Brevet FR2404191A1 — publié le 19790420

La présente invention se rapporte à un échangeur de chaleur comportant, disposés les uns à côté des autres dans un carneau parcouru verticalement par un fluide dégageant de la chaleur, des panneaux tubulaires traversés par un fluide absorbant la chaleur et respectivement constitués par des tubes pliés en forme de U ou de méandres disposés dans un plan vertical et raccordés, côté entrée et sortie du fluide de travail, à un tube vertical relié à un distributeur inférieur et à un collecteur supérieur. De tels échangeurs de chaleur sont connus (revue "synergie "novembae 1973, n" 11, pages 341 et 345). Dans les échangeurs de chaleur, dans lesquels le fluide cédant la chaleur présente une teneur en poussières élevées, par exemple les gaz de combustion des installations de crémation des ordures ménagères, et dans lesquels le fluide absorbant la chaleur est guidé dans des tubes chauffés par ces gaz, il se produit sur ces tubes, de forts encrassements qui non seulement affectent le transfert de chaleur, mais également peuvent provoquer des corrosions sur les tubes. Ces encrassements sont particulièrement préjudiciables dans les carneaux de gaz avec transfert de chaleur par contact, attendu qu'ici la plupart des surfaces ou tubes absorbant la chaleur ne sont disposés qu'à faible distance réciproque si bien que les intervalles entre les tubes peuvent facilement s'obstruer. fl est connu de nettoyer ces surfaces au moyen d'une pluie de billes, de soufflantes de ramonage et par vibrations, c'est-à-dire par battage ou secousses. Dans les échangeurs de chaleur, tels qu'ils sont par exemple décrits dans la revue précitée, les tubes, courbés en forme de U ou de méandres, des panneaux tubulaires peuvent, en fonction des grandes largeurs des carneaux, avoir une étendue horizontale considérable et un poids important, si bien qutil y a un risque que les panneaux tubulaires fléchissent au niveau de leurs extrémités libres ou perdent leur disposition parallèle les uns par rapport aux autres, c' est-à-dire qu'il se produit une variation dans la distance prévue entre les panneaux tubulaires juxtaposés de sorte que les intervalles intertubes parcourus par le fluide cédant la chaleur ont des sections de passage de grandeurs différentes, ce qui représente un grave inconvénient. La présente invention a par conséquent pour objet de réaliser un échangeur de chaleur du type précité de façon que les panneaux tubulaires conduisant le fluide absorbant la chaleur puissent être nettoyés de façon simple mais effica- ce par secousses, le point important à obtenir étant que, pour provoquer l'effet de secousse, la structure propre de l'échan- geur de chaleur reste si possible non affectée et que la dépen se en dispositifs supplémentaires reste faible, et il s'agit en outre d'arriver à pouvoir raccourcir la longueur libre des panneaux tubulaires, à les étayer et à les maintenir dans la position prévue. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que dans la zone mediane du carneau et parallèlement aux plans des panneaux tubulaires, on dispose des tubes supports verticaux, parcourus par un fluide absorbant la chaleur, raccordés aux panneaux tubulaires et s' étendant au moins sur toute la hauteur des panneaux tubulaires dans le carneau et qui, par un coude inférieur et par un coude supérieur sont respectivement reliés à un distributeur et à un collecteur situés sur une paroi de carneau et sont par ailleurs raccordés à un dispositif leur imprimant des secousses. Ces coudes sont de préférence rectangulaires, mais peuvent s'écarter de quelques degrés (jusqu'à 15 degrés) de l'angle droit.Grâce à ces coudes, le tube support présente une élasticité suffisante pour pouvoir vibrer, mais reste toutefois suffisamment stable pour pouvoir provoquer une forte oscillation faisant tomber les dépôts de crasse. Le dispositif provoquant les oscillations ou le mouvement brusque est constitué par un coulisseau raccordé au tube support à proximité de son coude supérieur et par un élément déplaçant ce coulisseau, par exemple un vibrateur, une came, un marteau pilon ou analogue. Ce coulisseau sert avantageusement à la suspension du tube support. