangeur de chaleur è tubes en plomb pour des fluides corrosifs, constitué notamment par des tubes en plomb extrudés, dont les extrémités sont insérées et notamment soudées dans des fonds en acier, qui sont munis d'une couche protectrice, comportant des ouvertures de passage pour les tubes en plomb et qui est raccordée à ces derniers et dont ltepaisseur est supérieure a l'épaisseur de la paroi des tubes. De tels échangeurs de chaleur a tubes en plomb sont utilisés lorsqu'il faut refroidir par exemple des gaz ou des liquides corrosifs. Les gaz ou les liquides passent dans les tubes en plomb qui peuvent posséder une paroi d'une épaisseur d'environ 5 mm. Pour réaliser la protection des fonds sortant les tubes, constitués en acier, contre la corrosion, on recouvre ces fonds sur toute leur surface par une couche de plomb qui est raccordée aux tubes en plomb. Eventuellement on peut prévoir du caté de l'eau de refroidissement, et dans le cas où également on peut s'attendre a cet endroit a des corrosions, une protection supplémentaire en plomb ou en matière plastique. Les échangeurs de chaleur à tubes en plomb connus possèdent un fond portant les tubes, plat, par rapport auquel le gaz ou le liquide circule perpendiculairement. De ce fait il apparait des turbulences qui conduisent à une perte de charge assez importante. Les turbulences et le contournement des gaz au niveau des sections transversales respectives des tubes en plomb provoquent également une érosion au niveau des ouvertures de passage des tubes en plomb, étant donné que le plomb est rapidement éliminé en ces endroits. A cela s'ajoute le fait que, dans le cas où l'échangeur de chaleur à tubes en plomb est disposé verticalement, la face extérieure des fonds portant les tubes ou leur couche de protection est disposée essentiellement horizontalement. Par conséquent il peut s'y former des dépôts de particules de saletés et/ou de restes des fluides corrosifs. En particulier dans le cas d'échangeurs de chaleur pour des fluides gazeux, ceci entraîne la formation de condensats. Cependant les conden sats augmentent la corrosion, en particulier lorsqu'ils contiennent des traces de mercure. Assurément on a essayé de monter des plaques supplémentaires d'usure, par exemple constituées par des matières plastiques ou même en plomb, sur les fonds portant les tubes et sur leur couche protectrice. Mais ceci ne provoque qu'un déplacement de l'érosion. La corrosion de la couche protectrice en plomb ne peut pas ainsi être empêchée étant donné que par suite de l'effet de fendillement, les dépôts et la condensation sont encore augmentés. La présente invention a pour but de réduire ou d'éviter la corrosion et l'érosion dans la zone des fonds portant les tubes. Ce problème est résolu grâce au fait que les ouvertures de passage au moins de la couche protectrice située du côté de l'admission vont en se rétrécissant depuis la face extérieure de la couche protectrice en direction des tubes en plomb jusqu'à une section correspondant au diamètre intérieur des tubes en plomb, les surfaces rétrécies situées sur la face extérieure de la couche protectrice s'intersectant en formant des jonctions en forme d'arêtes. Dans le cas de l'échangeur de chaleur à tubes en plomb conforme à l'invention, également dans le cas où il est disposé verticalement, il n'y a pas de surfaces horizontales sur la couche de protection ou sur le fond portant les tubes. Par conséquent il ne peut se déposer ni saletés, ni condensats. Les concentrations nuisibles des fluides corrosifs dans la zone des fonds supportant les tubes sont supprimées. Par conséquent l'action de corrosion est également fortement réduite et exclue dans une large mesure. En raison de la forme rétrécie en cône des ouvertures de passage, des turbulences et des contournements des fluides en circulation, créant des turbulences, sont supprimés dans une large mesure. Par conséquent les phénomènes d'érosion, que l'on craint, ne se présentent plus.Au total l'échangeur de chaleur à tubes en plomb conforme à l'invention possède par conséquent une durée de vie qui est nettement supérieure à celle des échangeurs de chaleur à tubes en plomb connus. L'épaisseur du matériau de la couche de protection peut être égale à 3 à 7 fois l'épaisseur de la paroi des tubes en plomb. En général les rapports devraient être tels que l'angle d'obliquité des surfaces rétrécies atteigne environ 500. Dans le cas d'une forme de réalisation comportant des tubes en plomb possédant des nervures dirigées sensiblement radialement vers l'intérieur, on peut, afin d'éviter des endommagements de ces nervures, biseauter les bords frontaux desdites nervures, situées du côté du fond portant les tubes, conformément à l'angle d'obliquité desdites surfaces. Enfin l'invention prévoit que les surfaces de rétrécissement soient arrondies. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement aux dessins annexés une forme de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 représente une vue en plan d'une partie d'un fond portant les tubes d'un échangeur de chaleur à tubes en plomb. La figure 2 représente une coupe prise suivant la ligne Il-Il de la figure 1. La figure 3 représente une coupe prise suivant la ligne III-III de la figure 1. L'ensemble ou le paquet de tubes représenté, est cons titué par plusieurs tubes en plomb 1 parallèles entre eux, dont les extrémités sont soudées dans des ouvertures associées d'une plaque servant de fond de support des tubes et font saillie au-delà de cette plaque 2. Le fond de support des tubes comporte en outre une couche protectrice 3 en plomb déposée par plombage homogène sur la face extérieure de la plaque 2. Dans le cas de l'exemple de réalisation représenté les tubes en plomb 1 possèdent une paroi d'une épaisseur d'environ 7 mm et la couche protectrice 3 possède une épaisseur d'environ 40 mm. La couche protectrice 3 possède un nombre d'ouvertures de passage 4 qui correspond au nombre des tubes en plomb 1. Ces ouvertures de passage possèdent du côté de la plaque 2 une section cylindrique 5 qui se termine au niveau d'un épaulement 6. Les extrémités des tubes en plomb 1 sont reliées de façon homogène à la couche conductrice par l'intermédiaire de ces sections cylindriques 5. En outre les ouvertures de passage 4 possèdent extérieurement une section 7 qui va en se rétrécissant avec la forme d'un arc et qui est disposée de telle manière que les ouvertures de passage 4 se rétrécissent depuis la face extérieure de la couche de protection 3 en direction des tubes en plomb 1 jusqu'à présenter un diamètre égal au diamètre intérieur des tubes en plomb 1. Le dispositif est conçu de telle manière que les surfaces rétrécies 8 des sections 7 sur la face extérieure de la couche de protection se rencontrent en formant des jonctions en forme d'arêtes 9. Ceci est mis en évidence sur le modèle en forme de nids d'abeilles visible sur la figure 1. L'angle d'obliquité des surfaces rétrécies 8 est égal à environ 500. De ce fait chaque tube en plomb 1 reçoit, dans la zone du fond de support des tubes, la forme d'une trémie d'admission qui uniformise les conditions d'écoulement et réduit les turbulences ainsi que les pertes de charge et l'érosion, qui en découlent. Sur les figures 2 et 3 il est visible que les tubes en plomb 1 comportent des nervures 10 dirigées sensiblement radialement vers l'intérieur et qui sont arrondies conformément à l'angle d'obliquité, sur leurs faces frontales 11 situées du côté du fond de support des tubes, de telle manière que des endommagements de ces nervures sur le fond de support des tubes d'admission se trouvent évités. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur à tubes en plomb pour des fluides corrosifs, constitué notamment par des tubes en plomb extrudés, dont les extrémités sont insérées et notamment soudées dans des fonds en acier, qui sont munis d'une couche protectrice comportant des ouvertures de passage pour les tubes en plomb et qui est raccordw ces derniers et dont l'épaisseur est supérieure à l'épaisseur de la paroi dudit tube, caractérisé par le fait que les ouvertures de passage (4) au moins de la couche protectrice (3) située du côté de l'admission vont en se rétrécissant depuis la face extérieure de ladite couche en direction des tubes en plomb (1) jusqu'S une section dont le diamètre est égal au diamètre intérieur des tubes en plomb (1), les surfaces rétrécies {8) situées sur la face extérieure de la couche protectrice (3) se rencontrant en formant des jonctions en forme d'arêtes (9). 2. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, ca ractérisé par le fait que l'épaisseur du matériau de la couche protectrice (3) est égale à une valeur comprise entre 3 et 7 fois l'épaisseur de la paroi des tubes en plomb (1). 3. Echangeur de chaleur suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'angle d'obliquité des surfaces rétrécies (8) est égal à environ 500. 4. Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant des tubes en plomb qui possèdent des nervures dirigées essentiellement radialement vers l'intérieur, caractérisé par le fait que les arêtes frontales (11), situées du côté du fond de support des tubes, des nervures (10) sont biseautées conformément à l'angle d'obliquité. 5. Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les surfaces rétrécies (8) sont arrondies.