Brevet FR2496494A1 — publié le 19820625

La présente invention se rapporte a. un dispositif de refroidissement pour des cylindres creux comportant une tubulure pour l'admission d'un agent de refroidissement qui est disposée dans le sens de l'axe longitudinal du cylindre, ce dispositif concernant notamment des cylindres de laminoirs destinés au broyage fin de matière base de chocolat, de colorants ou de matières analogues. te flux de chaleur dissipé par un liquide 9 l'in térieur du cylindre, lors du refroidissement de cylindres creux en rotation, est surtout déterminé par le coefficient de conductibilité thermique, la surface d'échange de chaleur active et la différence de température entre le cylindre et le liquide de refroidissement, Les conditions d'écoulement créées à l'intérieur du cylindre sont dans une large mesure tributaires de la vitesse de rotation en raison de l'effet produit par la force centrifuge sur le liquide de refroidissement du fait que l'épaisseur de la couche de liquide tournant avec le cylindre augmente proportionnellement à l'augmentation de la vitesse de rotation et influence défavorablement la différence de température et le coefficient de conductibilité calorifique, Dans des dispositifs de refroidissement connus, l'eau de refroidissement est injectée au moyen d'une tubulure disposée dans l'axe longitudinal du cylindre et présentant des trous répartis sur toute sa longueur, l'eau quittant ensuite le cylindre par l'un des tourillons réalisé sous forme d'arbre creux, Ce dispositif de refroidissement présente cependant l'inconvénient que l'effet de refroidissement diminue progressivement avec l'augmentation de la vitesse périphérique du cylindre. Un autre dispositif connu et destiné au refroidissement de cylindres creux comporte,d'une part,une tubulure d'admission disposée l'intérieur de l'espace creux du cylindre parallèlement a l'axe médian de celui-ci et qui présente des ouvertures de sortie aux deux extrémités de l'espace creux et, d'autre part, une tubulure d'évacuation qui présente une ouverture d'entrée à mivlongue.ur du cylindre, Ce dispositif permet d'obtenir une meilleure dissipation de la chaleur, au niveau des parois d'extrémité du cylindre, ce qui est souvent inutile et il n'apporte, par ailb leurs, aucune am.élioratZon en ce qui concerne l'effet de refroidissement (demande de brevet DE 1 228 895). Dans un autre cylindre creux destiné notamment à des laminoirs de matières a base de chocolat, on tend à améliorer le refroidissement en prévoyant un espace annu latrie traversé par lteau de refroidissement, espace qui est délimité par le cylindre de laminage et un autre cylindre disposé à l'interieur du premier. A l'intérieur de tels espaces annulaires apparaît cependant un courant laminaire qui exerce une influence négative sur la transmission de chaleur. L'eau de refroidissement qui arrive se mélange au moins partiellement avec l'eau déjà présente ce qui provoque une diminution de la température différentielle (brevet DE 840 948) Un autre cylindre creux pour des laminoirs broyeurs comporte, en vue de son refroidissement, un tube d'insertion qui présente des nervures hélicoSdales venant en contact avec la paroi intérieure du cylindre en créant ainsi des canaux pour l'eau de refroidissement. Les canaux des tinés au transport de l'eau ne sont cependant remplis come plètement qu'à de faibles vitesses de rotation en raison de l'effet produit par la force centrifuge. De ce fait, les mauvaises conditions d'écoulement ne permettent pas d'obteo nir un bon transfert de chaleur (brevet DE 1 000 665). Un autre cylindre connu.comportant un dispositif de refroidissement analogue et constitué par des canaux parcourus par de l'eau et prévus à l'intérieur de l'enveloppe à proximité de la surface de laminage permet, en effet, d'obi tenir un refroidissement efficace-mais qui n'assure pas une température uniforme pour' toute la surface du cylindre (brevet DE 957 540 > * On connaît de plus un cylindre creux refroidi à eau qui comporte une tubulure d'admission d'eau centrale répartissant uniformément l'eau sur toute la longueur du cylindre et des éléments de retenue et de brassage qui sont disposés de façon immobile à l'intérieur du cylindre. Ces éléments fixes sont constitués par plusieurs barrettes de retenue qui s'appliquent aussi bien contre la paroi intérieure