Brevet FR2501849A1 — publié le 19820917

La présente invention se rapporte à un corps de chauffe comprenant des tubes plats disposés parallèlement, raccordés à des tubes collecteurs d'arrivée et de retour et dans lesquels sont disposées dans la région des trous de raccordement des pièces d'appui appuyées contre les surfaces internes opposées et destinées à transmettre la pression de soudage. Il a déjà été proposé un corps de chauffe de ce genre dans lequel les tubes collecteurs sont disposés contre la face arrière des tubes plats, qui sont situés dans un mê- me plan et qui sont raccordés aux tubes collecteurs par sou- dage sur bossages. Dans cette technique de fabrication ra- tionnelle, tous les raccordements peuvent être réalisés en même temps, l'une des électrodes d'une machine à souder étant appliquée contre les tubes collecteurs et l'autre électrode contre les tubes plats avec une pression qui peut atteindre jusqu'à 800 kg. Afin que les tubes plats ne soient pas dé- formés, il est prévu, à l'intérieur de ces tubes, des pièces d'appui disposées dans la région de chacun des trous de rac- cordement et qui sont appuyées contre les surfaces internes opposées du tube plat. Pour pouvoir appliquer le procédé de soudage sur bossages, il a été proposé, dans le cas des corps de chauffe déjà connus, de repousser vers l'extérieur, sur les tubes collecteurs ou les tubes plats, au droit de chaque trou de raccordement, une région de la paroi du tube qui en- toure ce trou de manière que le soudage sur bossages puisse être exécuté avec le segment tronconique en saillie sur la surface du tube qui résulte de ce repoussage. (brevet suisse n0 592 290). Suivant une autre proposition antérieure, on soude dans les tubes plats, au droit de chaque trou de raccorde- ment, des pièces intercalaires en forme de bagues qui tra- versent entièrement l'espace intérieur tubulaire des tubes plats et font saillie au-delà de ces tubes vers un côté, de sorte qu'elles peuvent absorber la pression de soudage que l'on doit appliquer lors du soudage sur bossages, les extré- mités saillantes de ces pièces intercalaires pouvant ètre raccordées en même temps aux tubes collecteurs à tous les raccordements, au moyen du soudage sur bossages. Toutefois, ce procédé présente encore l'inconvénient consistant en ce que les pièces intercalaires devant être insérées dans les tubes plats doivent être soudées dans les tubes plats par soudage autogène ou au C02. Pour la fabrication d'un tel corps de chauffe, les tubes plats fabriqués en grandes longueurs doivent être coupés à la dimension désirée et fermés aux extrémités lors- que les tubes collecteurs doivent être raccordés à la face arrière des tubes plats. Le problème de la fermeture des tu- bes plats à leurs extrémités est supprimé dans d'autres modes de construction connus des corps de chauffe dans lesquels les tubes plats débouchent par leurs extrémités frontales dans les tubes collecteurs disposés à l'extrémité. Dans les corps de chauffe connus cités au début, on ferme les tubes plats à leurs extrémités par un couvercle soudé, après avoir insé- ré préalablement dans le tube plat les pièces d'appui qui doivent être disposées au droit de chaque trou de raccorde- ment. Ce procédé exige beaucoup d'adresse et n'est pas très économique. Lorsqu'on utilise des tubes plats de forme par- ticulièrement plate, les extrémités de ces tubes peuvent ê- tre fermées par soudage des régions marginales, préalable- ment rabattues vers l'intérieur, des parois des tubes, qui sont très rapprochées en raison de la petitesse de la lar- geur libre. Toutefois, ceci exige à nouveau une déformation préalable des extrémités des tubes plats. Le problème qui est à la base de l'invention consiste donc à créer un corps de chauffe qui puisse être fabriqué rationnellement avec aussi peu de travail que pos- sible des éléments à réunir et en utilisant le soudage par compression. Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait qu'à chaque extrémité frontale de chaque tube plat préalablement coupé à longueur est disposée une pièce d'ap- 250 1849 pui pliée en U, de largeur à peu près égale à la largeur libre du tube plat, dont les deux extrémités recourbées en- tourent coaxialement et sur une partie de leur périmètre des trous de raccordement ménagés à une certaine distance de l'extrémité frontale considérée du tube plat et de part et d'autre de l'axe longitudinal du tube plat, à une certaine distance de cet axe, et qui forme en même temps la paroi de fermeture frontale du tube plat et est soudée à ce tube le long du bord extrême du tube, et en ce que les tubes plats sont raccordés aux tubes collecteurs par soudage par compres- sion, au moyen de bagues d'assemblage disposées chacune au droit d'un trou de raccordement, coaxialement à ce trou, en- tre le tube plat et le tube collecteur. L'avantage du corps de chauffe suivant l'invention consiste en ce qu'il n'est pas nécessaire de déformer les ex- trémités des tubes plats pour fermer ces derniers par soudage et qu'avec les pièces d'appui nécessaires pour le soudage sur bossages, on insère en même temps dans le tube une paroi de fermeture frontale lors du soudage de laquelle les pièces d'appui sont fixées en bonne place dans la région des trous de raccordement. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, - la Fig. 1 est une vue avant du corps de chauffe; - la Fig. 2 est une vue de c8té du corps de chauf- fe comportant des tubes plats sur un côté des tubes collec- teurs; - la Fig. 3 est une vue de côté d'une autre forme de réalisation du corps de chauffe, avec des tubes plats des deux c8tés des tubes collecteurs; - la Fig. 4 représente à plus grande échelle une extrémité arrachée d'un tube plat avec une pièce d'appui in- sérée; - la Fig. 5 montre l'extrémité d'un tube plat, de la même façon que la Fig. 4 mais avec une pièce d'appui d'une 2 501849 autre forme; - la Fig. 6 est une vue de dessus de l'extrémité du tube plat fermée par la pièce d'appui; - les Fig. 7 et 8 sont des coupes verticales à plus grande échelle du tube collecteur et du tube plat, pri- ses suivant la ligne I-I de la Fig. 1, qui montrent respec- tivement une première et une deuxième formes de réalisation des bagues d'assemblage; - la Fig. 9 montre l'extrémité d'un tube plat avec une pièce d'appui d'une autre configuration. Suivant la Fig. 1, le corps de chauffe comprend un certain nombre de tubes plats 1 disposés horizontalement dans un même plan, parallèlement entre eux et avec un petit espacement mutuel; sur leur face arrière, ces tubes plats sont raccordés, à une certaine distance de leurs extrémités, à des tubes collecteurs verticaux 2 d'arrivée et de retour. Chacun des tubes plats 1 est raccordé à un même tube collec- teur 2 par deux raccordements 3 dont l'un est situé à pro- ximité du bord supérieur du tube plat et l'autre à proximi- té du bord inférieur de ce tube, afin que les tubes plats puissent être purgés d'air et vidangés sans difficulté. Cha- cun des tubes collecteurs 2 présente un raccord 4 auquel est raccordée la conduite d'arrivée ou la conduite de retour du fluide chauffant. Les raccordements 3 entre les tubes plats et les tubes collecteurs sont formés par des bagues d'assem- blage 3 qui sont soudées chacune au tube plat et au tube col- lecteur par soudage sur bossages ou soudage par pression. Il ressort des Fig. 2 et 3 que les tubes plats 1 peuvent être disposés sur un même c8té des tubes collecteurs 2 ou encore sur les deux côtés opposés de ces tubes collec- teurs 2, dans deux plans parallèles entre eux. La forme annu- laire des bagues d'assemblage 3 est visible sur les Fig. 7 et 8. En supplément, des t8les convectrices peuvent égale- ment être soudées aux tubes plats. Lors de la fabrication du corps de chauffe, les