Brevet FR2527326A1 — publié le 19831125

Corps de nettoyage pour le nettoyage interne de tubes d'échangeurs de chaleur à tubes et leur procédé de fabrication. L'invention a pour objet des corps de netto- yage pour le nettoyage interne des tubes d'échangeurs de chaleur à tubes, les corps de nettoyage étant entraînés dans le courant d'eau de refroidissement, et étant poussés automatiquement dans les tubes par l'eau de refroidissement, et étant constitués de billes de caoutchouc cellulaire à cellules ouvertes, ainsi qu'un procédé de fabrication de corps de net- toyage de ce type. Il est connu, notamment dans de grandes ins- tallations à échangeur de chaleur, comme par exemple des condenseurs de centrales thermiques à vapeur, de nettoyer les tubes pour l'eau de refroidissement en continu ou par intervalles, en y faisant passer, en circuit fermé avec l'eau de refroidissement, des corps de nettoyage sous forme de billes de caout- chouc cellulaire dont le diamètre est un peu plus grand que celui des tubes pour l'eau de refroidisse- ment On empêche ainsi, d'une manière sûre, qu'il se produise des dépôts dans les tubes, et des dé- pôts déjà existants, pour autant qu'ils ne soient pas déjà trop durs, sont enlevés par l'abrasion des billes Ce qui est essentiel, pour le mode de fonctionnement des billes en caoutchouc cellulaire utilisées, est qu'elles soient constituées en caout- chouc cellulaire à cellulesouvertes,afin de pouvoir s'imbiber entièrement de l'eau de refroidissement environnante et de se répartir d'une manière unifor- me dans l'eau de refroidissement, pour atteindre ainsi tous les tubes d'une manière sûre. Pour obtenir ce pouvoir d'absorption de l'eau, il était habituel, jusqu'ici, de fabriquer ces billes par fraisage de nappes de caoutchouc cel - lulaire convenables, mais aussi de faire mousser des billes de caoutchouc cellulaire de ce type dans des moules sphériques Mais ces billes, obtenues par moussage, présentent habituellement une peau fermée qui n'est pas perméable à l'eau, ou qui ne l'est que peu, de sorte qu'il fallait enlever cette peau par ponçageou par fraisage, afin de rendre les billes aptes à absorber l'eau Ainsi, tant les billes fraisées dans des nappes que les billes obtenues par moussage dans le moule, et dont la peau doit être enlevée ensuite, sont constituées d'un matériau es- sentiellement unitaire qui est parfaitement apte à absorber de l'eau. Dans l'ensemble, ces billes en caoutchouc cellulaire ont fait leurs preuves pour le nettoyage des tubes d'échangeur de chaleur; dans certains cas seulement, pour des tubes ayant une trop grande rugo- sité de la paroi intérieure, il s'est produit une abra- sion trop grande, de sorte que les billes doivent être remplacées très rapidement, car sinon elles pré- sentent un diamètre trop petit pour le nettoyage. Le caoutchouc cellulaire à cellules ouvertes, pour des billes de ce type, est en général préparé à partir de mélanges habituels de caoutchouc naturel ou synthétique, avec les additions habituelles 25273 6 d'accélérateurs, d'agents de protection contre le vieillissement, de plastifiants et de matières de charge, ces mélanges étant placés dans des moules o on les fait mousser et o on les vulcanise, en éle- vant la température et sous pression Des mélanges de ce type sont connus, par exemple, par le livre "Einf Uhrung in die Rezeptentwicklung der Gummi- industrie" de l'ingénieur diplômé Werner Kleemann, VEB Deutscher Verlag fur Kunststoffindustrie, Leipzig, 1966, notamment pages 493 à 501, ainsi que par la feuille de renseignements No 69 NRPRA (The Natural Rubber Bureau (Malayan Rubber Fund Board), 6000, Francfort/Main, Eschersheimer, Landstr 275. Les mélanges qui y sont décrits présententl,en géné- ral,comme plastifiant une proportion d'acide stéa- rique, à raison de 2 à 12 % en poids, et donnent les billes de caoutchouc cellulaire décrites ci-dessus. L'invention se donne en revanche le but de créer des corps de nettoyage et des billes de caout- chouc cellulaire qui présentent une résistance à l'abrasion plus élevée, et qui ont, en même temps, une bonne aptitude à absorber l'eau. Pour résoudre ce problème il est prévu, sui- vant l'invention, que les billes en caoutchouc cellu- laire que l'on a fait mousser dans un moule fermé, présentent une peau intégrée à pores ouverts et per- méable à l'eau. Par une peau intégrée de ce type, on obtient une résistance à l'abrasion très élevée, et donc un bon effet de nettoyage des billes en caoutchouc cel- lulaire, tandis que, grâce à la porosité ouverte de la peau, les billes en caoutchouc cellulaire à cellules ouver- tes à l'intérieur-peuvent absorber très facilement de l'eau. Les billes en caoutchouc cellulaire peuvent présenter une surface de peau lisse, mais aussi une surface structurée ayant des saillies et/ou des ca- vités. Il est avantageux que la surface des billes en caoutchouc cellulaire soit munie d'appendices en forme de soies. Mais il est