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs et illustrés par le dessin annexé, sur lequel : la figure 1 représente une coupe verticale d'un caro neau de gaz d'un échangeur de chaleur renfermant des panneaux tubulaires en forme d'U, représentés schématiquement et absorbant la chaleur, qui sont raccordés, côté fluide de travail, aux tubes supports se trouvant au centre du carneau au la figure 2 est une coupe suivant Il-Il de la figure 1 la figure 3 est une coupe, analogue à la figure l,d'un autre mode de réalisation de l'objet de l'invention , avec panneaux tubulaires en forme d'U raccordés, coté fluide de travail, aux tubes de paroi du carneau de gaz la figure 4 est une coupe suivant IV-IV de la figure 3. la figure 5 est une coupe, analogue à la figure 3, d'un autre mode de réalisation de l'objet de l'invention, avec panneaux tubulaires en forme de méandres raccordés, côté fluide de travail, aux tubes de paroi du carneau de gaz la figure 6 est une coupe suivant VI-VI de la figure 5; la figure 7 est un autre mode de réalisation de l'ob- jet de l'invention avec panneaux tubulaires en forme d'U raccordés1 côté fluide de travail, aux tubes supports la figure 8 est une coupe suivant VIII VIII de la figure 7 . le carneau de gaz 1, parcouru verticalement par les gaz chauds dans le sens des flèches indiquées, comporte, sur ses parois, des tubes qui peuvent recouvrir ces dernières. Sur les parois situées à l'intérieur et parallèlement au plan du dessin sont installés les tubes 2, et sur les parois, situées perpendiculairement par rapport à ce plan, sont installés les tubes 5 3'. ous les tubes de paroi partent de distributeurs inférieurs et aboutissent à des collecteurs supérieurs, le dis- tributeur 4 et le collecteur 5 étant prévus pour les tubes 3 et le distributeur 4' et le collecteur 5' pour les tubes 3'. les tubes 2 sont raccordés aux distributeurs 4" et aux collecteurs 5", comme on peut le voir sur les figures 3 à 6. Dans le carneau de gas 1 sont disposés les uns à cté des autres des panneaux tubulaires 6 qui, dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2 , sont constitués par des tubes en forme d'U respectivement situés dans un plan vertical. Les tubes des panneaux sont parcourus par le fluide absorbant la chaleur (fluide de travail) et sont, c8té entrée et sortie de ce fluide de travail, raccordés à des tubes supports 7 qui partent du distributeur 4 ou 4' et aboutissent au collecteur 5 ou 5'. Ces tubes supports 7 servent à imprimer des oscillations aux panneaux tubulaires - 6 afin de faire tomber les impuretés qui y adEèreet. l'élasticité des tubes supports nécessaire aux oscillations est obtenue par le fait qu'ils comportent au moins un coude et que sur ces tubes supports 7 agit un dispositif déclenchant les oscillations constitué par un coulisseau 8 raccordé au tube support 7 à proximité de son coude supérieur 7', ainsi que par un élément déplaçant ce coulisseau. Cet élément peut être un vibrateur, un marteau pilon rotatif 9 (figure 1 à droite), une came 9' (figure 1 à gauche) ou analogue; le coulisse au 8 sert en même temps à la suspension du tube support 7. Dans l'exemple de la figure 1 (à droite) le coulisseau 8 est > à l'extérieur du carneau de gaz, entouré par un ressort de pression hélicodal 11 qui est tendu entre la surface du couvercle du carneau et une plaque 10 sur laquelle tombe le marteau pilon 9, si bien que les panneaux tubulaires raccordés au tube support sont soumis à des secousses, le ressort 11 les ramenant à leur position initiale. Dans l'autre exemple représenté sur la figure I (à gauche) le coulisseau 8 porte un épaulement, collet 14 ou analogue reposant sur la surface du couvercle du carne au de gaz et est raccordé à une cornière 13 qui est soulevée par la came gt. Ce mode de réalisation présente l'avantage que plusieurs coulis- seaux 8 peuvent être raccordés à une cornière commune 13 pour le levage de laquelle une seule came suffit, tandis que dans 1' au- tre cas un marteau pilon est nécessaire pour chaque coulisseau. Lorsque la cornière soulevée est libérée par la came, le tube support avec les panneaux tubulaires qui lui sont associés tombe sons lteifet de non propre poids, le collet 14 venant alors violemment buter contre le couvercle et déclench au niveau des panneaux tubulaires encrassés les secousses servant à son nettoyage Dans 11 exemple de la figure 1, les tubes supports 7 sont disposés dans la zone médiane du carneau de gaz ï et portent des panneaux tubulaires 6 dirigés dans le sens contraire. ni pareil cas, les deux tubes supports 7 peuvent avantageusement être accouplés de sorte qu'il est possible