Brevet FR2030131A1 — publié le 19701030

Dans un grand nombre de "branches de la technique, par exemple pour la fabrication de fils, de rubans, de feuilles, de bandes en papier, en carton ou en cellulose, dé" même que dans l'industrie chimique, notamment dans l'industrie alimentaire, 5 par exemple pour la concentration par évaporation de liquides tels que le lait, des solutions d'albumine ou des produits analogues, il est nécessaire de disposer-de cylindres -tournants dont la surface peut être portée à une température élevée au moyen d'un fluide de chauffage approprié. Dans le cas le plus 10 simple, il s'agit d'un tambour creux équipé de tubulures d'arrivée et de sortie appropriés pour de la vapeur de chauffage, la vapeur introduite à l'intérieur du tambour transmet une partie de sa capacité calorifique à la paroi du tambour en se condensant partiellement. Lorsque le'tambour tourne à faible vitesse, 15 le condensât s'accumule à l'intérieur du tambour, tandis qu'à vitesse plus élevée, à peu près à partir de 200 m/mn, le condensât est entraîné par la paroi tournante du tambour et recouvre cette paroi sous la forme d'un film. Du fait que le condensât est un mauvais conducteur de la chaleur, il faut prévoir des 20 moyens appropriés pour le retirer en permanence de l'espace intérieur du tambour. A cet effet, on utilise des écopes placées à faible distance au-dessus de la face intérieure du tambour et par lesquelles le condensât est évacué vers l'extérieur sous l'action de la pression s'établissant à l'intérieur du tambour. -25 En outre, il est connu de faire passer le fluide de chauffage, par exemple de la vapeur ou un liquide chauffé, suivant un trajet en hélice le long de la face intérieure du tambour. Ce trajet peut être établi par un tube de forme appropriée, fixé par soudage,brasage ou un procédé analogue à la face inté-30 rieure du tambour. On connaît également les tambours chauffés à.la vapeur ou par un liquide, dans la face intérieure desquels sont pratiquées des rainures en hélice et qui renferment un noyau, par exemple tubulaire, appliqué étroitemént contre la ", "paroi des rainures et délimitànt ainsi vers l'intérieur le tra-35 jet d'écoulement en hélice. , Les cylindres du type décrit présente l'inconvénient que le corps du cylindre doit chaque fois supporter toute la pression du fluide de chauffage et. que -son épaisseur de paroi doit être choisie en conséquence, ce qui conduit à des cylin-40 dres ayant des poids considérables. Les cylindres de poids éle-• - ••• COPY 70 00422 2 2030131 vé exigent des supports et des paliers dimensionnés en conséquence, ainsi que des moteurs d'entraînement puissants susceptibles de fournir des couples d'entraînement élevés. En principe, le corps des cylindres connus dans les-5 quels le fluide de chauffage passe par un tube en hélice sont libérés dans une certaine mesure de la charge résultant de la pression du fluide de chauffage,, Toutefois, cette décharge ne conduit pas à une diminution de l'épaisseur de paroi, du "fait que le corps du cylindre est soumis à. des contraintes thermiques 10 considérables en raison du soudage ou brasage considéré comme nécessaire jusqu'ici pour l'assemblage du tube avec le corps du cylindre, ces contraintes thermiques ne pouvant être supportées efficacement que par des corps de cylindres ayant des épaisseurs de paroi importantes. Le soudage ou brasage est con-15 sidéré comme indispensable jusqu'ici pour obtenir un transfert de chaleur efficace et'uniforme entre le serpentin de chauffage et la paroi du tambour. Compte tenu de cet état de la technique, la présente invBntion vise un tambour chauffé à la vapeur ou par un liquide, 20 dont le corps est dans une large mesure libéré de la charge résultant de la pression du fluide de chauffage et peut ainsi présenter une épaisseur de paroi quelconque, indépendante de la • pression du fluide de chauffage, . Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait 25 que le tambour présente sur sa face intérieure une rainure de guidage en hélice dans laquelle est engagé par conjugaison de forme un serpentin de forme correspondante, en hélice pour le fluide de chauffage. La rainure de guidage est avantageusement taillée ou laminée dans la face intérieure du tambour. Son pro-30 . fil doit être adapté au profil du serpentin à insérer, de manière que soit assurée une surface de contact étendue entre le pourtour extérieur du serpentin et la rainure. On a constaté que cela procure un transfert de chaleur pratiquement libre entre le serpentin et la paroi du tambour. 35 Pour la fabrication du tambour chauffant conforme à l'invention, il est possible d'enrouler le serpentin, à l'extérieur du tambour, sous.la forme d'une hélice correspondant à celle des rainures pratiquées dans la paroi du tambour, l'hélice ainsi obtenue, du. serpentin ayant, avantageusement un dia-40 mètre légèrement supérieur au diamètre maximal de l'hélice des fU ' COPY 70 00422 3 2030131 rainures. Par une torsion axiale de l'hélice du serpentin,- il est ensuite possible de réduire temporairenient le diamètre de cette hélice et de la placer dans cet état dans-le tambour préparé, c'est-à-dire dans les rainures pratiquées dans ce tambour. 5 Après suppression de la torsion, l'hélice du serpentin se dilate de nouveau légèrement et s'engage ainsi par conjugaison de forme dans les rainures. Par contre, il est possible également de réaliser l'hélice du serpentin de manière .qu'elle présente un diamètre. 10 extérieur qui est exactement égal ou légèrement-inférieur au diamètre maximal de l'hélice des rainures. Une hélice ainsi réalisée peut être engagée à la manière d'une vis dans le tambour dont les rainures représentent dans. ce. cas les pas de vis d'un écrou. Lorsque le serpentin placé ainsi dans le tambour est ,15 traversé par un fluide de chauffage sous pression, il se dilate légèrement sous l'effet de la chaleur et de la pression intérieure et s'applique ainsi par conjugaison de forme contre les parois des rainures. Grâce à ce mode de réalisation, toute la pression du fluide de chauffage est pratiquement supportée par 20 l'hélice du serpentin, et seule une faible pression -résiduelle nécessaire pour l'application étroite du serpentin contre les parois des rainures doit être supportée par le tambour chauffant proprement dit. Suivant une autre caractéristique de 1'^invention, la 25 face intérieure du tambour présente deux rainures de guidage en hélice qui sont décalées d'un demi-pas en direction axiale ét dans chacune desquelles est engagée par conjugaison de forme un serpentin de forme correspondante en hélice pour le fluide de chauffage, ces deux serpentins étant reliés L'un à l'autre à 30 une extrémité. Grâce à ce mode de réalisation conforme à l'invention, 'le fluide de chauffage traverse le tambour suivant deux sens d'écoulement opposés, ce qui assure une compensation des différences de températures le long' de l'axe du tambour, différences qui se produiraiént sinon obligatoirement par -suite 35 du refroidissement progressif du fluide de chauffage lors de son passage "dans" le tambour. L'agencement "de^deux-.hélices décalées l'une par rapport à l'autre en vue de l'uniformisation du pro-~ 'fil de températures dans" de'"tels "tambours 'chauffés est déjà connu en soi. ' ' . . ' " '" •' ^ ' . 40 . ' : - pour la description plus 'détailleet devl'.obj'"et: de l'in- ' ' V ' / ."• ' ' . cOPY 70 00422 4 2030131 vention, on va se référer au dessin annexé, sur lequel : la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'un mode de réalisation du tambour chauffant Conforme à l'invention ; 5 la figure 2 est une coupe longitudinale schématique d'un autre mode de réalisation de ce tambour, avec deux rainures de guidage décalées l'une par rapport à l'autre. Sur la figure 1, on reconnaît en coupe longitudinale le corps 1 du tambour présentant dans sa face intérieure 2 une 10 rainure 3"en hélice qui est, par exemple, taillée en laminée dans la paroi du tambour. Dans cette rainure est engagé, un serpentin 4 ayant une forme correspondante en hélice pour le fluide de chauffage. La figure permet de reconnaître que- le profil transversal, du serpentin 4 correspond au profil transversal de "15 la rainure 3 taillée dans la face intérieure et que la profondeur de la rainure est, de préférence, choisie de manière que cette rainure entoure le serpentin sur la moitié au moins de son profil. Dans l'exemple représenté, le serpentin présente" tin profil circulaire. Cependant, il est possible également d'uti-20 liser des tubes ayant d'autres profils, par exemple des tubes à profil quadrangulaire ou analogue, ce qui présente l'avantage que le tube peut alors être entouré encore davantage par là rai- ' nure, ce qui assure une augmentation de l'étendue de la surface de transfert de chaleur. 