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COUDE, DE TUYAUA DEVIATION BRUSQUE, ET A PERTE DE PRESSION REDU,ITE-.
Pour maintenir faibles les pertes ,de pression dans les déviations de canalisations tubulaires, on utilise souvent des coudes à grand rayon de courburertels que celui que représente la figure 1 du dessin annexé. Ces coudes ont, toutefois, le grand inconvénient d'utiliser beaucoup de place et de réduire le profil utilisable. Dans bien des cas, on est forcé d'uti- liser des coudes de tuyau à déviation brusque qui, naturellement, occasion- nent des pertes de pression élevéeso
Pour diminuer ces pertes de pression, on a eu recours, en maintes occasions, à l'agencement d'aubes directrices dans les coudes. Sur la fig.
2, est représenté un coude à aubes directrices ou persiennes de ce genre que, par exemple, l'on utilise dans les installations de souffleries. Cet agence- ment est, toutefois, très cher car il exige de nombreuses aubes directrices, qui, de plus, doivent être profilées. Il faut ajouter à cela que, pour don- ner aux aubes directrices une forme efficace, il faut, la plupart du temps, . se livrer à de laborieux essais théoriques et.expérimentaux. Pour ces rai- sons, ce genre d'agencement ne se révèlent intéressant, en pratique, que pour les installations très importantes et très précieuses.
Le coude pour tuyau qui fait l'objet de la présente invention per- met d'éviter ces difficultés et inconvénients. Dans un coude pour tuyau réalisé selon la présente invention, tout d'abord, la section .de tuyau de forme circuaire passe, progressivement., à une forme carrée ou-rectangulaire sans modificatiôn de la direction d'écoulement, et, en général, avec ralen- tissement simultané dudit écoulement. A la section rectangulaire se raccor- de une pièce coudée circulaire à déviation relativement brusque et à section constante. A cette pièce coudée succède alors le plus souvent une pièce de transition dans laquelle la section rectangulaire repasse progressivement à la forme circulaire, la direction d'écoulement étant conservée.
Ce nouveau genre de coude pour tuyau .8: tout d'abord l'avantage
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d'abaisser la vitesse avant la déviation, sans que l'on doive dépasser la plus grande hauteur ou largeur de la conduite à laquelle il se raccordé.
Etant donné la vitesse d'écoulement réduite, les pertes de charge, dans la pièce coudée, se trouvent abaissées. Toutefois, le plus grand avantage provient de ce que l'on peut diviser la partie coudée en plusieurs coudes déviateurs à faibles pertes par déviation, en montant, dans cette dernière des tôles directrices de forme cylindrique ayant même axe que les parois cylindriques du tuyau. On sait que les pertes par déviation dans un coude sont minima quand le rapport entre le rayon de courbure moyen et la hauteur de la section dans le coude possède une certaine valeur optima. En divisant le coude, on peut obtenir les rapports les plus favorables pour les divers coudes élémentaires.
De préférence, on choisit le nombre et l'agencement des tôles directrices de façon que le rapport du rayon de courbure moyen à la hauteur de la section soit, autant que possible, optimum et égal pour chaque coude partiel.
Le présent exemple permettra de mieux faire comprendre ces rapports.
Le rayon de courbure de la paroi intérieure de la pièce coudée a, par exemple, 350 millimètres et celui de la paroi extérieure 1850 millimètres.
La hauteur de la section est donc de 1500 millimètres et le rapport du rayon de courbure moyen à la hauteur de la section est égal à 350¯1500/2=0,735 1500 La valeur optima que l'on cherche à atteindre est voisine de 1,85. On peut obtenir cette valeur en intercalant deux tôles directrices de rayons de cour- bure respectifs 610 mm et 1063 mm, comme le montre le calcul suivant : 1063 + 787/2 Premier coude partiel, rapport 1063+782 1,85 Deuxième coude partiel., rapport 610 453/2 lu, 85 Deuxième coude partiel, rapport 610+453/2 1,85 Troisiéme coude partiel, rapport 350+260/2 !,85
Lorsque la section du coude est très large par rapport à la hau- teur, il peut être indiqué également de diviser la pièce coudée par insertion de parois planes perpendiculaires aux tôles ou aubes directrices.
