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Etre
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DANS
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CES
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LEURS
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Physical
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10 mm
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2 mm
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about 10mm
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20 mm
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de 8 metres
(1)
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14 metres
(1)
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de 6 mm
(1)
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de 20 mm
(1)
[19][_]
Molecule
(2/ 2)
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DES
(1)
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reten
(1)
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Organism
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2518730A1
Family ID 8076875
Probable Assignee Chaudronnerie Provencale
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title PERFECTIONNEMENTS A LA CONSTRUCTION DE RAFFINEURS OU
ECHANGEURS TUBULAIRES
EN Title TUBE BUNDLE HEAT EXCHANGER - HAS HORIZONTAL ASSEMBLY OF
PARALLEL TUBES HELD BY PLATES AND TIE RODS
Abstract
_________________________________________________________________
RAFFINEUR OU ECHANGEUR TUBULAIRE DANS LEQUEL LES PLATEAUX
INTERMEDIAIRES 1 ONT LA FORME DE DISQUES BORDES PAR UNE JANTE
GENERALEMENT CYLINDRIQUE 2 DE DIAMETRE INFERIEUR AU DIAMETRE INTERNE
DE L'ENVELOPPE 12, CES PLATEAUX ETANT LOGES AVEC UN JEU DANS DES
ANNEAUX 3 DE FORTE EPAISSEUR, DE DIAMETRE EXTERNE SUPERIEUR AU
DIAMETRE INTERNE DE L'ENVELOPPE 12, CES ANNEAUX ETANT SOUDES SUR
CHACUNE DE LEURS FACES AUX BORDS DE DEUX TRONCONS ADJACENTS DE
L'ENVELOPPE 12.
The exchanger has parallel tubes (7) held in an outer covering (12).
The tube ends are fixed on thick plates (6) and divided into sections
by intermediate perforated plates (1). These are discs with a
cylindrical rim of smaller dia. than the covering interior. The discs
are welded on (13). Longitudinal tie rods pass through the plates to
hold via stops fixed on them. The stops are rings welded onto the
rods, positioned below plates (1). The stops can be stay tubes
threaded over the rods. The plates are about 10mm thick.
Description
_________________________________________________________________
La fabrication d'un raffineur ou echangeur tubulaire pose des
problemes constructifs difficiles, notamment lorsqu'il s'agit
d'appareils de grandes dimensions et destines a etre utilises en
position verticale.
Un tel appareil est generalement constitue d'un faisceau de tubes
minces paralleles enfermes dans une enveloppe exterieure cylindrique
ou parallelepipedique et fixes a leurs deux extremites sur des plaques
tubulaires epaisses; Ces tubes sont parcourus par un fluide et
llespace entre les tubes est lui-meme occupe par un produit auquel il
s'agit d'apporter des calories (thermies ou frigories); En-outre,
l'appareil est divise en plusieurs sections par des plateaux
intermediaires perfores assurant une double fonction
- en position horizontale de l'appareil (phases construction et
transport) ils assurent le soutien des tubes pour limiter leur flexion
sous leur propre poids et ils empechent une deformation. excessive de
la section de l'appareil;
- en position verticale de l'appareil (situation de service) ils
assurent
- la reprise des charges verticales dues a la pression hydrostatique
s'exercant eventuellement sur un plateau et a la presence eventuelle
de toles de repartition de chaleur disposees entre les nappes de
tubes;
- le drainage du liquide, le long de cheminements determines, vers des
" puits de drainage
- la tenue mecanique de l'appareil dans les differentes -situations de
fonctionnement en service, notamment en cas de fonctionnement eventuel
sous vide.
Ces plateaux intermediaires sont soutenus en service par des tirants
en nombre convenable fixes par soudure a leurs extremites sur les
plaques tubulaires epaisses.
Pour satisfaire l'ensemble de ces contraintes, il a deja ete propose
de realiser l'enveloppe externe diun tel appareil en troncons separes
soudes sur les plateaux intermediaires qui sont prevus debordants et
de forte epaisseur (20 mm).
Mais cette forte epaisseur des plateaux a pour incon venient, outre
son cout, de perturber les echanges thermiques et elle ne permet pas
pour autant la suppression des tirants etant donne les efforts
previsibles; il en resulte, a la soudure des troncons d'enveloppe sur
les cloisons, des retraits de soudure tres importants qui ne peuvent
etre completement maitrises et qui tendent a mettre les tirants en
compression de sorte que ceux-ci ne peuvent plus remplir leur role.
