Brevet FR2404451A1 — publié le 19790427

La présente invention est du domaine des dispositifs de traitement des produits liquides ou pâteux par échange de chaleur, sur une surface raclée, et plus précisément des dispositifs du type comportant une surface cylindrique ou tambour, et une lame racleuse, ou couteau, pour racler cette surface. On rappelle, pour fixer les idées, que ces dispositif s comprennent des appareils connus depuis longtemps sous le nom de séchoirs à tambour ou à cylindre, et il n'est pas du propos du demandeur de décrire dans le détail le fonctionnement de ces appareils#, fonctionnement qui, par ailleurs, peut varier selon la nature du produit à traiter. On rappelle aussi que plus récemment de tels appareils ont été utilisés à d'autres fins que le séchage ; ainsi en donnant à la surface échangeuse le rle de source froide et au produit à traiter le rôle de source chaude, on a fait fonctionner de tels appareils en cristal liseurs en conte nu.Toutefois, quelque soit le mode de fonctionnement de ces appareils, ils présentent la caractéristique suivante : le produit se trouve, en un point de son transfert sur le cylindre, à l'état de croûte solide qu' il s'agit de détacher dfl cylindre, sous forme d'écailles par exemple, au moyen de la lame racleuse en vue de l'acheminer vers d'autres stades d'opérations, tels que broyage par exemple.Or on constate que la formation des écailles ou autres fragments de produit s'accompagne de la formation de fines particules de produit qui se répandent dans l'atmosphère autour du cylindre ; dans la plus part des cas de produits traités les "fines" ainsi formées, ne représentent qu'une fraction infime du produit, dispersée dans l'atmosphère de l'atelier ou hors de l'atelier ; toutefois dans les cas où le produit traité est un produit très coûteux ou dangereux, radioactif par exemple, il peut être d'une grande importance de ne pas laisser s'échapper ces "fines", et, faute de pouvoir les empêcher de se former lors du raclage, de les récupérer aussi tot que possible après leur formation. On connait également un dispositif de net touage de cylindres sécheurs, comportant une lame pour détacher mécaniquement des débris séchés adhérant au cylindre et un moyen d'aspiration tel qu'une pluralité de buses coopérant avec la lame de façon à assurer en continu le nettoyage du cylindre en receuillant les débris au fur et à mesure qu'ils sont détachés du cylindre. Un tel dispositif, s'il est efficace pour retirer de faible quantité de produit adhérant au cylindre, ce qui peut être utile dans le cas de séchage de bande continue de matière, telle que papier par exemple, ne peut convenir pour aspirer et acheminer d'importantes quantités de produit, tel que c'est le cas lorsque la matière séchée doit être retirée en totalité du cylindre par raclage. Le but principal de la présente invention est de permettre la récupération simultanée de la quasi totalité des écailles et des fines particules de produits formées lors du raclage dès leur apparition au contact de la lame racleuse avec la croûte de produit solidifié adhérant au cylindre. Selon la présente invention, et en vue d'atteindre le but précité, un dispositif de raclage pour échangeur thermique à surface raclée du type comportant au moins une surface cylindrique d'échange et au moins une lame racleuse pouvant être appliquée à la dite surface cylindrique selon une génératrice et incorporant au voisinage de la dite lame racleuse des moyens d'aspiration pour aspirer un produit raclé vers un conduit d'évacuation, est principalement caractérisé selon la présente invention en ce que les dits moyens d'aspiration incorporent un orifice d'aspiration, dit principal, ayant une forme allongée comprise entre deux lèvres et s'étendant sur au moins la longueur de la dite lame, le dit orifice principal étant en communication avec le conduit d'évacuation ; il résulte de la présence de l'orifice d'aspiration au voisinage de la lame racleuse que les fines particules peuvent être récupérées dès leur formation et en même temps que la quasi totalité des écailles, de façon efficace et peu onéreuse. Selon une caractéristique de structure plus particulière, les lèvres de l'orifice principal d'aspiration sont supportées par une pièce tubulaire dont l'âme creuse est constitutive du dit conduit d'évacuation, la dite pièce tubulaire étant montée pivotante autour de son axe longitudinal, et l'une de ces lèvres est constituée par la lame racleuse elle-même ; de ce fait la dite pièce tubulaire constitue simultanément un porte lame et une partie du