Brevet FR2339427A1 — publié le 19770826

La présente invention est relative à des systèmes d'alimentation en fluide et, plus particulièrement, à des systèmes destinés a' fournir des fluides à haute température, tels que des résines polymères fondues. Pour former des fibres synthétiques, les polymères fondus sont amenés à traverser des filières offrant une section transversale de quelques millimètres ou moins. Pour empêcher un bouchage ou un encrassement des fines ouvertures de filière, et pour assurer la production de fibres de haute qualité, il est devenu courant d'utiliser des filtres en amont des filières afin d'assurer l'élimination de matières d'obstruction telles que des grains de résine , des particules métalliques et d'autres agents de contamination. Une forme de réalisation perfectionnée de système de filtre à utiliser dans de telles applications est celle décrite dans le brevet des Etats-Unis dlAmérique NO 3 833 121. Le système de filtre décrit dans ce brevet comporte une paire de filtres et de soupapes de commande destinés à sélectionner alternativement les filtres pour le service en ligne, tout en permettant à l'autre de ces filtres d'être entretenu. Des moyens de soupape sont agencés de manière à permettre un écoulement ininterrompu et, plus précisément, sont conçus de manière à offrir un fonctionnement synchrone évitant des variations rapides de la chute de pression à travers le système d'alimentation en fluide. Dans de tels appareils de formation de fibres, il est nécessaire de maintenir la température du polymère fondu dans une plage de températures présélectionnée. Un problème survient lors de l'utilisation des filtres, comme décrit précédemment, en ce sens qu'une augmentation de température survient dans le filtre en fonction des forces de friction agissant sur le fluide qui s'y écoule. Il a été découvert que la force de friction augmente avec le degré de bouchage du filtre et une augmentation de température suffisante survient lors de l'utilisation de tels filtres, qui peut tendre à amener la température du polymère fondu fourni aux filières à être supérieure à la valeur maximum présélectionnée, par exemple lorsque le filtre en service est pratiquement t)ouché. Lorsque le système de filtre est agencé de manière a trans- férer l'action de filtrage d'un filtre bouché à un filtre frais non bouché sans interruption de la fourniture du fluide, une chute importante de la température du polymère fondu fourni peut survenir au moment du transfert. Une tentative pour résoudre les conditions de température excessive indésirables a consiste à commander la température du polymère fondu dans l'appareil d'extrusion. Cette solution envisagée, toutefois, ne s'est pas révélée satisfaisante à cause du retard de temps propre et de la difficulté de maintenir la température du polymère dans la plage désirée au moyen d'une commande de réaction. La présente invention envisage un système d'alimentation perfectionné pour amener des fluides à haute température, tels que des polymères fondus, qui élimine les désavantages et les problèmes rencontrés avec les S:jSb#'P'#-' de la technique antérieure, tels que définis précédemment, d'une manière nouvelle et simple. Plus précisément, l'invention envisage l'établissement d'un tel système d'alimentation comportant des moyens de filtre destinés à filtrer le fluide et des moyens destinés a dissiper à partir du fluide filtré l'excédent de chaleur qui y est engendré à cause de l'écoulement de ce fluide a travers le filtre. Les moyens de dissipation de valeur peuvent comprendre un dispositif a tuyau de dissipation thermique comportant plusieurs éléments s'étendant transversalement à travers le passage d'écoulement de fluide en aval du filtre. Le transfert thermique à partir des tuyaux de dissipation de chaleur peut être réalisé par un agent de refroidissement fluide, tel que l'air. Le dispositif à tuyaux de dissipation thermique peut posséder des caractéristiques de plate de températures fixe ou de plage de températures ajustable, suivant les désirs. Les moyens de dissipation de chaleur peuvent être utilises en combinaison avec des mQens destins -s maintenir la température du fluide polymère fondu quittant: l'appareil d'extrusion en dessous d'une température maximum