aussi possible de munir la surfa- ce des billes en caoutchouc cellulaire de nervures de type en lamelles, les nervures pouvant être cons- tituées sous forme de nids d'abeille hexagonaux. Il est en outre prévu, pour résoudre le pro- blême posé, un procédé de fabrication de corps de nettoyage de ce type, dans lequel, suivant l'inven- tion, on produit des billes de caoutchouc cellulaire ayant une peau à pores ouverts et perméable à l'eau, par addition d'une proportion de plastifiant sous -forme de 15 à 25 % en poids, notamment de 18 à 23 % en poids d'acide stéarique, par rapport au poids du mélange de caoutchouc. Une telle proportion élevée d'acide stéari- que donne, pour les billes en caoutchouc cellulaire que l'on fait mousser dans le moule, une peau de ce type à pores ouverts qui confère à ces billes une résistance à l'abrasion élevée et une bonne aptitude à absorber l'eau. Par une configuration adéquate du moule de moussage, on peut munir les billes en caoutchouc cel- lulaire d'une surface structurée avec possibilité d'obtenir, par des cavités sensiblement cylindriques du moule de moussage, une surface de type à soies,et par des cavités en forme de lamelles ou de nids d'abeille, une surface ayant des nervures en saillie. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la figure 1 est une vue en coupe et partiel- lement en élévation d'une bille de caoutchouc cellu- laire à surface lisse, la figure 2 est une vue en coupe, partielle- ment en élévation, d'une bille en caoutchouc cellu- laire ayant une surface de type à soie, et la figure 3 est une vue en coupe, partielle- ment en plan, d'une bille en caoutchouc cellulaire ayant en surface des lamelles de type en nids d'abeille. La bille en caoutchouc cellulaire 1 représen- tée essentiellement en coupe à la figure 1, et ayant une surface 3 lisse, présente un noyau 2 à celluleà ouvertes,qui se transforme à la surface en une peau intégrée 3 et qui présente de nombreux pores ouverts 4 Cette peau 3 et les pores 4 sont, pour améliorer la représentation, simplifiés d'une manière très schématique, afin de mieux expliciter le mode de fonctionnement; en fait, la peau se transforme peu à peu en une surface dense, et les pores 4 sont bien plus petits. Grâce à cette porosité ouverte de la peau in- tégrée 3, on obtient donc de pouvoir aussi irriguer entièrement la bille en caoutchouc cellulaire 1 à cellulesouvertesà l'intérieur, c'est-à-dire qu'elle est entièrement imbibée d'eau En revanche, la peau 3 dense assure une meilleure résistance à il abrasion et donc une plus grande longévité de la bille. Suivant la figure 2, la bille en caoutchouc cellulaire 5 est munie en surface, pour augmenter en- core son effet de nettoyage, d'appendices 6 en forme de soies,qui peuvent étre cylindriques ou également prismatiques On peut former ces soies en ménageant, dans la surface intérieure du moule de moussage de forme sphérique, des cavités sensiblement cylindri- ques correspondantes, qui sont emplies du mélange cru et dans lesquelles, lors du moussage du mélange, le matériau de caoutchouc cellulaire pénètre égale- ment. En raison du volume petit des soies indivi- duelles 6, le matériau formant les soies ne présente en général qu'une faible structure cellulaire, mais une peau extérieure fermée Il est essentiel, cepen- dant, que les sections 7 superficielles de la surfa- ce de la bille proprement dite entre les soies indi- viduelles 6 soient a pores ouverts, afin qu'ainsi la bille de caoutchouc cellulaire 5 puisse absorber de l'eau La densité plus élevée des soies 6, dans lesquelles la matière n'est pas entièrement sous forme de mousse, est donctdans l'ensemblepour l'effet de nettoyage de cette bille de caoutchouc cellulaire, d'un grand intérêt, puisqu'on peut obtenir ainsi également un effet de nettoyage plus grand. Un autre mode de réalisation d'une bille en caoutchouc cellulaire à surface structurée est repré- senté à la figure 3 La bille en caoutchouc cellulai- re 8 présente, en surface, des lamelles 9 en forme de nervures qui peuvent avoir la forme de nids d'abeille hexagonaux Pour la fabrication, on découpe également un modèle à peu près en nids d'abeille, dans la surface intérieure du moule de moussage sphé- rique, puis l'on emplit les diverses découpes de matière brute de caoutchouc cellulaire. Dans ce cas aussi, les nervures 9 font une consistance plus dense, tandis que les sections super- ficielles de la bille 10 comprises entre les nervures individuelles sont à pores ouverts, de sorte quelà encore, le noyau 2 à cellulesouvertespeut s'imbiber facilement d'eau lors de l'utilisation des billes de caoutchouc cellulaire. On a explicité ci-dessus la possibilité d'une structuration de la surface des billes de caoutchouc cellulaire seulement par deux modes de réalisation, auxquels cependant l'invention n'est pas limitée. Bien au contraire, de nombreux autres modes de struc- turation sont possibles qui assurent, d'une part, une