Brevet FR2347113A1 — publié le 19771104

La présente invention a trait au domaine du nettoyage et décapage, par de l'eau sous forte pression, d'éléments métalliques et notaient des -parois internes et externes d'objets tubulaires ou aaalogues soumis à de fréquents et rapides encrassements et/ou bouchages. Elle concerne plus spécia- louent un appareillage automatique de lavage à l'eau pressurisée des parties internes et externes d'un faisceau tubulaire d'échangeurs thermiques. On sait que les échangeurs de chaleur, généralement constitués par un récipient cylindrique à l'intérieur duquel se trouve un faisceau de tu bes droits et utilisés couramment dans de nombreuses industries (raffineries de pétrole, industries chimiques, centrales thermiques,...etc), sont sujets à des encrassements rapides et doivent autre soumis å des nettoyages périodiques, par exemple une à deux fois par n, pour remise en état. En règle générale, pour effectuer ce nettoyage, on évite d'avoir recours A l'utilisation de produits chimiques tels que acides forts, bases fortes ou autres agents de décapage afin de ne pas -provoquer l'attaque corrosive des tubes de l'échangeur. De ce fait, il s'est instauré une pratique, couraient mise en oeuvre, de simple lavage avec de l'eau lais en utilisant oelle-ci sous-des pressions très élevées, de plusieurs centaines de bars. Jusqu' présent, ce nettoyage à l'eau fortement pressurisée était effectué manuellement à l'aide d'un pistolet alimenté en eau à 300-500 bars. Une telle opération est délicate et exige des efforts importants et soutenus de la part de l'opérateur. En outre, elle est estrâmerent dangereuse pour le ou les manipulateurs car les jets de fluide projetés sous des pressions aussi importantes constituent de véritables armes et l'on a pu dénombrer plusieurs tués et blessés par suite ferreurs de manipulation, dues notaient au poids important du pistolet de lavage.Enfin, le nettoyage de l'intérieur des tubes d'un faisceau à l'aide de cet outil exige l'intervention de plusieurs opérateurs qui doivent maintenir, à intervalles réguliers, la canne d'eau pressurisée introduite dans chaque tube à nettoyer, afin que cette dernière ne se plie pas sous la pression du fluide. l'invention permet d'obvier à tous ces inconvénients et d'offrir un nouveau dispositif de lavage évitant les dangers précités et offrant toute sécurité tant pour l'homme que pour le matériel. Elle propose, en effet, une installation de nettoyage, par l'eau sous haute pression, totalement autb matisée et susceptible d'être conduite par un seul opérateur. Elle vise, en outre, à réaliser un nettoyage plus rapide et beaucoup plus efficace des parties internes et externes des tubes d'échangeurs thermiques, gråce s la mise en parallèle d'appareils assurant des fonctions complémentaires de nettoyage. La nouvelle installation de nettoyage automatique selon l'invention est essentiellement caractérisée en ce qu'elle comporte a) un appareil permettant de nettoyer l'intérieur des tubes du faisceau et comprenant, disposé sur un chassis longitudinal fixe, un ensemble mobile, capable de se translater sur la longueur du chassis et d'strie déplacé en hau teur, cet ensemble supportant un plateau longitudinal de faible largeur qui sert de guide à un chariot mobile sur lequel sont fixées, parallèles entre elles, des cannes munies de buses destinées à pénétrer à l'intérieur desdits tubes; b) un appareil destiné au nettoyage de l'extérieur des tubes du faisceau et composé : d'un chassis longitudinal fixe muni de plusieurs jeux de rou leaux, disposés en deux rangées parallèles et sur lesquels vient reposer le faisceau à nettoyer, l'une des rangées de rouleaux étant mobile en rotation de deux bras formant portique, fixés à chaque extrémité du chassis et reliés entre eux par un rail supportant un chariot mobile lequel est relié à un dis positif d'aspersion d'eau à jets multiples, le portique étant en outre bascu lable pour permettre la pose ou le retrait du faisceau les deux appareils étant alimentés en eau sous pression de 300 à 700 bars et le fonctionnement des organes mobiles étant totalement assuré par des systèmes hydrauliques alimentés par une centrale et reliés à un pupitre de commande unique qui permet à un seul opérateur de faire travailler alternativement ou simultanément les deux appareils. En pratique, dans l'appareil selon a), l'ensemble mobile est supporté sur le chassis longitudinal par un rail transversal fixé aux deux ex trémités de ce chassis et sur lequel coulissent des galets, cet ensemble étant