prêsélec- tionnée. Dans la forme de réalisation illustrée, les moyens de dissipation de chaleur peuvent offrir une capacité de transfert thermique d'approximativement 90 watts, de manière à offrir une plage de températures commandée d'approximativement LCOG, Les parties de tuyau d'échange thermique s'étendant dans le passage d'écoulement sont destinées a permettre un transfert de chaleur efficace à partir de fluides non newtoniens, tels que des polymères de résine synthétique fondus. Le dispositif à tuyaux d'échange thermique peut être amené à fonctionner suivant un mode de reflux. La température de fourniture désirée du fluide peut être relativement élevée, par exemple d'approximativement 28#cC, lorsque la résine est une résine de polyester. Le fluide venant en contact avec le dissipateur thermique peut se trouver à une pression relativement élevée, comme par exemple approximativement 211 kg/cm2. Des moyens peuvent être associés aux filtres de manière à répondre à la chute de pression du fluide dans le filtre connecté pour commuter automatiquement les filtres lorsque la chute de pression détectée atteint une valeur présélectionnée indiquant un état pratiquement bouché du filtre connecté. Le dissipateur thermique suivant l'invention est agencé de manière à modifier pratiquement instantanément son action de dissipation thermique de façon appropriée pour dissiper uniquement ltexcédent de chaleur désiré. Ainsi, lors de l'inversion de l'appareil de filtrage d'un élément de filtre bouché à un élément frais non bouché, le dissipateur de chaleur réduit pratiquement instantanément l'action de dissipation thermique de manière à maintenir efficacement la température du fluide à la sortie à partir du dissipateur de chaleur pratiquement constante malgré la brusque variation des caractéristiques de production de chaleur produite par friction du filtre résultant de l'inversion. Ainsi, le système de filtre suivant l'invention est extrêmement simple et économique dans sa construction tout en offrant cependant un fonctionnement très amélioré-et les caractéristiques désirables dépeintes précédemment. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est un schéma de circulation illustrant le système d'alimentation en fluide suivant l'invention la figure 2 est une vue en perspective du dispositif de dissipation thermique du système suivant l'invention la figure 3 est une vue en bout du dispositif de dissipation thermique ; et la figure 4 est une vue en plan de dessus du dispo sitif de dissipation thermique. Dans l'exemple de réalisation de l'invention illustré aux dessins, un système d'alimentation en fluide désigné dans son ensemble par la référence 10 comprend un système destiné à fournir des fluides à haute température, comme par exemple des fluides polymères de résine synthétique fondue, à des filières de formation de fibres désignées dans leur ensemble par la référence 11 et destinées à former des fibres synthétiques 12, comme par exemple pour une utilisation dans le domaine textile et analogue. Comme indiqué brièvement précédemment, il est important dans un tel système de maintenir le fluide fourni aux filières exempt de matières pouvant boucher les ouvertures et, dans ce but, un dispositif de filtre perfectionné désigné d'une façon générale par la référence 13 est prévu dans le système 10. Le dispositif de filtre comprend un agencement de filtres jumelés avec un premier filtre 14 et un second filtre 15 connectés en parallèle de manière à être sélectivement connectés en ligne et déconnectés sous la commande d'une paire de soupapes de sélecteur 16 et 17, respectivement. Le dispositif de filtre peut comprendre un dispositif de filtre tel qu'illustré dans le brevet des Etats Unis d'Amérique NO 3 833 121 précité. La résine de polymère fondue peut être fournie au dispositif de filtre à partir d'un appareil d'extrusion clas sique 18. Comme décrit brièvement précédemment, cet appareil d'extrusion peut être connecté à un dispositif détecteur de température 19 afin de maintenir la température du fluide parvenant au filtre pratiquement constante. Comme indiqué précédemment, toutefois, la friction dans le dispositif de filtre 13 peut entraîner une élévation de la température du fluide alors qu'il traverse ce dispositif de