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ERFE;TIONNE3NT AUX EVAPORATEURS ET AUTRES AlTAREILS & SURFACE D'ECHANGE.
On sait que, dans les appareils destinés à trans- former un liquide en vapeur par apport de chaleur à travers une paroi solide, le fonctionnement est rapidement ralenti ou même arrêté par suite du dépôt sur ladite paroi de ma- tières solides initialement dissoutes ou en suspension dans le liquide , C'est ainsi en particulier que lorsqu'on veut fabri-
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quer de l'eau distillée à partir d'une eau naturelle, les sels calcaires ou magnésiens contenus dans cette eau na turelle se déposent sur la surface de chauffe et diminuent très rapidement la conductibilité de celle-ci. Il en ré- sulte une perte de rendement ainsi que la nécesité de net- toyages fréquents, couteux et ne pouvant se faire qu'en arrêtant l'installation.
Ce genre d'inconvénient n'est d'aillours pas spécial aux évaporateurs et se retrouve dans un certain nombre d'autres appareils qui comportent une surface dont le fonctionnement engendre un encrassement, qui tend à con trarier ce fpnctionnement.
La présente invention a pour objet un dispositif tendant à éviter cet inconvénient en empêchant le dépôt sur la surface d'échange, grâce au procédé connu qui permet d'obtenir un grattage continu et automatique de cette surface pendant le fonctionnement même grâce à la rotation de l'échangeur de chaleur.
A cet effet le poids de chaque organe de grattage de préférence leste est tel qu'il emêche tout roulement de l'organe de grattage sur son tube et oblige ledit organe de grattage à demeurer dans une position anguliare donnée constante dans l'espace.
Différents modes d'exéctin de l'invention sont re'- présentés à titre d'exemple aux dessins annexés dans les- quels t
La figure 1 est une vue schématique en coupe trans- versale de l'un des éléments du dispositif.
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La figure 2 est une vue schématique montrant le fonc- tionnement du dispositif.
La figure 3 représente en perspective un premier mode de réalisation,
La figure 4 représente,également en perspective,une variante de ce mode de réalisation,
La figure 5 représente, toujours en perspective, un second mode de réalisation.
La figure 6 montre en perspective un troisième mode de réalisation,
La figure 7 est une vue schématique en élévation montrant comment peut être utilisé le mode de réalisation de la figure 6.
La figure 8 est une vue en coupe élévation d'un évaporateur complet muni du dispositif faisant l'objet de l'invention.
Les figures 9 10 11 s'appliquent à une dernière variante.
Le principe de l'invention ressort de l'examen des figures 1 et 2. Soit 1, un tube horizontal baigné exté rieurement par le fluide susceptible de provoquer l'en- crassement. Sur ce tube est librement enfilé (figure 1) un second tube 2, de diamètre supérieur au premier, Le tube 1 est, par un moyen quelconque, rendu solidaire d'un axe horizontal 3, qui lui est parallèle. Le tube repose sur le tube 1 tout le long de sa génératrice b, au con- tact d'une génératrice a1 du tube 1
Si maintenant on fait tourner le tube 1 autour de
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l'axe 3, le tube 2, suus Inaction de la gravité, garde dans l'espace une orientation fixe, en négligeant les ef- forts de frottement, tandis que l'orientation du tube 1 varie progressivement au fur et à mesure de la rotation.
Il en résulte que la génératrice b du tube 2 vient au con tact successivement de toutes les génératrices du tube 1, telles que al, a, a, a4 tandis que la génératrice a1 est venue successivement occuper les positions telles que
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ai, alfp a1Ir, ai tel etc...... fi. 2)a
Les diamètres des tubes 1 et 2 étant différents, le mouvement relatif des deux surfaces est réalisé à la fois par un roulement et par un glissement et il se produit un grattage de la surface extérieure du tube 1 par la surface interne du tube 2. Les matières ainsi détachées du tube 1 seront évacuées du tube 2 par tous moyens appropriés.