constitué par un dispositif de type pantographe actionné par des vérins hydrauliques. Ainsi, cet ensemble permet à l'appareil une translation dans la largeur du bâti ainsi qu'une montée et/ou descente dudit appareil de façon que les cannes d'alimentation en eau pressurisée, montées sur le plateau qui surplombe ledit ensemble, puissent se trouver juste face aux ouvertures des tubes du faisceau à nettoyer. Selon une autre caractéristique, le plateau longitudinal relativement dtroit, supporté par le pantographe, est conformé sur ses deux faces latérales en cornières le long desquelles circule le chariot mobile par un système de pignons et channe ou dispositif équivalent. En outre, les cannes ou lances dont une extrémité est fixée au chariot mobile et qui accompagnent donc le déplacement de celui-ci le long du plateau, reposent dans des entretoises sur le fond du plateau et sont retenues au niveau de la face supérieure par des plaquettes transversales alternativement fixes et mobiles qui, reliées par channe, accompagnent le mouvement du chariot pendant sa translation Dans l'appareil selon b), l'un des jeux de rouleaux est entraîné par un encele :: pignon-chaine-réducteurqoteur hydraulique, qui permet une rotation å faible allure du faisceau pendant son nettoyage extérieur. En outre, le mouvement de va-et-vient du chariot sur le rail du portique est assuré, cure dans l'appareil a), par un,systbms de moteur hydraulique, pignons et chaire; un moteur à limitateur de couple, actionné en fin de course par le chariot permet d'assurer le fonctionnement de ce dernier en sens inverse. Selon une autre caractéristique, la liaison entre le chariot mobile et le dispositif d'aspersion d'eau est assurée par un couple de vérins hydrauliques permettant un déplacement transversal et une orientation de ce dispositif pendant le nettoyage du faisceau et lors duXbasculement du portique. D'autres détails et caractéristiques apparaitront au cours de la description de modes de rdalisation et de fonctionnement d'une installation selon l'invention, par référence aux dessins des deux planches annexés où l'on peut voir . Sur la figure 1 : une représentation schématique, en perspectise, de l'appareil de nettoyage de l'intérieur des tubes d'un échangeur thermi que Sur la figure 2 : une vue partielle de ltentratnerent du chariot mobile sur le plateau de cet appareil . Sur la figure 3 : un mode dé disposition des cannes à distribution d'eau sur le plateau de l'appareil figure 1 . Sur la figure 4 : quelques types de buses d'aspersion d'eau susceptibles d'être montées en bout des cannes . Sur la figure 5 : une représentation, en perspective, de l'appareillage de nettoyage de l'extérieur d'un faisceau tubulaire, avec simulation de la position de basculement du portique. En se référant à la figure 1, on peut voir que le dispositif de nettoyage interne de tubes selon l'invention, désigné d'une façon générale par le chiffre 1, comporte essentiellement: un chassis métallique rectangulaire 2 reposant sur le sol et muni à chaque extrémité d'un rail 3, ici de section triangulaire ; coulissant sur les rails 3 au moyen de galets 4, un ensemble mobile 5 du type pantographe capable de se translater le long des rails 3 par vérins hydrauliques 6 et dont les longerons 7 peuvent monter ou descendre gråce à d'autres vérins hydrauliques (non visibles sur la figure 1) soutenu par l'ensemble mobile 5, un plateau longitudinal 8, de faible largeur le long duquel circule un chariot mobile 9, par système de pignons 10 - chainè 11, gracie à un moteur hydraulique 12 avec limitateur de couple. bu chariot 9 sont fixées des cannes tubulaires métalliques 13 disposées parallèlement entra elles et séparées par des entretoises 14 (cf.Fig.3) sur la base plane du plateau 8.Ces cannes 13, destinées à l'alimentation en eau pressurisée par la canalisa- tion 1i, sont maintenues sur le plateau 8 par des plaquettes ou barrettes transversales 16, alternativement fixes et mobiles, qui, reliées par des chaises 17, accompagnent le mouvement du chariot 9 pendant sa translation le long du plateau 8. En outre, les séries de cannes 13 sont munies à une extrémité de buses 18 qui peuvent avoir diverses conformations. Â titre illustratif, on a représenté sur la figure' 4 deux types de buses munies de microperforations multiples et susceptibles de convenir, parmi d'autres. Le dispositif 1 est alimenté en eau sous forte pression (300 à 700 bars) à l'aide d'un groupe (non représenté, direction flèche 19 figure t)comprenant ici ue-p pompe à pistons directs de 180 litres