Brevet FR2077496A1 — publié le 19711029

La présente invention se rapporte à un serpentin rotatif amélioré pour des échangeurs thermiques et appareils simi- laires. Les serpentins rotatifs à vapeur ont déjà été utilisés comme évaporateurs - du type atmosphérique ou à vide - dans l'industrie alimentaire pour préparer des produits comestibles d'une haute densité, par exemple des purées de tomates, des confitures de fraises, etc. En général, ces serpentins rotatifs à vapeur sont montés de façon à tourner sur leur axe central horizontal à l'intérieur de la simple section d'enveloppe chemisée des évaporateurs. Ils sont commandés à une vitesse déterminée et recouverts à tout moment du produit à évaporer. La vapeur passe par le serpentin se composant d'un tube enroulé hélicoldalement, à section transversale circulaire. Au cours d'un fonctionnement normal, c'est-à-dire lors de la rotation de ces serpentins connus, on a constaté qu'une cavité se forme dans le produit sur la face arrière du serpentin, en raison de la vitesse et de la hauteur du pas de celui-ci et de la viscosité du rouit. Cette cavité contraint un mince film de produit à se déposer sur le bord arrière chaud du serpentin, de sorte qu'il en résulte une combustion non désirée. Ceci est bien entendu nuisible principalement à la saveur du produit fini. Un but de la présente invention est d'éliminer cet inconvénient. A cette fin, un serpentin rotatif amélioré est proposé, dans lequel la zone arrière du serpentin transmet moine de chaleur que le reste du serpentin. De préférence, une sectIon transversale du type lobe est donnée à ce nouveau serpentin. Un autre but de l'invention est de prévoir une nouvelle construction de serpentin, dans laquelle, en plus de l'élimination du risque de combustion, le problème de l'évacuation de quantités considérables de condensats de vapeur formés par l'application de taux élevés de transmission de chaleur peuvent aisément être résolus, de telle façon que le rapport du transfert thermique par le bord arrière du scrpentin soit davantage réduit. Ces buts, ainsi que d'autres buts et avantages de l'invention se dégagent de la description ci-après donnée en liaison avec les dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d' échar.geur therniRue incorporant un serpentin consonne à l'invention; la figure 2 est une coupe transversale d'un serpentin conçu d'une manière classique, amélioré conformément à l'invention; les figures 3 à 5 sont respectivement des coupes transversales de formes de construction préférées du serpentin; la figure 6 représente schérnlitiquement une forme de serpentin préférée; et la figure 7 reproduit schématiquement un montage préféré du serpentin conforme à l'invention, utilisé dans un réchauffeur complémentaire, c'est-à-dire un évaporateur. Comme représenté à la figure 1, le serpentin amélioré conforme à l'invention peut etre utilisé,par exemple, comme un réchauffeur. Par conséquent, le serpentin 1 est déposé horizontalement et tourne dans une enveloppe 2; les arbres creux 3 et 4 supportant le serpentin sont logés respectivement dans les plaques finales 5 et 6 de l'enveloppe 2. L'arbre creux 2 est raccordé à une extrémité du serpentin, dont l'autre extrémité est reliée à l'arbre t. la vapeur est injectée dans le serpentin 1 par l'arbre 3, tandis que le condensat est évacué par l'arbre 4, le parcours de la vapeur et du condensat étant représenté schématiquement par une ligne mixte à la figure 1. Le produit est introduit dans l'enveloppe 2 par le tube d'admission 7 et est aspiré par le tube de sortie 8. lorsque le serpentin tourne dans le produit, la hauteur du pas du serpentin et la vitesse de celui-ci provoquent un mouvement rapide du produit et par conséquent, ainsi qu'en raison de la consistance de ce produit, une cavité peut se former sur la face arrière du serpentin. Si celui-ci présente une section transversale circulaire classique, cette cavité peut adopter la forme indiquée au point 9 à la figure 2. Une telle c#onception peut entrarner le dépôt d'un film de produit sur la face arrière chaude 10 du serpentin, où il est brillé. Pour empêcher cette combustion, et conformément à l'invention, la face arrière 10 est rendue moins thermiquement conductrice que le reste du serpentin.Ceci peut être réalisé en remplissant partiellement le serpentin d'une matière à lent transfert thermique, par exemple du plomb, une soudure ou du Teflon, de façon que ce remplissage constitue un renforcement de la face arrière du serpentin, comme indiqué au point 11 de la figure 2. La surface extérieure de la face arrière peut en outre être revêtue d'une couche de matière non adhésive par exemple du Teflon. #En vue de réduire le volume de la cavité 2 et par consériuent la surface du film apte à se déposer et à adhérer à la face arrière du serpentin, celui-ci peut présente# de préférer ce unesection transversale du type lobe, comme le montre la figure 3. Le bord arrière 10 de ce lobe peut également être renforcé par une matière de remplissage 11. Alternativement, il peut être suffisant de n'appliquer sur la surface extérieure du bord arrière 10 qu'un revêtement de Teflon 12, comme représenté à la figure 4. Ainsi que le montre la figure 5, le serpentin réalisé conformément