conduit d'évacuation du produit raclé dans un cas général c'est celle des deux lèvres qui est en aval de l'autre, par rapport au sens de déplacement de la surface cylindrique, qui est constituée par la lame racleuse.De préférence, et selon une caractéristique de structure encore plus particulière, la dite lame racleuse constituant une lèvre dite intérieure est boulonnée contre un plateau-porte-lame solidaire de la dite pièce tubulaire, par l'intermédiaire d'une contre lame, et les vis de boulonnage de la lame racleuse servent aussi de support à une pièce de forme constituant la lèvre dite extérieure, un espace constituant l'orifice d'aspiration étant ménagé entre la lame, et/ou sa contre lame, et la pièce de forme, la largeur du dit orifice étant déterminée par un écrou de boulonnage de la contre lame et éventuellement par une rondelle d'entretoise. De préférence, la lèvre intérieure constituée par la lamewet la lèvre extérieure constituée par la pièce de forme sont l'une et l'autre disposées respectivement selon des plans en dièdre ouverts vers l'orifice ; une telle disposition a pour conséquence une accélération du mouvement de l'air aspiré, et, consécutivement, des écailles au cours de leur passage entre les lèvres 7 il en résulte finalement une diminution du risque de "bourrage" des écailles da#ns l'orifice d'aspiration et dans le conduit d'évacuation. De préférence encore et selon une autre caractéristique de#ltinventi0n, les dits moyens généraux d'aspiration incorporent un ou plusieurs orifices secondaires d'aspiration situés du côte opposé de la lame par rapport à l'orifice principal d'aspiration, les dits orifices secondaires étant en relation avec le dit conduit d'évacuation ; ces orifices secondaires d'aspiration sont destinés à récupérer celles des fines particules et des petites écailles qui se forment en très petite quantité en aval de la lame racleuse. De préférence encore et selon une autre ca ractéristique de llinvention, l'âme creuse de la dite pièce tubulaire formant porte-lame, loge une vis d'Archimède pouvant être entrainée en rotation depuis l'une au moins des extrémités du porte-lame pour aider mécaniquement à l'évacuation des produits raclés et notamment des plus grosses écailles ou des plus gros fragments. La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaitront, à la description qui va être faite d'une forme particulière de réalisation en relation avec les figures des planches annexées dans lesquelles La fig. 1 est une vue en coupe transversale d'un dispositif de raclage et d'aspiration pour un échangeur thermique à surface raclée, conforme à l'invention, La fig. 2 est une vue de dessus et partiellement coupée d'un cylindre et de son dispositif de raclage conforme à 1 'invention, La fig. 3 est une élévation schématique des mêmes, La fig. 3bis est une variante de montage sur les paliers, du racloir de l'invention avec aspiration en bout, La fig. 4 est une représentation schématique d'un premier ensemble-échangeur incorporant un dispositif de raclage de l'invention, La fig. 5 est une représentation schémati- que d'un second ensemble échangeur incorporant plusieurs dispositifs de raclage de l'invention, et La fig. 6 est une représentation schémati- que d'un troisième ensemble échangeur incorporant un dispositif de raclage de l'invention. Sur les fig. 1 et 2 un dispositif de raclage selon l'invention est appliqué à la surface cylindrique exté- rieure 1 d'un cylindre échangeur ; le dispositif de raclage est constitué principalement d'une lame racleuse 2 dont le tranchant est appliqué à la surface cylindrique suivant une génératrice de celle-ci, d'une pièce tubulaire 3 massive faisant à la fois office de porte-lame et de conduit d'évacuation des produits racles et d'unepièce de forme 4 ; la lame 2 est maintenue plaquée contre une partie formant un plateau épais 5 de la pièce tubulaire 3 par une contre-lame 6 ; des boulons tels que 7 qui servent au maintien de la lame servent aussi à maintenir en place la pièce de forme 4 7 l'ensemble des pièces vues en coupe sur la fig. 1 s'étend d'une extrémité à l'autre du cylindre. La lame 2 et sa contre-lame 6 d'une part, et la pièce de forme 4, d'autre part constituent les lèvres d'un orifice 8, dit principal, se prolongeant en seretrecissant jusqu'à l'âme creuse 9 de la pièce tubulaire porte-lame ; cet orifice s'étend sur toute la longueur du cylindre, comme cela doit se comprendre à l'examen de la fig. 2, et il n'est entrecoupé par endroit que par les boulons de maintien de la lame et & la pièce de forme. Le plateau porte-lame 5 est