dE supprimer un mécanisme percutant ou de levage, attendu que l'un des tubes peut déplacer l'autre tube voisin qui lui est accouplé. Un inconvénient peut toutefois résider dans le fait que l'accès aux deux moitiés du carneau aux fins d'inspection ou analogue est moins facile, étant donné que les tubes supports 7 étroitement serrés les uns contre les autres forment une sorte de paroi dans le sens perpendiculaire au plan du dessin. I1 convient dans certains cas de prévoir des ouvertures d'accès pour chaque moitie de carne au. Dans 11 exemple des figures 3 et 4 , les panneaux tubulaires 6 sont formés de tubes pliés en U qui9 c8té entrée et sortie du fluide de travail > sont raccordés aux tubes de parois 3 et 3'. Dans un plan vertical commun à chaque fois un panneau tubulaire 6 (inférieur) est raccordé au tube de paroi 3 et un panneau tubulaire (supérieur) 6 est raccordé au tube de paroi 3' et dans le plan suivant le panneau tubulaire inférieur 6 est raccordé au tube de paroi 3' et le panneau tubulaire supérieur au tube de paroi 3. Sur la figure 4, un tube sur deux et le panneau tubulaire s1y raccordant ont été supprimés par souci de clarté le tube support 7 se situe dans ce cas latéralement sur les panneaux tubulaires 6 avec lesquels il est raccordé mécaniquement pour la transmission des secousses.Ici un tube support 7 pour les panneaux tubulaires 6 peut être prévu dans deux plans- voisins, ce qui permet de diminuer non seulement le nombre des tubes supports , mais également le nombre des éléments leur imprimant les oscillations. Selon les figures 5 et 6 , les panneaux tubulaires 6 constitués de plusieurs tubes en forme de méandres respectivement raccordés, côté entrée et sortie du fluide de travail, aux tubes de paroi 3 et 3' sont disposés les uns à côté des autres dans des plans verticaux à l'intérieur du carneau de gaz 1 Dans la zone médiane du carneau 1, c'est-à-dire entre les tubes de parois 3 et 3' , sont disposés parallélement aux plans des panneaux tubulaires, des tubes Supports verticaux 7 qui sont traversés par le fluide absorbant la chaleur et raccordée mécaniquement aux panneaux tubulaires.Ces tubes supports 7 s'étendent au moins sur toute la hauteur des panneaux tubulaires dans le carneau 1, si bien que tous les panneaux tubulaires peuvent leur être raccordés. les tubes supports présentent, comme dans les exemples précédents, un coude supérieur ainsi qu' un coude inférieur 7', de préférence de 90 , mais pouvant aussi s'en écarter de quelques degrés (jusqu'à 150) et la section du tube support s'écartant de la verticale aboutit à un distributeur et à un collecteur 4 ou 5 situés sur une paroi du carneau. Pour les tubes support, on peut bien entendu prévoir également des distributeurs et des collecteurs particuliers sur lesquels les tubes de paroi 3 , c'est-à-dire les tubes d'amenée et d'évacuation pour les panneaux tubulaires, ne sont pas raccordés. A proximité du coude supérieur 7', un coulisseau 8 est raccordé au tube de support 7 et coopère avec un vibrateur, une came ou, comme représenté, un marteau pilon 9, afin d'imprimer des oscillations au tube support et par conséquent aux panneaux tu bulaire s. Dans l'exemple des figures 5 et 6 , les panneaux tubulaires 6, partant des tubes de parois 3, 3' sont disposés en sens contraire dans des plans verticaux communs, les panneaux tubulaires s'étendant presque jusqu'au plan médian du carneau de gaz et le tube support 7 se trouvant à chaque fois dans un tel plan. Dans le mode de réalisation selon les figures 7 et 8, les tubes supports 7 se trouvent également dans la zone médiane du carne au de gaz 1 et portent des panneaux tubulaires 6 en forme d'U dirigés en sens contraire, (de façon analogue à l'exemple de la figure 1) pour lesquels ils forment une conduite d'amenée et de sortie côté fluide de travail. Pour éliminer l'inconvénient, mentionné pour le mode de réalisation selon la figure 1 , concernant l'accès aux intervalles compris entre les panneaux tubulaires, les tubes supports sont ici disposés à distance les uns des autres. Comme illustré sur la figure 8 une moitié des tubes supports, vue en coupe transversale horizontale du carneau de ga 1, se situe dans un plan vertical et dirigé perpendiculairement au plan des panneaux tubulaires 6 , plus près des tubes de paroi 3, tandis que l'autre moitié des tubes supports se situe de la même façon plus près des tubes de paroi 3'. I1 en résulte