FR1465845A - Paroi tubulaire étanche aux gaz pour chauffage de fluides et procédé de fabrication - Google Patents

Description

Paroi tubulaire étanche aux gaz pour chauffage de fluides et procédé de fabrication.
La présente invention concerne une paroi formée de tubes pour dispositifs de chauffage de fluides, par exemple des générateurs de vapeur tubulaires, comprenant une série de tubes parallèles disposés sensiblement dans un plan commun et réunis les uns aux autres par soudage de façon à établir une paroi étanche aux gaz. On comprendra que l'invention peut être également utilisée pour des sections ou panneaux formant parois de tubes qu'on peut fabriquer en atelier et assembler ultérieurement pour former une paroi de tubes complète, par exemple pour une chaudière tubulaire.
On connaît les parois de tubes du type précité, qui comportent des tubes adjacents réunis ou bien directement par des cordons de soudure, ou bien par l'intermédiaire d'ailettes s'étendant axialement soudées aux tubes de façon à établir une paroi étanche aux gaz. Il est également connu de former une telle paroi avec des tubes munis d'ailettes en saillie qui sont réunies par soudage.
Lorsqu'on désire obtenir un recouvrement total ou presque total des parois d'une chaudière tubulaire, les tubes de la paroi doivent être très rapprochés les uns des autres et, dans ce cas, il est difficile de procéder à l'assemblage par soudage des ; sections ou panneaux de la paroi de tubes afin de ! réaliser une paroi de tubes complète. En raison de la petite distance entre les tubes, il est impossible de souder ensemble les tubes adjacents ou les extrémités de tubes adjacents sans les déformer de manière à les faire sortir provisoirement du plan de la paroi. On se heurte à des difficultés du même ordre quand il s'agit de remplacer, dans la paroi de tubes, un tube endommagé ou une section de tubes endommagée.Un autre inconvénient des parois dont les tubes sont soudés ensemble directement ou par l'intermédiaire des ailettes en saillie, provient de la rigidité ou raideur relativement grande de la paroi pouvant donner lieu à des tensions très importantes dans les matériaux de construction en cas de différences de température entre les tubes adjacents. Cet inconvénient est particulièrement prononcé dans les chaudières à circulation forcée. Dans une paroi de tubes ou paroi tubulaire de grande hauteur présentant des tubes horizontaux ou sensiblement horizontaux, la rigidité de la paroi présente l'inconvénient supplémentaire d'obliger à diviser la paroi en groupes de tubes qu'on doit suspendre individuellement dans des structures de support comprenant des liens élastiques associés avec les groupes individuels de tubes.
Selon la présente invention, une paroi de tubes pour dispositifs de chauffage de fluides, par exemple des générateurs de vapeur tubulaires, comprend un premier groupe de tubes parallèles disposés sensiblement dans un plan commun; une série d'éléments en forme de plaques s'étendant dans la direction longitudinale des tubes, chacune des plaques présentant une section droite curviligne et étant soudée à deux tubes adjacents du premier groupe le long des bords longitudinaux libres de la plaque; un second groupe de tubes disposés sensiblement dans le même plan que le premier groupe de tubes et parallèlement aux tubes de ce premier groupe, au moins un tube du second groupe étant interposé entre deux tubes adjacents du premier groupe;et des moyens grâce auxquels chaque tube du second groupe est relié de façon étanche aux gaz à la plaque soudée aux deux tubes du premier groupe entre lesquels ce second tube est installé.
L'invention offre l'avantage de réaliser une paroi sensiblement plus élastique que les parois de la technique antérieure dans lesquelles les tubes adjacents sont soudés directement, attendu que la distance entre deux tubes adjacents reliés par une plaque est plus importante, de sorte qu'on obtient une meilleure égalisation des tensions en cas de différences de température entre deux tubes mutuel- lement reliés. Les tubes du second groupe agissent comme .des écrans pour protéger les plaques contre le rayonnement direct du foyer, ce qui permet de réduire la charge thermique sur les plaques.L'invention offre également l'avantage de permettre d'effectuer l'assemblabe par soudage, par lequel on réunit les sections ou panneaux individuels de paroi tubulaire, plus facilement et sans déformer ou plier les tubes à réunir, et ceci grâce à un espacement plus important entre les tubes dans le sens transversal. La réparation ou le remplacement de tubes défectueux est également plus facile car on peut couper les plaques à partir de l'extérieur de la paroi sans risquer .d'endommager les autres tubes.
