Brevet FR2345684A1 — publié le 19771021

La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur rotatif constitué par l'assemblage de tubes parallèles disposes autour de l'axe de rotation, qui est horizontal ou légè- remuent inclin, et conçu pour soumettre des matières solides granulaires k deux traitements consécutifs au moyen de deux courants de gaz distincts. Les changeurs connus de ce type comportent deux faisceaux de tubes places en alignement et réunis par un dispositif de jonction qui-assure le passage des matières solides des tubes d'un faisceau aux tubes de l'autre faisceau, les gaz de traitement étant introduits ou extraits au niveau du dispositif de jonction. Les éléments de jonction sont constituées par des tubes reliant les extrémités adjacentes des tubes des deux faisceaux, et placés autour de ceux-ci. Tous ces tubes sont assemblés au moyen de soudures, qui sont très sollicitées car elles se trouvent dans la zone où le moment de flexion est maximal; certaines de ces soudures doivent être effectuées sur chantier, lorsque l'appareil est trop volumineux pour être transporté tout assemblé, ce qui présente des difficultés. Par ailleurs, ces appareil connus ont un grand encombrement en longueur. Le but de la présente invention est de remédier i ces inconvénients et de réaliser on échangeur dont la longueur est approximativement la moitié de celle des appareils connus, et dans lequel toutes les jonctions entre les tubes et leurs supports sont réalisées près des extrémités de l'changeur dans des zones où les moments de flexion sont relativement faibles. L'échangeur objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte deux faisceaux de tubes, les tubes d'un faisceau étant placés autour de l'autre faisceau, des chambres d'entrée et de sortie des gaz dans lesquelles débouchent ces tubes et permettant de faire circuler un premier courant de gaz d'une extrémité i l'autre des tubes du premier faisceau et un second courant de gaz d'une extrémité à l'autre des tubes du second faisceau, et des goulottes reliant les tubes du premier faisceau aux tubes du second faisceau, près d'une de leur extrémité, et permettant de faire passer les matières & traiter des tubes d'un faisceau aux tubes de l'autre faisceau. On connait des échangeurs comportant des tubes disposés autour d'un tube central de gros diamètre ou d'un faisceau de tubes, mais dans ces échangeurs les matières et les gaz suivent le même chemin, soit dans le m & e sens, soit en sens inverse et il n'est pas possible, avec ces appareils, d'effectuer deux traitements successifs des matières au moyen de deux courants de gaz distincts. Suivant un mode de réalisation particulier de l'inven- tion, les extrémités des tubes du premier faisceau sont montées sur deux flasques d'extrémité qui sont eux-mêmes fixés sur un tube central porteur et moteur, et l'une des extrémités des tubes du second faisceau est fixée sur l'un des flasques d'extrémité, leur autre extrémité étant supportée par un flasque intermédiaire. Les tubes du second faisceau sont espacés radialement des tubes du premier faisceau pour réduire les échanges de chaleur entre tubes. A une de leurs extrémités, les tubes des deux faisceaux débouchent dans une même chambre dont une paroi est constituée par l'un des flasques d'extrémité et les autres parois sont constituées par un capot fixe, un joint d'étanchéité étant prévu entre le capot et le flasque. A leur autre extrémité, les tubes de l'un des faisceaux débouchent dans une virole cylindrique solidaire des tubes et tournant avec eux, une goulotte d'alimentation permet d'introduire les matières i traiter dans cette virole et des cuillères fixées i l'intérieur de la virole permettent d'introduire les matières dans les tubes. A cette môme extrémité, les tubes de l'autre faisceau débouchent dans un capot fixe dans lequel sont déchargées les matières traitées. Les goulottes de liaison sont placées à l'extrémité opposée des tubes et des moyens de transport, tels que des palettes d'avancement fixées b l'intérieur des tubes, sont prévus pour faire avancer les matières de l'extrémité d'alimentation jusqu'à l'extrémité opposée dans les premiers tubes et en sens inverse dans les autres tubes. Les gaz peuvent circuler dans le meme sens que la matière ou en sens inverse dans les tubes des deux faisceaux. Dans une application particulière, les deux courants de gaz entrent dans les tubes à l'extrémité d'alimentation et de déchargement des matières et sont collectés i l'autre extrémité dans une même chambre. Les chambres d'entrée et de sortie des gaz sont délimitées par les flasques d'extrémité ou intermédiaires et des capots fixes, et des joints d'étanchéité sont prévus entre les capots et les flasques respectifs. Pour diminuer l'encombrement et le poids de l'appareil