à l'invention peut se composer de deux sections, notamment un tube rond 13 et un chapeau façonné 14 soudé au tube 13 pour obtenir une section de lobe. Cette construction ne fournit de la chaleur que dans le tube, en assurant un chauffage par conduction dans le métal du chapeau 14 formant le bord arrière, mais diminuant rapidement étant donné que le chapeau s'étend du tube 13 jusqu'au bord 10. Grâce à cette construction, il n'est pas nécessaire de prévoir un isolement interne ou externe. De préférence, des ouvertures 15 sont pratiquées dans la paroi du tube 13, de façon que le volume intérieur du tube communique avec celui du chapeau 14, en permettant ainsi au condensat de s'accumuler dans le chapeau 14, comme indiqué au point 16. Ce condensat refroidit davantage la zone du bord arrière du serpentin. De préférence, grâce à l'une ou l'autre des formes de réalisation représentées aux figures 3 à 5, le bord arrière 10 de la section en lobe est légèrement angulaire extérieurement c'est-à-dire d'environ 5 degrés - à partir de l'axe de rotation du serpentin. Ceci assure un meilleur écoulement laminaire du produit par rapport à la surface extérieure du serpentin, lorsque celui-ci tourne, et plus spécifiquement autour de son bord arrière. Un montage particulièrement avantageux du serpentin, tel que ceci est décrit ci-dessous, est donné à la figure 7 représentant schématiquement un réchauffeur ou évaporateur sous vide (lignes interrompues). Dans cet exemple, le serpentin 1 est monté d'une manière rotative dans une enveloppe 2, de façon que son axe de rotation soit vertical. Ce serpentin 1 est supporté par un arbre creux 17 logé respectivement dans les plaques supérieure et inférieure 18 et 19 de l'enveloppe 2. Dans le cas d'un évaporateur sous vide, une console de soutien (non représentée) est substituée à la plaque 19. La vapeur est amenée dans l'arbre creux 17 par un conduit 20 et atteint la partie supérieure du serpentin 1, tandis que le condensat est éliminé de la partie inférieure du serpentin par l'intermédiaire du conduit de sortie 21. En raison de la rotation du serpentin et de l'inclinaison de sa hauteur de pas, le condensat s1écoul#ibrement vers le bas sans gêner le passage de la vapeur, ce condensat s'accumulant dans le bord arrière du serpentin et refroidissant ainsi celui-ci. Pour améliorer encore le refroidissement, des plaques d'arrêt peuvent être prévues dans le serpentin à l'extérieur du bord arrière, comme indiqué par 22 dans la partie brisée de la figure 7. En & vue d'améliorer la circulation du produit dans l'enveloppe 2 et de créer par conséquent un transfert thermique plus efficace, une nervure hélicoidale 23 peut être prévue sur l'arbre 17. Etant donné que de nombreux changements apportés aux formes de réalisation prédécrites apparaîtront aisément aux hommes de métier spécialisés dans cette technique, toutes les modifications appropriées et autres sont considérées comme rentrant dans le cadre de l'invention et des revendications ciannexées. XEVENDICATI3Je 1.- Serpentin rotatif amélioré pour des échangeurs thermiques et appareils similaires, caractérisé en ce que des organes réduisant la conductivité thermique sont prévus dans la zone arrière du serpentin. 2.- Serpentin rotatif amélioré suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits organes se composent d'un renforceent, remplissant partiellement le serpentin dans sa zone arrière, ce renforcement étant constitué par une matière à lent transfert thermique. 3.- Serpentin rotatif amélioré suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit serpentin présente une section transversale circulaire connue en soi. 4.- Serpentin rctatif amélioré suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les organes se composent d'un revêtement externe de Teflon appliqué sur ledit bord arrière. 5.- Serpentin rotatif amélioré suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le serpentin crésente une section transversale du type lobe. 6.- Serpentin rotatif amélioré suivant la revendication 5, caractérisé en Cf que le serpentin se compose d'un tube rond, sur lequel un chapeau façonné est fixé, ledit tube et ledit chapeau définissant une section transversale de lobe. 7.- Serpentin rotatif amélioré suivant la revendication 6, caractérisé en ce que des ouvertures sont prévues dans la paroi du tube, de façon que ''espace interne de ce tube communique avec celui dudit chapeau. B.- Dispositif, par exemple un réchauffeur, un évaporateur sous vide et autre, équipé a'au moins un serpentin suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes. q.- Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le serpentin présente une section transversale de lobe, cette dernière étant angulaire extérieurement à partir de l'axe de rotation du serpentin. îq. - Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le serpentin est monté dans une position verticale. 11.- Dispositif suivant les revendications 9 et 1O, caractérisé en ce que la vapeur est introduite dans la zone supérieure du serpentin et en ce que le condensat est évacué à son extrémité inférieure. 12.- Dispositif suivant la revendîcaticn 11, caractérisé en ce que des plaques d'arrêt Internes sont prévues dans la zone du bord arrière du serpentin.