Brevet FR2224728A1 — publié le 19741031

T'invention se rapporte aux échangeurs de température à un ou plusieurs tubes, à flux ascendant, descendant ou horizontal, tels que les échangeurs proprement dits et les évaporateur6. n est connu de provoquer une évaporation d'une partie du liquide d'une solution pour récupérer ensuite le produit concentré, par passage de cette solution dans- un tel matériel qui comprend généralement un cylindre métallique vertical avec, a l'intérieur de celui-ci un ou plusieurs tubes autour desquels circule de la vapeur pour provoquer le chauffage de ces tubes et de la solution y circulant; de tels évaporateurs sont par exemple utilisés pour la fabrication de laits concentrés, de sirops en sucrerie etc000 Il est également connu d'utiliser un matériel de ce type comme simple échangeur de chaleur entre deux liquides. L'invention s'applique plus particulièresent, mais non exclusivement, à ces appareils en vue de leur utilisation en industrie alimentaire et chimique1 surtout lorsque, du fait des produits traités, il g a risque de dép8t, ou lorsque les produits sont de viscosité élevée. 3n effet, avec les appareils de type connu, ces produits ne peuvent être traités de cette manier. car ils s'incrusteraient sur les parois des tabes et obstruraient rapidement les passages à moine de recourir à des nettoyages très fréquents, soit chimiques, soit mécaniques, ce qui nécessite de plus le démontage de l'échangeur pour accéder aux tubes. Un résultat procuré par l'invention est un auto-nettoyage mécanique des tubes permettant ainsi le traitement de produits de viscosité élevée ou présentant des risques de dépit0 Un autre résultat procuré par l'invention est de favoriser l'échange thermique. A cet effet, l'échangeur tel que précise plus haut, comprenant un cglindre avec au moins un tube, est caractérisé en ce qu'à l'intérieur de ce tube est engagée une vis de transport de longueur équivalente à celle du tube et de diamètre extérieur correspondant au diamètre intérieur du tube, et en ce qu' il comprend un moyen pour la commande en translation alternative de la vis, par rapport au tube, pour lui faire racler les parois dudit tube. L'inventien sera bien comprise a l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexé qui représeate, schématiquement, un évaporateur à flux descendant vu en chipe. Cet évaporateur comprend un cylindre 1 fermé à ses extrémités par des calottez 2, 3. A l'intérieur du cylindre S est disposé un faisceau de tubes 4 portés par des plaques d'extrémité 5, 6 que les tubes 4 traversent. Ces plaques d'extrémité 3, 6 sont solidarisées au cylindre I de manière à le cloisonner en trois compartiments 7, 8, 9 : l'un (7) à la base de l'évaporateur, le second (8) entre les deux plaques d'extrémités 5, 6 et le troisième (9) à la partie supérieure de l'évaporateur. le compartiment central 8 ne communique ni avec le premier (7) ni avec le troisième (9) compartiment; par contre, les compartiments extrêmes 7 et 9 sont en communication entre eux par l'intermediaire des tubes 4. A l'intérieur du compartiment central 8, traversé par les tubes 4, circule de la vapeur 10 entre une conduite d'arrivée i2 et une conduite de sortie Il. Des chicanes 13 peuvent être prévues afin de prolonger le parcours de la vapeur, pour augmenter l'échange thermique. La solution à traiter est amenée dans le compartiment supérieur 9 par une conduite 14 et ruisselle dans les tubes 4 où son élévation de température provoque l'évaporation d'une partie du liquide. Le liquide concentré et les buées s'échappent par la conduite 15 vers un cyclone séparateur (non représenté). Selon la caractéristique essentielle de l'intention, afin que les tubes ne s'encrassent par le passage de solutions de viscosité élevée, ou contenant des solides en suspension, à l'intérieur de chaque tube 4 est engagée une vis de transport 19, de longueur équivalente à celle des tubes 4 et de diamètre extérieur correspondant au diamètre intérieur des tubes. Cette vis 19 est prolongée par une tige 20 rendue solidaire d'un support 21 qui l'immobilise en rotation. Ce support 21, auquel sont donc suspendues les vis 19, en nombre égal au nombre de tubes, est lui même solidaire de la tige 22 du piston d'un vérin 23 dont le corps est fixé à la calotte 2 de fermeture du cylindre 1. Par une commande de type connu, ce vérin 23 imprime à son piston et par la maie occasion aux vie 19 un mouvement rectiligne alternatif. Lors de ce mouvement le berd extérieur de la vis vient racler la paroi interne du tube évitant ainsi tout dépôt ou incrustation. Par ailleurs, ces vis 19, ainsi ajustées dans le tube 4, créent à l'intérieur de ces tubes 4 des pas;qes en hélice, ce qui est très avan tageix. Ss effet, dans le cas d'un évq.ratear à flux descendant, le mouve lent tourbillonnaire des produits à l'intérieur des tubes provoque leur centrifugation entraînant la séptration entre la phase vapeur et la phase liquide; la phase liquide occupe alors la zone extérieure de plus grand parcours et donc de plus grande vitesse, ce qui augmente le coefficient d'échange de température. De même, dans le cas d'un échange entre deux liquides, ce mouvement tourbillonnaire augmente le nombre de réynolds (coefficient de partance des corps) et donc le coefficient d'échange de température. Dans les deux cas les ris favorisent le travail en couche mince et sur une grande surface, ce qui active l'échange ou l'évaporation. Dans une variante de réalisation, lors de l'application à un évaporateur à flux descendant, afin d'éviter les pertes de charge dues à l'aug- mentation de volume au fur et à mesure de l'évaporation, les vis 19 sont à pas variable, croissant vers le bas. RETENDICATIONS I - Echangeur de température, à un ou plusieurs tubes, à flux ascendant ou descendant, tel que échangeur proprement dit et évaporateur, plus particulièrement, mais non excluavement, pour produits alimentaires ou chimiques, caractérisé en ce qu'à l'intérieur de ce tube est engagée une vis de transport de longueur équivalente à celle du tube et de diamètre extérieur correspondant au diamètre intérieur du tube et en ce qu'il comprend un moyen de commande de la vis, en translation alternative, par rapport au tube, pour lui faire racler les parois dudit tube. II - Echangeur selon la revendication I caractérisé en ce que le moyen de cosrande est un vérin. III - Echangeur selon les revendications I et II caractérisé en ce que, dans un échangeur à plusieurs tubes qui comprennent alors chacun une vis, la tige du vérin est associée à une plaque support à laquelle sont fixés toutes les vis. IV - Echangeur selon la revendication I caractérisé en ce que la vis est à pas variable, croissant dans le m8me sens que l'évaporation.