La fig. 3 représente un coude de tuyau réalisé selon la présente invention. Ce coude se compose des pièces de transition a et c et de la piè- ce coudée b. Dans les pièces de transition, la section circulaire passe progressivement à une forme carrée ou inversement. La pièce coudée b est formée par deux parois cylindriques d à axe commun et par deux parois pla- nes perpendiculaires aux précédentes.
Des tôles ou aubes directrices cylindriques f ayant le même axe e que les parois d sont fixées à l'intérieur de la pièce coudée b.
La fig. 4 donne un autre exemple de coude selon la présente inven- tion. Dans ce coude, la section circulaire passe à une forme rectangulaire, de telle sorte que le profil utilisable p ne soit en aucune manière réduit par le coude. La tôle directrice h est montée dans la pièce coudée g De cette manière, bien que la déviation soit brusque, les pertes de pression sont réduites.
Ces nouveaux coudes pour tuyaux sont beaucoup plus simples et plus économiques à fabriquer que le coude à persiennes représenté sur la fig. 2.
Ils se composent, en outre, de beaucoup moins de pièces, d'ailleurs plus sim- ples. Les dimensions du coude peuvent être déterminées à l'aide d'un petit nombre de facteurs. Etant donné que l'écoulement est guidé sur un trajet relativement étendu, les pertes de charge peuvent être maintenues plus fai- bles qu'avec un coude selon la fig. 2. Il faut ajouter encore que le présent coude est beaucoup moins sensible aux inexactitudes de fabrication que ne l'est le coude de la fig. 2. Il possède, en outre, l'avantage d'éviter les cordons de soudure transversaux par rapport à la direction d'écoulement, ce
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qui permet, lorsqu'on le réalise par soudure, d'obtenir des surfaces lisses maxima et un minimum de pertes de charge..
Les deux exemples d'application suivants feront bien comprendre la construction et les avantages du nouveau coude de tuyau.
Sur la fig. 5, le récipient i muni du tiroir k, doit être réuni, avec le minimum de pertes de charge, au canal d'évacuation q Le coude ob- jet de l'invention permet de satisfaire à ces exigences. Dans ce-cas, il est avantageux de prévoir pour la pièce de transition 1 un élargissement parti- culièrement grand, d'une part, pour regagner une énergie cinétique aussi gran- de que:possible et, d'autre part, pour maintenir faibles les pertes par dévia- tion.
Sur l'exemple de la fig. 6, on utilise le nouveau coude pour amé- liorer le guidage dans la conduite faisant suite au séparateur à cyclone m.
A l'aide du nouveau coude, on peut dévier la conduite vers le bas, immédia- tement à côté du séparateur, sans avoir à supporter les grosses pertes'de pression que donnerait un coude à rayon de courbure important. Le nouveau coude réunit en outre un encombrement réduit à un minimum de dissipation de puissance.,
Il va de soi que des modifications peuvent être apportées au coude qui vient d'être décrit, notamment par substitution de moyens techniques é- quivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention.
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ELBOW, OF PIPE WITH SNAP DEVIATION, AND WITH REDUCED PRESSURE LOSS, ITE-.
To keep the pressure losses low in the deviations of tubular pipes, elbows with a large radius of curvature are often used, such as that shown in FIG. 1 of the appended drawing. These elbows have, however, the great disadvantage of using a lot of space and reducing the usable profile. In many cases, one is forced to use hard-deflected pipe elbows which, of course, cause high pressure losses.
To reduce these pressure losses, recourse has been had on many occasions to the arrangement of guide vanes in the elbows. In fig.
2, there is shown an elbow with guide vanes or louvers of this type which, for example, is used in wind tunnel installations. This arrangement is, however, very expensive because it requires many guide vanes, which, moreover, must be profiled. It must be added to this that, in order to give the guide vanes an effective shape, it is necessary, most of the time,. to engage in laborious theoretical and experimental tests. For these reasons, this type of arrangement is only of interest, in practice, for very large and very valuable installations.