un passage 15 si bien que l'on peut aller d'une moitié du carneau à l'autre, par exemple pour l'exécution de travaux d'inspection. Pour obtenir un + écoulement donné du fluide de travail à travers les panneaux tubulaires, on a prévu des points d1 étranglement ou de fermeture 16 dans leurs tubes de raccordement (tubes de paroi et tubes supports)c8té fluide de travail les panneaux tubulaires qui sont raccordés, côté fluide de travailXaux tubes supports 7 pourraient aussi s'appuyer en plus sur les tubes de paroi du carneau de gaz, la condition étant que cet appui soit réalisé de façon à ne pas entraver le mouvement d'oscillation des panneaux tubulaires, mais plutSt à favoriser les chocs ou les secousses qui leur sont transmis pour faire tomber les dépôts de crasse, Comme illustré sur les figures 1 et 3 , les tubes supports 7 peuvent également servir à soutenir, à maintenir dans leur positiôn et à débarrasser de lueurs impuretés, d'autres surfaces de chauffe dans le carne au de gaz par exempte les surfaces de chauffe 17 de surchauffeurs. Comme on peut le voir par ce qui précède, la présente invention permet, pour imprimer des secousses à des panneaux tabulaires verticaux dans un carneau de gaz, de réaliser un dispositif de structure simple, efficace et assurant en plus un soutien pour les panneaux tubulaires afin de les fixer dans le sens vertical et horizontale RVt;NI?I CÂT IONS 1. changeur de chaleur comportant, disposés les uns à côté des autres dans un carneau parcouru verticalement par un fluide dégageant de la chaleur, des panneaux tubulaires traversés par un fluide absorbant la chaleur et constitués respectivement par des tubes pliés en forme d' ou de méandre disposes dans un plan vertical et raccordés, côté entrée et sortir du fluide de travail, à un tube vertical relié à un distributeur inférieur et à un collecteur supérieur, caractérisé par le fait que, dans la zone médiane du carneau et parallèlement aux plans des panneaux tubulaires, sont disposés des tubes apports verticaux, parcourus par un fluide absorbant la chaleur, raccordés aux panneaux tubulaires et s'étendant an moins sur toute la hauteur des panneaux tubulaires dans le carneau et qui, par des coudes inférieur et supérieur, sont raccordés à chaque fois à un distributeur et un collecteur situés dans une paroi du carneau et qui sont par ailleurs raccordés à un dispositif leur imprimant des oscillations. 2. échangeur de chaleur selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que les panneaux tubulaires sont, du côté entrée et sortie du fluide de travail, raccordés aux tubes supports. 3. échangeur de chaleur selon la revendication 1 ,caractérisé par le fait que les panneaux tubulaires sont, côté entrée et sortie du fluide de travail, raccordés aux tubes de paroi du carne au à gaz et sont uniquement raccordés mécaniquement aux tubes supports se trouvant dans la zone médiane du carneau. 4. Echangeur de chaleur selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que le dispositif provoquant les oscillations est constitué par un coulisseau raccordé au tube support à proximité de son coude supérieur, et par un élément déplaçant ledit coulisseau. 5. échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 , caractérisé par le fait que le coulisseau constitue une suspension pour le tube support. 6. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 , caractérisé par le fait qu'un un tube sup- port est associé à chaque plan des panneaux tubulaires. 7. échangeur de chaleur selon les revendications 1 et 2 , caractérisé par le fait que les tubes supports portent des panneaux tubulaires dirigés en sens contraire, 8. échangeur de chaleur selon la revendication 7 caractérisé par le fait que deux tubes supports sont disposés dans le plan de deux panneaux tubulaires dirigés en sens con traire-. 9. échangeur de chaleur selon la revendication 7 ,caractérisé par le fait que, dans le plan de deux panneaux tubulaires dirigés en sens contraire, est disposé un tube support et que les tubes supports dans une moitié du carneau sont, par rapport aux tubes supports de l'autre moitié, décalés à distance les uns des autres dans un plan situé perpendiculairement au plan des panneaux tubulaire se .10. échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 , caractérisé.par le fait que les tubes supports sont réalisés en forme de U et sont tous raccordés à un distributeur et à un collecteure