Brevet FR2436959A1 — publié le 19800418

La présente invention se rapporte aux échangeurs de chaleur tubulaires et, plus particulièrement, à des appareils que l'on place dans les tubes de ces échangeurs en vue d'améliorer les échanges thermiques des fluides qui circulent dans ces tubes, notamment aux faibles débits. On connatt des appareils de ce genre dénommés généralement agitateurs à turbulence ou "turbulateur, & -} quitsont constitués par une bande de matière tordue en hélice,que lton dispose longitudinalement dans le tube afin de créer un écoulement turbulent le long de celui-ci. Un tel appareil est décrit dans le brevet français n" 73 33 390 de la Demanderesse, publié sous le nb 2 244 149. Dans ces appareils connus, la section droite de la bande a une forme générale rectiligne, elle admet notamment deux axes de symétrie perpendiculaires, concourant sur l'axe de 1'he'lice et, en conséquence, l'influence de l'agitateur et, notamment, les pertes de charge qu'il crée, sont les mimes quel que soit le sens dans lequel le fluide s'écoule dans le tube. La présente invention a essentiellement pour objectif de perfectionner les agitateurs à turbulence du genre rappelé cidessus afin de permettre de diminuer les pertes de charge qu'ils introduisent dans l'échangeur. La demanderesse a trouvé que si l'on donnait à la section droite de l'agitateur une forme à double inflexion analogue à celle dtun S ou d'un Z, et que l'on faisait passer le fluide dans le tube dans un sens tel qu'il vienne frapper les faces concaves de I'agitateur, on diminuait notablement les pertes de charge sans modifier les conditions d'échange thermique. De préférence, la section droite de l'agitateur comporte une portion centrale plus épaisse que les portions latérales infléchies, ce qui assure la formation d'un noyau central conférant à l'agitateur une meilleure rigidité. L'agitateur peut etre laissé libre dans le tube où il doit créer la turbulence, ce qui simplifie beaucoup son montage. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut & re réalisée, les particularités qui ressortent tant des dessins que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention. La figure 1 est une vue en élévation partielle d'un agitateur conforme à l'invention. La figure 2 est une coupe par II-II de la figure , montrant en outre le tube dans lequel l'agitateur est disposé. La figure 3 est une perspective d'un fragment de l'agitateur des figures précédentes. Dans l'exemple représenté sur le dessin, l'agitateur 1 présente la section droite à double inflexion que montre la figure 2. Cette section comporte une portion centrale circulaire de diamètre d et deux portions latérales diamétralement opposées et infléchies en sens inverses. Le profil des portions latérales est circulaire sur le dessin, mais ce n'est qu'un exemple. On pourrait adopter toute autre forme, courbe ou meme brisée, à condition d'obtenir une double inflexion en sens inverse de la section. Si l'on appelle D le diamètre du cercle dans lequel s'inscrit la section droite de l'agitateur, on peut adopter pour d une valeur entre 0 > i et 0,2 D. L'épaisseur e des portions latérales sera de préférence comprise entre environ le huitième et le douzième de D, cette épaisseur diminuant vers les extrémités de la section pour donner des bords assez minces. Dans le cas de portions latérales circulaires, le rayon de courbure r de la face concave sera de préférence de l'ordre du quart de D. Si l'on appelle DT le diamètre intérieur du tube dans lequel doit être placé l'agitateur, il est préférable d'observer la relation 0,9 DT i; D L'agitateur a la forme d'un corps hélicordal obtenu par rotation de la section droite ci-dessus définie autour d'un a qui lui est perpendiculaire et passe par son centre 02 avec translation uniforme le long dudit axe. Le pas de l'hélice peut titre quelconque, par exemple de l'or- dre de une à deux fois le diamètre D. Comme on le voit mieux sur la perspective de la figure 3, l'agitateur 1 présente un noyau central 2 d'où partent deux ailes 3 opposées infléchies en sens inverses. Si, l'agitateur étant en place dans le tube, on choisit le sens de déplacement du fluide de telle sorte que celui-ci vienne frapper les faces concaves 5 des ailes 3, comme le montrent les flèches tracées sur la figure 3 on constate que la perte de charge que subit le fluide est beaucoup plus faible que si l'on fait circuler le fluide en sens opposé, c'est-à-dire de telle sorte qu'il vienne frapper les faces convexes 6 des ailes 3,- la déperdition calorifique demeurant la même. Avec Avec le sens de déplacement du fluide indiqué ci-dessus, les pertes de cnarge sont inférieures à celles qui existent avec un turbulateur symétrique du type rappelé au début du présent mémoire. Dans l'échangeur on oriente donc de préférence les agitateurs -de façon à obtenir la perte de charge la plus faible. La présence du noyau 2 contribue à donner plus de rigidité à l'agitateur. Ce noyau pourrait toutefois & re supprimé sans inconvénient en ce qui concerne la diminution des pertes de charge. L'agitateur peut aisément & re fabriqué par extrusion de matiere thermoplastique dans une filière hélicordale de section appropriée. Il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et qu'il serait possible de le modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Agitateur à turbulence pour échangeur de chaleur tubulaire, constitué par une bande de matière tordue en hélice, caractérisé en ce que sa section droite présente une forme à double inflexion en sens opposés. 2.- Agitateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section droite comporte une portion centrale plus épaisse que les portions latérales infléchies de façon à former un noyau central assurant à l'agitateur une meilleure rigidité. 3.- Agitateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section du noyau central est circulaire. 4.- Agitateur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le diamètre du noyau est compris entre un et deux dixièmes du diamètre du cercle dans lequel s'inscrit la section droite de l'agitateur. 5.- -Agitateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le profil des portions latérales est circulaire. 6.- Agitateur- selon la revendication 5 caractérisé en ce que le rayon de courbure des faces concaves des portions latérales est de l'ordre de grandeur du quart du diamètre du cercle dans lequel s'inscrit la section droite de l'agitateur. 7.- Agitateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'épaisseur des portions infléchies est comprise entre le huitième et le douzième du diamètre du cercle dans lequel s'inscrit la section droite de l'agitateur. 8.- Echangeur de chaleur comportant au moins un agitateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'agitateur est disposé dans le tube correspondant de telle sorte que le fluide qui circule dans le tube vienne frapper les faces concaves des portions infléchies de l'agitateur. 9.- Echangeur selon la revendication 8;, caractérisé en ce que l'agitateur est libre dans le tube correspondant. 10.- Echangeur selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que le diamètre du cercle dans lequel s'inscrit la section droite de l'agitateur est compris entre le diamètre intérieur du tube et les neuf dixièmes de ce diamètre.