Il convient de remarquer que le fluide chauffant pas- sant à l'intérieur d.u tube 1, celui-ci constitue à propre- ment parler toute la surface d'échange, puisque, seul, il est directement en contact avec le fluide chauffant. Il en résulte que, si le tube 2 entourait complètement le tube 1, il s'opposerait à un contact intime du liquide à évaporer avec la surface d'échange, à moins que ce liquide ne se trouvât que dans l'espace compris entre les deux tubes, ce qui serait une solution inacceptable. Toutes mesures de- vront donc être prises pour éviter cet inconvénient et as- surer en même temps l'évacuation hor.s des tubes 2 des ma tières détachées par grattaeg
Une première solution est représentée en figure-3.
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Elle consiste à ménager sur le tube 2 des trous nombreux 4 répartis sur toute 1 surface du tube, à l'exception d'une zône située autour de la génératrice de contact bb Il convient en effet de remarquer que le tube de grattage agit toujours par la même génératrice de contact si on né- glige les efforts de frottement qui, en fait, malgrè la pesanteur substituent à la génératrice unique bb une zône d'une certaine largeur de part et d'autre de celle-ci.
On peut d'ailleurs diminuer le largeur de cette zône et augmenter encore l'importance de la gravité par rapport à tous les efforts parasites tels que frottement, résistance du liquide, force centrifuge, en recourant au dispositif de la figure 4 dans lequel le tube de grattage 2 est muni à sa partie inférieure, au-dessous du tube 1, d'une masse de lestage 5.
Dans le mode d'exécution de la figure 5 le tube exté- rieur est réduit à une simple bande de frottement 6, en forme de portion de cylindre, reliée à une masse de lestage inf érieure 7 par une série d'anneaux tels que 8,9,10 lais- sant entre eux le tube interne 1 complètement nu.
Enfin l'organe de grattage peut, comme représenté en figure 6, être réduit à une série d'anneaux libres 11, 12, 13, 14 enfilés librement sur le tube 1. ans ce cas, pour assu rer un balayage complet de la surface d'échange, les an- neaux doivent, en plus de leur mouvement relatif dans le plan normal à l'axe de rotation de l'ensemble, être qnimés d'un mouvement parallèle à cet axe.
Ce résultat peut être obtenu très simplement par le dispositif de la figure 7 dans lequel les tubes e chauffa-
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ge 1 présentent une certaine obliquité par rapport à l'axe horizontal d.e rotation 3. Dans ces conditions, la gra vité, au cours de la rotation, fait déplacer les anneaux d'une extrémité à l'autre des tubes de chauffe. En combi nant convenablement le degré d'obliquité, le nombre des anneaux et la vitesse de rotation, on arrive facilement à obtenir le grattage de la totalité de la surface sur un tour de rotation complet.
La figure 8 représente l'ensemble d'un appareil d'éva poration comportant le dispositif de nettoyage automatique qui fait l'objet de l'invention.
Le liquide à évaporer est injecté en 15 dans l'encein- te 16 d'où la vnpeur s'échappe par la tubulure 17. Le fais- ceua chauffant est constitué par un certain nombre de tubes 1 fixés, à leurs deux extrémités, dans les chambres 18 et 19, elles-mômes montées sur les demi-arbres creux 20 et 21 qui tournent dans les paliers 22 et 23.
L'ensemble du faisceau (le tubes, des chambres 18 et 19 et des demi-ar- bres 20 et 21, peut tourner autour de l'axe 3 entraîné par un mécanisme quelconque non représenté, la chambre 16 restant immobile le fluide chauffant entre par exemple par l'intérieur du demi-arbre 20 et sort par l'intérieur du demi-arbre 21 .,prés avoir cédé ses calories au liquide à évaporer à travers le faisceau tubulaire, des joints d'étcnchéité étant prévus dans les paliers 22 et 23.