pour son transport, les flasques supportant les tubes extérieurs sont constitués chacun par un disque à contour circulaire ou polygonal et ayant un diamètre inférieur à celui de l'enveloppe des tubes extérieurs, et par des tôles fixées au chantier sur la périphérie du disque. La description qui suit se réfère aux dessins 1'accot, panant qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention et sur lesquels La figure 1 est une vue en coupe longitudinale suivant A-A d'un échangeur réalisé conformément à l'invention; La figure 2 est une vue en coupe transversale suivant B-B; et La figure 3 est une vue en coupe transversale suivant CU. L'échangeur représenté sur les dessins est constitué par deux faisceaux de tubes parallèles 10 et 12 dont les axes sont situées sur deux surfaces cylirdriques coaxiales. Les extrémité-s des tubes 10 sont fixées sur deux flasques 14 et 16 qui sont eux-mêmes fixés sur un tube central 18 qui est porteur et moteur; à cet effet, ce tube est muni à ses extrémités, de bouts d'arbres montés sur des paliers et un groupe moto-réducteur est accouplé à l'un des bouts d'arbres. A une de leurs extrémités, les tubes 12 sont fixés sur le flasque 14 et à leur. autre extrémité sont montés glissants dans des ouvertures pratiquées dans un flasque 19 fixé sur le faisceau de tubes lQ. Comme on le voit sur la figure 3, le flasque 19 est constitué par un hexagone en tôle 15 dont le rayon du cercle circonscrit est approximativement égal à la distance de l'axe des tubes 12 à l'axe de l'appareil, et par des secteurs en tôle 17 qui sont fixés sur les côtés de l'hexagone au montage sur le chantier; la structure du flasque 14 est identique à celle du flasque 19 . Cette construction permet de réduire le poids et 11 encombrement de l'appareil pour le transport. A l'une de leurs extrémités, tous les tubes 10 et 12 communiquent, à travers les ouvertures du flasque 14, avec une chambre de sortie 20 délimitée par le flasque et par uncapot fixe 22 muni de joints d'étanchéité frottant sur la périphérie du flasque et du tube central 18. A cette même extrémité, chaque tube 10 est relié à un tube 12 par une goulotte 28 qui permet le passage des matières d'un tube à l'autre; ces goulottes sont situées à une certaine distance de l'extrémité des tubes pour éviter que les matières traitées sortent des tubes et tombent dans la chambre 20, et des hélices fixées à l'intérieur des tubes, entre le flasque 14 et les goulottes, ramènent vers celles-ci les matières qui ont été entrainées dans cette zone. En variante, un tube 10 pourrait être relié à plusieurs tubes 12 et Uce-versa. A leur autre extrémité, les tubes 10 communiquent, à travers les ouvertures du flasque 16, avec l'intérieur d'une virole coaxiale 32 fixée sur le flasque. Dans cette virole débouche une goulotte d'alimentation 34. Des hélices 35 fixées à l'intérieur de la virole et des cuillères 36 fixées sur le flasque 16, permettent d'introduire les matières à traiter dans les tubes 10. L'extrémité de la virole est fermée par un capot 38 muni de joints d'étanchéité frottant sur la périphérie de la virole et du tube central. Les tubes 12 traversent librement le flasque 19 et débouchent à l'intérieur d'une chambre de sortie délimitée par ce flasque et par un capot 44 muni de joints d'étanchéité frottant sur la périphérie des flasques 16 et 19. Les tubes sont munis intérieurement de palettes à hélices qui assurent l'avancement des matières de l'extrémité d'alimentation vers les goulottes 28 pour les tubes 10 et des goulottes vers l'extrémité de sortie pour les tubes 12. Les tubes 12 sont espacés des tubes 10 pour réduire les échanges thermiques à travers leurs parois lorsque la température des gaz circulant dans les tubes 10 est nettement différente de celle des gaz circulant dans les tubes 12. En fonctionnement, les matières à traiter sont introduites dans la virole 32, par la goulotte 34, et sont amenées dans les tubes 10 par les hélices 35 et les cuillères 36; elles sont ensuite déplacées jusqu'à l'autre extrémité des tubes 10 par les palettes à hélices fixées à l'intérieur de ceux-ci. Puis les matières sont introduites dans les tubes 12 à travers les goulottes 28. Dans les tubes 12, les matières sont déplacées jusqu' ltextrézitd de sortie, par les palettes àshélices intérieures, puis déchargées dans le capot 44 d'où elles sont évacuées à travers un sas. Les gaz utilisés pour le premier traitement sont introduits dans le capot 38, circulent dans les tubes 10, dans le même sens que les matières, et sont collectés dans la chambre 20 qui est reliée à une conduite d'évacuation. Les gaz utilisés pour le second traitement sont introduits dans le capot 44, circulent dans les tubes 12, en sens inverse des matière, et sont collectés dans la chambre 20 et évacués avec les autres gaz. En