capacité de nettoyage plus élevée des billes de caoutchouc cellulaire mais qui doivent, d'autre part, être constitués de manière à laisser, entre les élé- ments de structure individuels, des régions poreuses de la surface proprement dite de la bille, régions par lesquelles une absorption d'eau par le noyau cellulaire est possible. L'exemple suivant illustre l'invention. La bonne aptitude à absorber l'eau des billes de caoutchouc cellulaire, suivant l'invention, est démontrée par les essais comparatifs suivants On comprime les billes en caoutchouc cellulaire sous l'eau, jusqu'à ce qu'elles coulent d'elles-mêmes dans l'eau, c'est-à-dire jusqu'à ce que pratiquement tout l'air de la bille a été remplacé par de l'eau. Le nombre de courses d'humidification nécessaires à cet effet est une mesure de l'aptitude à absorber l'eau et de la porosité ouverte de la peau. On effectue des essais sur les billes de caoutchouc cellulaire suivantes: (a) billes habituelles à peau fabriquées par fraisage, (b) billes habituelles à l'état brut à peau obtenue par moussage, et (c) billes suivant l'invention à l'état brut, après démoulage du moule de moussage. On observe les conditions d'essai suivantes Diamètre de la bille: 25 mm Force de déformation: 70 N (valeur finale) Vitesse de déformation: Résultat des essais: (a) bille obtenue par fraisage (b) ébauche de billes 0,11 m/s. 6 courses > 30 courses (ne coule toujours pas après 30 courses) (c) bille suivant l'invention 7 courses. Cela montre que la bille suivant l'invention, à peau intégrée et àdpores ouverts, a pratiquement la même aptitude à absorber l'eau que celle utilisée habituellement, ayant une surface poncée ou fraisée, mais présente une résistance à l'abrasion considérable- ment plus grande. REVENDICATIONS 1 Corps de nettoyage interne de tubes d'échangeursde chaleur à tubes, les corps de nettoya- ge étant entraînés dans le courant d'eau de refroi- dissement et étant poussés automatiquement dans les tubes par l'eau de refroidissement, et étant consti- tués de billes de caoutchouc cellulaire à cellules ouvertes, caractérisé en ce que les billes en caout- chouc cellulaire ( 1; 5; 8)kmises sous forne de mousse dans un moule fermé, présentent une peau ( 3; 7; 10) intégrée, à pores ouverts et perméable à l'eau. 2 Corps de nettoyage suivant la 1-revendica- tion 1, caractérisé en ce que les billes en caout- chouc cellulaire ( 1) présentent une surface de peau ( 3) lisse. 3 Corps de nettoyage suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les billes en caout- chouc cellulaire ( 5; 8) présentent une surface ayant des saillies et/ou des cavités ( 6; 9). 4 Corps de nettoyage suivant la revendica- tion 3, caractérisé en ce que la surface ( 7) des billes en caoutchouc cellulaire ( 5) est munie d'ap- pendices ( 6) en forme de soies. Corps de nettoyage suivant la revendica- tion 3, caractérisé en ce que la surface ( 10) des billes en caoutchouc cellulaire ( 8) est munie de nervures ( 9) de type en lamelles. 6 Corps de nettoyage suivant la revendica- tion 5, caractérisé en ce què les nervures( 9) de type en lamelles sont constituées sous forme de nids d'abeille hexagonaux. 7 Corps de nettoyage suivant l'une des re- vendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'au moins la surface ( 7; 10) des billes en caoutchouc cellulaire ( 5; 8) est à pores ouverts entre les saillies indi- viduelles ( 6; 9). 8 Procédé de fabrication de corps de netto- yage à pores ouverts suivant la revendication 1 ou suivant l'une des revendications 2 à 7, qui consiste à faire mousser, dans des moules sphériques fermés, les corps de nettoyage en forme de billes de caout- chouc cellulaire et constitués d'un mélange de caoutchouc, avec addition d'agents porogèneset de plastifiants,caractérisé en ce qu'il consiste à pro- duire des billes de caoutchouc cellulaire ayant une peau à pores ouverts, et perméable à l'eau par addi- tion d'une proportion d'agent plastifiant sous forme de 15 à 25 % en poidsnotamment de 18 à 23 % en poids, d'acide stéarique, par rapport au poids du mélange de caoutchouc. 9 Procédé suivant la revendication 8, ca- ractérisé en ce qu'il consiste à munir les billes de caoutchouc cellulaire d'une surface lisse. Procédé suivant la revendication 8, ca- ractérisé en ce qu'il consiste à munir les billes de caoutchouc cellulaire d'une surface structurée, en donnant une configuration correspondante au moule de moussage. 11 Procédé suivant la revendication 10, ca- ractérisé en ce qu'il consiste à ménager dans la sur- face du moule de moussage sphérique des cavités cylindriques pour produire une surface de type à soies des billes en caoutchouc cellulaire. 12 Procédé suivant la revendication 10, ca- ractérisé en ce qu'il consiste à ménager dans la sur- face intérieure du moule de moussage des cavités du type en lamelles ou en nids d'abeille, pour produire une surface de billes de caoutchouc cellulaire ayant des nervures en saillie.