La plus grande élasticité de la paroi de tubes permet de suspendre même de hautes parois verticales entièrement soudées, composées de tubes horizontaux, à l'aide d'éléments de tension verticaux de construction simple que l'on soude à certaines des plaques espacées dans la direction verticale. Les différences de température qui apparaissent, notamment lors de la mise en température de la chaudière entre les tubes et les éléments .de suspension, et les différentes dilatations qui en résultent sont absorbées sans aucun danger de tensions excessives aux cordons de soudure, car les parties de la paroi entre les points de liaison aux éléments de tension sont capables de déformations élastiques importantes.Selon une particularité de l'invention, chaque tube du second groupe peut être muni de pattes porteuses axialement espacées qui traversent des fentes longitudinales correspondantes .dans les plaques. Ainsi, les tubes intermédiaires du second groupe ne sont pas reliés aux plaques sur la totalité de leur longueur, et le soudage total qui est nécessaire pour assembler une paroi de tubes ou un panneau de paroi est de ce fait réduit.
Selon une autre particularité de l'invention, les pattes peuvent être soudées aux plaques sur le côté de chaque plaque éloigné des tubes. Dans ce cas, les tubes intermédiaires du second groupe sont faciles à enlever après meulage des cordons de soudure qui sont accessibles du côté extérieur de la paroi. En variante, la longueur axiale des fentes dans les plaques peut être plus grande que la longueur axiale des pattes, et des butées servant à limiter la course transversale des pattes peuvent être fixées à la partie de chaque patte qui traverse la fente associée, alors qu'un couvercle étanche aux gaz peut être fixé à chaque plaque pour recouvrir les fentes et les pattes en saillie. On obtient ainsi une certaine mobilité des tubes intermédiaires dans le sens axial, en réduisant ainsi encore plus les tensions indésirables.
Egalement selon l'invention, un procédé de fabrication d'une paroi de tubes du type précité consiste à relier deux à deux plusieurs tubes parallèles, situés sensiblement dans un plan commun, à une plaque axiale ayant une section droite curviligne, au moyen de cordons de soudure axiaux, et à relier au moins un tube parallèle d'un second groupe de tubes à chaque plaque mais seulement après achèvement de tous les cordons de soudure précités. Ce procédé assure un assemblage très facile des sections ou panneaux de paroi fabriqués en atelier, dont la dimension peut être adaptée aux possibilités de transport, chaque section ou panneau ne comprenant que les tubes du premier groupe avec les plaques soudées à ces tubes.Selon le procédé de l'invention, on peut assembler ces sections ou panneaux fabriqués en atelier sur le site même de montage, de sorte que l'espacement relativement important entre les tubes adjacents des panneaux individuels à souder ensemble facilite la construction de la paroi.
Ce n'est qu'après avoir soudé ensemble les sections ou panneaux individuels que l'on réunit les tubes intermédiaires livrés séparément formant le second groupe aux plaques de la paroi assemblée.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La figure 1 est une coupe d'une partie d'une paroi de tubes selon l'invention ; La figure 2 est une coupe similaire d'un mode de réalisation légèrement modifié. La figure 3 est une coupe similaire d'un troisième mode de réalisation de l'invention. La figure 4 est une élévation avec coupe partielle et à plus grande échelle d'un seul tube et d'une plaque associée faisant partie de la paroi représentée à la figure 1. La figure 5 est une coupe par la ligne V-V de la figure 4. La figure 6 est une vue similaire à la figure 4 mais représentant un quatrième mode de réalisation de l'invention. La figure 7 est une coupe par la ligne VII-VII de la figure 6.
La paroi de tubes représentée aux figures 1, 4 et 5 comprend une série de tubes parallèles portant les références alternées 1 et 2. Les tubes 1 et 2 sont identiques en ce qui concerne leur dimensions mais différent par la façon dont ils sont montés dans la structure d'une paroi complète. Deux tubes 1, voisins, entre lesquels est disposé un tube 2, sont reliés ensemble par une plaque 4 dont la section droite est curviligne (voir fig. 1 et 5) et qui est soudée aux deux tubes 1 considérés le long de ses bords longitudinaux libres.
La plaque 4 est incurvée vers l'extérieur par rapport au côté intérieur de la paroi de tubes 1, 2, qui peut constituer une surface de délimitation du foyer à rayonnement d'un générateur de vapeur ou chaudière tubulaire. Une série de fentes 3 sont ménagées dans la partie centrale de chaque plaque 4 et longitudinalement espacées le long de cette dernière, et une patte porteuse 5 soudée par son bord intérieur à un tube 2, dépasse à travers chaque fente 3. La patte 5 est soudée à la plaque 4 sur le côté extérieur de celle-ci.