The pipe elbow which is the object of the present invention obviates these difficulties and drawbacks. In a pipe bend made in accordance with the present invention, firstly, the circular shaped pipe section gradually changes to a square or rectangular shape without changing the flow direction, and, in general, with simultaneous slowing down of said flow. To the rectangular section is connected a circular elbow piece with relatively sharp deflection and constant section. This bent part then usually succeeds a transition part in which the rectangular section gradually returns to the circular shape, the flow direction being retained.
This new kind of pipe elbow .8: first of all the advantage
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to lower the speed before the deviation, without having to exceed the greatest height or width of the pipe to which it is connected.
Due to the reduced flow velocity, the pressure drops in the bent part are reduced. However, the greatest advantage comes from the fact that the bent part can be divided into several deflection elbows with low deflection losses, by mounting, in the latter, guide plates of cylindrical shape having the same axis as the cylindrical walls of the pipe. It is known that the losses by deflection in a bend are minimum when the ratio between the mean radius of curvature and the height of the section in the bend has a certain optimum value. By dividing the elbow, the most favorable ratios can be obtained for the various elementary elbows.
Preferably, the number and arrangement of the guide plates is chosen so that the ratio of the average radius of curvature to the height of the section is, as far as possible, optimum and equal for each partial bend.
This example will help to better understand these relationships.
The radius of curvature of the inner wall of the bend is, for example, 350 millimeters and that of the outer wall 1850 millimeters.
The height of the section is therefore 1500 millimeters and the ratio of the average radius of curvature to the height of the section is equal to 350¯1500 / 2 = 0.735 1500 The optimum value that we are trying to achieve is close to 1, 85. This value can be obtained by inserting two guide plates with respective radii of curvature 610 mm and 1063 mm, as shown by the following calculation: 1063 + 787/2 First partial bend, ratio 1063 + 782 1.85 Second partial bend. , ratio 610 453/2 lu, 85 Second partial bend, ratio 610 + 453/2 1.85 Third partial bend, ratio 350 + 260/2 !, 85
When the section of the bend is very wide in relation to the height, it may also be advisable to divide the bent part by inserting flat walls perpendicular to the plates or guide vanes.
Fig. 3 shows a pipe bend made according to the present invention. This elbow consists of the transition pieces a and c and the elbow piece b. In transition rooms, the circular section gradually changes to a square shape or vice versa. The bent part b is formed by two cylindrical walls d with a common axis and by two flat walls perpendicular to the previous ones.
Cylindrical guide plates or vanes f having the same axis e as the walls d are fixed inside the bent part b.
Fig. 4 gives another example of a bend according to the present invention. In this bend, the circular section changes to a rectangular shape, so that the usable profile p is not reduced in any way by the bend. The guide plate h is mounted in the bent piece g In this way, although the deflection is sudden, the pressure losses are reduced.
These new pipe elbows are much simpler and more economical to manufacture than the louvered elbow shown in fig. 2.
They are also made up of much fewer parts, which are moreover simpler. The dimensions of the elbow can be determined using a small number of factors. Since the flow is guided over a relatively wide path, the pressure drops can be kept lower than with a bend according to fig. 2. It should be added further that the present bend is much less sensitive to manufacturing inaccuracies than is the bend of FIG. 2. It also has the advantage of avoiding transverse weld seams with respect to the flow direction, which
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which allows, when produced by welding, to obtain maximum smooth surfaces and minimum pressure losses.
The following two application examples will give a good understanding of the construction and advantages of the new pipe elbow.
In fig. 5, the receptacle i provided with the drawer k, must be joined, with the minimum of pressure drops, to the discharge channel q The elbow object of the invention makes it possible to meet these requirements. In this case, it is advantageous to provide for the transition piece 1 a particularly large widening, on the one hand, to regain as great a kinetic energy as possible and, on the other hand, to keep low. deflection losses.
On the example of FIG. 6, the new bend is used to improve the guidance in the pipe following the cyclone separator m.
With the help of the new elbow, the pipe can be deflected downwards, immediately next to the separator, without having to withstand the large pressure losses that an elbow with a large radius of curvature would give. The new elbow also combines a small footprint with a minimum of power dissipation.,
It goes without saying that modifications can be made to the elbow which has just been described, in particular by substituting equivalent technical means, without thereby departing from the scope of the present invention.