Brevet FR2517043A1 — publié le 19830527

La présente invention concerne les échan- geurs de chaleur du type à tubes et à coquille et un procédé de réalisation de ceux-ci. Un échangeur de chaleur à tubes et à coquille conventionnel est représenté en coupelongitu- dinale sur la Figure 1 des dessins L'échangeur de chaleur comprend une coquille ou enveloppe 10 globale- ment tubulaire comportant deux conduits d'entrée/ sortie 11 et 12 à travers lesquels un premier fluide peut s'écouler, et un ensemble de tubes 13 disposé à l'intérieur de l'enveloppe L'ensemble de tubes 13 est composé d'éléments tubulaires 14 globalement parallèles traversés par un second fluide, à des fins d'échange de chaleur avec ledit premier fluide mentionné ci-dessus, les éléments tubulaires s'étendant entre et étant supportés par deux éléments supports ou plaques pour tubes 15 et 16 L'ensemble de tubes 13 comprend égale- ment une pluralité de panneaux 17 disposés entre les plaques pour tubes 15,16 et s'étendant transversalement par rapport aux éléments tubulaires 14 Le second fluide alimente l'ensemble des tubes 13 par l'intermédiaire d'orifices d'entrée/sortie 18 et 19 ménagés dans des couvercles respectifs 20 et 21 qui sont fixés sur l'enveloppe 10 par tout moyen approprié, comme des brides boulonnées ou des boulons et des pattes de fixation (non représentés) prévus sur ces éléments. Afin d'empêcher le mélange des premier et second fluides, est intercalé entre le couvercle 20 et l'enveloppe 10, à une extrémité de l'échangeur de chaleur, un dispositif d'étanchéité approprié 22 qui entoure la plaque pour tubes 15, tandis qu'à l'autre extrémité de l'échangeur de chaleur, la plaque pour tubes 16 est munie d'une collerette 23 supportant des joints 24 et 25 disposés de la même façon entre le couvercle 21 et l'enveloppe 10 La collerette 23 sert également de butée sur -2- l'enveloppe 10, et à positionner l'ensemble de tubes axialement dans l'enveloppe. Dans l'assemblage décrit ci-dessus, les panneaux 17 permettent de contrôler de la façon souhai- tée le schéma d'écoulement du premier fluide autour des tubes lorsqu'il traverse l'enveloppe Pour des raisons de simplicité, les panneaux sont représentés comme des plaques pleines alors qu'en pratique, sont prévues des premières ouvertures pouir_ recevoir les éléments tubulaires, et des secondes ouvertures permet- tant le passage du premier fluide d'un çcôté du panneau vers l'autre Dans une conception connue, les panneaux consistent en des plaques dont la périphérie extérieure s'adapte intimement sur l'ouverture intérieure de l'enveloppe et qui comportent une seconde ouverture centrale, et des plaques pleines dont le diamètre extérieur est inférieur à celui de l'ouverture de l'enveloppe, les deux types de plaques alternant l'une avec l'autre le lông de l'enveloppe Pour les panneaux qui s'adaptent intimement sur l'ouverture de l'enveloppe, il est important de réaliser un interstice le plus étroit possible entre leur périphérie extérieure et la périphérie intérieure de l'enveloppe, afin de minimiser les dérivations du premier fluide entre ces parties, et optimiser par là le rendement thermique de l'échan- geur de chaleur à réaliser. De façon conventionnelle, cet interstice minimal est réalisé par des moyens connus comme l'usi- nage de l'ouverture de l'enveloppe 10 à des dimensions contrôlées de façon précise,et par un contrôle corres- pondant de la périphérie extérieure de chaque panneau. Ceci implique normalement la réalisation de l'enveloppe par moulage ou à partir d'un tube à parois épaisses, ce qui nécessite dans les deux cas une opération de perçage coûteuse pour obtenir la précision requise des dimensions. 3 - Autrement, l'enveloppe peut être fabriquée à partir d'un tube tel qu'il est disponible dans le commerce, l'ensemble de tubes 13 étant usiné pour s'adapter dans l'ouverture de la portion de tube utilisée pour l'enveloppe Hélas,cela signifie que chaque ensemble de tubes n'est adapté qu'à sa propre enveloppe et, ainsi, l'ensemble de tubes ne peut pas être utilisé de façon interchangeable avec d'autres enveloppes similaires et, de même, l'enveloppe ne peut pas être utilisée de façon interchangeable avec d'autres ensembles de tubes similaires Ainsi, si la maintenance impose le remplacement soit de l'enveloppe, soit de l'ensemble des tubes, ceux-ci doivent être spécialement fabriqués à des dimensions spécifiques Une autre solution est de réaliser l'enveloppe à partir d'un tube dont les tolérances dimensionnelles de l'ouverture sont spécifiées avec précision, solution qui est désavantageusement coûteuse. Le fait de prévoir une correspondance stricte des dimensions de la périphérie intérieure de l'enveloppe et de la périphérie extérieure de tous les panneaux peut également être problématique lorsque l'ensemble de tubes doit être démontable de l'enveloppe, afin que l'on puisse, après une durée déterminée de fonctionnement, l'extraire pour son inspection et son nettoyage Dans ce cas, l'accumulation de dépôts sur les parois intérieures de l'enveloppe peut sérieusement entraver le démontage de l'ensemble de tubes de l'enve- loppe, jusqu'à l'endommagement des éléments, dans des cas extrêmes. Si l'enveloppe 10 représentée sur la Figure 1 est obtenue à partir d'un tube, un autre inconvénient apparait, da à la façon dont les conduits d'entrée/ sortie 11 et 12 sont réalisés De façon conventionnelle, on découpe une ouverture d'une dimension appropriée -4- dans la paroi de l'enveloppe, puis on soude un segment de conduit autour de ou dans ladite ouverture Normale- ment, un tel soudage des conduits sur la paroi de l'enveloppe provoque une déformation localisée de la périphérie intérieure de l'enveloppe qui nécessite pour sa rectification soit un dressage localisé à la meule, soit un usinage par perçage. La présente invention a pour objet d'atténuer ou de supprimer les problèmes et inconvé- nients décrits ci-dessus. L'invention concerne, selon un premier aspect, un échangeur de chaleur comprenant une enveloppe creuse traversée