Un panneau de paroi du type décrit possède une élasticité notable en raison de l'espacement relativement important entre les tubes 1 successifs ou voisins reliés par l'intermédiaire des plaques courbes 4, et aussi en raison du mode de fixation des tubes intermédiaires 2 du second groupe de tubes à ces plaques. L'espacement entre les tubes 1 facilite également l'assemblage d'une paroi complète par réunion des sections ou des panneaux préparés en atelier, au moment où les tubes extérieurs adjacents 1 sont reliés par une plaque 4 au cours de l'assemblage avant que les tubes intermédiaires 2 du second groupe ne soient fixés aux plaques. Cet agencement facilite également le soudage proprement dit par lequel on réunit deux panneaux de la paroi en alignement axial, par soudage en bout des extrémités adjacentes des tubes 1 et 2 respectivement.On conçoit également qu'une réparation comportant le remplacement d'un tube endommagé peut se faire facilement car on dispose, pour remplacer un tube 1, d'un espace amplement suffisant sur le côté extérieur de la paroi pour couper deux plaques adjacentes 4; d'autre part, on peut remplacer un tube 2 après meulage des cordons de soudure entre les pattes 5 et la plaque associée 4, chacune de ces deux opérations étant effectuée pratiquement sans risque d'endommager les tubes voisins.
Le mode réalisation représenté à la figure 2 correspond sensiblement à celui de la figure 1 avec cette seule différence que les tubes des premier et second groupes 6 et 7, respectivement, sont plus rapprochés qu'à la figure 1. De façon correspondante, les plaques 8 qui réunissent les tubes 6 .deux à deux présentent un plus faible rayon de courbure en section horizontale. Les pattes porteuses 9 soudées aux tubes 7 passent également dans ce cas à travers des fentes pratiquées dans les plaques 8 et sont soudées à la face extérieure des plaques. De même qu'à la figure 1, on n'a représenté qu'une seule fente dans chaque plaque, mais on comprendra qu'en réalité il existe plusieurs fentes convenablement espacées dans le sens de la longueur des tubes.Le mode de réalisation représenté à la figure 3 diffère de ceux des figures 1 et 2 par le nombre de tubes du second groupe. A la figure 3, on a interposé deux tubes 12 du second groupe entre chaque paire de tubes voisins 11 du premier groupe. Les plaques 14 reliant les tubes successifs 11 du premier groupe ont une largeur plus importante de façon correspondante et donc une plus grande élas cité. Les tubes 12 ne sont pas soudés aux plaques 14 mais sont longitudinalement mobiles par rapport aux plaques, qui apparaissent plus en détail sur les figures 6 et 7. La variante de réalisation représentée sur des deux figures diffère de la construction de la figure 3 en ce sens qu'un seul tube intermédiaire 12 est interposé entre chaque paire de tubes voisins 11 du premier groupe.
A chaque tube 12 sont soudées des pattes porteuses 15 en nombre approprié et espacées sur la longueur du tube, et une telle patte 15 est montrée aux figures 6 et 7. Cette patte 15 dépasse vers l'arrière à partir du tube 12 en traversant une fente 13 pratiquée dans la plaque 14 qui relie les deux tubes 11 entre lesquels est ou sont installés le ou les tubes 12. La longueur axiale de la fente 13 est supérieure à celle de la patte 15 et cette dernière dispose, ainsi avec le tube 12, d'un jeu limité dans le sens longitudinal par rapport à la plaque 14 et aux tubes 11 soudés à cette dernière. La mobilité du tube 12 transversalement à la paroi de tubes est limitée par une cheville de butée 16 qui traverse un trou percé dans la patte 15 sur l'extérieur de la plaque 14 et qui est soudée à la patte 15.Afin d'assurer l'étanchéité de la paroi aux gaz, un chapeau 17 en tôle est soudé sur l'extérieur de la plaque 14 en entourant la fente 13 et la protégeant contre l'atmosphère environnante.
Il va de soi que l'on peut apporter des modifications aux modes de réalisation qui ont été décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour autant du cadre de cette invention. Ainsi, la paroi ou le panneau de tubes peut ,être construit avec des tubes sensiblement verticaux ou sensiblement horizontaux et, dans ce dernier cas, la paroi peut être sous forme hélicoïdale dont les tubes individuels de panneaux adjacents s'étendent en hélice autour du foyer d'une chaudière. Une telle paroi peut être suspendue à l'aide de barres de tension verticales ou d'éléments de construction similaires qui sont soudés directement sur le côté arrière des plaques en des points convenablement espacés, par exemple à chaque cinquième ou dixième plaque.Entre les soudures, les sections de la paroi composées de tubes et de plaques curvilignes possèdent une élasticité suffisante pour absorber des différences de température même très importantes entre les tubes et les éléments de support. Les tubes du premier groupe et ceux du second groupe peuvent avoir des dimensions différentes et peuvent servir à l'écoulement de fluides à des températures différentes. Plus spécialement, dans le cas de parois composées de tubes verticaux, le premier groupe peut être constitué de tubes de génération de vapeur alors que le second groupe peut être composé de tubes de surchauffeur ou de réchauffage.

