Brevet FR2522129A1 — publié le 19830826

La présente invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur à double enveloppe et dont la paroi interne est raclée en permanence de maniere assurer une bonne transmission de chaleur au travers du tube intérieur. L'échange de chaleur s'effectue de façon classique entre un fluide de réfrigération ou de chauffage circulant entre les deux parois de l'échangeur de chaleur d'une part, et la matière à traiter traversant le tube intérieur de l'échangeur d'autre part. Un tel type d'échangeur de chaleur est en particulier utilisé pour refroidir une huile en vue de la déparaffiner. Un tel appareil est alors connu sous le nom de "chiller" qui, par refroidissement, permet de cristalliser la paraffine pour la séparer de l'huile. Le nettoyage de la paroi intérieure de l'échangeur par raclage permanent permet de supprimer toutes les impuretés ou incrustations qui sont susceptibles de s'y déposer et qui influencent défavorablement le transfert thermique. Dans un tel type de dispositif il faut en outre que les lames racleuses soient montées sans risque de blocage sur les incrustations ou encore sur des déformations apparaissant sur la paroi interne de l'échangeur. Dans le cas particulier de la séparation des paraffines, on observe souvent des phénomènes d'entrainement d'eau qui entraînent une cristallisation de glace sur les parois et, partant, un blocage et une détérioration des lames racleuses.En cas de blocage ou de rupture des lames racleuses, il est clair que toute l'installation doit être arrêtée pour procéder au remplacement des pièces défectueuses, ce qui entraine de tres graves conséquences sur le plan de l'économie du procédé. Dans la technique antérieure on a déjà tenté de résoudre ce probleme en proposant de réaliser un montage des têtes support des lames racleuses par l'intermédiaire de tiges de retenue traversant de part en part l'arbre central d'entrainement. Pareille technique antérieure, par exemple illustrée par le brevet français nO 73 24764, présente cependant un grave inconvénient.Au cours des diverses sollicitations auxquelles sont soumises les lames racleuses, les orifices de passage ménagés dans l'arbre central d'entraînement s'ovalisent assez rapidement, ce qui donne naissance à une usure sans cesse grandissante et à un blocage des tiges entravant le libre déplacement des lames racleuses.ll est noter que ce dispositif de la technique antérieure ne permet également pas d'écarter les risques de rupture des lames racleuses par suite d'irrégularités apparaissant sur la paroi interne. La présente invention vise précisément à éviter pareils inconvenients de la technique antérieure. Conformément è la présente invention, le dispositif de fixation de lames racleuses sur l'arbre central d'entrainement d'un échangeur de chaleur tubulaire à double enveloppe et a paroi interne raclée du type dans lequel lesdites lames racleuses sont maintenues élastiquement au contact permanent de ladite paroi interne se trouve caractérisé en ce qu'il comporte des chapes de traction fixées sur l'arbre central d'entraînement, et en ce que l'extrémité libre de chaque chape est articulée à une biellette dont l'autre extrémité est fixée de façon rigide une tête support de lame racleuse, cette dernière étant sollicitée élastiquement dans le sens d'un rapprochement de ladite paroi interne par le moyen d'un organe ressort. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description detaillée faite ci-après notamment en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe d'un échangeur de chaleur tubulaire équipé du dispositif conforme la présente invention, et - les figures 2 4 représentent des vues partielles d'autres variantes de réalisation du dispositif de fixation conforme à la présente invention. Sur la figure 1 annexée, l'échangeur de chaleur tubulaire double enveloppe, qui peut en particulier etre un refroidisseur de type "chiller", n'est illustré que de façon partielle, étant donné que l'enveloppe extérieure n'a pas été représentée. Le dispositif objet de la présente invention comprend des chapes de traction 10 fixées par exemple par soudure ou par tout autre moyen approprié, sur l'arbre central d'entrainement 12. Le dispositif selon l'invention peut comporter une série de chapes de traction 10 de même orientation et s'étendant d'un seul côté de l'arbre central d'entraînement 12 de préférence radialement. Il peut également comporter plusieurs séries de chapes de traction, notamment deux séries diamétralement opposées, tel qu'illustré sur la figure 1. L'extrémité libre des chapes de traction 10 se présentant avantageusement sous la forme classique d'une fourchette 14, est articulée à une biellette 16 dont l'autre extrémité 18 est fixée de façon rigide à une tête support 20 de lame racleuse 22. La partie extérieure de chaque tête support comporte une saignée dans laquelle vient s'encastrer la lame racleuse 22, le verrouillage de cette dernière dans ladite saignée étant assuré de façon classique par une goupille traversante ou non, ou par tout autre moyen approprié. L'articulation entre la biellette 16 et la chape de traction 10 peut être réalisée par exemple a l'aide d'un axe d'articulation maintenu en place soit par un système vis/écrou, soit