par un premier fluide et comportant deux parties d'extrémité tubulaires et une partie tubulaire intermédiaire axialement intercalée entre les parties d'extrémité, chacune des parties d'extrémité présentant une périphérie intérieure qui est soit plus petite, soit plus grande que la périphérie intérieure de la partie intermédiaire, et un ensemble de tubes monté à l'intérieur de l'enveloppe et comprenant une pluralité d'éléments tubulaires traversés par un second fluide, à des fins d'échange de chaleur avec ledit premier fluide, et deux éléments supports entre lesquels s'étendent les éléments tubulaires, les élé- ments supports étant respectivement disposés au moins partiellement à l'intérieur des parties d'extrémité de l'enveloppe. Dans une réalisation particulière, l'enve- loppe est obtenue à partir d'un tube dont l'ouverture intérieure est assujettie à des tolérances dimension- nelles connues, de façon à présenter une dimension maximale possible et une dimension minimale possible, la périphérie intérieure de la partie intermédiaire étant formée par l'ouverture d'origine du tube Dans ce cas, il est préférable que la périphérie intérieure -5- de l'une des parties d'extrémité soit plus petite que ladite dimension minimale possible de l'ouverture, et que la périphérie intérieure de l'autre partie d'extré- mité soit ou bien plus petite que ladite dimension minimale possible de l'ouverture, ou bien plus grande que ladite dimension maximale possible de l'ouverture. Lorsque l'ensemble de tubes comprend également au moins un panneau s'étendant transversalement par rapport aux éléments tubulaires et disposé entre les éléments supports, le panneau ou au moins l'un des panneaux (selon les cas) peut comporter une partie périphérique extérieure souple coopérant avec la périphérie intérieure de la partie intermédiaire de l'enveloppe Ainsi, une correspondance dimensionnelle serrée est assurée entre la périphérie intérieure de la partie intermédiaire de l'enveloppe et la périphérie extérieure du panneau, grâce à la souplesse de ce dernier, et indépendamment de la dimension réelle de l'ouverture du tube à partir duquel est obtenue l'enveloppe. Dans une autre réalisation, l'enveloppe est obtenue à partir d'un tube dont l'ouverture intérieure est dimensionnée avec précision, la périphérie inté- rieure de la partie intermédiaire étant constituée de l'ouverture d'origine dudit tube Les périphéries inté- rieures des deux parties d'extrémité de l'enveloppe peuvent être plus petites que la périphérie intérieure de la partie intermédiaire, ou alors l'une des ou les deux parties d'extrémité peuvent présenter une périphé- rie intérieure plus grande que celle de ladite partie intermédiaire Lorsque l'ensemble de tubes comprend également au moins un panneau s'étendant transversale- ment par rapport aux éléments tubulaires, et disposé entre les éléments supports, dans le premier des cas ci-dessus, le panneau ou au moins l'un des panneaux (selon les cas) peut être muni d'une partie périphérique 6 extérieure souple telle que décrite précédemment, tandis que dans le second des cas ci-dessus, le panneau ou au moins l'un des panneaux (selon les cas) peut comporter une périphérie extérieure dimensionnée avec précision destinée à coopérer avec la périphérie intérieure de la partie intermédiaire ou bien, comme mentionné ci- dessus, une partie périphérique extérieure souple. Dans le cas o le panneau comporte une partie périphérique extérieure souple, cette dernière est de préférence constituée d'un élément annulaire souple qui comporte une partie principale et au moins un bras souple s'étendant vers l'extérieur à partir de la partie principale, le bras ou chacun des bras souples coopérant avec la périphérie intérieure de l'enveloppe. L'élément annulaire souple peut comprendre deux de ces bras s'étendant à partir de la partie principale dans des directions opposées transversalement au panneau. De façon avantageuse, l'extrémité libre du bras ou de chacun des bras est recourbée radialement vers l'inté- rieur par rapport au panneau, et peut en particulier prendre la forme d'un enroulement ou d'un rebord. Lorsque l'enveloppe est obtenue à partir d'un tube dont l'ouverture intérieure est assujettie à des tolé- rances dimensionnelles connues, comme ci-dessus, la partie principale présente de préférence une surface tournée vers l'extérieur, de dimension plus petite que la dimension minimale possible de l'ouverture, et le bras ou chaque bras,dans son état détendu, présente une dimension radiale qui n'est pas inférieure à la dimension maximale possible de l'ouverture Au moins l'uneldes extrémités (de préférence les deux) de l'enveloppe peut être évasée vers l'extérieur, de préférence avec un angle au sommet d'environ 90 . De façon préférée, sont formés dans l'enve- loppe des orifices d'entrée et de sortie pour le premier -7- fluide, et sont fixés à l'enveloppe des conduits d'alimentation pour le passage du premier fluide respectivement vers et à partir des orifices d'entrée et de sortie, les orifices d'entrée et de sortie étant ménagés dans l'enveloppe et les conduits d'alimenta- tion étant fixés à l'enveloppe de façon qu'aucune partie ne dépasse dans la section intérieure de l'enveloppe. De cette manière, on assure qu'aucune obstruction à l'intérieur de l'enveloppe n'entrave l'insertion ou le démontage de l'ensemble de tubes. Dans une réalisation particulière, au moins l'un des orifices d'entrée et de sortie est obtenu par déformation locale de l'enveloppe vers l'extérieur pour former un conduit saillant, le conduit d'alimentation correspondant étant fixé sur le conduit saillant. Dans une seconde réalisation, une partie de l'enveloppe qui entoure au moins l'un des orifices d'entrée et de sortie est bombée vers l'extérieur et comporte une surface généralement plane dans laquelle est ménagé ledit orifice, le conduit d'alimentation correspondant (qui peut comporter une extrémité pleine ou munie d'une bride) étant fixé sur ladite surface généralement plane. La présente invention