que contre lesparozs d'extrémité du cylindre. L'anneau d'eau accompagnant le mouvement de rotation du cylindre et formé par l'effet de la force centrifuge doit être détrui par les barrettes de retenue s'étendant le long et à proximité de la paroi intérieure du cylindre (brevet DE 595 792). Un perfectionnement de ce dispositif prévoit de réaliser les barrettes s'étendant le long de la paroi intérieure et des parois d'extrémités du cylindre et qui sont immobiles par rapport à ce dernier, sous forme de tubulures d'injection. Ce dispositif permet, en plus de la destruction de l'anneau d'eau,d'amener l'eau de refroidissement en contact direct avec la paroi intérieure du cylindre mais, lors d'un fonctionnement prolongé, la fiabilité de ce dispositif laisse à désirer en raison de l'accumulation, à l'intérieur des tubulures, de dépits qui entraînent le bouchage des trous d'injection. ta remise en état, alors indispensable, du dis positif nécessite le démontage du cylindre et au moins l'une des parois d'extrémité (brevet DE 632 401). La présente invention a pour objet de remédier aux xnconvenients intlérents aux dispositifs de refroidissement connus et destinés à des cylindres creux et d'augmenter l'ef fet de refroidissement grace à une meilleure utilisation thermique de l'agent de refroidissement employé, L'invention a également pour but de créer un dis* positif de refroidissement simple et fiable qui peut entre installé et retiré sans démontage du cylindre creux et qui assure même à des vitesses périphériques élevées du cylindre un refroidissement uniforme et efficace par un contact direct du liquide de refroidissement avec la paroi intérieure du cylindre. Les problèmes exposés ci-dessus sont résolus conformément à l'invention par un dispositif de refroidissement qui est caractérisé en ce que des tuyaux flexibles radiaux disposés horizontalement, de façon équidistante, dans un même plan et s'étendant jusqu'au voisinage de la paroi intérieure du tube du cylindre, sont raccordés aux ouvertures de sortie de la tubulure d'alimentation en agent de refroidissement. Les ouvertures de sortie de la tubulure d'alimentation comportent des douilles pour le raccordement des tuyaux flexibles.Les tuyaux flexibles présentent chacun sur leur extrémité libre une buse dont la section au niveau de la sortie correspond a la section de l'ouverture associée et prévue dans la tubulure d'alimentation en agent de refroidissement, La somme des sections des ouvertures de sortie de la tubulure d'alimentation est supérieure à la section intérieure de cette dernière.Les tuyaux flexibles sont raccordés à la tubulure d'alimentation pour qu'ils s'étendent horizontalement vers la droite lors d'une rotation à gauche du cylindre creux et horizontalement vers la gauche lors d'une rotation à droite tout en étant orientés vers la zone se trouvant en amont de l'anneau d'eau accompagnant la rotation du cylindre creux L'invention permet de profiter au maximum du pouvoir de dissipation thermique du liquide de refroidissement du fait qu'il n'y a pas de mélange avec le liquide de refroidissement au stade d'évacuation mais un refoulement de celui-ci de la paroi intérieure du tube du cylindre, La grande vitesse de sortie du liquide de refroidissement crée une turbulence qui agit favorablement sur le transfert de chaleur et provoque la répartition, nécessaire pour obtenir un refroidissement uniforme, de l'agent de refroidissement sur toute la longueur du cylindre. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexés La figt 1 est une coupe longitudinale horizon tale d'un cylindre creux, La fig. 2 montre, à plus grande échelle, un tue yau flexible. La fig. 3 est une coupe suivant la ligne A-A de la fig. 1. Le cylindre creux représenté à la fig. 1 est constitué par un tube cylindrique 1 et les éléments latéraux 2, 3 fixés au tube 1 et se terminant par des tourillons. La tubulure d'alimentation 4 en agent de refroidissement pénètre axialement dans le cylindre en passant par un alésage longitudinal pratiqué dans l'élément latéral 2 et servant à l'évacuation de l'agent de refroidissement. A l'extérieur la tubulure 4 est fixée à la cage, non représentée, du laminoir, Dans le sens radial la tubulure d'alimentation 4 est maintenue par des éléments de guidage 5, 6, La tubulure d'alimentation fixe 4 présente plusieurs ouvertures de