Claims (3)

RÉSUMÉ L'invention concerne notamment :

1. Une paroi de tubes pour dispositifs de chauffage de fluides, par exemple des générateurs de vapeur tubulaires, qui comprend un premier groupe de tubes parallèles disposés sensiblement dans un plan commun; une série d'éléments en forme de plaques s'étendant dans la direction longitudinale des tubes, chacune des plaques présentant une section droite curviligne et étant soudée à deux tubes adjacents du premier groupe le long des bords longitudinaux libres de la plaque; un second groupe de tubes disposés sensiblement dans le même plan que le premier groupe de tubes et parallèlement aux tubes de ce premier groupe, au moins un tube du second groupe étant interposé entre deux tubes adjacents du premier groupe; et des moyens grâce auxquels chaque tube du second groupe est relié de façon étanche aux gaz à la plaque soudée aux deux tubes du premier groupe entre lesquels ce second tube est installé.

2. Des modes de réalisation présentant les particularités suivantes prises séparément ou selon les diverses combinaisons possibles : a. Les plaques adjacentes sont soudées à un tube du premier groupe le long de deux lignes diamétralement opposées; b. Chaque tube du second groupe est soudé à une plaque; c. Chaque tube du second groupe est muni de pattes porteuses axialement espacées et des fentes longitudinales sont pratiquées dans les plaques, ces pattes traversant lesdites fentes; d. Les pattes sont soudées aux plaques sur le côté de chaque plaque éloigné des tubes; e. La longueur axiale des fentes est supérieure à la longueur axiale des pattes, la paroi comprenant en outre des éléments de butées pour limiter la mobilité transversale des pattes, ces éléments de butée étant fixés à la partie de chaque patte dépassant à travers la fente associée, et un couvercle étanche aux gaz est fixé de façon à recouvrir chaque fente et la patte en dépassement à travers celle-ci.

3. Un procédé de fabrication d'une paroi de tubes telle que spécifiée sous 1[deg] ou 2[deg], qui consiste à relier deux à deux plusieurs tubes parallèles, situés sensiblement dans un plan commun, plaque axiale ayant une section droite curviligne, au moyen de cordons de soudures axiaux, et à relier au moins un tube parallèle d'un second groupe de tubes à chaque plaque mais seulement après achèvement de tous les cordons de soudure précités.