concerne, selon un autre aspect, un procédé d'obtention d'une enveloppe pour échangeur de chaleur dans lequel on part d'un tube présentant une ouverture intérieure, on déforme deux parties tubulaires axialement espacées du tube de façon que la périphérie intérieure de chacune desdites parties soit ou bien plus petite, ou bien plus grande que ladite ouverture intérieure, lesdites deux parties tubulaires étant séparées par une partie constituée du tube d'origine. L'ouverture intérieure du tube peut être soit dimensionnée avec précision, soit assujettie à -8- des tolérances dimensionnelles connues, de façon qu'elle présente une dimension maximale possible et une dimension minimale possible Dans ce dernier cas, chacune des deux parties tubulaires est déformée de façon que sa périphérie intérieure soit ou bien plus petite que la dimension minimale possible de l'ouver- ture intérieure, ou bien plus grande que la dimension maximale possible de l'ouverture intérieure. Le procédé comprend également de façon appropriée l'évasement vers l'extérieur d'au moins l'une des extrémités du tube (de préférence les deux). L'invention est décrite en détail ci- dessous, par un exemple de réalisation, en référence au reste des dessins annexés, sur lesquels: La Figure 2 est une vue en coupe longitu- dinale d'une première forme de réalisation d'un échan- geur de chaleur selon la présente invention; La Figure 3 est une vue en coupe longitu- dinale d'une enveloppe qui fait partie de l'échangeur de chaleur représenté sur la Figure 2; La Figure 4 est une vue en coupe d'un panneau faisant partie de l'échangeur de chaleur représenté sur la Figure 2; La Figure 5 est une vue en coupe dlune version modifiée du panneau; La Figure 6 est une vue en coupe longitu- dinale d'une seconde forme de réalisation de l'échangeur de chaleur selon la présente invention; La Figure 7 est une vue en coupe longitu- dinale d'une troisième forme de réalisation de l'échan- geur de chaleur selon la présente invention; La Figure 8 est une vue en partie en coupe longitudinale d'une quatrième forme de réalisa- tion de l'échangeur de chaleur selon la présente invention, montrant une forme de conduit d'entrée/ sortie de l'échangeur; -9- La Figure 9 est une vue en coupe trans- versale d'une autre forme de conduit d'entrée/sortie et d'une partie de l'enveloppe de l'échangeur de chaleur sur lequel il est monté; La Figure 10 est une vue en perspective de la partie de l'enveloppe représentée sur la Figure 9, La Figure 11 est une vue en coupe illus- trant la façon dont le conduit d'entrée/sortie repré- senté sur la Figure 9 est fixé à l'enveloppe; La Figure 12 est une coupe transversale d'une autre forme encore,-,du conduit d'entrée/sortie et de la partie de l'enveloppe de l'échangeur de chaleur sur laquele il est monté; La Figure 13 est une vue en perspective du conduit d'entrée/sortie représenté sur la Figure 12 et d'un joint pour celui-ci; et La Figure 14 est une vue en coupe du joint représenté sur la Figure 13. En référence tout d'abord à la Figure 2, l'échangeur de chaleur représenté, comme la conception conventionnelle décrite ci-dessus, comprend une enve- loppe tubulaire creuse 26 à travers laquelle s'écoule un premier fluide (côté coquille), au moyen de conduits d'entrée/sortie 27 et 28 Un ensemble de tubes 29 est disposé à l'intérieur de l'enveloppe 26 et comprend une pluralité d'éléments tubulaires généralement parallèles traversés par un second fluide (côté tube), à des fins d'échange de chaleur avec le fluide côté coquille. Les éléments tubulaires 30 s'étendent entre et sont supportés par deux plaques pour tubes 31 et 32, la plaque 32 comportant sur sa périphérie extérieure une collerette 33 coopérant avec l'enveloppe 26 à l'une de ses extrémités et positionnant ainsi l'ensemble de tubes 29 axialement dans l'enveloppe Plusieurs pan- neaux 34 sont disposés entre les plaques de tubes 31, 2517 043 - 32 et s'étendent transversalement aux éléments tubulaires. pour contrôler le mode d'écoulement du fluide côté coquille à travers l'intérieur de l'enveloppe 26 Dans la forme de réalisation illustrée ici, certains des panneaux sont traversés par une ouverture centrale (non représentée) à travers laquelle, lors du fonctionnement, s'écoule le fluide côté coquille, tandis que les pan- neaux intermédiaires (référencés en 34 ') comportent chacun une périphérie extérieure relativement plus petite que la périphérie intérieure de l'enveloppe, de sorte qu'un espace annulaire est défini entre chaque panneau 34 ' et l'enveloppe, à travers lequel le fluide côté coquille peut s'écouler on obtient ainsi un mode d'écoulement sinueux du fluide côté coquille, au profit de l'efficacité du transfert de chaleur de l'échangeur de chaleur. Dans cette forme de réalisation, l'enve- loppe 26 est obtenue à partir d'un tube disponible dans le commerce, dont l'ouverture intérieure est soumise aux tolérances géométriques connues en ce qui concerne son diamètre d (voir Figure 3), de sorte qu'en regard de ces tolérances, le diamètre d a une valeur maximale possible et une valeur minimale possible Un tel tube présente typiquement une tolérance de + 1 % pour son diamètre extérieur et une tolérance atteignant + 15 % pour l'épaisseur de sa paroi, de sorte que, par exemple dans un lot quelconque de tubes ayant un diamètre nominal extérieur de 25,4 cm, et une épaisseur de paroi nominale de 6,35 mm, le diamètre de l'ouverture intérieure peut varier d'un tube à l'autre d'au moins 6,35 mm L'amplitude de cet écart devient généralement plus importante lorsque le diamètre du tube augmente, et réciproquement Les tubes employés peuvent être sans soudure, ou bien soudés selon une direction longitudinale ou hélicoïdale. 