Par ailleurs, l'horizontalite et la planeite des plateaux
intermediaires doivent etre aussi bonnes que possible afin de ne pas
perturber l'ecoulement du liquide vers les "puits de drainage".
Il en resulte que l'influence des retraits de soudure, notamment lors
de la soudure des tirants et des toles de l'enveloppe externe, ne doit
pas alterer l'horizontalite des points d'appui des plateaux qui
doivent imperativement rester dans un meme plan, ni la tension des
tirants qui doit etre egalement repartie entre chacun.
Pour resoudre le probleme, l'invention a pour objet un mode de
construction caracterise en ce que les plateaux intermediaires ont la
forme de disques de tole mince bordes par une jante generalement
cylindrique, de diametre inferieur au diametre interne de l'enveloppe,
et sont loges avec un jeu dans des anneaux de forte epaisseur de
diametre externe superieur au diametre interne de l'enveloppe, ces
anneaux etant soudes sur chacune de leurs faces aux bords de deux
troncons adjancents de llenveloppe.
Ainsi, les plateaux etant simplement loges dans les anneaux de liaison
entre troncons d'enveloppe, mais non solidarises avec eux, les
retraits au soudage des troncons d'enveloppe sur les anneaux n'ont pas
d'effet sur les plateaux et ne risquent ni de les deformer ni de
mettre les tirants en compression.
Selon une autre disposition de l'invention les tirants ne sont pas
soudes aux plateaux mais munis de pieces de butees destinees a
supporter lesdits plateaux, ces pieces etant rigoureusement
positionnees et fixes sur les tirants; De telles pieces de butees
pourront etre constituees par des bagues soudees sur les tirants ou
par des tubes entretoises places entre plateaux.
Cette disposition permet de placer les points d'appui des plateaux-sur
les tirants avec une tres grande precision, la position des bagues
pouvant etre reperee a l'avance, ce qui assure la parfaite planeite et
horzontalite des plateaux. De plus les plateaux sont supportes sans
deformation par les tirants, et-leur faible epaisseur ne nuit pas a
leur comportement en service.
Les anneaux de forte epaisseur assurent, quant a eux la rigidite de 1
'ensemble.
L'invention vise egalement le- procede de construction et de montage
selon lequel chaque ensemble plateau-jante est d'abord fixe dans un
anneau par une liaison provisoire, par exemple quelques points de
soudure et au fur et a mesure de la mise en place des tubes du
faisceau et des tirants,les pieces de butee d-es tirants sont placees
aux emplacements reperes, puis les troncons d'enveloppe sont soudes
aux anneaux apres suppression de la liaison provisoire (par exemple
par meulage ou burinage)
Il en resulte que les retraits de l'enveloppe externe peuvent se faire
librement sans effet sur les plateaux; Le raccourcissement de
l'enveloppe externe s'accompagne alors d-'un glissement des plateaux
intermediaires par rapport aux anneaux de renfort et d'un coulissement
des tubes et tirants a travers la ou les plaques d'extremites non
encore soudees.
L'invention est plus amplement decrite ci-apres, avec reference au
dessin annexe sur lequel
- la fig. I est une vue perspective schematique avec arrachement
partiel de llenveloppe d'un raffineur muni des dispositions de
l'invention.
- la fig.2 est une vue en coupe axiale partielle au niveau d'un
plateau.
En se reportant a ces figures on voit que l'invention se rapporte a la
construction de tout appareil de type raffineur ou echangeur dans
lequel un faisceau de tubes 7 est loge dans une enveloppe 12, ledit
faisceau traversant des plateaux intermediaires 1 entretoises ou
soutenus par des tirants 8.
Les tubes 7 sont fixes a leurs deux extremites sur des plaques
d'extremites epaisses 6, par soudage ou dudgeonnage.
Comme expose plus haut, a la difference de l'art connu selon lequel on
utilise des plateaux 1 de forte epaisseur, de diametre superieur au
diametre externe de l'enveloppe 12, et sur lesquels sont soudes les
bords des troncons ou viroles de l'enveloppe 12, l'invention prevoit
des plateaux 1 de faible epaisseur ayant la forme d'un disque borde a
sa peripherie par une jante cylindrique 2 de diametre externe
inferieur au diametre interne de l'enveloppei2;
La jante 5 sera realisee, comme represente, sous la forme d'un plat
soude, ou encore par realisation d'un bord tpmbe embouti si
l'epaisseur du plateau 1 le permet.