sous 510 bars, actionnée par un moteur de 300 chevaux. Entre ce groupe et la canalisation 15 d'amenée d'eau aux cannes 13, on a prévu une soupape 20 de mise à l'air libre de l'eau sous pression de façon à faire chuter la pression d'eau lorsque les cannes 13 se trouvent à l'air libre et à éviter ainsi la formation d'un brouillard dense. Par ailleurs, l'entratnement des vérins hydrauliques destinés au déplacement des organes mobiles est effectué ici par une pompe de 200 bars, actionnée par un moteur de 40 chevaux. En fonctionnement, pour nettoyer les parois internes d'un faisceau tubulaire 21 d'échangeur thermique, on dispose ce dernier sur des supports 22 et l'on fait monter l'ensemble mobile 5 de façon que les cannes 13 se trouvent situées au niveau dudit échangeur 21 (position représentée sur la figure 1). Un opérateur, ayant à sa disposition un pupitre de commande (non représenté), fait alors déplacer le chariot mobile dans le sens de la flèche 23 de façon à faire pénétrer les buses alignées 18 dans les tubes correspondants du faisceau 21, l'eau étant mise sous pression. Par exemple, on prévoit une rangée de quatre à six cannes 13 qui s' enfoncent simultanément dans les orifices correspondants du faisceau.Après un aller-retour sous eau pressurisée dans ces tubes du faisceau, on introduit l'alignement de cannes 13 dans une autre série d'orifices, par déplacement commandé de l'ensemble mobile 5 et du chariot 9. Et ainsi de suite jusqu'à nettoyage de la totalité des tubes du faisceau 21. En pratique, un seul opérateur commande l'appareil 1 et le dispositif de nettoyage de l'extérieur du faisceau 21 dont la description sera donnée ci-aprbs (figure 5) ; selon un mode de réalisation avantageux, le pupitre des commandes hydrauliques et d'eau pressurisée est disposé sur un petit véhicule facile à manoeuvrer qui dessert les deux appareils de l'installation selon l'invention. On se référera maintenant à la figure 5 où l'on a repré senté schématiquement l'appareil selon l'invention destiné au nettoyage des parties externes d'un faisceau tubulaire 21. L'appareil se compose également d'un bâti ou chassîs 24 reposant sur le sol et sur lequel sont fixées en parallèle deux séries de trois rouleaux 25 sur lesquels vient reposer le faisceau à nettoyer 21.L'un des jeux de rouleaux est entraidé par un système de pi gnons-chatne-réducteur-motsur hydrauliques (non représentés)de façon à permettre une rotation lente, ou par séquence de temps, du faisceau 21. Â chaque extrémité du chassis 24-sont fixés deux bras 26 reliés par un. rail 27 le long duquel se déplace un chariot mobile 28gr & e à un système de pignons 29 et chaise 30 du mime type que dans l'appareil 1 (fig.1) ; un moteur 31 avec limitateur de couple disposé en bout du rail 27 permet un chariotage automatique le long de celui-ci dans les directions indiquées par les flèches. Selon une caractéristique de cetaappareil, le portiqueconstitué par les bras 26 et le rail 27 est basculable en position de retrait, désignée par 32, gr & e--à des vérins 33 placés en partie basse des bras 26. Cet effacement du portique permet ainsi à une grue de poser ou de retirer sans difficultés le faisceau échangeur 21. Selon une autre caractéristique, une rampe 34 d'aspersion d'eau pressurisée à jets multiples est reliée au chariot mobile 28 par l'intermédiaire d'un vérin hydraulique 35 permettant le déplacement latéral de la rampe 34 au-dessus du faisceau 21 selon les flèches indiquées ; un autre vérin 36 est prévu pour l'inclinaison de la rampe 34 lors du basculement du portique en position 32. En fonctionnement, le dispositif de la-figure 5 permet un balayage de l'ensemble des parties externes du faisceau 21 par les assusta- ges mobiles 37 de la rampe 34. L'alimentation en eau sous pression de 300 à 700 bars, par exemple 500 à 550 bars, ainsi que les systèmes hydrauliques sont actionnés par les mêmes centrales que celles utilisées pour l'appareil 1 précité, l'opérateur unique faisant fonctionner alternativement ou simulta nément les deux appareils à partir du me pupitre de commande. En pratique, dans une installation selon l'invention, on a conçu des appareils qui, pour le nettoyage de l'intérieur du faisceau, ont des dimensions hors tout de 5 X 2 mètres et, pour le nettoyage externe, des dimensions de l'ordre de 7 X 1,20 mètres. On peut ainsi procéder au décapage de la majorité des faisceaux d'échangeurs thermiques. Toutefois, l'invention n'est évidement pas limitée à ces paramètres qui peuvent varier selon le type d'utilisation envisagée. Elle inclut