17043 il - Lors de la fabrication de l'enveloppe 26, une partie tubulaire 36 adjacente à une extrémité est déformée vers l'intérieur par laminage, emboutissage ou fluage, de façon que son diamètre intérieur dl soit dimensionné avec précision à une valeur inférieure au diamètre minimal possible de l'ouverture du tube, alors qu'une partie tubulaire adjacente à l'a tre extrémité est déformée de façon identique vers l'exté- rieur de sorte que son diamètre intérieur d 2 soit dimensionné avec précision à une valeur supérieure au diamètre maximal possible de l'ouverture du tube Une partie tubulaire intermédiaire 38, s'étendant axialement entre les parties 36 et 37, conserve le diamètre d'ori- gine de l'ouverture du tube De façon préférée, les parties 36,37 et 38 sont toutes coaxiales, comme représenté On constate sur les Figures 2 et 3 que les transitions entre les différents diamètres inté- rieurs de l'enveloppe sont sans arêtes L'extrémité extérieure 39 de la partie 36 est évasée vers l'exté- rieur d'un angle au sommet el, tandis que l'extrémité extérieure 40 de la partie 37 est évasée vers l'exté- rieur de façon similaire, d'un angle au sommet 2 l et e 2 étant, dans la forme de réalisation illustrée, sensiblement égaux à 900 Un tel évasement des extré- mités extérieures 39 et 40 sert à renforcer les extré- mités de l'enveloppe et permet également d'y ménager des joints d'étanchéité, comme on le verra plus loin. Les longueurs axiales des parties 36,37 et de leurs extrémités 39,40 correspondent aux exigences de concep- tion de l'échangeur de chaleur. De nouveau en référence à la Figure 2, les extrémités de l'enveloppe 26 sont fermées par des cou- vercles respectifs 41 et 42 traversés par des orifices d'entrée/sortie respectifs 43 et 44 pour le fluide côté tube Un joint d'étanchéité 45 est intercalé axialement 12 - entre le couvercle 41 et l'extrémité évasée 39 de l'enveloppe 26, et s'appuie également de façon étanche contre la périphérie extérieure de la plaque pour tubes 31 Un autre joint d'étanchéité 46 s'intercale entre l'extrémité évasée 40 de l'enveloppe et la collerette 33 de la plaque pour tubes 32, un autre joint d'étan- chéité 47 s'intercalant entre la collerette 33 et le couvercle 42. Les plaques pour tubes 31 et 32 de l'ensem- ble de tubes 29 sont dimensionnées de façon à être reçues dans les parties 36 et 37 respectivement avec un jeu approprié lorsque l'ensemble de tubes est définiti- vement mis en place dans l'enveloppe 26 tout interstice résultant étant obturé par les joints d'étanchéité 45, 46 et 47 En revanche, les panneaux 34 et 34 ' sont disposés dans la partie intermédiaire 38 de l'enveloppe. Si les ensembles de tubes doivent pouvoir s'adapter à toutes les enveloppes, c'est-à-dire si les panneaux 34 doivent avoir la forme conventionnelle représentée sur la Figure 1, alors leurs dimensions extérieures ne doivent pas être supérieures au diamètre minimal possible de l'ouverture du tube, sinon il peut s'avérer impossible de loger les panneaux à l'intérieur de la partie de l'enveloppe 38 Cependant, dans le cas o le diamètre de l'ouverture du tube est proche de sa valeur maximale possible, des interstices non négligeables apparaissent entre les périphéries extérieures de panneaux et la périphérie intérieure de la partie de l'enveloppe 38, ce qui entraîne éventuellement une dérivation substantielle de liécoulement du fluide côté coquille. Afin de résoudre ce problème,chaque panneau 34 est muni d'une bordure souple qui lui permet de se conformer au diamètre de l'ouverture du tube à partir duquel est obtenue l'enveloppe Un exemple d'un tel 25170 ê 43 panneau est représenté sur la Figure 4, un bandage élastomère 48 étant monté sur la périphérie d'une plaque formant panneau 49 Les repères 50 sur cette figure indiquent les ouvertures traversant le panneau 49 à travers lesquelles passent respectivement les éléments tubulaires 30 Le bandage 48 comporte une partie annulaire principale 51 présentant sur sa périphérie intérieure une gorge 52 dans laquelle s'engage l'arête extérieure du panneau 49, la partie principale 51 comportant également une surface périphérique 53 dirigée radialement vers l'extérieur. Deux bras souples 54 s'étendent radialement vers l'extérieur à partir de la partie principale 51 dans des directions transversales opposées par rapport au panneau 49, à des angles appropriés, ordinairement compris entre 300 et 90 , et se terminent à leurs extrémités libres par des rebords recourbés respectifs dirigés sensiblement vers l'intérieur par rapport au panneau Le bandage est dimensionné de façon à ce que, lorsqu'il est mis en place sur le panneau 49, le diamètre D 1 de la surface 53 soit inférieur au diamètre minimal possible de l'ouverture du tube, et approxima- tivement égal au diamètre de la plaque pour tubes 31, et que le diamètre extérieur D 2 des bras souples 54 lorsqu'ils sont dans leur état détendu ne soit pas inférieur au diamètre maximal possible de l'ouverture du tube, et de préférence légèrement supérieur à ce dernier En outre, les dimensions de la partie principale 51 sont telles qu'elle n'obture pas les ouvertures pour tubes 50 les plus extérieurs lorsqu'elle est mise en place sur le panneau 49, et que, lors de phénomènes de vibration ou gravitationnels (apparaissant lorsqu'un échangeur de chaleur allongé est monté horizontalement), il soit possible que le panneau 49 parvienne à fendre le bandage Le bandage 48 peut être réalisé à partir 14 - d'un segment extrudé coupé à la longueur appropriée, ses extrémités étant fixées ensemble pour former une bague, ou peut être moulé pour former une bague. Une autre forme de panneau est représentée sur la Figure 5, globalement similaire à celui décrit ci-dessus en référence à la Figure 4, excepté le fait que les bordures recourbées 55 des extrémités libres des bras souples 54 sont remplacées par des bordures moins recourbées 56, également dirigées radialement vers l'intérieur par rapport au panneau. Lors de l'insertion de l'ensemble de tubes 29 dans l'enveloppe 26, la bordure souple de chaque panneau s'engage tout d'abord contre l'extrémité évasée puis s'engage dans la partie élargie 37 de l'enve- loppe, -et enfin dans la partie de l'enveloppe 38 Le caractère évasé de l'extrémité 40, ainsi que la tran- sition sans arêtes entre les différentes parties de l'enveloppe provoque