Brevet FR2475508A1 — publié le 19810814

La présente invention se rapporte à un transporteur à vis permettant d'effectuer le traitement mécanique et thermique de substances, notamment visqueuses, pâteuses ou boueuses, se composant essentiellement d'un tube-support supporté aux deux extrémités, d'un support intermédiaire solidaire du tube-support et disposé concentriquement à celui-ci, ainsi que d'une vis creuse solidaire du support intermédiaire, le tube-support ayant à l'une de ses extrémités une entrée axiale pour un fluide caloporteur sous forme de vapeur et une sortie, également axiale, pour le condensat du fluide caloporteur, tandis qu'entre l'intérieur du tube-support et la vis creuse il y a au moins une traversée. On connait un tel transporteur à visapar exemple par la demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne numéro 19 21 884. I1 est prévu, à cet effet, que le support intermédiaire affecte la forme d'un ressort de traction-bande, c'est-à-dire qu'entre les enroulements en forme de bande il y a des intervalles en forme d'hélice qui sont surmontés par les spires de la vis.L'agencement d'un support intermédiaire a pour but de décharger le plus possible le tube-support de contraintes Aéscr- donrlées qui peuvent se produire lors du soulage de la vis creuse et, en fon.etionr.emert en raison des différences de dilajations thermiques Comme la vis creuse n'est pas reliée rigidement au tube-support, on peut aussi compenser facilement les imprécisions de fabrication en modifiant ultérieurement la forme de la vis creuse. On peut en outre fabriquer un tel transporteur à vis d'une manière économique, même si son utilisation nécessite des matériaux particuliers. Le tube-support peut alors être fabriqué en matériaux habituels moins couteux. Mais il s'est avéré que l'utilisation de tels transporteurs à vis dans des échangeurs de chaleur à vis creuse, qui sont utilisés comme séchoirs ou comme dispositifs de chauffage et qui sont réchauffés par de la vapeur saturée comme fluide caloporteur, ne permet pas d'utiliser une grande partie, ou ne permet qu'une mauvaise utilisation de la plus grande partie des surfaces disponibles pour la transmission de la chaleur à la matière à transporter,parce que le condensat du fluide caloporteur se rassemble à l'intérieur de la vis creuse et influence beaucoup la propagation de la chaleur. Il faut en tenir compte dans la conception de transporteurs à vis en prévoyant en conséquence une plus grande surface d'échange de la chaleur. Mais cela signifie que le transporteur à vis et donc tout l'échangeur de chaleur à vis creuse doit être relativement grand et coûteux. L'utilisation imparfaite de la surface d'échange de chaleur du transporteur à vis doit être notamment prise en compte quand l'échangeur de chaleur à vis creuse est conçu pour fonctionner à des vitesses de rotation qui sont petites. Dans ces cas, l'évacuation du condensat qui se forme est particulièrement difficile et il arrive que l'intérieur du transporteur à vis soit empli de condensat presque au-delà de la moitié de son volume. En raison de l'utilisation très mauvaise de la surface de propagation de la chaleur et vie 1 surfusn on du cor-- densat, il arrive souvent que, en dépit d'un surdimensionnement du transporteur à vis, on ne puisse atteindre le réchauffement ou le séchage prévu de la matière transportée. L'invention vise à améliorer, dans des transporteurs à vis du type précité, l'évacuation des quantités de condensat qui se forment et, ainsi, à améliorer l'utilisation des surfaces du transporteur à vis qui sont disponibles pour la propagation de la chaleur. On s'efforce en même temps de rendre l'évacuation du condensat indépendante le plus possible de la vitesse de rotation du transporteur à vis, c'est-à-dire d'avoir un transporteur à vis destiné à des échangeurs de chaleur à vis creuse dans lequel, pour toutes les vitesses de rotation habituelles, on peut compter sur une surface active d'échange de chaleur restant essentiellement la même. Suivant l'invention il est prévu, dans la région du support intermédiaire, des canaux d'écoulement entre les spires de la vis creuse. Suivant une variante avantageuse, il est prévu un support intermédiaire qui, comme il est connu en soi, est fixé aux extrémités au tube-support et s'enroule sur celuici, comme il est connu en soi, en hélice, en laissant libre entre les spires un intervalle qui est surmonté par la vis creuse et le support intermédiaire se compose de deux bandes enrou lées l'une sur l'autre, la bande intérieure présentant des canaux d'écoulement. Les canaux d'écoulement peuvent être cons titués de trous qui sont ménagés dans la bande se trouvant vers l'intérieur et qui sont essentiellement parallèles à l'axe principal du transporteur à vis.Mais on peut aussi prévoir des gorges dans la bande se trouvant à l'intérieur, comme canaux d'écoulement. Ces gorges peuvent être disposées de manière à ce que le tube-support, ou la bande se trouvant à l'extérieur, forme le recouvrement des gorges. Suivant une autre variante, les canaux d'écoulement peuvent être agencés de manière à ce que le support intermédiaire se compose d'un grand nombre de rayons montés sur le tubesupport et d'une bande fixée aux extrémités et enroulée en hélice sur les rayons en laissant libre un intervalle entre les spires, cet intervalle étant, comme il est connu en soi, surmonté de lavis creuse. I1 est en outre possible de réaliser les canaux d'écoulement de manière à ce que le support intermédiaire se compose d'un tube auxiliaire monté concentriquement au tube-support, qui est solidaire de ce dernier par des entretoises et qui présente des trous qui mettent l'intérieur des spires de la vis creuse en communication avec l'espace annulaire compris entre le tube-support et le tube auxiliaire.Enfin il est particulièrement opportun, dans toutes les variantes, que les canaux d'écoulement soient inclinés en direction de la sortie pour le condensat du transporteur à vis. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un transporteur à vis ayant un support intermédiaire en forme de bande double la figure 2 est une vue en coupe d'un transporteur à vis ayant des agencements différents des canaux d'écoulement dans la bande se trouvant à l'intérieur la figure 3 est une vue en coupe longitudinale et en section droite d'un transporteur a vis ayant des rayons et une bande enroulée en forme de vis, comme support intermédiaire ; et la figure 4 est une vue en coupe longitudinale et en section droite d'un transporteur à vis ayant un tube auxiliaire et des entretoises servant de support intermédiaire. La figure 1 est une représentation très simplifiée de l'enveloppe 20 d'un échangeur de chaleur à vis creuse. L'enveloppe a une entrée 21 et une sortie 22 pour la matière à transporter et des appuis 23 et 24 pour la vis transporteuse. Cette dernière est mise en rotation par un entrainement qui n'est pas représenté et qui l'attaque à l'extrémité se trouvant à droite sur la figure, tandis qu'à l'extrémité gauche, il y a une amenée 19 axiale pour le fluide caloporteur et une sortie 18 également axiale pour le condensat. La vis transporteuse se compose d'un tube-support 1 dans lequel est enfilé, à droite, un tourillon 26 pour llentrainement et qui communique, à gauche, avec une chambre 25 pour le condensat.Sur le tube-support 1 est enroulée, en hélice en laissant libre un intervalle 9 entre spires, une bande 10 intérieure et une bande 11 extérieure dont les extrémités sont fixées sur le tube-support 1 et sur la chambre 25 pour le condensat. Sur ce support 2 'intermédiaire, est fixée la vis 3 creuse ayant en section droite le forme d'un triangle, de manière à ce qu'elle se trouve au-dessus de l'intervalle 9. La bande 10 se trouvant vers l'intérieur a des canaux 9 d'écoulement qui s'étendent sensiblement parallèlement à l'axe principal du transporteur à vis. En fonctionnement, le fluide caloporteur vient dans le tube-support 1, par l'entrée 19, et se répartit par les trous 18 à l'intérieur de la vis 3 creuse. Pour des fluides caloporteurs sous forme de vapeur , il s'effectue, en raison de la transmission de la chaleur à la matière à transporter, une condensation plus ou moins forte. Le condensat est retourné,par le transporteur à vis suivant l'état de la technique, de l'intérieur de la vis creuse au tube-support 1par un deuxième trou 8a, se rassemble dans la chambre 25 pour le condensat et est envoyé à la sortie 18 par un siphon 27. Dans un transporteur à vis suivant l'invention, on se dispense du trou 8a et le condensat est envoyé dans la chambre pour le condensat par les canaux 4 d'écoulement. Ces canaux présentent en outre l'avantage de permettre de mieux répartir le fluide caloporteur sous forme de vapeur s ' écoulant à contre-courant du condensat, par les canaux 4 d'écoulement, sur tout l'intérieur de la vis 3 creuse, ce qui améliore encore la propagation de la chaleur. En particulier, les quantités restantes inévitables de condensat, qui ne sont pas évacuées,ne sont pas surfondues parce qu'elles sont en échange de chaleur directe avec le fluide caloporteur qui arrive. I1 s'est avéré que, dans des transporteurs à vis ayant les canaux d'écoulement suivant l'invention, on peut mieux tirer parti des surfaces d'échange de chaleur dont on dispose, même à des vitesses de rotation de fonctionnement basses. La meilleure évacuation du condensat, la meilleure répartition du fluide caloporteur à l'intérieur de la vis creuse et le fait que le condensat restant n'est pas surfondu contriubent à cette meilleure utilisation des surfaces d'échange de chaleur. Le transporteur à vis représenté en coupe à la figure 2 comprend un tube 1 support, des bandes 10 et 11 enroulées sur celui-ci et servant de support intermédiaire et la vis 3 creuse solidaire du support intermédiaire. Dans la bande 10 se trouvant vers l'intérieur peuvent être ménagées, comme canaux d'écoulement, des gorges 4 se trouvant dans les faces limites vers le tube-support 1, et des gorges 5 olw de trous 6, se trouvant dans les faces limites vers la bande Il qui est à ltextérneur. Dans la variante suivant la figure 3, il y a à nouveau un tube-support 1 et un support 2 intermédiaire qui est constitué de rayons 12 et d'une bande 13 enroulée en hélice sur ces rayons. Sur la bande 13 est fixée, comme à l'habitude, la vis 3 creuse. Dans ce cas, les canaux 7 d'écoulement sont constitués par les faces latérales des rayons 12, le