Brevet FR2113886A1 — publié le 19720630

La présente invention concerne un échangeur de chaleur pour des matières-visqueuses-ayant tendance à déposer une couche continuellement croissante de matière solide sur les surfaces transmettant la chaleur, pendant leur traitement thermique, comme par exemple des mélanges contenant des huiles et des graisses comestibles pour la préparation de la margarine qui, en se refroidissant, déposent une couche de matière solide cristallisée sur les surfaces-transmettant la chaleur. L'invention a trait à un échangeur de chaleur pour des matières visqueuses du type spécifié comprenant un certain nombre de chambres annulaires coaxiales qui comportent des parois transmettant la chaleur, chaque chambre contenant un disque tournant monté sur un arbre d'entraSnement commun, les chambres et les disques étant conçus, les uns par rapport aux autres, de telle façon que les matières à traiter thermiquement qui s1 écoulent autour des disques aient également une vitesse constante ou presque constante dans le sens radial. Un échangeur de chaleur du type spécifié a l'avantage non seulement de ne prendre que relativement peu de place mais également d'offrir aussi peu de résistance que possible à la -matière à traiter thermiquement qui le traverse, tandis que du fait que le passage entre les disques et les parois transmettant la chaleur se rétrécit et s'élargit alternativement, le courant liquide est soumis à un brasage continu qui non seulement favorise les écha-gges thermiques mais, dans certains cas, est également intéressant pour la qualité du produit traité.Un inconvénient de ce dispositif connu réside cependant dans le fait que, lorsque l'on traite thermiquement des matières visqueuses ayant tendance à déposer une couche de matière solide continuellement croissante sur les parois transmettant la chaleur, ces dépôts affectent défavorablement les échanges thermiques parce qu'ils se comportent comme un-isolant thermique. L'invention a pour but d'adapter un échangeur de chaleur du type spécifié de telle manière que l'inconvénient précité soit supprimé tandis que les avantages sont maintenus. Suivant 1' inven- tion, à cet effet, les parois latérales des chambres sont planes tandis que les disques sont coniques et présentent, dans leurs deux faces, un certain nombre d'évidements qui s'étendent radialement ou à un angle détermine par rapport au rayon du disque, chaque évidement contenant un racloir servant à racler les parois latérales des chambres et pivotant autour d'un axe parallèle à ces parois latérales. Il est à noter que l'on connaît actuellement des - échangeurs de chaleur munis de racloirs pour traiter thermiquement des matières qui cristallisent et comprenant un certain nombre de disques qui tournent chacun dans une chambre annulaire coaxiale comportant des parois transmettant la chaleur. Dans ces échangeurs connus, l'espace entre chaque disque et une paroi latérale de la chambre a une largeur constante0 Grâce à la mesure que l'on vient de mention ner, Qn résout très simplement le problème qui consiste à utiliser des racloirs dans un échangeur de chaleur dans lequel les surfaces des disques et des parois de la chambre ne sont pas parallèles. Pour éviter toute obstruction de l'espace prévu entre un disque et la périphérie de la paroi de transmission de la chaleur cylindrique de la chambre, obstruction qui exigerait, pour maintenir en écoulement la matière à traiter, un supplément de pression élevé, plusieurs racloirs qui raclent la paroi cylindrique des chambres peuvent, conformément à l'invention, être prévus sur lapériphérie de chaque disque tournant, chaque racloir pouvant pivoter autour d'un axe parallèle à l'arbre d'entraînement des disques. I1 est à recommander de disposer l'axe de pivotement des racloirs en retrait par rapport à la périphérie du disque. On dispose ainsi de plusy d'espace pour les racloirs mentionnés en dernier lieu.Pour la même raison, à savoir en vue d'empêcher toute obstruction du passage formé entre deux chambres successives, suivant l'invention, plusieurs racloirs peuvent être montés entre chaque fois deux disques