la déformation radiale vers l'in- térieur par rapport au panneau des bras souples 54 du bandage 48, sans opposer une résistance excessive à l'insertion de l'ensemble des tubes Les bordures re- courbées des bras 54, munies des enroulages 55 ou des rebords 56, aident beaucoup à cette insertion car elles empêchent l'arête pénétrante de chaque bandage 48 de ce coincer contre les parois latérales des par- ties de l'enveloppe 37 et 38. Lorsque l'ensemble de tubes 29 est complè- tement inséré dans l'enveloppe 26, l'élasticité naturelle des bandages 48 maintient les bras 54 en contact avec la périphérie intérieure de la partie de l'enveloppe 38, et élimine par là substantiellement ou intégralement toute dérivation dans l'écoulement du fluide côté coquille En outre, lorsque le fluide côté coquille s'écoule à l'intérieur de l'enveloppe, il crée sur un côté de chaque panneau 34 une pression plus élevée que - de l'autre côté, ce qui implique que le bras 54 du côté de la pression la plus élevée de son bandage respectif 48 est poussé vers l'extérieur contre la paroi inté- rieure de la partie de l'enveloppe 38, aidant ainsi à l'étanchéité créée par le bandage Le bras 54 est ce- pendant suffisamment rigide pour que son enfoncement entre la partie principale 51 du bandage et la paroi de l'enveloppe soit évité. Si, en fonctionnement, des dépôts d'encras- sage s'accumulent sur les parois intérieures de l'en- veloppe 26, cela n'entrave pas le démontage de l'ensemble des tubes 29 lorsqu'il doit être inspecté ou remplacé, car les bordures recourbées des bras 54 permettent à ceux-ci de glisser par dessus ces dépôts Les bras 54 glisseront de façon similaire au-dessus des diverses ouvertures de l'enveloppe (c'est-à-dire les ouvertures des conduits d'entrée/sortie 27 et 28 pour le fluide côté coquille, les ouvertures d'évacuation, les perçages, les trous d'inspection, etc) et, grâce à leur forme arrondie, ne se'replieront pas ou ne seront pas endom- magés même si ces ouvertures comportent des arêtes. Dans le cas o les bandages 48 sont effectivement en- dommagés ou détériorés, ils peuvent être facilement remplacés Comme mentionné ci-dessus, la façon dont les conduits d'entrée/sortie 27 et 28sont obtenus peut provoquer une déformation localisée des parois de l'enveloppe; cependant en munissant les panneaux des rebords souples décrits ci-dessus, de telles défor- mations peuvent être acceptées sans qu'il soit néces- saire de réusiner l'intérieur de l'enveloppe. Dans l'échangeur de chaleur décrit ci- dessus, l'enveloppe 26 peut être réalisée à faible coût à partir de tubes relativement peu onéreux, la présence de rebords souples sur les panneaux assure un rendement thermique élevé en empêchant pratiquement toute dériva- 16 - tion du fluide côté coquille, et en permettant simulta- nément le démontage de l'ensemble des tubes 29 lors de la maintenance Un autre avantage du panneau à rebords souples est sa capacité à minimiser la transmission de vibrations engendrées à l'extérieur auxéléments tubulaires 30 via l'enveloppe et les panneaux De plus, puisque les dimensions intérieures de l'enveloppe sont obtenues par formage, par opposition au perçage, on peut faire appel à des tubes aux parois plus fines, ce qui amène une réduction du poids total de l'échangeur de chaleur Bien que l'enveloppe ait ainsi une épais- seur de paroi plus faible que dans les conceptions conventionnelles, sa rigidité est améliorée par l'éva- sement de ses extrémités, comme décrit plus haut. La Figure 6 représente une seconde forme de réalisation de l'échangeur de chaleur selon l'invention, qui est généralement identique à l'assemblage décrit ci-dessus en référence aux Figura 2 à 5, les parties identiques étant repérées par des numéros de référence identiques Cependant, dans cette forme de réalisation, la partie 37 de l'enveloppe 26 est déformée vers l'in- térieur plutôt que vers l'extérieur, et son diamètre intérieur est dimensionné avec précision à une valeur inférieure au diamètre minimal possible de l'ouverture du tube, et est de préférence égal au diamètre inté- rieur de la partie de l'enveloppe 36 Dans ce dernier cas, les plaques pour tubes 31 et 32 de l'ensemble de tubes 29 ont les mêmes dimensions extérieures, et les panneaux 34 sont dimensionnés de façon qu'ils puissent facilement passer à travers la partie 37 lors de l'in- sertion de l'ensemble des tubes dans l'enveloppe. Dans la forme de réalisation représentée sur la Figure 7, l'enveloppe 26 est obtenue à partir d'un tube dont le diamètre de l'ouverture est dimen- sionné avec précision lors de sa fabrication Comme 17043 17 - dans la forme de réalisation de la Figure 2, l'enveloppe comporte des parties 36,37 et 38 dont les diamètres intérieurs sont respectivement inférieur, supérieur et égal au-diamètre d'origine de l'ouverture du tube. Cependant, les panneaux sont maintenant de forme con- ventionnelle, c'està-dire qu'ils ne comportent pas de rebord souple, et leurs dimensions extérieures sont usinées avec précision de façon à correspondre aux dimensions intérieures de la partie de l'enveloppe 38 Afin que l'insertion et le démontage de l'ensemble des tubes 29 ne soient pas entravés par des déformations de soudage pouvant apparaître dans l'enveloppe dans la région du conduit d'entrée/sortie 28, la partie élargie 37 de l'enveloppe s'étend maintenant axialement presque jusqu'à la position définitive du panneau 34 le plus proche de la plaque pour tubes 32 Le diamètre inté- rieur conséquemment agrandi de l'enveloppe dans la région du conduit 28 permet le passage des panneaux 34 au devant de telles déformations Aucune déformation de soudage dans la région de l'autre conduit d'entrée/ sortie 27 ne pourra g Oner l'insertion des panneaux 34 dans l'enveloppe, car l'ouverture du conduit 27 est disposée au-delà de la position définitive du panneau le plus avancé De même, de telles déformations n'en- traveront pas l'insertion de la plaque pour tubes 31 puisque cette dernière présente un diamètre inférieur à celui de l'intérieur de