Brevet FR2571839A1 — publié le 19860418

La présente invention concerne des perfectionnements aux échangeurs de température qui comportent des plaques tubulaires, c'est-à-dire des plaques percées de simples alésages ou traversées par des tubes débouchant à leur surface. Pour assurer la protection des faces de ces plaques ou des estr6mités de ces tubes contre les ph&nomnes de corrosion, d'ersion et ou de température, on utilise en pratique courante des pièces appelées "ferrules&' en forme de tubes à bord circulaire rabattu, formant collerette, cqui sont mises en place A linutérieur de l'eztrémit& des tubez ou des alésares do la plaque tubulaireo Pour que cas "ferrules acssurent un mzi.n de paro= tection, it faut que leurs collerettes se recouvrent par empiMazes successifs, allant jusqu'à quatre épaisseurs0 Ce noyeh de urotection présente de nombreDux inconvém nients, notamment des aspirités de surface, des jours entre les différents niveau-= de collerettes, et l'iumpossibilité d'assurer ltachéité de la face constituée par l'ensemble des collerettes. L'invention vise a remedier à ces inconvénients et propose, à cet effet, de substituer à la tâte circulaire des pièces tubulaires classiques, une tête ayant pour contour extérieur un polygone dont les cêtés, parallèles deux à deux, sont perpendiculaires aux plans joignant l'axe d'un tube, ou alésage, de la plaque tubulaire, sur lequel elles sont appliquées aux a:es des tubes ou alésages voisins, la distance entre les côtés parallèles étant supérieure à celle séparant les axes voisins situés dans le plan auquel ces côtés sont perpendiculaires, et l'un des côtés présen- tant un soyage, c'est-à-dire un rebord décalé par rapport. au plan de la tête, d'une hauteur sensiblement égale a l'épaisseur de cette tête. La forme de la tête selon l'invention dépend de la distribution ou pas des éléments tubulaires des plaques. Elle sera hexagonale pour une distribution en triangle ou en losange; elle sera carrée pour une distribution en carré; 2-57 1839 elle pourra être pentagonale sur le bord d'extrémité -de -la plaque tubulaire. Grâce à la structure de la tête des pies de éroection selon l'invention, il devient possible d'obtenir unrecéo- vrement total de la surface de la plaque-tubulaire, en cons- tituant une surface, dont les aspirités sont limitées d'une seule surépaisseur, et qui peut être rendue parfaitement étanche, avec circulation éventuelle d'un fluide entre la face de la plaque tubulaire et la nouvelle face créée. Les pièces selon l'invention permettent, par ailleurs de bénéficier des mêmes conditions de protection que-les pièces connues, à savoir: - le recouvrement sur une longueur variable de-la surface intérieure des tubes ou des alésages, le recouvre- ment de l'extrémité du tube ou du bord de 1'-alésage, l'utilisation de matériaux à convenance, éventuellement différents de ceux des plaques tubulaires et/ou des-tubes de faisceau, retenus en fonction des conditions de service, l'acceptation de dilatations différentielles lors d'emploi de matériaux différents, si cela est nécessaire, la neutra- lisation des tolérances de fabrication, ou l'adaptabilité à des plaques tubulaires planes, de formes, ou cylindriques (collecteurs). Le recouvrement de la plaque tubulairepar des pices à tête hexagonale peut s'opérer par des piîGes.-dont-la tête ne comporte qu'un seul soyage, mais celui-ci étant inversé d'unezangée à la suivante afin qu'ileesuJbsse aucun jour entre les têtes donc exigeant.eux types -de pièces. Pour les recouvrements par pièces à-têtecarrée, il s'opère avec des têtes comportant un soyageeur deuxcctés adjacents, mais n'exigeant qu'un seul type--de-pièçce. Les pièces selon-l'invention permettantdd'obtenir entre la plaque tubulaire et la nouvelle-faeoçréée,_un espace parfaitement étancheiil est bon d'as pr>ilé$an- chéité entre les fourreaux des pièces de pr qet&ent.fs tubes de l'échangeur. A cet effet, l'inventgnppêw4t d'assurer cette-étanchéité--au contact de l:'t etité-çdu 2 5 7 1839 fourreau avec le tube, soit par soudage, soitpar expansion avec ou sans collage, le bord du fourreau étant aminci ou non. A titre nullement limitatif, on a représenté au dessin annexé des-exemples de réalisation de pièces de protection selon l'invention, dessin sur lequel, La figure 1est une vue en perspective d'une pièce à tête hexagonale. La figure 2 est une vue en perspective d'une pièce identique à celle de la figure i, mais avec soyage inverse. La figure 3 est une vue en perspective, d'une pièce à tête rcntlagonale. La figurQ k est ne vus en plan d'une position de face de recouvrement de plaque -tulaire Si La figro 5 est une vue en coupe, à achelle réduite, sealou la ligne V-V de la figrzà i La figure 6 ast uno vue en coupe à ochelle réduite selon la ligne VIVIT do la figure 4 La figure 7 est ne ve en coupe, à &chelle réduite, selon la ligmne VII=VII de l a figure 4o La figure 8 Gst une vue ean coupe d'une zone de plaque tubuîlaire ie des deat pièces de protection selon 1on Les figures ga, b Gt 9c sont des vuas de détail a plus grade -cheIlle de la sons ES d'e r6sté des fourreaux do la figure 8o Dans!eGXG