Les plateaux sont loges a faible jeu dans des anneaux de renfort de
forte epaisseur 3.
Le diametre interne d'un anneau 3 est voisin du diametre externe d'une
jante 2 et son diametre externe est pl-us grand que celui de
l'enveloppe 12; Les troncons ou viroles de l'enveloppe 12 situes de
part et d'autre d'un anneau 3 sont soudes en 13 sur les faces opposees
dudit anneau.
Par ailleurs, contrairement a l'art connu, consistant a lier les
tirants 8 aux plateaux 1 par soudure, l'invention -p.re- voit de fixer
sur l-es tirants 7 des bagues de butee 10 aux emplacements de chaque
plateau 1 de facon a empecher tout deplacement ou deformation du
plateau soit dans un sens soit dans les deux sens. Dans le cas d'un
appareil destine a etre vertical, il suffit de prevoir des bagues 10
sous la face inferieure de chaque plateau 1.
Conformement au procede selon l'invention, la rigidite des plateaux
pendant la construction est assuree par des points de soudure
provisoires 4 entre la bordure des plateaux et l'anneau renfort
correspondant. Les retraits de soudure entraines par ces points sont
absorbes par l'elasticite du plat de bordure 2
Dans ces conditions, le deroulement du processus est le suivant:
- Mise en place et calage des plaques d'extremites epaisses 6.
- Mise en place et calage des plateaux intermediaires minces 1
prealablement pointes provisoirement en 4 a l'in- terieur des anneaux
renforts rigides 3.
- Enfilage nappe par-nappe des tubes de faisceau 7, des tirants 8, des
toles eventuelles de -repartition de chaleur 9, et fixation/$ percent
SrttIsbo percent Sd7ure ou dudgeonnage sur une des plaques d'ex
tremate (par exemple plaque de gauche).
- Au fur et a mesure de l'enfilage des tirants, une bague 10 formant
butee- de plateau est soudee sur chaque tirant en des points traces
prealablement sur les tirants au niveau de chaque plateau, -en sorte
que les retraits de soudure sur chaque tirant s'egalisent. Les
plateaux peuvent eventuellement etre e n Il pointes l and erement/sur
cette bague pour eviter tout surelevement ulterieur ou tout
deplacement pendant le transport, notamment en en cas de construction
sans toles de repartition de ch-aleur qui contribuent au maintien- des
plateaux intermediaires.
- Mise en place et soudure angulaire en 13 des toles de virole
exterieure entre les anneaux renforts, en partant de la plaque
d'extremite sur laquelle les tubes sont soudes.
Au-fur et a mesure de la mise en place de ces toles, les points de
fixation provisoires 4 entre plateaux intermediaires et anneaux
renforts sont supprimes par meulage et burinage en sorte que les
retraits de l'enveloppe externe peuvent se faire librement.
Le raccourcissement de l'enveloppe externe est alors accompagne d'un
glissement relatif des plateaux intermediaires 1-2, par rapport aux
anneaux renforts 3 et d'un coulissement des tubes et tirants a travers
la plaque d'extremite non soudee.
Il n'y a donc aucun effort de compression sur les tubes ou les
tirants.
- soudure ou dud-geonnage des tubes et tirants sur la deuxieme plaque
d'extremite.
A titre d'exemple et pour fixer les idees, s'agissant d'un appareil
dont la hauteur de faisceau est de tordre de 8 metres, et dont la
hauteur hors tout atteint environ 14 metres, la tole constitutive des
plateaux 1 pourra avoir une epaisseur de 6 mm, tandis que les anneaux
3 auront une epaisseur de 20 mm.
On arrive ainsi a unallegement considerable de la construction et a
une diminutio-n de son cout avec des resultats superieurs au point de
vue de la planeite des plateaux.
Les dimensions ci-dessus pourront varier dans de larges ltmites selon
les dimensions et les conditions de service -de 1 'ap- pareil a
construire (notamment condition de pression, temperature, densite du
produit, cycles de fonctionnement susceptibles de creer des
differences de pression entre les faces des plateaux, coefficient de
securite a prendre en compte).Cependant, conformement a l'invention,
l'epaisseur de la tole des plateaux 1 sera de prefe- rence comprise
entre 1 et 10 mm d'epaisseur environ, tandis que l'epaisseur et la
largeur des anneaux 3 seront calculees pour assurer la rigidite
necessaire tant en cours de construction et de transport qu'en cours
de service.