variante, les gaz sortant des tubes 10 et ceux sortant des tubes 12 pourraient être collectés séparément, le capot 22 étant divisé en deux chambres. Avec cettedisposition, on pourrait aussi inverser le sens des gaz dans les tubes 10 et/ ou dans les tubes 12. Dans tous les cas, des précautions doivent être prises pour que les pressions dans les tubes 10 et 12, au niveau des goulottes 28, soient sensiblement égales pour éviter le passage des gaz des tubes 10 aux tubes 12 ou vice-versa. Au lieu d'être supporté par deux paliers, l'échangeur pourrait reposer à l'une de ses extrémités sur un palier et à l'autre extrémité sur des galets par l'intermédiaire d'un bandage fixé sur la virole 32 ou sur 11 extrémité du tube 18. Les deux paliers peuvent être remplacés par des bandages fixés sur les extrémités du tube 18 et montés sur galets. L'invention trouve son application dans toutes les techniques où il s'agit de soumettre des produits à un double traitement, par exemple à un séchage suivi d'un refroidissement fabrication d'engrais, production de sable de fonderie, traitement de produits agricoles ou alimentaires, notamment du sucre. REVENDICATIONS 1 - Echangeur de chaleur rotatif constitué par l'assemblage de tubes parallèles disposés autour de l'axe de rotation, et conçu pour soumettre des matières solides granulaires à deux traitements consécutifs au moyen de deux courants de gaz, caractérisé en ce que les tubes sont groupés en deux faisceaux, les tubes d'un faisceau étant placés autour de l'autre faisceau, des chambres d'entrée et de sortie des gaz dans lesquelles débouchent ces tubes sont disposées aux deux extrémités de l'appareil et permettent de faire circuler un premier courant de gaz d'une extrémité à l'autre des tubes du premier faisceau et un second courant de gaz d'uneectrémité à l'autre des tubes du second faisceau, et des goulottes relient les tubes du premier faisceau aux tubes du second faisceau, près d'une de leurs extrémités, et permettent de faire passer les matières des tubes d'un faisceau aux tubes de l'autre faisceau. 2 - Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités des tubes du premier faisceau sont fixées sur deux flasques d'extrémité qui sont eux-mêses fixés sur un tube central porteur et moteur. 3 - Echangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'une des extrémités des tubes du second faisceau est fixée sur l'un des flasques d'extrémité et leur autre extrémité est supportée par un flasque intermédiaire. 4 - Echangeur de chaleur selon la revendication 2 ou 3, caractéri sé en ce que les chambres d'entrée et de sortie des gaz sont délimitées par lesdits flasques et par des capots fixes, des joints d'étanchéité étant prévus entre les capots et les flasques. 5 - Echangeur de chaleur selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que les flasques sont constitués par des disques i profil circulaire ou polygonal et ayant une dimension radiale inférieure à celle de l'enveloppe des tubes extérieurs et par des tbles fixées sur la périphérie des disques. 6 - Echangeur de chaleur selon la revendication 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce qu'à l'extrémité où se trouvent les goulottes de liaison, les tubes des deux faisceaux débouchent dans une même chambre. 7 - Echangeur de chaleur selon la revendication 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce qu'à l'extrémité de l'échangeur opposée à celle où se trouvent les goulottes de liaison, les tubes de l'un des faisceaux débouchent dans une virole cylindrique solidaire des tubes, une goulotte d'alimentation permet d'introduire les matières à traiter dans la virole et des cuillères fixées à l'intérieur de la virole permettent d'introduire les matières dans les tubes. 8 - échangeur de chaleur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'-à l'extrémité de l'échangeur opposée à celle où se trouvent les goulottes de liaison, les tubes de l'autre faisceau débouchent dans un capot fixe ins lequel sont déchargées les matières trai tées. 9 - Schngeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens de transport, tels que des palettes d'avanc*sent fixées à l'intérieur des tubes, sont prévus pour faire avancer les matières de l'extrémité d'alirenta- tion jusqu'aux goulottes de liaison, pour les tubes d'un faisceau, et des goulottes de liaison jusqu'à l'extrémité de déchargement, pour les tubes de l'autre faisceau. 10 - Changeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens de transport, tels que des hélices fixées à l'intérieur des tubes, sont prévus entre les goulottes de liaison et l'extrémité adjacente des tubes pour ramener les matières vers les goulottes. 11 - Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les tubes d'un faisceau sont espacés radialement des tubes de autre faisceau.