pourvu dans son épaisseur d'alésages tels que 10 débouchant,à une de leurs extrémités, de l'autre côté de la lame par rapport à l'orifice principal, et, à leur autre extrémité, dans l'âme creuse 9, ces alésages constituent des orifices secondaires d'aspiration pour des particules de produit raclé s'échappant en aval de la lame racleuse. Sur la fig. 2, plus particulièrement il est visible que l'orifice principal 8 d'aspiration est défini, à ses extrémités, par une flasque rapportée 11 ; cette flasque est destinez à obstruer les extrémités de l'orifice d'aspiration 8 afin d'éviter une déperdition de la force d'aspiration ; sa forme générale est celle d'un trapèze dont le contour se confond sensiblement avec la face extérieure de la pièce de forme de la partie de la surfa#ce extérieure du cylindre voisine du dispositif de raclage, le plateau et une flasque massive formant moyeu 12.La flasque massive formant moyeu 12 est rapportée à chaque extrémité de la pièce tubulaire 3etluipermet d'osciller autour de son axe de façon que la lame 2 puisse être maintenue appuyée en permanence contre la surface extérieure 1 du cylindre ; le maintien de la lame en position appuyée est obtenu par des moyens tels qu'hydrauliques ou pneumatiques connus en eux mêmes dans les séchoirs à cylindre. La flasque 12 peut être alésée en son centre pour permettre le passage d'un arbre d'entrainement 13 d'une vis d'extraction qui sera decrite plus loin. On remarque également sur les fig. 1 et 2 des orifices d'extraction 14 pratiqués au voisinage des extrémités de la pièce tubulaire 3 ; ces orifices 14 sont en relation avec une machine d'aspiration par l'intermédiaire de systèmes de séparation tels que filtres ou autres appropriés à la nature du produit raclé, ces derniers dispositifs n'étant pas représentés sur les dessins puisqu'ils sont connus en eux mêmes dans les techniques de séparation Sur la fig. 3 on reconnait les principaux éléments des figures précédentes ; on v remarque aussi, grâce à l'éclaté de la pièce tubulaire 3 la présence d'une vis d'extraction 15 ou vis d'Archimède pouvant être entraidée en rotation au moyen d'un moteur 16 et d'un système de transmission tel que poulies et courroie 17 depuis l'une de ses extrémités 7 la vis d'extraction 15 est dotée d'un pas sur l'une de ses moitiés et d'un pas contraire sur l'autre, de telle sorte que le produit raclé soit évacué par moitié sur chacun des orifices d'extraction 14. I1 doit être compris à propos de la vis d'extraction que celle-ci pourrait tout aussi bien être dotée d'un pas unique de façon à entrainer les produits raclés vers une seule des extrémités de la pièce tubulaire creuse pourvue d'un seul orifice d'extraction à cette extrémité, ou qu'elle pourrait encore être dotée par moitié de deux pas contraires tel que c'est le cas de la fig. 3, mais entrainant les produits raclés vers un orifice unique disposé au milieu de la pièce tubulaire. On pourrait encore sans sortir du cadre de l'invention disposer les orifices d'extraction axialement aux extrémités de la pièce tubulaire (figure 3 bis). Bien que l'exemple de réalisation décrit ci-dessus presente un orifice d'aspiration de largeur constante résultant du fait que les plans en dièdre des lèvres constituées par la lame 2 et la pièce de forme 8 ont une arête parallèle à l'axe de la pièce tubulaire 3, il doit être compris que l'inven- tion comprend également des dispositifs d'aspiration dont l'écar- tement des lèvres est variable 7 par exemple cet écartement peut être plus petit au voisinage des orifices d'évacuation 14 et plus grand au fur et à mesure que l'on s'en éloigne, de façon à tenir compte de la perte de charge tout au long de l'orifice et à assu rer, malgré cette perte de charge,un débit constant d'aspiration en tous points de l'orifice ; ainsi dans le cas de la figure 3 l'orifice d'aspiration aurait par exemple une largeur plus importante au centre et irait en diminuant au fur et à mesure que l'on s'approche des extrémités 7 dans ce cas, les dièdres formés par les plans de la lame et de la pièce de forme, auraient des arêtes non parallèles à l'axe de la pièce tubulaire 3. On notera enfin que la pièce tubulaire 3 ainsi que la pièce de forme sont avantageusement des pièces de fonderie, en fonte ou en bronze, mais qu'elles pourraient aussi bien être des pièces façonnées par mé cano-soudure. Sur la fig. 3bis la pièce tubulaire 3 passe à travers ces paliers supports tels que 50 et l'aspiration est faite à une extrémité, l'autre extrémité pouvant être réservée à l'entrainement de la vis d'extraction. Les fig. 4, 