Brevet FR2211636A1 — publié le 19740719

L'invention concerne des perfectionnements aux appareils d'échange thermique notamment aux rechauffeurs utilisés dans le génie chimique pour amener et maintenir un produit pâteux ouliquide b une temperature déterminée. Plus spécialement l'invention concerne de tels appareils utilisés dans l'industrie sucrière pour la cuisson des produits intermédiaires à base de betteraves ou cannes, mais bien que l'invention ait été décrite plus particulièrement en relation avec cette application particulire au long du présent mémoire descriptif, il reste entendu qu'elle n'est pas limitée å cette dernière et peut etre appliquée å tous appareils d'échange thermique du type concerné. Il est bien connu que le fonctionnement des appareils b cuire en sucrerie de betteraves ou de cannesest nettement amélioré par l'utilisation d'une agitation mécanique. Les principaux avantages apportés par cette agitation mécanique, si celle-ci est bien adaptée, Sont: régularité de granulométrie, diminution très import tante des agglomérats, réduction importante du pourcentage des cendres, augmentation très sensible du coefficient d'échange, utilisation de vapeur à plus faible pression, gain sur le temps de cuisson, etc... Tous les agitateurs connus et quel qu'en soit le type (hélices profilées, hélices marines, turbines, vis sans fin) sont installes sur des cuites verticales dont le faisceau tubulaire possède un puits central. Dans ces appareils, la cir- culation de la niasse cuite se fait du haut vers le bas dans le puits, et du bas vers le haut å la périphérie. L'agitateur est logé à la base du puits central, comme on le voit à la figure 1. I1 existe un autre type de chaudière à cuire dans laquelle ce sens de circulation est inversé . bans ce cas, le faisceau tubulaire occupe toute la partie centrale, et laisse libre un espace annulaire entre ltextérieur du faisceau et l'intérieur de la paroi de la chaudière à cuire. Ce type d'appareil représenté å la figure 2 est appelé indifféremment cuite à faisceau flottant ou central, cuite sans tube central, cuite X circulation périphérique etc... il est très répandu dans l'inw + k dustrie sucrière. L'irrention viee à permettre aux appareils de cuisson existant dans l'industrie sucrière notamment et utilisant un faisceau central sans puits et à circulation périphérique, de bé8éffcicr des avantages apportés par une agitation mécanique. En effet les chaudières à cuire à faisceau central présentent l'avantage de provoquer une circulation par courant de convection; l'acheminement des produits se fait donc dans le sens naturel des différentes densités ; il est donc intéressant d'utiliser les chaudières ou échangeurs de cuisson actuellement existants en leur apportant les avantages ci-dessus énumérés et propres à l'agitation mécanique. A cet effet l'invention concerne un appareil d'échange thermique du type réchauffeur ou chaudière de cuisson constitué d'une enceinte comportant sensiblement en son milieu un faisceau tubulaire d'échange thermique à travers lequel le produit contenu dans l'enceinte est en contact avec un fluide d'échange thermique à haute température, la circulation naturelle du produit se faisant à travers le faisceau tubulaire au centre vers le haut et le retour se faisant par l'espace annulaire entre les parois de enceinte et le faisceau tubulaire, caractérisé en ce que l'enceinte est associée dans une zone périphérique avec au moins une capacité communiquant avec cette enceinte et apte à recevoir le produit en cours de cuisson, cette capacité auxiliaire étant elle même prévue avec un agitateur mécanique propre à assurer le mélange des produits contenus en vue de leur homogénéité et à provoquer la circulation du produit retombant de la partie supérieure vers la base de l'enceinte. De préférence l'enceinte constituant la chaudière de cuisson comportera sur sa périphérie une pluralité de capacités auxiliaires, chaque capacité comportant un agitateur mécanique. Les capacités auxiliaires pourvues chacune d'un agitateur sont prévues avec un faible volume par rapport à celui de l'enceinte de la chaudière de cuisson il conviendra donc dans la mise en oeuvre de l'invention d'équilibrer de façon appropriée le nombre des capacités auxiliaires devant équiper une meme enceinte commune, les caractéristiques:du ou des agitateurs de façon à obtenir un équilibre dans les débits et les pressions au sein du fluide recyclé et à permettre une recirculation correcte de la masse cuite traversant les dites capacités auxiliaires. Un autre avantage de l'invention est que la commande mécanique du ou des agitateur se trouve à l'extérieur de la cuite, et d'un accès facile. Cette ou ces capacités peuvent être cylindriques, semi-cylindriques, ovales ou de toute autres formes. L'axe de cette ou ces capacités, par exemple de forme semi-cylindrique peut être vertical ou incliné par rapport à l'axe vertical de la cuite, il peut être également incliné par rapport à un plan vertical passant par l'axe de la cuite. Une autre disposition peut également etre envisagée. La ou les capacités auxiliaires recevant le ou les agitateurs peut ou peuvent être situées complé-, tement à l'extérieur de-la chaudière à cuire et reliée à celle-ci en amont et en aval de ltagitateur, par des conduites débouchant dans la dite chaudière. Le dispositif de l'invention peut s'appliquer également aux chaudières à cuire: possèdant à la fois une circulation périphérique et un tube central. ce denier pouvant également comprendre un dispositif d'agitation, les capacités auxiliaires pourvues d'un agitateur venant alors renforcer l'action de l'agitateur central. .1 ll est clair que le procédé de l'invention peut s'appliquer aux chaudières à cuire à fonctionnement continu ou discontinu, qu'elles soient verticales, horizontales ou inclinées. 