successifs, ces racloirs se déplaçant ensemble avec l'arbre d'entraînement et pivotant autour d'un axe parallèle à 1 arbre d'en traitement pour racler la paroi transmettant la chaleur cylindrique reliant ces chambres. Une forme d'exécution d'un échangeur de chaleur suivant l'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une- vus en soupe longitudinale d'un échangeur de chaleur; la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; la figure-3 est une vue en coupe, à plus grande 5fl dchel- les suivant la ligne III-III de la figure 2, et la figure 4 est une vue en coupe à plus grande échelle, suivant la ligne IV-IV de la figure 2. L'enveloppe de l'échangeur de chaleur représenté aux dessins est formée d'un certain nombre d'éléments annulaires 1, ici au nombre de quatre, entourés par une paroi cylindrique externe 2. Les éléments 1 sont, dans chaque cas, reliés les uns aux autres, au niveau de leur bossage, par une douille 3 d'une longueur telle qu'un espace annulaire 4 subsiste entre les éléments 1. les éléments I extérieurs sont reliés par des douilles 5 et 6 aux parois d'about 7 et 8 respectives de l'enveloppe, de sorte qu'un espace annulaire subsiste également entre le premier élément I et la paroi 7 et entre le dernier élément 1 et la paroi 8. Les éléments 1 présentent chacun un alésage 9, les alésages étant directement en ligne et formant un conduit d'admission 10 pour l'agent de refroidissement ou de chauffage.Une conduite d'alimentation 11 pour l'agent de refroidissement ou de chauffage est raccordée au conduit 10. A un endroit approximativement diamétralement opposé à l'alésage 9, chaque élément présente un alésage 12 et un alésage 13, les alésages 12 étant directement en ligne les uns avec les autres de même que les alésages 13. Les alésages 12 forment un premier conduit de sortie 14 pour l'agent de refroidissement ou de chauffage, tandis que les alésages 13 forment un second conduit de sortie 15 pour cet agent. Une conauite de sortie 16 est raccordée au conduit 14 tandis qu'une conduite de sortie semblable est raccordée au conduit 15. I1 est clair que, de la même manière, plus de deux conduits de sortie pour l'agent de re froîdiseement ou de chauffage peuvent titre prévus. Des nervures raidisseuses SGU! les parois d'about 7 et 8 sont indiquées par les références 17 et 18, respectivement. La paroi d'about 7 présente une douille de sortie 19 dans laquelle une sortie 20 est vissée tandis que la paroi d'about 8 présente une douille formant bossage 21. Un arbre d' entraS:nement 22, qui tourillonne dans un roulement à billes et un bourrage 23 dans la douille formant bossage 21, s'étend à l'intérieur de l'espace creux formé par les douilles 3, 5 et 6 des éléments 1. Un certain nombre de disques 24 correspondant au nombre d'éléments 1 sont calés sur l'arbre, chaque disque tournant dans une chambre formée par les parois transmettant la chaleur 25 26 et 27 de chaque élément 1. Les disques 24 sont montés chacun sur l'arbre drentrstnement 22 par une douille 28 qui en fait partie inté- grante et les douilles 28 sont calées sur l'arbre 22 par une clavette 29. Des tubes d'espacement 30 et 31 sont- utilisés pour serrer les douilles 28 entre une bague 32 de l'arbre 22 et un boulon 33 qui est vissé dans l'arbre 22. Un tube d'alimentation ou d'admission 34 est fiché dans la douille formant bossage 21 et sert à amener la matière à traiter thermiquement. Au départ de la douille formant bossage 21, la matière à traiter suit un trajet en zigzag passant par l'espace circulaire entre les douilles 6 et 30, l'espace entre les disques 24 et les parois transmettant la chaleur 26, 27 et 25 de chaque élément 1, les espaces annulaires formés entre les douilles 3 et 28 et l'espace annulaire formé entre les douilles 31 et 5 qui sont en contact ouvert avec la sortie 20. I1 ressort de ce qui précède qu'un agent de refroidissement ou de chauffage débité par la conduite d'alimentation 1l et évacué par la conduite de sortie 16 s'écoule parallèlement dans les espaces 4 entre chaque fois deux éléments 1 successifs. Les parois 25 et 26 des éléments 1 sont parallèles tandis que les disques 24 vont en