Le plat de bordure 2 (ou bord releve, outre sa fonction pour la
rigidite du plateau 1 pendant la construction, assure egalement la
reten-ue du liquide en peripherie du plateau et l'appui eventuel d'une
tole perforee 5 formant d'une part tamis pour le produit interne
(cristaux) et d'autre part retenue pour les plaques de repartition de
chaleur 9.
Dans ce but, conformement a l'invention, il sera oriente vers le haut,
l'ensemble plateau 1 et bordure 2 formant cuvette.
Les avantages de l'invention sont les suivants
- Absence de deformation des plateaux 1 due aux inegalites de retrait
des soudures de l'enveloppe 12.
- Absence de mise en compression des tirants 8 par les retraits des
soudures de l'enveloppe 12.
- Meilleure precision de positionnement des points de soutien des
plateaux 1 et de ce fait, diminution des deformations de plateaux
intermediaires 1.
- Possibilite d'usinage precis des trous de passage des- tubes 7 de
telle sorte que le cloisonnement possede l'etancheite recherchee
(jeuxde l'ordre de 2 mm/10 mm) et qu'un contact efficace soit assure
entre tubes 7 et toles de repartition 9 (precision de pas de percage
de l'ordre de 1 a 2 mm/10 mm).
- Allegement considerable de la construction et abaissement du prix de
revient.
- Suppression-des echanges thermiques entre plateaux 1 et enveloppe
12.
- Suppression des perturbations apportees par l'epaisseur des plateaux
1 aux echanges thermiques internes.
Diverses modifications ou variante-s peuvent etre apportees a la
realisation ainsi decrite sans sortir du cadre de l'invention
notamment par adjonction ou equivalents.
C'est ainsi que les bagues IO peuvent etre remplacees par des tubes
entretoises enfiles sur les tirants 8 et dont la longueur est
exactement determinee pour occuper la distance entre plateaux 1, de
telle sorte que leur face superieure forme butee fixe et
rigoureusement positionnee. Cette variante evite les soudures 14-(et
les points 11).
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Mode de construction d'un raffineur ou changeurtubulaire comprenant
un faisceau de tubes (7) paralleles enfermes dans une enveloppe
exterieure (12), fixes a leurs extremitessur des plaques tubulaires
epaisses (6) et divises en plusieurssections par des plateaux
intermediaires (1) perfores, caracterise en ce que les plateaux
intermediaires (1) ont la forme de disques bordes par une jante
generalement cylindrique (2) de diametre inferieur au diametre interne
de l'enveloppe (12), ces plateaux etant loges avec un jeu dans des
anneaux (3) de forte epaisseur, de diametre externe superieur au
diametre interne de l'enveloppe (12), ces anneaux etant soudes sur
chacune de leurs faces aux bords de deux troncons adjacents de
l'enveloppe (12).
2. Appareil selon la revendication 1, caracterise en ce que des
tirants longitudinaux (8) traversant les plateaux (1) assurent le
soutien en service desdits plateaux par l'interme- daire de pieces de
butees (IO) qui sont rigoureusement positionnees et fixes sur les
tirants (8).
3. Appareil selon la revendication 2, caracterise en ce que les pieces
de butees (IO) sont des bagues soudees sur les tirants et positionnees
sous les plateaux (I).
4. Appareil selon la revendication 2, caracterise en ce que les pieces
de butees (IO) sont des tubes entretoises enfiles sur les tirants (8)
entre les plateaux(1).
5.Appareil selon l'une quelconque des revendications precedentes,
caracterise en ce que l'epaisseur de la tolu des plateaux (1) est de
l'ordre de 1 a 10 mm.
6. Appareil selon l'une quelconque des revendications precedentes,
caracterise en ce que les jantes (2) constituent une retenue de
liquide et constituent a cette fin une bordure orientee vers le haut
de l'appareil, l'ensemble plateau (1) jante (2) formant cuvette.
7. Procede de construction et de montage d'un appareil -selon l'une
quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que
chaque ensemble plateau (1) - jante (2) ests'abord fixe dans un anneau
(3) par une liaison provisoire, par exemple quelques points de
soudure, et au fur et a mesure de la mise enplace des tubes du
faisceau (7) et des tirants (8), les baguesde butees (IO) des tirants
(8) sont soudees aux emplacements reperes, puis- les tronco-ns
d'enveloppe (12) sont soudes aux anneaux (3) apres suppression de la
liaison provisoire (4).
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