Brevet FR2420362A1 — publié le 19791019

La présente invention concerne un évaporateur alimenté par gravite, comportant des tubes chauffants dressés verticalement, qui sont maintenus dans des plateaux qui s'étendent dans un plan sensiblement horizontal. Dans les évaporateurs de ce type, il est essentiel que les tubes chauffants puissent être alimentés r#guliêre.ent en liquide à évaporer sans que celui-ci ait à subir des modifications du fait de l'influence de températures élevées au cours du stade préliminaire de sa répartition entre les tubes. Dans les évaporateurs connus alimentes par gravité, on utilise pour la répartition du liquide les dispositifs les plus divers. On se sert par exemple de cuves perforées ou de troppleins en forme de cuvette, de rigoles superposées formant un dispositif multi-étagé ou enfin de tubes chauffants qui saillent à la manière de tubulures verticales et sont munis d'orifices audessous du niveau du liquide. On utilise enfin des ajutages, des moyens d'arrosage, des tubes perforés, des plateaux à trous et autres moyens de répartition similaires. Il s'est avéré toutefois que le meilleur moyen pour obtenir la répartition uniforme désirée du liquide entre les divers tubes chauffants est de laisser ces derniers dépasser d'une certaine longueur au-dessus du plateau supérieur. Il en résulte en effet que le liquide qui s'accumule inévitablement au-dessus de ce plateau 8 'coule dans les tubes par tous les points de la face en bout annulaire de ceux-ci, de sorte que le film recherché de fluide étalé sur toute la face interne des tubes se forme dès le départ. Pour parvenir à ce résultat, il a fallu toutefois jusqu' ici s'accommoder du fait que le liquide en allant vers les parties saillantes des tubes emprunte de la chaleur au plateau supérieur chauffé.Il peut en résulter pour de nombreux liquides des transformations indésirables, par exemple des évaporations ou concentrations prématurées dans certaines zones ou dans des courants partiels, ou encore,##dans une large mesure, des transformations qui dépendent de la température et de la durée de séjour. On peut citer comme exemple les jus de fruits, qui peuvent se caraméliser sur le plateau. Pour remédier à ces inconvénients, il a été prévu des dispositifs qui effectuent une répartition du liquide au-dessus du plateau supérieur, le divisant en courants partiels dirigés individuellement, avec la précision et le débit voulus, jusque dans les tubes. Cette façon de procéder présente de nouveau l'in convénient de ne pas permettre, comme le font les tubes qui dépassent le plateau supérieur, la formation des l'entrée de ces derniers d'un film de liquide qui s'étale sur toute leur face interne. L'invention a donc pour objet de perfectionner le dispositif qui amène le liquide à évaporer et le répartit entre les tubes chauffant de façon que le film uniforme de liquide désiré sur toute la face interne des tubes se forme dès l'entrée du liquide dans les tubes, la répartition du dit liquide étant dosée de façon optimale tout en éliminant le risque d'un emprunt de chaleur par le liquide au plateau supérieur au cours de sa répartition. A cet effet, dans l'évaporateur selon l'intention, comprenant des tubes chauffants dressés verticalement et maintenus dans des plateau, avec amenée du liquide par le plateau supérieur et dépassement des tubes au-dessus de ce plateau, le dit plateau est à double fond, comprenant une plaque supérieure et une plaque inférieure ménageant entre elles un espace vide où l'on peut introduire un fluide de refroidissement ou un isolant thermique. Le dépassement peut être celui des extrémités supérieures des tubes eux-meines, mais il peut aussi être celui de manchons entretoises et de dudgeonnage, soudés dans le plateau à double fond. Pour une première répartition du liquide à évaporer on peut disposer au-dessus du plateau supérieur des plaques perforées, des plateaux distributeurs à trous ou des grilles. On peut aussi prévoir à l'aplomb des entrées de tubes des plaques pleines pour empêcher un écoulement direct du liquide dans les entrées de tubes. On peut également prévoir dans la plaque supérieure des plaquettes de métal fritté, des ajutages ou autres moyens similaires qui permettent au fluide introduit dans l'espace vide entre les deux plaques du plateau supérieur de pénétrer dans le liquide qui s'écoule sur la plaque supérieure. En conformant selon les caractéristiques de l'invention la zone du plateau supérieur d'un évaporateur alimenté par-gravité, on empêche efficacement que le liquide à répartir entre les tubes chauffants ne subisse des transformations incontrôlées du fait de la chaleur empruntée au plateau supérieur. On obtient en même temps, de la manière la plus simple, la répartition quanti tative la plus favorable et chaque tube est traversé par un film de liquide identique en qualité et en quantité à celui qui traverse les autres tubes et qui se forme sur toute la face interne du tube des l'entrée du liquide dans celui-ci. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de cet évaporateur: Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale partielle d'une première forme d'exécution d'un évaporateur alimenté par gravité selon l'invention, représentant la zone où se trouve le plateau supérieur; Fig. 2 est une vue à une plus grande échelle d'un détail de fig. 1, représentant les extrémités supérieures de deux tubes et la zone qui les entoure; Fig. 3 est une vue similaire à fig. 2, représentant une deuxième forme d'exécution; Fig. 4 est une vue similaire à fig. 2, représentant une troisième forme d'exécution. Comme le montre la fig. 1, le liquide à évaporer arrive par une conduite 1 tangentiellement dans la partie supérieure d'un évaporateur 2 alimenté par gravité et il se répartit en traversant une plaque perforée 3, puis s'écoule sur le plateau supérieur 5 de 1' évaporateur à travers un plateau distributeur à trous 4. Sur le plateau supérieur 5, le liquide s'accumule Jusqu'à un niveau 6, qui est déterminé par la hauteur 7a dont les tubes chauffants 7 dépassent au-dessus du plateau. Cette partie en saillie 7a constitue en quelque sorte la tubulure d'entrée du liquide dans chacun des tubes 7. La vapeur9 qui s'échappe éventuellement des tubes 7 est évacuée vers le haut dans la direction de la flèche 10. Le plateau supérieur 5 est à double fond, c'est-à-dire qu'il comporte une plaque supérieure Il et une plaque inférieure 12 assemblées par soudage. Les tubes 7 y sont maintenus dans des manchons entretoises et de dudgeonnage li. Il se forme ainsi entre la plaque supérieure Il et la plaque inférieure 12 un espace vide 14, à travers lequel on peut faire circuler un fluide de rerroidissement ou qu'on peut remplir d'un isolant thermique. Comme moyen dtisolation the#rmique on peut aussi utiliser le vide. On est ainsi assuré que le liquide qui s' étale sur la plaque supérieure Il autour des parties en saillie 7a des tubes 7 avant de s'écouler dans ces derniers ne peut être réchauffé de façon inacceptable par la chaleur venant de la chambre 15 de vapeur de chauffage et ne peut donc subir des modifica- tions de ses propriétés du fait de la température. Le plateau distributeur 4 peut être constitué par une plaque perforée 16 et des tubes perforés 17 surmontés de plaques pleines 18. Grâce à cet agencement, le liquide qui ruisselle à travers la plaque perforée 3 ne peut s'écouler directement dans les tubes 7. Dans une autre forme d'exécution, les tubulures d'entrée du liquide dans les tubes ne sont pas constituées par les parties saillantes 7a des tubes eux-mêmes, mais ce sont les manchons d'entretoisement et de dudgeonnage 13 qui sont prolongés vers le haut et forment ainsi des parties saillantes 13a, qui jouent exactement le même rôle que celles 7a des tubes dans la forme d'exécution précédemment décrite. Dans ce cas, les tubes 7 se terminent A peu près au niveau de la plaque supérieure 11. Dans cette plaque supérieure 11, on peut éventuellement incorporer des plaquettes frittées lie Au lieu de ces plaquettes, on peut aussi prévoir des ajutages. Si l'on utilise comme fluide de refroidissement de l'air, un gaz, un condensat ou des vapeurs quelconques, ils peuvent alors sortir de l'espace 14 à travers les plaquettes frittées li ou les ajutages et pénétrer sous formes de bulles dans le liquide étalé sur la plaque supérieure Il pour empêcher l'incrustation de dépôts sur cette dernière. Le plateau de distribution 4 peut être remplacé par une grille 21 formée de barreaux profilés, sur laquelle sont fixées les plaques pleines 18. Enfin, on peut aussi utiliser une grille 22 au lieu de la plaque perforée d'entrée 2. Si la plaque inférieure 12 est conformée en plateau porteur, les manchons entretoises et de dudgeonnage 13 peuvent être supprimés. La plaque supérieure sert alors uniquement à définir avec la plaque inférieure 12 l'espace vide 14 et donc à éviter ou tout au moins réduire fortement le transfert de chaleur de la chambre de vapeur 15 au liquide à évaporer qui se trouve sur la plaque supérieure 11. Le plateau supérieur 5 peut aussi être constitué par une plaque inférieure 23 épaisse et une plaque supérieure 24 mince, la plaque supérieure présentant alors des ouvertures circulaires 25 pour le passage des extrémités supérieures des tubes 7, le bord de ces ouvertures étant rabattu vers le bas jusqu'à la surface de la plaque inférieure épaisse 23. L'assemblage de la plaque supérieure 24 avec la plaque inférieure 23 s'effectue au moyen de cordons de soudure 26 autour des tubes 7, à l'endroit où le bord rabattu rencontre la plaque inférieure. Dans cette forme d'exécution aussi, un espace vide 14 est défini entre les deux plaques. Les manchons entretoises et de dudgeonnage 13 peuvent être supprimés. Le pas ou entre-axe 27 des tubes peut avoir la dimension habituelle. - REVENDICATIONS 1.- Evaporateur alimenté par gravité, comportant des tubes de chauffage dressés verticalement, qui sont maintenus par des plateaux disposés dans des plans sensiblement horizontaux, les tubes saillant au-dessus du plateau supérieur, caractérisé en ce que celui-ci est à double fond, comprenant une plaque supérieure et une plaque inférieure entre lesquelles est ménagé un espace vide où l'on peut introduire un fluide de refroidissement ou un isolant thermique. 2.- Evaporateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie saillante des tubes est constituée par l'extrémité supérieure des tubes eux-mêmes. 3.- Evaporateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie saillante des tubes est constituée par des manchons d'entretoisement et de dudgeonnage soudés dans le double fond et qui servent à maintenir les tubes. 4.- Evaporateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des plateaux de distribution à trous, des plaques perforées ou des grilles sont disposés audessus du plateau supérieur. 5.- Evaporateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des plaques pleines sont prévues à l'aplomb des entrées de tubes. 6.- Evaporateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des plaquettes de métal fritté, des ajutages ou autres éléments équivalents sont incorporés à la plaque supérieure du plateau supérieur.