tubes plats sont coupés à la dimension nécessaire et fermés 250 1849 à leurs extrémités frontales. A cet effet, et comme on l'a représenté sur les Fig. 4 à 6, on soude, pour chaque tube plat 1, à son extrémité frontale, une pièce d'appui 5 repré- sentée sur la Fig. 4 ou une pièce d'appui 6 d'une configura- tion légèrement différente représentée sur la Fig.5. Cette pièce d'appui est de largeur à peu près égale à la largeur libre du tube plat, elle est pliée en U et possède deux ex- trémités recourbées 5a, 5b ou 6a, 6b qui entourent coaxiale- ment, sur une partie de leur périmètre, les trous de raccor- dement 7 et 8 formés dans la paroi de ce tube à une certaine distance de l'extrémité frontale du tube plat et de part et d'autre et à une certaine distance de l'axe médian longitu- dinal du tube plat. La différence entre les pièces d'appui et 6 des Fig. 4 et 5 respectivement consiste uniquement dans le fait que les extrémités recourbées 5a et 5b ou 6a et 6b, qui sont symétriques par rapport à l'axe longitudinal du tube plat dans chaque pièce d'appui, sont recourbées de façons différentes autour du centre du trou de raccordement. Ces extrémités recourbées de la pièce d'appui 5 ou 6 dispo- sée à l'intérieur du tube plat transmettent la pression de soudage au cours de la fabrication du corps de chauffe par soudage par compression. La partie de la pièce d'appui 5 ou 6 qui s'étend parallèlement à l'extrémité frontale du tube plat 1 forme en même temps la paroi de fermeture frontale du tube plat et, à cet effet, et comme on l'a indiqué sur la Fig. 6, elle est soudée dans l'extrémité du tube plat avec un double cordon de soudure ou avec un large cordon de sou- dure. Sous l'effet de ce soudage, les extrémités recourbées a et 5b ou 6a et 6b sont fixées en bonne position par rap- port aux trous de raccordement 7 et 8. De cette façon, on peut se dispenser d'une déformation préalable des extrémi- tés des tubes plats pour fermer ces extrémités par soudage, ou encore se dispenser de souder une paroi de fermeture sé- parée après avoir inséré préalablement des bagues d'appui dans le tube plat. Suivant les Fig. 7 et 8, les bagues d'assemblage ou bagues de soudage 3 sont disposées chacune coaxialement au trou de raccordement 7 ou 8 entre un tube collecteur 2 et le tube plat 1 qu'il s'agit de raccorder à ce tube col- lecteur. Ces bagues d'assemblage ont pour fonction d'établir une liaison mécaniquement solide entre les tubes plats et les tubes collecteurs et par ailleurs, on cherche à obtenir avec les bagues d'assemblage qu'il existe une certaine dis- tance entre les tubes pour permettre, après la fabrication du corps de chauffe par soudage sur bossages ou par soudage par compression, de rendre étanches après coup et de l'exté- rieur les joints soudés qui peuvent encore être restés non étanches, soit au moyen d'un élément annulaire supplémentai- re qu'on soude ensuite, soit par brasage. Les bagues d'assemblage 3 permettent de réaliser simultanément tous les assemblages de raccordement entre les tubes plats et les deux tubes collecteurs d'un corps de chauffe. Les bagues d'assemblage 3 peuvent présenter à cet effet différentes formes. La bague de soudage 3 représentée sur la Fig. 7 présente à ses deux extrémités frontales des bossages annulaires tournés 3a, qui se soudent à joint étan- che contre les surfaces du tube collecteur et du tube plat au cours du soudage par compression. La bague d'assemblage 3 de la Fig. 8 ne présente un bossage annulaire 3a qu'à une seule extrémité frontale, tandis qu'à l'autre extrémité fron- tale est formé un c8ne de centrage 3b par lequel la bague d'assemblage est emboltée dans le trou de raccordement 9 du tube collecteur 2, lequel présente des trous de raccordement 9 formés dans sa paroi à des espacements égaux à la distance entre les trous de raccordement 7 et 8 de chaque tube plat. La bague d'assemblage 