5 et 6 montrent de façon schématique lrintérêt du dispositif de l'invention dans quelques schémas de fonctionnement des échangeurs à cylindre. sur la fig. 4 un échangeur à cylindre est constitué par un cylindre unique 20 baignant dans une goulotte où arrive le produit à traiter, un racleur 21 conforme à l'invention est disposé sur environ le troisième quart du trajet du cylindre à la manière d'un racleur ordinaire, à ceci près qu'il remplace la goulotte d'extraction connue de l'art antérieur et qu'il évite que des particules de produit raclé soient entrainées dans une cheminée 22 d'extraction de vapeur. Sur la fig. 5 un dispositif d'échangeurs à cylindre jumelés 31 et 32 est pourvu de deux dispositifs racleurs de l'invention 33 et 34 ; dans ce cas de figure le liquide à traiter 35 est amené dans l'espace supérieur, dit bourbier, compris entre les deux cylindres et il en est retiré traité au voisinage de la partie haute des cylindres. L'intérêt du dispositif racleur de l'invention apparait nettement dans ce cas de figure, dans lequel il est délicat d'opérer avec des racleurs conventionnels. sur la fig. 6 est représenté schématiquement un échangeur à cylindre 41 sur lequel le produit à traiter est déposé au moyen d'un couple de rouleaux applicateurs 42 et 43 , les deux cylindres 42 et 43 peuvent être remplacés par un seul cylindre baignant dans le produit liquide ; un dispositif de raclage 44 conforme a l'invention est situé à la partie la plus basse du cylindre. Il doit être toutefois compris que les positions du ou des dispositifs racleurs sur les fig. 4, 5 et 6 ne sont données qu' titre indicatif et ne sont en rien limitatives du nombre des positions possibles de tels racleurs sur les cylindres ; au contraire il est même remarquable qu'un racloir de l'invention peut être déplacé sur la périphérie du cylindre sans que ce déplacement complique l'évacuation du produit raclé. Il doit être enfin compris que la présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation cidessus décrit ni aux variantes suggérées mais que sa portée est définie par les revendications qui suivent. REVEND ICAT IONS 1.- Dispositif de raclage pour échangeur thermique à surface ra clée du type comportant au moins une surface cylindrique d'é change et au moins une lame racleuse pouvant être appliquée à la dite surface cylindrique selon une génératrice et au voisinage de la dite lame racleuse des moyens d'aspiration pour aspirer un produit raclé vers un conduit d'évacuation, caractérisé en ce que les dits moyens d'aspiration in corporent un orifice d'aspiration, dit principal, ayant une forme allongée comprise entre deux lèvres et s'étendant sur au moins la longueur de la dite lame, le dit orifice princi pal entant en communication avec le conduit d'évacuation 2.- Dispositif de raclage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dites lèvres de l'orifice principal d'aspiration sont supportées par une pièce tubulai re dont l'âme creuse est constitutive du dit conduit d'évacua tion, la dite pièce tubulaire étant montée pivotante autour de son axe longitudinal, et en ce que l'une des dites lèvres est cons tituée par la dite lame racleuse, la dite pièce tubulaire constituant simul tanément un porte-lame et une partie du conduit d'évacuation du produit raclé 3.- Dispositif de raclage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la dite lame racleuse constituant une Ièvredite intérieure est boulonnée contre un plateau por te-lame de la dite pièce tubulaire, par l'intermédiaire d'une contre-lame, et en ce que les vis de boulonnage de la la me racleuse servent aussi de support à une pièce de forme constituant la lèvre dite extérieure, un espace constituant l'orifice d'aspiration étant ménagé entre la lame, et/ou sa contre-lame, et la pièce de forme, la largeur du dit orifice étant déterminée par un écrou de boulonnage de la contre-lame et éventuellement par un rondelle d'entretoise 7 4.- Dispositif de raclage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dits moyens d'aspiration incorporent un ou plusieurs or-ifices secondaires d'aspiration situés du côté opposé de la lame par rapport à l'orifice prin cipal d'aspiration, les dits orifices secondaires étant en relation avec le dit conduit d'évacuation 7 5.- Dispositif de raclage selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'âme creuse de la dite pièce tubulaire formant porte-lame, loge une vis d'Archimède pouvant être entrainée en rotation depuis l'une au moins des extrémi tés du porte-lame pour aider mécaniquement à 1' évacuation des produits raclés.