e rereI.en au oszin, les pièces de protection fnt le. fO.f" ropr&sZ=Ge.s az figures i. 2 et 3. La piece de la figure 2 coporte un fourreau cylin- dr!que ' et une téta he-:agomale 2 dont l'un des cot6s est d',foraM pour présenter -e languette 3 décal6e axialement, par rapport au plan de la tête 2, d'une hauteur légèrement supérie.ure a lépaisseur de la tête. La pièce de la flure 2 est identique à celle de la figure 1, mais la languette 30 de sa tete 20 est décalée en sens inverse de la languette 3. La pièce de la figure 3, dont le fourreau est identique aux fourreaux 1 et 10 des deux autres types de piece, a une 71839 tête 4 pentagonale, dont l'un des côtés présente une lan- guette 5 décalée en hauteur de l'épaisseur de sa tête. Dans l'exemple de la figure 4, les tubes, ou les alésages, de la plaque tubulaire ont une répartition en triangle, c'est-à-dire que les axes a, a', a.. d'une rangée rlsont décalés d'un demi-pas (demi-distance inter- axes) par rapport aux axes a2, a'2, a'"2... de la rangée- parallèle suivante r2. Les pièces de protection de la rangée risont du type représenté sur la figure 1 à languette 3 décalée vers le bas par rapport à la tête 2, alors que les pièces de la rangée r2 sont du type représenté sur la figure 2 à languette 30 décalée vers le haut par rapport à la tête 20 et les pièces de la rangée r3 (correspondant au bord de la plaque tubulaire) sont du type représenté à la figure 3 à languette 5 décalée vers le bas par rapport à la tête 4. Grâce à la structure des pièces selon l'invention, on réalise un recouvrement de la plaque tubulaire par une sur- face pratiquement plane, dont les surépaiaseurs sont limitéez à une épaisseur de tête d'une rangée à l'autre, et pratique- ment sans jour entre les pièces de protection. Comme on le voit clairement sur les figures 5 à 7. Cette structure permet donc de rendre cette surface créée parfaitement étanche, par exemple par sondage. Les pièces de protection peuvent évidemment être introduites plus ou moins profondément dans les tubes 6 (ou les alésages) de la plaque tubulaire, et donc, comme on le voit sur la figure 8, permettent de réserver un volume déterminé dans l'espace 7 compris entre la face 12 de la plaque tubulaire et la surface créée par l'assemblage des têtes 2. Ce volume peut être rendu parfaitement étanche, par exemple-par soudure, brasure ou collage des languettes 3 et des têtes 2 adjacentes et liaison adéquate de l'extrémité inférieure 8 des fourreaux 1 contre la paroi intérieure des tubes 6. Cette liaison peut être assurée, comme représenté sur la figure 9a par expansion du bord aminci 9 du fourreau 1, (par exemple par dudgeonnage ou par simple soudure (figure 9b) ou encore expansion légère sans amincisse- ment (figure 9c) avec ou sans collage. Revendications 1.- Plaque tubulaire d'échangeur thermique munie de pièces tubulaires de protection de sa face ou d'extrémité de ses tubes, du type comportant chacune un fourreau cylin- drique à bord circulaire rabattu, ou tête, formant collerette, et mises en place à l'intérieur de l'extrémité des dits tubes ou alésages9 caractérisée par le fait que la tête (2, 20, 4) des dites pièces de protection a pour contour extérieur un polygone dont les côtés, paral- lèles deux à deux, sont perpendiculaires aux plans joignant l'axe dt'un tube, ou alésage, de la plaque tubulaire sur lequel el2L sont appliquées aux axes des tubes ou alésages voisins, la distance entre les côtés parallèles étant supé- rieure à celle séparant les axes voisins situés dans le plan auquel ces côtés sont-perpendiculaires, et l'un des cotés présentant un soyage, c'est-à-dire un rebord décalé par rapport au plan de la tâte, d'une hauteur sensiblement égale à l'épaisseur de cette têteo 2.- Plaque tubulaire selon la revendication 1 à dis- tribution (pas) des éléments tubulaires en triangle, dans laquelle la tête des pièces courantes de protection est hexagonale. 3.- Plaque tubulaire selon la revendication % dans laquelle la tête hexagonale ne comporte qu'un seul soyage, mais celui-ci est inversé d'une rangée à la suivante afin qu'il ne subsiste aucun jour entre les têtes. 4.- Plaque tubulaire selon la revendication 1, à distribution des éléments tubulaires en carré, dans laquelle la tête des pièces de protection est carrée et comporte un soyage sur deux côtés adjacents. 5.- Plaque tubulaire selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle des moyens d'étanchéité sont prévus au contact du bord d'extrémité du fourreau des pièces de protection et de la surface intérieure des tubes de l'échangeur. 6.- Pièce de protection pour plaque tubulaire selon la revendication 1, caractérisée par le fit qu'elle comporte une tête hexagonale dont l'un des côtés présente un rebord décalé, par rapport au plan de la tête,d'une hauteur sensi- blement égale à l'épaisseur de la dite tête. 7.- Pièce de protection pour plaque tubulaire selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'elle comporte une tête carrée dont deux côtés adjacents présentent un rebord décalé, par rapport au plan de la tête,d'une hauteur sen- siblement égale à l'épaisseur de ladite tête.