tube-support 1 et la bande 13 (cf. la vue en section droite).Pour rendre le dessin plus compréhensible,; on n'a pas représenté les pièces qui ne changent pas par rapport aux figures 1 et 2. I1 en va de même pour la figure 4. Dans cette variante, il est prévu comme support 2 intermédiaire un tube 14 auxiliaire disposé concentriquement au tube 1 support par l'intermédiaire d'entretoises 15 et solidaire de ce tube-support 1. L'espace intérieur des spires de la vis 3 creuse communique, par des trous 16, avec l'espace annulaire 17 compris entre le tubesupport 1 et le tube 14 auxiliaire. Ces trous 16 forment, avec l'espace 17 annulaire, les canaux d'écoulement pour le condensat. A la vue en section droite de la figure 4, on a indiqué en outre quels sont les niveaux les plus élevés que peut atteindre le condensat suivant l'état de la technique (niveau 28) et suivant l'invention (niveau 29). Dans l'état de la technique, le niveau de débordement le plus bas se trouve à la hauteur de la génératrice supérieure du tube-support, tandis que suivant l'invention ce niveau est déterminé par la limite inférieure des canaux d'écoulement. Grâce à cela, la surface 30 hachurée est à l'abri d'une influence de la propagation de la chaleur en raison d'une accumulation du condensat. Cette proportion de surface peut, suivant le rapport du diamètre extérieur du transporteur à vis à celui du tube-support, représent jusqu'à 45 % de la surface totale de propagation de la chaleur. Si l'on désigne la proportio de surface perdue pratiquement pour la propagation de la chaleur par l'apparition du condensat, comme tant une surface de pertes, on constate qu'en utilisant des o@@@ux d'écoulement suivant l'invention, la surface maximale de pertes est réduits d'une valeur représentant plus de 70 de la sur@a- ce totale d'échange de chaleur à une valeur n'en représentant que moins de 30 %. L'amélioration réelle de la propagation de chaleur est cependant encore plus grande que ce qui ressort de cette comparaison des surfaces parce que, dans des transporteurs à vis ayant des canaux d'écoulement, il est moins porté atteinte à l'uniformité de la répartition du fluide caloporteur sous forme de vapeur et il ne se produit qu'une surfusion très faible du condensat. REVENDICATIONS 1. Transporteur à vis permettant d'effectuer le traitement mécanique et thermique de substances, notamment visqueuses, pâteuses ou boueuses, se composant essentiellement d'un tube support supporté aux deux extrémités, d'un support intermédiaire solidaire du tube-support et disposé concentriquement à celuici, ainsi que d'une vis creuse solidaire du support intermédiaire, le tube-support ayant à l'une de ses extrémités une entrée axiale pour un fluide caloporteur sous forme de vapeur et une sortie, également axiale, pour le condensat du fluide caloporteur, tandis qu'entre l'intérieur du tube-support et la vis creuse il y a au moins une traversée, caractérisé en ce que, dans la région du support (2) intermédiaire, sont prévus des canaux (4 à 7) d'écoulement entre les spires de la vis (3) creuse. 2. Transporteur à vis suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un support (2) intermédiaire qui, comme il est connu en soi, est fixé aux extrémités au tubesupport (1) et s'enroule sur celui-ci, comme il est connu en soi, en hélice, en laissant libre entre les spires un intervalle (9) qui est surmonté par la vis (3) creuse et le support (2) intermédiaire se compose de deux bandes (10, 11) enroulées l'une sur l'autre, la bande (10) intérieure présentant des canaux (4 à 6) d'écoulement. 3. Transporteur à vis suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les canaux d'écoulement sont constitués de trous (4) ménagés dans la bande (10) se trouvant à l'intérieur. 4. Transporteur à vis suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les canaux d'écoulement sont constitués de gorges (5, 6) ménagées dans la bande (10) se trouvant à l'intérieur. 5. Transporteur à vis suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le tube-support (1) forme le recouvrement des gorges (5). 6. Transporteur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la bande (11) se trouvant à l'extérieur forme le recouvrement des gorges (6). 7. Transporteur à vis suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le support intermédiaire se compose d'un grand nombre de rayons (12) montés sur le tube-support (1) et d'une bande (13) fixée aux extrémités et enroulée en hélice sur les rayons (12) en laissant libre un intervalle entre les spires, cet intervalle étant, comme il est connu en soi, surmonté de la vis (3) creuse. 8. Transporteur à vis suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le support (2) intermédiaire se compose d'un tube (14) auxiliaire, qui est monté concentriquement au tubesupport (1), qui est solidaire de ce dernier par des entretoises (15) et qui présente des trous (16) qui mettent l'intérieur des spires de la vis (3) creuse en communication avec l'espace (17) annulaire compris entre le tube-suppport (1) et le tube (14) auxiliaire. 9. Transporteur à vis suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les canaux (4 à 7) d'écoulement sont inclinés en direction de la sortie (18) pour le condensat.