l'enveloppe au voisinage-du conduit 27; elle passera ainsi facilement au devant de telles déformations. La forme de réalisation de la Figure 7 permet ainsi une insertion et un démontage faciles de l'ensemble des tubes sans qu'il soit nécessaire d'exécu- ter un perçage à l'intérieur de l'enveloppe Malgré l'utilisation de tubes fabriqués selon des tolérances très serrées, généralement plus coûteux que les tubes 18 - utilisés dans les formes de réalisation précédentes, ce coût peut être compensé par l'avantage inhérent à un contrôle serré du diamètre de l'ouverture, permet- tant de se passer de rebords souples sur les panneaux. Dans une variante (non représentée) de la forme de réalisation de la Figure 7, la partie 36, au lieu d'être rendue plus étroite, est élargie de façon que sa périphérie intérieure soit plus grande que l'ou- verture d'origine du tube à partir duquel l'enveloppe 26 est obtenue Dans ce cas, la plaque pour tubes 31 a la même dimension extérieure que les panneaux 34, et la différence entre la dimension extérieure de la plaque pour tubes 31 et la dimension intérieure de la partie de l'enveloppe 36 est compensée par le joint d'étanchéi- té 45 empêchant les fuites du fluide côté coquille et côté tube au-delà de la plaque pour tubes 31 Selon une autre variante (également non représentée), les deux parties 36 et 37 de l'enveloppe sont rendues plus étroites de sorte que leurs périphéries intérieures sont de taille plus petite que l'ouverture d'origine du tube à partir duquel l'enveloppe est obtenue Dans ce cas, puisque les panneaux 34 doivent être assez petits pour traverser la partie plus étroite 37, ils doivent comporter des rebords souples tels que décrits plus haut pour assurer l'étanchéité entre leur péri- phérie extérieure et la périphérie intérieure de la partie de l'enveloppe 38. On a supposé dans la description ci-dessus que les conduits d'entrée/sortie 27 et 28 étaient sim- plement soudés en-place sur l'extérieur de l'enveloppe. Cependant, comme il est mentionné plus haut, un tel soudage peut conduire à des déformations localisées pouvant entraver l'insertion et le démontage de l'en- semble des tubes 29 La Figure 8 illustre un exemple d'une variante au moyen de laquelle ce problème concer- * 19 - nant les conduits 27 et 28 peut être résolu Lors de la fabrication de l'enveloppe 26, telle que précédemment décrite, un petit trou est percé à travers la paroi de l'enveloppe, en un endroit approprié, puis est agrandi (par exemple par emboutissage ou par évasement) pour produire un conduit saillant 57 dirigé vers l'extérieur, présentant des coins arrondis 58, le conduit 57 définis- sant un orifice 59 communiquant avec l'intérieur de l'enveloppe Le conduit d'entrée/sortie 27 ou 28 est alors fixé sur le conduit saillant 57 par tout moyen approprié (comm Re par soudage) de façon que sa partie intérieure communique avec l'orifice 59 L'orifice 59 associé au conduit d'entrée/sortie 27 peut être ménagé sur la partie intermédiaire 38 de l'enveloppe, comme représenté, ou peut autrement être ménagé dans la par- tie 36 de l'enveloppe, tandis que l'orifice associé au conduit d'entrée/sortie 28 peut être également prévu soit sur la partie 37, soit sur la partie 38 de l'en- veloppe, de sorte que l'interaction avec l'étanchéité des panneaux 34 (d'une pièce, ou munis d'un bandage) est évitée Le fait de prévoir des coins arrondis 58 aide beaucoup la plaque pour tubes 31, les panneaux 34 et les bandages 48 (lorsqu'ils existent) à traverser l'enveloppe lorsque l'ensemble des tubes est inséré ou démonté Le procédé ci-dessus de formation d'un conduit saillant peut également être employé en relation avec d'autres ouvertures de l'enveloppe: par exemple en taraudant l'intérieur du conduit saillant pour qu'il reçoive une embouchure filetée de façon correspondante, ce procédé peut être appliqué à la réalisation d'orifi- ces pour l'évacuation du fluide côté coquille, comme représenté en 57 '. Une seconde variante pour la fixation du conduit d'entrée/sortie est représentée sur les Figures 9 à 11, les parties similaires à celles précédemment - décrites comportant les mêmes numéros de référence. L'enveloppe 26 est maintenant bombée vers l'extérieur au voisinage d'un orifice d'entrée/sortie 60 pour former un bossage localisé 61 comportant une surface plane 62 Le conduit d'entrée/sortie 27 ou 28 comporte une semelle 63 traversée par une ouverture alignée avec l'orifice 60 de l'enveloppe 26, et une partie tubulaire 64 dont l'intérieur communique avec l'ouver- ture de la semelle 63 Un joint d'étanchéité 65 (qui peut présenter la même forme que le joint décrit ci- dessous en référence aux Figures 12 à 14) est intercalé entre la semelle et l'extérieur de l'enveloppe Le conduit peut être fixé au bossage 61 au moyen de gou- jons filetés 66 soudés sur l'extérieur de l'enveloppe (comme on le voit à gauche sur la Figure 11) ou au moyen de boulons à tête 67 (un seul étant représenté) fixés de façon étanche dans des trous respectifs 68 percés dans la surface plane 62 (comme on le voit à droite sur la Figure 11) Une telle fixation des bou- lons peut être effectuée par soudage ou brasage, par exemple La partie bombée vers l'extérieur du bossage 61 empêche les têtes des boulons 67 de dépasser dans la section intérieure de l'enveloppe et d'entraver l'insertion de l'ensemble des tubes ou d'une partie de celui-ci Le fait de prévoir un bossage 61 est avantageux en ce que, puisqu'il est formé d'une pièce avec l'enveloppe 26, il est rigide et la structure n'est pratiquement pas ou peu affaiblie, ce qui serait le cas si des pièces séparées étaient soudées entre elles comme c'est le cas dans la description ci-dessus concernant les conduits d'entrée/sortie pour le fluide côté coquille Un autre avantage est que les conduits d'entrée/sortie peuvent être directement incorporés à la tuyauterie de liaison du fluide côté coquille, ce qui permet une réduction de l'encombrement de l'ensemble. 