Dans le cas où le fluide chauffent est constitué par de la vapeur que l'on condense dans l'appareil, des dispo sitifs sont prévus pour assurer à travers le demi-arbre de sortie la purge de l'air ainsi que l'évacuation de l'eau
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condensée de manière que le faisceau chauffant soit conti- nuellement rempli par de la vapeur, à l'exclusion de flui- des parasites : air et eau condensée.
L'équipement des tubes 1 peut se feire de l'une des manières décrites ci-dessus; dans l'exemple représenté on a utilisé le dispositif de la figure 5 comprenant la bande de frottement, la masse de lestage 7 et les anneaux 8,9 et 10. Les matières solides sont, dès qu'elles se dépo- sent sur le tube 1, grattée par les bandes 6 et tombent par gravité à la partie inférieure de la chambre 16, d'où on les élimine par un procédé quelconque, par exemple une tubulure de purge 24.
Il convient de remarquer qu'il y a avantage à réali- ser l'organe de grattage, quel qu'il soit, en une matière moins dure que les tubes de manière à ce que l'usure se produise de préférence sur cet organe qui est généralement moins couteux à remplacer que les tubes et qui, en tout cas, peut remplir son office jusqu'à usure presque totale, alors que la surface d'échange doit satisfaire à des conditions d'étanchéité et de résistance mécanique qui exigent son intégrité.
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On remarquera d'autre part que dans les dispositifs des figures 1 à 5 d'une part l'organe de grattage sous l'effet de son poids propre, d'autre part le tube gratté sous l'effet de son propres poids et du poids de l'organe d.e grattage pren- nent une certaine flèche, et ces flèches sont différentes pour les deux organes, si bien que la bande de frottement ne porte pas sur le tube par toute sa longueur.
La variante des figures 9 à 11 supprime cet inconvénient.
Les organes de grattage y sont constituas par des éléments de faible longueur enfiles les uns après les autres sur le tube. Sur chacun de ces éléments la variation de flèche est négligeable, si bien que le frottement reste parfaite- ment assuré.
D'autre port lesorganes de grattage tels que prévu, aux figures 1 à 5 peuvent s'enfiler sur le tube que par le bout, ce qui entraine une certaine complication pour leur montage et .surtout rend. difficile leur remplacement qui ne peut s'effectuer qu'en démontant d'nbord le tube.
Suivant la même variante des figures 9 à 11 l'organe de grattage forme, un ou plusieurs éléments ouverts latérale- ment, sur une largeur un peu plus faible que, le diamètre extérieur du tube, les parties situées de part et d'autre de l'ouverture ou l'une seulement de ces parties présentant une certaine élasticité, de manière que l'organe de grattage puisse être enfilé sur le tube par le côté en forçant les branches qui reprennent ensuite leur position première, si bien que l'organe, une fois mis en place, ne peut plus sortir sans un effort en sens inverse sur lesdites branches.
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Bien entendu cette dernière particularité cons- tructive est plus spécilement applicable aux organes de grattage en plusieurs éléments juxtaposés. Toutefois on pourrait concevoir que, dans certains cas, elle soit appliquée aux modes de réalisation des figures 1 à5
Dans le cas représenté en figures 9 à 11 les tubes 31 de l'échangeur de température portent une série d'organes de grattage 32, 32' etc.... indépendants les uns des autres et sensiblement jointifs de manière à assurer le grattage de toute la longueur du tube.
Chacun de ces organes de forme générale cylindrique est de faible longueur, de l'ordre par exemple de 10 à 15 cm. Il comporte sur sa périphérie une partie 33, plus épaisse, formant lest, et sur le côté une ouverture 34, dont la largeur est inférieure de 1 mm par exemple au diamètre extérieur du tube 31. Le rebord 35 de l'ouverture 34 présente une certaine élasticité de manière à permettre d'enfiler par le côté les éléments 32 sur le tube 31.
Pour faciliter le contact du liquide avec le tube 31, ainsi que le dégagement de la vapeur, les éléments 32 peuvent présenter des évidements 36 du côté opposé à l'ouverture 34.,