par tout autre moyen tel qu'une goupille, un emmanchement à force, etc.Conformément à un mode de réalisation préférentiel du dispositif selon l'invention, la biellette 16 est montée de telle manière que la tête support 20 de lame racleuse 22 est placée en aval de la chape 10, par rapport au sens de rotation de l'arbre central d'entraînement 12 (matérialisé par une flèche sur les dessins). Les lames racleuses 22 s'étendent généralement tout au long de l'arbre central d'entrainement 12, et sont donc supportées par des têtes 20 couplées des chapes de traction 10 correctement réparties le long de l'arbre 12. Pour assurer un contact permanent entre ces lames racleuses 22 et la paroi interne 24 de l'échangeur, le dispositif selon l'invention doit également comporter des organes ressort aptes à solliciter élastiquement lesdites lames racleuses 22 dans le sens de leur rapprochement de ladite paroi interne 24. Dans la pratique, ces organes ressort peuvent être réalisés de diverses manières. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, la base 26 de la tête support 20 de lame racleuse 22 est soumise à la force élastique exercée par un ressort hélicoldal 28 prenant appui directement sur l'arbre central d'entralnement 12 au droit de ladite tête support. Sur le mode de réalisation illustré à la figure 1, le ressort hélicoïdal 28 est centré sur un épaulement 30 approprié, ménagé à la base 26 de la tête support 20. Selon un mode de réalisation avantageux, le ressort hélicoldal 28 se trouve traversé, sur une partie ou sur la totalité de sa longueur, par une tige guide 32. Pareille disposition dont le but est notamment d'éviter l'échappement du ressort 28, se trouve illustrée aux figures 1 et 2. Lors de l'opération de montage de l'arbre central d'entraînement 12 à l'intérieur du tube interne 24 de l'échangeur, il est bien ser préférable d'éviter tout déploiement intempestif du dispositif de fixation, sous l'influence des forces exercées par les organes ressorts travaillant à la compression. En l'absence de moyens de blocage, on conçoit aisément que, sans contact des lames racleuses 22 sur la paroi interne 24 de l'échangeur, le dispositif selon l'invention a tendance a s'ouvrir s'ouvrir ceci risque d'entraîner une désolidarisation des pièces du dispositif, et en particulier la perte des ressorts 28.Pour éviter pareil inconvénient, conformément a un mode de réalisation avantageux de la présente invention, le montage articulé de la biellette 16 sur la chape de traction 10 est réalisé de manière à assurer un débattement angulaire limité de la biellette par rapport à la chape. Pareil montage articulé avec débattement angulaire limité peut être très facilement réalisé, étant donné que l'extrémité libre de la chape de traction 10 se termine sous la forme d'une fourchette 14. On peut en effet soit choisir judicieusement l'écartement entre la base 34 de la fourchette 14 et le bord 36 correspondant de la biellette 16 par rapport à la chape de traction 10.On notera en particulier qu'en faisant appel à une biellette 16 dont le bord 36 n'est pas rectiligne, il est possible d'obtenir des débattements angulaires limités, d'amplitude différente dans l'un ou l'autre sens de rotation possibles soit définir un rapport judicieux des diamètres entre tige guide 32 et orifice 38 pour que compte tenu de la longueur sous épaulement 30 de ladite tige 32, aucunedêsolidari sation des pièces du dispositif ne puisse avoir lieu sous l'action des ressorts 28 soit bien évidemment combiner les deux possibilités cidessus. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, la tige guide 32 est entièrement solidaire de la base 36 de la tête support 20 de lame racleuse 22. Cette tige guide 32 se prolonge jusqu'à venir pénétrer faiblement à l'intérieur de l'arbre central d 'entraînement i2, par passage au travers d'un orifice 38. Il est cependant essentiel, pour éviter les inconvénients de la technique antérieure, que cette pénétration de la partie inférieure de la tige guide 32 dans l'orifice 38 s'effectue sur une faible distance et avec un jeu suffisant autorisant un débattement radial et un pivotement de la tige guide 32 et de la tête support 20. Il est en particulier indispensable d'éviter toute possibilité de contact entre les extrémités inférieures 40 des tiges guides 32 pénétrant dans l'arbre central d'entraînement 12. En maintenant un jeu suffisant, comme illustré sur la figure 1, entre la tige guide 32 et l'orifice correspondant 38 ménagé dans l'arbre central d'entraînement 12, il est clair que les lames racleuses 22 peuvent se déplacer librement sans aucun risque de coincement ou encore de détérioration de telle ou telle pièce du dispositif de fixation. On comprend aisément que la possibilité de rotation entre la biellette 16 et la chape de traction 10 permet d'assurer, si nécessaire, un dégagement de la lame racleuse 22 en cas de déformation de la paroi interne 24 ou de présence d'incrustations. On notera également que sous l'effet de la force élastique exercée par le ressort hélicoïdal 28, toute usure de la lame racleuse 22 maintenue au contact permanent de la paroi interne 24 se trouve immédiatement compensée par un rapprochement de la tête support 20 en direction de la paroi 24. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, la tige guide 32 disposée a l'intérieur du ressort hélicoïdal 28 ne s'étend que sur une partie de la distance séparant, à l'état monté, la base 26 de la tête support 20 et l'arbre central d'entraînement 12. Dans ce mode de réalisation particulier, le ressort hélicoïdal 28 se trouve centré à la fois sur un épaulement 30 ménagé à la base 26 de la tête support 20 et sur un épaulement circulaire 42 correspondant ménagé au droit de la tête support 20 sur l'arbre central d'entraînement 12. On notera en particulier que la tige guide 32 peut aussi bien être solidaire de la surface d'épaulement 30 de la tête support 20 que de la surface d'épaulement 42 de l'arbre central d'entraînement 12.Dans ce cas particulier, la tige guide 32 a essentiellement pour fonction d'éviter l'échappement du ressort 28, elle permet également de contribuer à la limitation du débattement angulaire entre d'une part l'ensemble constitué par la biellette 16 et la tête support 20, et d'autre part la chape de traction 10. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 3, l'organe ressort sollicitant élastiquement la lame racleuse 22 dans le sens du rapprochement de la paroi interne 24, est constitué par un ressort hélicoïdal travaillant à la compression, affectant par exemple la forme d'un arc de cercle 44. I1 est clair que dans pareil dispositif ressort, il est essentiel de ménager également une tige guide 46, principalement destinée à éviter l'échappement du ressort. Bien entendu, cette tige guide 46 ne devra pas entraver la possibilité de débattement de la biellette 16 par rapport à la chape de traction 10, et,partant, l'aptitude au dégagement de lame racleuse 22.Pour ce faire, il est possible d'utiliser soit une tige guide réalisée en deux parties s'emboitant l'une dans l'autre de façon télescopique, soit encore une ou deux tiges guides ne s'étendant que sur une partie de la longueur totale du ressort hélicoïdal en forme d'arc de cercle 44. D'autres types de ressorts, tels que des ressorts à lame, à épingle ou autres, peuvent également être utilisés dans ce type de variante. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 4, la biellette 16 s'étend au-delà de la chape de traction 10 de son côté opposé à son extrémité solidaire de la tête support 20 de lame racleuse 22. L'extrémité 48 du prolongement 50 de la biellette 16 s'étendant en amont de la chape de traction 10 par rapport au sens de rotation de l'arbre central d'entraînement 12, est fixée à un ressort 52 travaillant à la traction, dont l'autre extrémité se trouve par exemple fixée directement sur l'arbre central d'entrainement 12 ou encore à la base de la chape de traction 10. I1 est parfaitement clair que la présente invention ne saurait être limitée aux modes de réalisation particuliers précédemment décrits, mais qu'il est parfaitement possible, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention, d'en imaginer un certain nombre de variantes d'exécution. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de fixation de lames racleuses sur l'arbre central d'entraînement d'un échangeur de chaleur tubulaire à double enveloppe et à paroi interne raclée du type dans lequel lesdites lames racleuses sont maintenues élastiquement au contact permanent de ladite paroi interne par des têtes support sollicitées dans le sens d'un rapprochement de ladite paroi interne par le moyen d'organes ressort, caractérisé en ce qu'il comporte des chapes de traction (10) fixées sur l'arbre central d'entraînement (12), et que l'extrémité libre de chaque chape (10) est articulée à une biellette (16) dont l'autre extrémité est fixée de façon rigide à une tête support (20) de lame racleuse (22). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les têtes support (20) de lame racleuse (22) sont montées en aval des chapes (10), par rapport au sens de rotation de l'arbre central d'entraînement (12). 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les chapes de traction (10) s'étendent radialement à partir de l'arbre central d'entraînement (12). 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'arbre central d'entraînement (12) comporte des chapes de traction (10) diamétralement opposées. 5/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la base (26) de la tête support (20) de lame racleuse (22) est soumise à la force élastique exercee par un ressort hélicoïdal (28) prenant appui sur l'arbre central d'entraînement (12) au droit de ladite tête support (20), en ce que ledit ressort hélicoïdal (28) est traverse par une tige guide (32), et en ce que la tige guide (32) est solidaire de la base (26) de la tête support (20) de lame racleuse (22) et se prolonge jusqu'à venir pénétrer faiblement à l'intérieur de l'arbre central d'entraînement (12), avec un jeu suffisant autorisant un débattement radial et un pivotement de ladite tête support (20), les diamètres de la tige guide (32) et de l'orifice de passage (38) étant déterminés pour éviter la désolidarisation des différentes pièces du dispositif. 6/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le montage articulé de la biellette (16) sur la chape de traction (10) est réalisé de manière à assurer un débattement angulaire limité de ladite biellette par rapport à ladite chape.