filtre. Etant donné qu'une variation dans la température du fluide apparaît donc dans la partie du système en aval du dispositif de filtre 13, un fonctionnement indésirable du système pourrait en résulter. Pour éviter un tel fonctionnement à température variable indésirable, l'excédent de chaleur engendré dans le fluide par la friction du filtre est dissipé dans le présent système grâce à un dissipateur de chaleur excédentaire désigné dans son ensemble par la référence 22.Le dissipateur 22 est agencé de manière à maintenir la température du fluide le quittant dans une plage présélectionnée (plus ou moins 20G), malgré la production d'une augmentation de 100G ou plus de la température du fluide dans le dispositif de filtre 13. A partir du dissipateur thermique 22, le fluide peut être fourni par un appareillage classique, tel qu'une pompe 23 et un empilage de tamis 24. Le dissipateur thermique 22 suivant l'invention est illustré de façon plus détaillée aux figures 2 à 4. Comme illustré, le dissipateur thermique peut comprendre un conduit tubulaire 25 avec des brides appropriées 26 et 27 à ses extrémités opposées, pour une connexion dans le système de fluide 10. Le conduit porte une multiplicité de tuyaux à chaleur 28 qui agissent en tant qu'éléments de dissipation de chaleur. Gomme représenté, les tuyaux de dissipation thermique sont décalés et agencés en séquence de manière à permettre un bon transfert thermique a partir du polymère fondu circulant dans le passage 29 du tube 25.Ainsi, comme illustré à la figure 3, chaque tuyau de dissipation thermique comporte une partie interne 30 s'étendant diamétralement en travers du passage d'écoulement 29 et s'étendant vers l'extérieur à travers un joint approprié 31 porté par la paroi du tuyau. Comme illustré au mieux a la figure 2, les tuyaux de dissipation de chaleur sont agencés en trois groupes 32, 33 et 34. Les parties d'extrémité internes 30 des tuyaux des groupes 32 et 34 sont rabattues sous un angle de 4-5 par rapport aux parties d'extrémité externes verticales 35. Les parties verticales peuvent comprendre des parties de condenseur et de réservoir classiques convenant pour une dissipation de la chaleur excédentaire engendrée dans le fluide par le filtre. Pour évacuer la chaleur à partir des tuyaux de dissipation thermique, de l'air peut être amené à s'écouler sur les parties 35 et, dans la forme de réalisation illustrée, la température du fluide est maintenue par le dissipateur de chaleur 22 dans une plage d'approximativement 288 à 2920C. A titre d'illustration, dans de telles conditions de travail, le fluide de travail dans le tuyau de dissipation thermique peut être un produit connu sous la marque Dowtherm A, avec le gaz non condensable constitué sélectivement par de l'argon ou de l'hé- liure, Dans l'agencement illustré, le groupe 33 peut comporter quatre tuyaux de dissipation de chaleur et les groupes 32 et 34 trois de ces tuyaux chacun, de manière à disposer d'un total de dix tuyaux de dissipation thermique permettant de dissiper approximativement 90 watts.Les tuyaux de dissipation thermique peuvent avoir un diamètre externe d'approxi- mativement 6,35 mm et chaque tuyau de chaleur peut être fait d'acier inoxydable et conçu de manière à fonctionner suivant un mode de reflux. Le dissipateur thermique est agencé de manière à offrir la dissipation de chaleur désirable avec des polymères à forte viscosité constituant des fluides de type non newtonien. Etant donné qu'un auto-niélange de tels fluides n'a pas normalement lieu, l'agencement décalé des parties de tuyau de dissipation thermique 30 est désirable pour permettre un transfert thermique convenable. Dans la forme de réalisation illustrée, les condenseurs 36 des tuyaux de dissipation thermique ont une longueur d'approximativement 5 cm et le tube de conduit 25 a une lon gueur d'approximativement 15 cm. Le tube de conduit peut être fait d'une matière à paroi relativement épaisse offrant un diamètre interne d'environ 31,75 mm, afin de débiter le fluide polymère fondu à relativement haute température sous une pression relativement élevée, par exemple d'approximativement 211 kg/cm2 Lorsque le tuyau de dissipation thermique comprend un tuyau à plage de commande fixe, le gaz inerte dans la par- tie de