21 - Des bossages identiques à ceux décrits ci-dessus peuvent être prévus en d'autres endroits sur l'enveloppe, à d'autres fins Par exemple de tels bossages, sans aucun orifice mais munis de moyens de fixation, peuvent être employés comme surfaces ou brides de montage agencées pour coopérer avec d'autres surfaces ou brides prévues à l'endroit d'installation de l'échangeur de chaleur. En outre de tels bossages peuvent être utilisés comme points d'inspection, leur orifice étant normalement fermé par une plaque d'obturation Les bossages peuvent être ménagés sur l'enveloppe en une position quelconque par rapport à l'ensemble des tubes 29 Ils peuvent par exemple être situés entre les plaques pour tubes 31 et 32 et leurs panneaux respectifs les plus proches 34, ou entre deux panneaux adjacents l'un à l'autre, de sorte qu'ils n'influent pas sur l'étanchéité procurée par les bandages 48 (lorsqu'ils existent). Une troisième variante concernant la fixa- tion des conduits d'entrée/sortie est représentée sur les Figures 12 à 14, les parties similaires à celles décrites dans les première et seconde variantes compor- tant les mêmes numéros de référence Comme dans la seconde variante, le conduit comporte une semelle 63 et, d'une même pièce, une partie tubulaire 64 alignée avec l'orifice d'entrée/sortie 60 de l'enveloppe 26 Dans cette variante, cependant, l'orifice 60 est constitué d'une ouverture sensiblement plane ménagée sur l'enve- loppe 26, et la semelle 63 présente une conformation courbée de façon à ce qu'elle s'adapte à la forme exté- rieure de l'enveloppe 26 La semelle 63 présente soit des fentes 66 (comme représenté), soit des trous sur ses extrémités opposées, et le conduit 27 et 28 est fixé à l'enveloppe au moyen de goujons filetés 67 soudés sur l'extérieur de l'enveloppe et s'étendant radialement à partir de celle-ci, les goujons étant 22 - respectivement reçus dans les fentes 66, des rondelles et des écrous y étant attachés Un joint d'étanchéité 68 est intercalé entre la semelle 63 et l'extérieur de l'enveloppe et est traversé par une ouverture 69 alignée et avec l'orifice d'entrée/sortie 60 de l'enveloppe, et avec l'ouverture de la semelle Un certain nombre de cannelures annulaires 70 entourent l'ouverture 69 de chaque côté du joint 68 et ont pour fonction d'améliorer l'étanchéité procurée par le joint, en particulier lorsque les aspérités sont présentes et sur l'extérieur de l'enveloppe, et sur la paroi inférieure de la semel- le 63 Comme on le voit mieux sur la Figure 13, le joint 68 présente, en plan, la même conformation que la semelle 63 et,dans une forme de réalisation préférée, présente soit des fentes 71 (comme représenté), soit des trous à travers lesquels peuvent passer les jou- gons. 23 - REVENDICATIONS i Echangeur de chaleur du type comprenant une enveloppe creuse à travers laquelle s'écoule un premier fluide, un ensemble de tubes montés à l'intérieur de l'enveloppe et comportant une pluralité d'éléments tubulaires traversés par un second fluide, à des fins d'échange de chaleur avec ledit premier fluide, et deux éléments supports entre lesquels s'étendent les éléments tubulaires, caractérisé par le fait que les parties d'extrémité tubulaires ( 36,37) de l'enveloppe ( 26) présentent chacune une périphérie intérieure qui est soit plus grande, soit plus petite que la périphérie intérieure d'une partie tubulaire intermédiaire ( 38) de l'enveloppe ( 26) intercalée entre lesdites parties d'extrémité ( 36,37), et que les éléments supports ( 31,32) de l'ensemble de tubes ( 29) sont respectivement disposés au moins partielle- ment à l'intérieur des parties d'extrémité ( 36,37). 2 Echangeur de chaleur selon la revendica- tion 1, dans lequel l'enveloppe ( 26) est obtenue à partir d'un tube, la périphérie intérieure de la partie intermédiaire ( 38) étant constituée de l'ouverture d'origine dudit tube. 3 Echangeur de chaleur selon la revendica- tion 2, dans lequel l'ouverture intérieure du tube est assujettie à des tolérances dimensionnelles con- nues, de façon à présenter une dimension maximale pos- sible et une dimension minimale possible, la périphérie intérieure de chacune des parties d'extrémité ( 36, 37) de l'enveloppe ( 26) étant soit plus grande que ladite dimension maximale possible, soit plus petite que ladite dimension minimale possible. 4 Echangeur de chaleur selon la revendica- tion 3, dans lequel la périphérie intérieure de l'une des 24 - parties d'extrémité ( 36) est plus petite que ladite- dimension minimale possible. Echangeur de chaleur selon la revendica- tion 4, dans lequel la périphérie intérieure de l'autre partie d'extrémité ( 37) est plus grande que ladite dimension maximale possible. 6 Echangeur de chaleur selon la revendica- tion 2, dans lequel l'ouverture intérieure du tube est dimensionnée avec précision. 7 Echangeur de chaleur selon la revendica- tion 6, dans lequel la périphérie intérieure de l'une des parties d'extrémité ( 37) de l'enveloppe ( 26) est plus grande que la périphérie intérieure de la partie intermédiaire ( 38) de l'enveloppe. 8 Echangeur de chaleur selon l'une des re- vendications 6 et 7, dans lequel les périphéries intérieures de chacune des parties d'extrémité ( 36,37) de l'enveloppe sont plus grandes que la périphérie inté- rieure de la partie intermédiaire ( 38) de l'enveloppe. 9 Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 7 et 8, dans lequel l'ensemble de tubes ( 29) comprend également au moins un panneau ( 34) s'étendant transversalement par rapport aux éléments tubulaires ( 30) et disposé entre les éléments supports ( 31,32), le panneau ou au moins l'un des panneaux ( 34) présentant une périphérie extérieure dimensionnée avec précision agencée pour coopérer avec la périphérie intérieure de la partie intermédiaire ( 38) de l'enveloppe. Echangeur de chaleur selon l'une des re- vendications 1 à 8, dans lequel l'ensemble de tubes ( 29) comprend également au moins un panneau ( 34) s'é- tendant transversalement par rapport aux éléments tu- bulaires ( 30) et disposé entre les éléments supports ( 31,32), le panneau ou au moins l'un des panneaux ( 34) comportant une partie périphérique extérieure souple ( 48) - agencée pour coopérer avec la périphérie intérieure de l'enveloppe ( 26). 