sortie 7 pour l'agent de refroidissement qui sont disposées les unes à la suite des autres. Des tubes ou tuyaux flexibles 8 s'étendant radialement et horizontalement dans un même plan tout en se terminant à proximité de la paroi intérieure du tube 1 du cylindre, sont raccordés aux ouvertures de sortie 7 de la tubulure d'alimentation 4, La fig, 2 montre que les ouvertures de sortie 7 comportent des douilles 9 permettant le rac cordement des tuyaux flexibles 8 à la tubulure 4, Sur leur extrémité libre chaque tuyau flexible 8 porte une buse 10. Afin d'éviter l'apparition d'efforts de traction, chaque buse présente une section intérieure qui est identique à celle de l'ouverture de sortie de la tubulure d'alimentation 4 qui lui est associée.La somme des sec* tions des ouvertures de sortie 7, prévues dans la tubulure 4, est supérieure à la section intérieure de cette dernière ce qui permet une arrivée uniforme de l'agent de refroidissement sur toute la longueur de l'espace intérieur du cy cylindre, Afin de profiter au maximum du pouvoir de dissipa- ton thermique de l'agent de refroidissement, les tuyaux flexibles 8, à l'état monté, sont dirigés horizontalement vers la droite lorsque le cylindre creux tourne à gauche (fiv, 3) et ils sont dirigés vers- la gauche lorsque le cylindre tourne à droite, c'est-à-dire que les tuyaux flexibles 8 sont orientés vers une zone qui est située en amont de l'anneau formé par l'eau accompagnant le mouvement de rotation du cylindre. Afin d'autoriser le montage et le démontage du dispositif de refroidissement en le faisant passer par l'élément latéral ou d'extrémité 2 du cylindre, le dia mètre de l'alésage longitudinal, prévu pour l'évacuation de l'agent de refroidissement doit entre supérieur à la somme du diamètre extérieur de la tubulure d'alimentation 4, de la longueur d'une douille de raccordement 9 et de l'épaisseur de paroi d'un tuyau flexible 8, Le fonctionnement du dispositif de refroidissement est le suivant. Le liquide de refroidissement arrive par la tubulure d'alimentation centrale et est amené par les tuyaux flexibles directement sur la paroi intérieure du cylindre. Grâce à la présence des buses prévues conformément à l'in- vention sur l'extrémité libre des tuyaux flexibles, le liquide de refroidissement s'écoule avec une grande vitesse. L'évacuation du liquide de refroidissement de l'espace in térieur du cylindre s'effectue, de façon connue, par l'inb termédiaire de l'alésage longitudinal prévu dans l'élément d'extrémité et dans- le tourillon. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de refroidissement pour cylindres creux au moyen d'une tubulure d'alimentation en agent de refroidissement qui présente sur toute la longueur de l'espace intérieur du cylindre une rangée d'ouvertures de sortie pour l'agent de refroidissement, caractérisé en ce que des tuyaux flexibles radiaux (8) disposés horizontalement, de façon équidistante, dans un même plan et s'étendant jusqu'au voisinage de la paroi intérieure du tube (1) du cylindre, sont raccordés aux ouvertures de sortie (7) de la tubulure d'alimentation (4) en agent de refroidissement. 2 - Dispositif de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures de sortie (7) de la tubulure d'alimentation (4) comportent des douilles (9) pour le raccordement des tuyaux flexibles (8). 3 - Dispositif de refroidissement suivant 1 'une des revendications 1 et2, caractérisé en ce que les tuyaux flexibles (8) présentent chacun sur leur extrémité libre une buse (10) dont la section au niveau de la sortie correspond à la section de l'ouverture associée (7) et prévue dans la tubulure d'alimentation (4) en agent de refroidissement 4 - Dispositif de refroidissement suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la somme de sections des ouvertures de sortie (7) de la tubulure d'alimentation (4) est supérieure à la section intérieure de cet te dernière. 5 - Dispositif de refroidissement suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les tuyaux flexibles (8) sont raccordés à la tubulure d'alimentation (4) pour qu'ils s'étendent horizontalement vers la droite lors d'une rotation à gauche du cylindre creux et horizontalement vers la gauche lors d'une rotation à droite tout en étant orientés vers la zone se trouvant en amont de l'an neau d'eau acccmpagnant la rotation du cylindre creux.