réservoir de ce tuyau y est enfermé de manière étanche. Comme il est évident pour les techniciens en la matière, un tuyau à dissipation thermique ajustable peut être utilisé avec un soufflet ou un organe analogue permettant de régler convenablement le volume et la pression du réservoir à gaz, comme il est classique dans la technique des tuyaux de dissipation thermique. Dans un dissipateur de chaleur perfectionné utilisé dans un système d'alimentation en polymère tel que défini précédemment, avec un débit d'approximativement 136,2 kg/heure, dans lequel la température du fluide pénétrant dans le dissipateur thermique variait entre 250 et 2960C, la température du fluide quittant ce dissipateur variait de 250 à 28500, en étant limitée en tout temps à un maximum de température présélectionné de 28500. Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée au#x formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet. REVENDICATIONS 1. Système d'alimentation comportant des éléments définissant un passage d'écoulement destiné à débiter un fluide à haute température tel qu'un polymère fondu et un dispositif de filtre destiné à filtrer le fluide dans ce passage, caractérisé en ce qu'il comprend des organes permettant de dissiper,à partir du fluide fourni par le dispositif de filtre, l'excédent de chaleur engendré dans ce dispositif à la suite de l'écoulement du fluide à travers le dispositif de filtre. 2. Système d'alimentation en fluide suivant la revendication 1,caractérisé en ce que les organes de dissipation de chaleur comprennent un dispositif à tuyaux de chaleur. 3. Système d'alimentation en fluide suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de dissipation de chaleur comprennent un dispositif à tuyaux de chaleur avec plusieurs tuyaux de dissipation thermique possédant une extrémité interne s'étendant transversalement par rapport à l'écoulement du polymère dans le passage d'écoulement. 4. Système d'alimentation en fluide suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de dissipation de chaleur comprennent un dispositif à tuyau de chaleur avec une caractéristique de plage de températures fixe. 5. Système d'alimentation en fluide suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de dissipation de chaleur comprennent un dispositif à tuyaux de chaleur possédant une caractéristique de plage de températures ajustable. 6. Système d'alimentation en fluide suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un appareil d'extrusion destiné à fournir le polymère fondu au passage d'écoulement et un dispositif pour maintenir la température du polymère fondu quittant l'appareil d'extrusion à une valeur pratiquement constante. 7. Système d'alimentation en polymère fondu comportant des éléments définissant un passage d'écoulement destiné à conduire un polymère fondu à haute température, caractérisé en ce qu'il comprend une paire de filtres connectés en association d'écoulement de fluide en parallèle dans le passage d'écoulement, un dispositif destiné à provoquer la circulation du polymère fondu sélectivement à travers l'un ou l'autre de ces filtres, et des organes destinés à évacuer, à partir du polymère fondu fourni au dispositif de filtre, l'excédent de chaleur engendré dans ce dispositif par suite de l'écoulement du polymère fondu à travers le dispositif de filtre. 8. Système d'alimentation en polymère suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des organes répondant à la chute de pression pour réaliser l'inversion de l'écoulement du polymère vers l'autre filtre précité lorsque l'augmentation de chute de pression dans le filtre sélectionné traversé par le polymère atteint un maximum prédétermine. 9. Système d'alimentation en polymère suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif pour réaliser l'inversion entre les filtres sans interruption de l'écoulement de polymère fondu à travers le passage d'écoulement. 10. Système d'alimentation en polymère suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les organes de dissipation de chaleur sont présélectionnés de manière à offrir une dissipation maximum de chaleur pratiquement égale à l'excédent de chaleur engendré dans le polymère fondu en circulation par le filtre connecté en circuit lorsqu'il est pratiquement bouché.