1l est aussi évident qu'il peut également s'appliquer quel. que soit le monde de construction de la surface de chauffe : tubulaire avec plaques, tubulaire 4, sans plaques; chambres de chauffes constituées de parois planes ou circulaires ou enroulées en spirale ou tout autre système permettant la transmission de chaleur à travers une paroi. i D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit et qui eet donnée en rapport avec deux formes de réalisation prsentées à titre d'exemple non limitatif en se référant aux deesins annexé. La figure 1 représente une vue en coupe d'une chaudière de cuisson à tube central. et conventionnel. La figure 2 représente une chaudière de cuisson sans tube central et à circulation périphérique également du type classique. t La figure 3 représente une chaudière de cuisson à circulation périphérique ~ sans tube central avec deux capacités auxiliaires latérales réalisées confornMément au principe de l'intention, g On voit selon la figure 1 que l'enceinte 1 de la chaudière 2 comporte un faisceau tubulaire 3 disposé annulairement autour d'un puits central 4 dans lequel se trouve disposé un agitateur mécanique 5 provoquant la circulation des produits en cours de traitement à travers le faisceau tubulaire 3, la recirculation ou retour à la base se faisant par le puits central 4. Dans l'exemple de la figure 2 on voit une chaudière comportant un faisceau tubulaire central 6 provoquant la circulation des produits parcourant f ce faisceau, le retour se faisant par 1' espace annulaire périphérique 7 dans lequel les produits sont à une température inférieure, les produits ramenés à la base en 8 sont repris par les courants ascendants du faisceau tubulaire 6. L'exemple de la figure 3 montre une chaudière conforme à celui de la figure 2 latéralement on a disposé sur cette chaudière une capacité auxiliaire 9 de forme semi- :ylindrique et constituant un manchon incliné par rapport à l'axe 10 de la chaudière centrale. Dans cette capacité auxiliaire latérale 9 est disposé un agitateur ll actionné par moto-réducteur 12 disposé immédiatement à sa partie supérieure ou couvercle 13. Les produits recyclés depuis la partie supérieure de la chaudière sont repris dans l'enceinte 9 au niveau de la face arrière de l'agitateur à hélice 11 et ce dernier provoque une action de brassage et de malaxage assurant une bonne - -homogénéité des produits tout en renvoyant ces derniers, les recirculant vers la base 14 de la chaudière. 7 On voit sur la partie gauche encore une autre forme de réalisation d'une enceinte disposée sensiblement verticalement et parallèlement à l'axe 10 de la chaudibre. Cette enceinte 15 est elle même munie d'un agitateur 16 identique à celui précédemment décrit et produisant le même effet. La description qui précède n'ayant été donnée qu'à titre d'exemple d'une forme de réalisation de l'invention n'a aucun caractère limitatif et l'on pourra sans franchir les limites de l'invention réaliser à partir d'éléments décrits plusieurs variantes ou formes de réalisation de l'invention. o j REVENDICATIONS 1 - Appareil d'échange thermique du type réchauffeur ou chaudière de cuis son constitué d'une enceinte comportant sensiblement en son milieu un faisceau tubulaire d'échange thermique à travers lequel le produit contenu dans l'enceinte est en contact avec un fluide d'échange thermique à haute température, la circulation naturelle du produit se faisant à travers le fais ceau tubulaire au centre vers le haut et le retour se faisant par l'espace annulaire entre les parois de l'enceinte et le faisceau tubulaire, caractérisé'4 en ce que l'enceinte est associée dans une zone périphérique avec au moins une capacité communiquant avec cette enceinte et apte à recevoir le produit en cours de cuisson, cette capacité auxiliaire étant elle même prévue avec un agitateur mécanique propre à assurer le mélange des produits contenus j en vue de leur homogénéité et à provoquer la circulation du produit retombant de la partie supérieure vers la base de l'enceinte. 't 2 Z - Appareil d'échange thermique selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que l'enceinte constituant la chaudière de cuisson comporte sur sa périphérie une pluralité de capacités auxiliaires, chaque capacité com portant un agitateur mécanique. 3 - Appareil d'échange thermique selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que les capacités auxiliaires pourvues chacune d'un agitateur sont prévues avec un faible volume par rapport à celui de enceinte de la chaudière de cuisson. 4 - Appareil d'échange thermique selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la capacité auxiliaire est cylindrique. 5 - Appareil d'échange thermique selonla revendication 1, caractérisé en outre en ce que la capacité auxiliaire est semi-cylindrique. 6 - Appareil d'échange thermique selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce quel'axe de cette capacité est vertical. 7 - Appareil d'rechange thermique selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que l'axe de cette capacité est incliné par rapport à l'axe vertical de la chaudière de cuisson. 8 - Appareil d'échange thermique selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la capacité auxiliaire recevant le ou les agitateurs est située: complètement à l'extérieur de la chaudière à cuire et elle est reliée à celle-ci en amont et en aval de l'agitateur, par des conduitee débouchant dans la dite chaudière.