25 Dans l'exemple de réalisation représenté sur la fi gure 1, le serpentin est du type monofilaire et l'extrémité d'arrivée 5 du fluide de chauffage ainsi que l'extrémité de sortie 6 du fluide de chauffage de sortie quittent le tambour aux extrémités opposées de ce dernier. Elles débouchent ici dans 30 des compartiments collecteurs de fluide de chauffage 7 et 8 dans lesquels sont engagées, à travers des presse-étoupes 13 et 14 de forme appropriée, des tubulures d'arrivée 11 et de ; sortie 12 du fluide de chauffage, montées en rotation dans les arbres 9'et 10 du tambour. Pour faciliter l'introduction du 35 serpentin en hélice, les arbres '9 et 10 du tambour sont fixés à l'aide de brides de raccordement 15 "et 16 aux côtés" frontaux du corps,1 du tambour, par.exemple au moyèn de'vis. L'extrémité d'arrivée'5 du fluide'de chauffage et l'extrémité de sortie 6 du fluide de chauffage du serpentin 4 sont engagées également ctia- . 40 cune dans un .presse-étoupe de forme appropriée. Le'passàge des - • '' • •• ' " ÔOPV 70 00422 5 2030131 extrémités du serpentin 4 à travers les arbres 9 et 10 du tambour ainsi que l'agencement des presse-étoupes dans ces arbres n'entrent pas dans le cadre de la présente invention et sont limités au mode de réalisation décrit ici à titre d'exemple. 5 • la figure 2 représente »un mode de réalisation de l'objet de l'invention,, dans lequel deux rainures de guidage 3 et 3' en hélice, décalées l'une par rapport à l'autre, sont pratiquées dans la face intérieure 2 du corps 1 du tambour et reçoivent chacune par conjugaison de forme un serpentin 4, 4' 10 ayant une. forme correspondante en hélice. Les deux serpentins 4 et 4' sont reliés entre eux à l'une de leur deux extrémités, par exemple en 17 par un tronçon rigide ou flexible 18 en forme de U. Ainsi, le "fluide-de chauffage qui pénètre dans le serpentin 4 et le traverse dans le sens de la flèche 19 est dévié à -15 l'extrémité opposée du cylindre et traverse ensuite l'autre serpentin 4' dans le sens de la flèche 20. Cet agencement assure de façon connue - une uniformisation du profil de températures qui s'établit dans l'axe longitudinal du tambour chauffé. Les pres-se-étoupes nécessaires pour ce mode de réalisation en vue de 20 l'arrivée et de la sortie du fluide de chauffage ne sont pas représentés sur la figure 2 du fait qu'ils font partie de l'état connu de la technique. COPY 70 00422 6 2030131 REVENDICATIONS 1°) Tambour chauffé à la vapeur ou par un liquide et comportant intérieurement un serpentin en hélice pour le fluide du chauffage, caractérisé par le fait que le tambour présente 5 sur sa face intérieure -une rainure de guidage en hélice dans laquelle est introduite par conjugaison de forme un serpentin de forme correspondante en hélice pour le fluide chauffage. 2°) Tambour suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la rainure de guidage est taillée ou laminée 10 dans la face intérieure du tambour. 3°) Tambour suivant la revendication 1, caractérisé par le fait' que le profil du serpentin correspond au profil de la rainure de guidage et que la rainure de guidage est pratiquée dans le corps du tambour jusqu'à une profondeur telle qu'elle 15 entoure le serpentin sur au moins la moitié de son profil. 4°) Tambour suivant la revendication 1, caractérisé par le fait'que le tambour présente sur sa face"intérieure deux rainures de guidage en hélice, décalées l'une par rapport à l'autre, dans chacune desquelles est engagé par conjugaison de -20 forme un serpentin de forme correspondante en hélice pour le fluide de chauffage, et que les deux serpentins sont reliés entre eux à une extrémité pour que le fluide de chauffage puisse passer ici d'un serpentin dans l'autre.