11 Echangeur de chaleur selon la revendica- tion 10, dans lequel la partie périphérique extérieure souple est constituée d'un élément annulaire souple ( 48) qui comporte une partie principale ( 51) et au moins un bras souple ( 54) s'étendant vers l'extérieur à partir de la partie principale ( 51), le bras ou chacun des bras ( 54) coopérant avec la périphérie intérieure de l'enveloppe ( 26). 12 Echangeur de chaleur selon la revendica- tion 11, dans lequel l'élément annulaire souple ( 48) comporte deux de ces bras ( 54) s'étendant à partir de la partie principale ( 51) dans des directions opposées transversalement au panneau ( 34). 13 Echangeur de chaleur selon l'une des revendications il et 12, dans lequel l'extrémité libre du bras ou de chacun des bras ( 54) est recourbée radialement vers l'intérieur par rapport au panneau. 14 Echangeur de chaleur selon la revendi- cation 13, dans lequel ladite extrémité libre a la forme d'un enroulement ( 55) ou d'un rebord ( 56). Echangeur de chaleur selon l'une des re- vendications 3 à 5, dans lequel l'ensemble de tubes ( 29) comprend au moins un panneau s'étendant transver- salement par rapport aux éléments tubulaires ( 30) et disposé entre les éléments supports ( 31,32), le panneau ou au moins l'un des panneaux ( 34) compor- tant sur sa périphérie extérieure un élément annulaire souple ( 48) qui comprend une partie principale ( 51) et au moins un bras souple ( 54) s'étendant vers l'exté- rieur à partir de la partie principale ( 51), le bras ou chacun des bras ( 54) coopérant avec la périphérie inté- rieure de l'enveloppe ( 26), la partie principale ( 51) comportant une surface tournée vers l'extérieur dont 26 - la dimension est plus petite que la dimension minimale possible de ladite ouverture, le bras ou chaque bras ( 54) ayant, dans son état détendu, une dimension radiale (D 2) qui n'est pas inférieure à la dimension maximale possible de ladite ouverture. 16 Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins l'une des extrémités ( 39,40) de l'enveloppe ( 26) est évasée vers l'extérieur. 17 Echangeur de chaleur selon la revendi- cation 16, dans lequel l'extrémité ou chacune des extrémités ( 39,40) est évasée vers l'extérieur d'un angle au sommet (E 1,e 2) d'environ 90 Q. 18 Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel des orifices d'entrée et de sortie ( 59) pour le premier fluide sont ménagés dans l'enveloppe ( 26), et des conduits d'alimentation ( 27,28) sont fixés à l'enveloppe ( 26) pour le passage du premier fluide vers et à partir de, respectivement, les o 3 ifices d'entrée et de sortie ( 59), les orifices d'entrée et de sortie ( 59) étant ménagés dans l'enveloppe ( 26) et les conduits d'alimentation ( 27,28) étant fixes à l'enveloppe ( 26) de façon qu'aucune partie ne dépasse dans la section intérieure de l'enveloppe ( 26). 19 Echangeur de chaleur selon la revendica- tion 18, dans lequel au moins l'un des orifices d'en- trée et de sortie ( 59) est obtenu par déformation loca- le de l'enveloppe ( 26) vers l'extérieur pour former un conduit saillant ( 57), le conduit d'alimentation correspondant ( 27,28) étant fixé sur le conduit sail- lant ( 57). Echangeur de chaleur selon la revendica- tion 18, dans lequel une partie ( 61) de l'enveloppe ( 26) qui entoure au moins l'un des orifices d'entrée et 27 - de sortie ( 60) est bombée vers l'extérieur et com- porte une surface généralement plane dans laquelle est ménagé ledit orifice ( 60), le conduit d'alimen- tation correspondant ( 27,28) étant fixé sur ladite sur- face généralement plane ( 62). 21 Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 17, dans lequel des orifices d'entrée et de sortie sont prévus dans l'enveloppe ( 26) pour le premier fluide, l'un des orifices étant ménagé dans l'une ( 37) desdites parties d'extrémité de l'enveloppe ( 26) dont la périphérie intérieure est plus grande que la périphérie intérieure de la partie intermédiaire ( 38) de l'enveloppe, l'autre orifice étant ménagé dans la partie intermédiaire ( 38) de l'enveloppe adjacente à l'autre partie d'extrémité ( 36). 22 Procédé de réalisation d'une enveloppe pour échangeur de chaleur, caractérisé par le fait que l'on déforme deux parties tubulaires axialement séparées ( 36,37) d'une longueur de tube pour rendre la périphérie intérieure de chacune desdites parties soit plus petite, soit plus grande que l'ouverture intérieure d'origine du tube, lesdites deux parties tubulaires ( 36,37) étant séparées par une partie ( 38) constituée du tube d'origine. 23 Procédé selon la revendication 22, dans lequel l'ouverture intérieure du tube d'origine est dimensionnée avec précision. 24 Procédé selon la revendication 22, dans lequel l'ouverture intérieure du tube d'origine est assujettie à des tolérances dimensionnelles connues de sorte qu'elle présente une dimension minimale possi- ble et une dimension maximale possible, chacune des- dites deux parties tubulaires ( 36,37) étant déformée pour rendre sa périphérie intérieure soit plus petite que la dimension minimale possible de l'ouverture intérieure, soit plus grande que la dimension maximale possible de l'ouverture. Procédé selon l'une des revendications 22 à 24, dans lequel on évase vers l'extérieur au moins l'une des extrémités ( 39, 40) du tube, de préférence d'un angle au sommet d'environ 90 . 26 Procédé selon l'une des revendications 22 à 25, dans lequel on forme au moins un orifice ( 59) dans le tube en déformant localement vers,l'extérieur une paroi latérale du tube pour former un conduit saillant ( 57) qui définit ledit orifice ( 59). 27 Procédé selon l'une des revendications 22 à 25, dans lequel on forme au moins un orifice ( 60) dans une paroi latérale du tube et l'on bombe vers l'ex- térieur une partie ( 61) de ladite paroi latérale qui entoure ledit orifice ( 60) pour former une surface géné- ralement plane ( 62) dans laquelle est situé ledit orifice ( 60).