3 peut inversement être emboîtée par son c8ne de centrage 3b dans le trou de raccordement 7 ou 8 du tube plat, ou encore on peut utiliser également une ba- gue de raccordement présentant un c8ne de centrage à chacune de ses deux extrémités frontales. Il ressort de la Fig. 9 que, dans le cas de la pièce d'appui 5, à la différence de la forme de réalisation de la Fig. 4, les extrémités recourbées et légèrement plus longues Sa et 5b s'étendent parallèlement aux bords latéraux étroits du tube plat, par leurs segments terminaux recourbés encore une fois, jusqu'à une petite distance en retrait du segment de la pièce d'appui qui ferme le tube plat à son ex- trémité frontale, de sorte qu'il subsiste encore un espace t pour le passage du fluide chauffant. Dans le cas d'un corps de chauffe comportant des tubes plats orientés verticalement# il ne subsiste donc dans le tube plat qu'un volume d'air cor- respondant à cette distance t, de sorte que ce tube plat peut être purgé d'air dans une grande proportion. Il en est de même dans un corps de chauffe à tubes plats disposés ho- rizontalement pour la distance t dans la forme de réalisation de la Fig.5. 2501849; REVENDICATIONS 1 - Corps de chauffe comprenant des tubes plats disposés parallèlement, raccordés à des tubes collecteurs d'arrivée et de retour et dans lesquels sont disposées, dans la région des trous de raccordement, des pièces d'appui ap- puyées contre les surfaces internes opposées et destinées à transmettre la pression de soudage, ce corps de chauffe é- tant caractérisé en ce qu'à chaque extrémité frontale de cha- que tube plat (1) préalablement coupé à longueur est dispo- sée une pièce d'appui (5, 6) pliée en U, de largeur à peu près égale à la largeur libre du tube plat, dont les deux ex- trémités recourbées (%a, 5b; 6a, 6b) entourent coaxialement et-sur une partie de leur périmètre des trous de raccorde- ment (7, 8) ménagés à une certaine distance de l'extrémité frontale considérée du tube plat et de part et d'autre de l'axe longitudinal du tube plat (l), à une certaine distance de cet axe, et qui forme en même temps la paroi de fermeture frontale du tube plat (1) et est soudée à ce tube le long du bord extrême du tube, et en ce que les tubes plats (1) sont raccordés aux tubes collecteurs (2) par soudage par compres- sion, au moyen de bagues d'assemblage (3) disposées chacune au droit d'un trou de raccordement (7, 8), coaxialement à ce trou, entre le tube plat (1) et le tube collecteur (2). 2 - Corps de chauffe suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités recourbées (5a, 5b; 6a, 6b) de la pièce d'appui (5, 6) sont de forme symétrique l'une de l'autre par rapport à l'axe longitudinal du tube plat (1). 3 - Corps de chauffe suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les bagues d'assemblage (3) présentent chacune, au moins sur une surface frontale, un bossage an- nulaire tourné (3a) servant à la souder à la paroi du tube plat ou du tube collecteur. 4 - Corps de chauffe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bagues d'as- semblage (3) présentent chacune, au moins sur une surface frontale, un c8ne de centrage (3b) par lequel la bague d'as- semblage est embottée dans le trou de raccordement (7, 8) du tube plat (1) et/ou dans le trou de raccordement (9) du tube collecteur (2). - Corps de chauffe suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les extrémités recourbées (5a, 5b; 6a, 6b) des pièces d'appui (5, 6) s'étendent, & l'intérieur d'un tube plat disposé horizontalement ou verticalement, jus- qu'tà une faible distance (t) de la surface interne horizon- tale du tube qui est formée, dans le cas d'un tube plat dis- posé horizontalement, par le c8té étroit arrondi qui s'étend parallèlement à l'axe et, dans le cas d'un tube plat disposé verticalement, par le segment de la pièce d'appui qui forme la paroi de fermeture frontale.