également des variantes de réalisation par utilisation d'organes à fonctions équivalentes à celle des dispositifs susdécrits. Grlce à l'installation à commande automatique de nettoyage selon l'invention, on peut effectuer à grande cadence et en toute sécurité un décapage extrêmement efficace de faisceaux tubulaires ou autres matériels soumis à des bouchages et à des dépits d'incrustations ; ceci sans provoquer d'attaque des métaux ou alliages constitutifs de ces matériels. RYENDlCÂT IONS 1. Installation de nettoyage automatique, par l'eau sous haute pression, de ma matériels soumis à des bouchages eti/ou encrassements, notamment des échangeurs thermiques à faisceaux tubulaires, l'installation étant caractérisée en ce qu' elle oomporte :: a) un appareil permettant de nettoyer l'intérieur des tubes du faisceau et comprenant, disposé sur un chassis longitudinal fixe, un ensemble mobile, capable de se translater sur la longueur du chassis et d'entre déplacé en hau teur, cet ensemble supportant un plateau longitudinal de faible largeur qui sert de guide à un chariot mobile sur lequel sont fixées, parallèles entre elles, des cannes munies de buses destinées à pénétrer à l'intérieur desidts tubes b) un appareil destiné au nettoyage de l'extérieur des tubes du faisceau et composé : d'un chassie longitudinal fixe muni de plusieurs jeux de rouleaux, disposés en deux rangées parallèles et sur lesquels vient reposer le faisceau à nettoyer, l'une des rangées de rouleaux étant mobile en rotation; de deux bras formant portique, fixés à chaque extrémité du chassis et reliés entre eux par un rail supportant un chariot mobile lequel est relié à un dispositif d'aspersion d'eau à jets multiples, le portique étant en outre basculable pour permettre la pose ou le retrait du faisceau les deux apparils étant alimentés en eau sous pression de 300 à 700 bars et le fonctionnement des organes mobiles étant totalement assuré par des systè- mes hydrauliques alimentés par une centrale et reliés à un pupitre de commande unique qui permet à un seul opérateur de faire travailler alternativement ou simultanément les deux appareils. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que, dans l'appa reil a), 11 ensemble mobile est supporté sur le chassis longitudinal par un rail transversal fixé aux deux extrémités de ce chassis et sur lequel coulis- sent des galets, cet ensemble étant constitué par un dispositif de type pantographe actionné pour ses déplacements par des vérins hydrauliques. 3. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que le plateau supporté par le pantographe est conformé sur ses deux faces latérales en cornières le long desquelles circule le chariot par un système de pignons-chaSnemoteur hydraulique. 4. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cannes ou lances, dont une extrémité est fixée au chariot mobile et qui accompagnent le déplacement de celui-ci le long du plateau, reposent dans des entretoises le long du plateau et sont retenues au niveau de la face supérieure par des plaquettes ou barrettes transversales, alternativement fixes ou mobiles qui, reliées par chaine, accompagnent le mouvement du chariot pendant sa translation. 5. Installation selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans l'appas reil b), l'un des jeux de rouleaux est entraîné par un ensemble : pignons chaine-réducteur-moteur hydraulique, qui permet une rotation à faible allure, ou selon des séquences du temps, du faisceau pendant le nettoyage extdrieur de celui-ci. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 5, caractérisé en ce que, dans 1'appareil b; le mouvement de va-et-vient du chariot sur le rail du portique est assuré par un système: : laoteur hydraulique-piqures-chai- ne, un moteur à limitateur de couple, actionné en fin de course par le cha riot permettant d'assurer le retour automatique de celui-ci. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications 1, 5 ou 6, caracté risée en ce que, dans l'appareil b), la liaison entre le chariot mobile et le dispositif d'aspersion d'eau est assurée par un couple de vérins hydrauli ques permettant un déplacement latéral et une orientation de ce dispositif pendant le nettoyage du faisceau et lors du basculement du portique. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'alimentation en eau sous pression est assurée par une pompe à pistons directs de 180 litres sous 510 bars, actionnée par un moteur de 300 chevaux, alors que le groupe hydraulique comprend une pompe de 200 bars actionnée par un moteur de 40 chevaux.