diminuant de manière conique de sorte qu'ils s'amincissent vers l'intérieur. Ba conicité des disques 24 est calculée de manière que la matière à traiter thermiquement stécou- le à une vitesse constante ou presque constante. Pour empêcher qu'une couche de matière solide se dépose sur les parois 26 et 25, chacun des disques est pourvu d'un côté d'un certain nombre de racloirs 35, ici au nombre de quatre, et du même nombre de racloirs 36 de l'autre côté. Chaque racloir est d'une pièce avec un axe 37 qui pivote dans des oreilles 38 des disques 24. Chaque oreille 38 est prévue dans un évidement 39 du disque 24 de sorte que les axes 37 sont parallèles aux parois transmettant la chaleur 26. De la même manière, chaque racloir 36 peut pivoter sur un axe 40 qui est parallèle à la paroi transmettant la chaleur 25. Dans le cas représenté aux dessins, les axes 37 et 40 font un angle avec le diamètre des disques 24 de sorte que les racloirs 35 et 36 favorisent la propulsion dans l'échangeur de chaleur du courant de liquide à traiter thermiquement. Pour empêcher qu'une couche de matière solide se dépose sur la surface interne des douilles 3, 5 et 6, les douilles 28 et la douille 30 sont munies d'un certain nombre de racloirs 41, ici au nombre de quatre, qui pivotent chacun sur un axe 42 parallèle à 11 arbre d'entrainement 22 de l'échangeur de chaleur. Four empêcher une couche de matière solide d'adhérer à la paroi cylindrique 27 des chambres des éléments 1, plusieurs racloirs 43, ici au nombre de quatre, sont montés sur la périphérie de chaque disque 24, chaque racloir étant logé dans un évidement 44 de la périphérie du disque. Ces racloirs pivotent sur un axe 45 parallèle à l'arbre d'entraine- ment 22 de l'échangeur de chaleur, En raison de leur position située en retrait, les racloirs 43 occupent le moins de place possible dans le passage étroit formé entre la périphérie des disques 24 et chaque paroi cylindrique 27 des chambres0 R13V: DICAXIONS 1. Echangeur de chaleur pour matières visqueuses ayant tendance à déposer une couche de matière solide continuellement croissante sur les surfaces transmettant la chaleur pendant un traitement thermique, comme par exemple des mélanges contenant des huiles et des graisses comestibles utilisés pour préparer de la margarine qui, en se refroidissant, déposent une couche de matière solide cristallisée sur les surfaces transmettant la chaleur, comprenant un certain nombre de chambres annulaires coaxiales qui comportent des parois transmettant la chaleur, chaque chambre contenant un disque tournant monté sur un arbre d'entrntnement commun, les cham- bres èt les disques étant conçus, les uns par rapport aux autres, de telle façon que les matières à traiter thermiquement qui s'écoulent autour des disques aient également une vitesse constante ou presque constante dans un sens radial, l'échangeur de chaleur susvisé étant caractérisé par le fait que les parois latérales des chambres sont planes tandis que les disques sont coniques et présentent, sur leurs deux faces, un certain nombre d'évidements qui s'étendent radialement ou suivant un angle déterminé par rapport au rayon du disque, un racloir servant à racler les parois latérales des chambres étant mqnté dans chaque évidement et pivotant autour d'un axe parallèle à ces parois. 2. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que plusieurs racloirs sont montés sur la périe. phérie de chaque disque tournant et raclent les parois cylindriques de la chambre, chaque racloir pouvant pivoter autour d'un axe parai- lèle à l'arbre d'entratnement des disques. 3. Echangeur de chaleur suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'axe de pivotement des racloirs est disposé en retrait par rapport. à la périphérie du disque. 4. Echangeur de chaleur suivant les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'entre chaque fois deux disques successifs, plusieurs racloirs sont montés et se déplacent en m8me temps que l'arbre d'entratnement, ces racloirs pouvant pivoter au- tour d'un axe parallèle à l'arbre d'entrainement pour racler la paroi transmettant la chaleur cylindrique reliant ces chambres.