Brevet FR2541390A1 — publié le 19840824

La présente invention concerne un éjecteurmélangeur à effet de trompe et plus particulièrement un thermocompresseur dans lequel on réalise un échange d'énergie entre un faible débit de vapeur motrice (ou autres gaz) à haute pression et-un débit important de vapeur molle ou saturante (ou autre gaz) qui se trouve ainsi régénérée. L'invention trouve en particulier une applican tion pour l'évaporation ou la concentration d'une solution et/ou suspension aqueuse dans le cadre de processus industriels utilisés par exemple par l'industrie sucriere, les laiteries, les distilleries ou brasseries, les usines de patte à papier, la chimie et la pétrochimie, le dessalement de l'eau de mer, etc. Les dispositifs connues de ce genre sont souvent bruyants et sensibles aux contraintes thermiques, ce qui nuit à leurs performances, à leur durée de vie et à leur sécurité d'emploi. La présente invention permet deobtenir des éjecteurs de haute performance, robustes et d'entretien aisé, ne presentant pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. Un éjecteur selon l'invention est du type compor- tant au moins un ajutage injecteur débouchssnt sensiblement au: droit du col d'un conduit melangeur-diffuseur a profil convergentdivergent ; selon l'invention ce conduit présente dans la zone de mélange une paroi sensiblement cylindrique de forte épaisseur raccordée à l'extrémité amont convergente et à l'extrémité aval divergente de ce conduit réalises en paroi mince. Avantageusement, le rapport d'épaisseur entre la paroi cylindrique épaisse du conduit et la paroi mince de ses extrémités estau moins de 5 à 10. La paroi de forte épaisseur peut être réalisée à partir d'une ébauche en forme de manchon sans soudure alésée et usinée avec précision tandis que les parois minces peuvent être réalisées à l'aide de tôles minces roulées et soudées. Avantageusement, la paroi épaisse présente-un effilement sur ses bords, les parois minces étant soudées sur les effilements correspondants. Le canal intérieur défini par la paroi épaisse comporte un tronçon cylindrique à section circulaire sensiblement constante. De préférence, le conduit mélangeur-diffuseur est inséré à l'intérieur d'une enveloppe tubulaire mince ou manchon de section.sensiblement constante de manière que la zoné de mélange-diffusion soit entourée par une double paroi. L'enceinte annulaire ainsi confinée peut être, au moins en partie remplie d'un matériau isolant thermique et/ou phonique. La paroi de forte epaisseur du conduit mélangeurdiffuseur peut etre fixée à l'enveloppe tubulaire ou manchon de façon amovible, l'extrémité aval divergente s'étendant jusqu'au voisinage de la paroi interne du manchon et étant guidée le long de celle-ci de manière a permettre des déplacements axiaux de la dite extrémité. Avantageusement, l'éjecteur comporte une pluralité de tubes injecteurs d'axes sensiblement parallèles. L'extrémité des ajutages inducteurs faisant saillie d'un corps en forme d'ogive est disposée légèrement en retrait de l'entrée de la zone de mélange à section sensiblement constante de manière à optimiser les performances du dispositifO La description qui va suivre en regard des dessins annexés fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un éjecteur-mélanyeur selon I' inventi9n. La figure 2 est une vue en.coupe prise selon la ligne II - II de la figure I. La figure 3 est une vue schématique illustrant l'application d'un thermocompresseur à une installation d'évaporation de produit. En regard des figures 1 et 2 on peut voir un corps creux 1 présentant un orifice d'entrée 2 et un orifice de sortie 3 d'axes sensiblement perpendiculaires. Ces orifices sont munis de brides 2a, 3a permettant leur raccordement à d'autres canalisations. A l'intérieur du corps 1 sont disposés plusieurs tubes injecteurs 4 (sept dans l'exemple représenté) , les ajustages injecteurs sont sensiblement parallèles et orientés selon l'axe A de l'orifice 3. Les tubes injecteurs 4 sont portés par un organe 5 en forme d'ogive lui-même vissé au corps 1. Cet organe portetube 5 présente une cavité 6 dans laquelle débouchent les tubes 4 et permettant de les alimenter en vapeur vive. Cette cavite 6 est elle meme alimentée par un ajutage 7 muni d'une crépine 8 assurant le filtrage de la vapeur vive.d'alimentation. Les tubes injecteurs 4 sont associés à un-conduit mélangeur-diffuseur 9 à profil convergent-divergent disposé selon l'axe A. Ce conduit présente dans la zone de mélange une paroi 10 de forte épaisseur alors que la partie convergente 11 et l'extrémité divergente 12 sont réalisées en paroi mince. La paroi de forte épaisseur 10 est réalisée à partir d'une ébauche en forme de manchon sans soudure alésée et usinée avec précision pour définir successivement une petite portion convergente C, une portion M cylindrique de section circulaire constante, une petite portion divergente D. La paroi lO-présente des extrémités effilés lOa lOb surlesquelles peuvent être soudées respectivement les parois minces 11 et 12. Celles-ci peuvent être réalisées à partir de tales minces roulées et soudées. On notera que seule la partie 10 du conduit 9 qui subit des contraintes mécaniques et thermiques importantes est réalisée en paroi épaisse usinée avec une grande précision, le reste du conduit étant réalisé de manière simple et économique en tôle mince. Les déformations susceptibles d'entre engendrées par ces contraintes sont donc évitées, ee qui permet de maintenir de bonne performances à l'appareil et d'en garantir la sécurite d'emploi. D'autre part, l'épaisseur de ia paroi 10 dans la zone de mélange procure un effet insonorisant très efficace et autorise un mélange sensiblement adiabatique de la vapeur vive avec la vapeur entraînée. Le rapport d'épaisseur entre la paroi épaisse et la paroi mince sera de préférence au moins de 5 à 10. Le conduit 9 est inséré à l'intérieur d'une enveloppe tubulaire mince ou manchon 13 de section cylindrique sensiblement constante, orienté selon l'axe À, et se raccordant à 1'orifice 3 du corps 1par une bride 13a. La partie 10 épaisse du conduit 9 est fixée au manchon 13 par l'intermédiaire d'une collerette 14-' serrée entre les brides 3a et 13a. La partie divergente 12 du conduit 9 s'étend jusqu'au voisinage de la paroi interne du manchon 13 et son extrémité libre est munie de pattes 16 de guidage de manière à autoriser des débattements axiaux. Le conduit 9 est ainsi facilement démontable. La double paroi constituée par le conduit 9 et l'enveloppe tubulaire ou manchon 13 confine une enceinte 15 qui contribue à l'insonorisation. Elle peut être remplie en partie ou totalement d'un matériau isolant tel que laine de verre, laine de roche, etc. Comme illustré sur la figure 1, l'extrémité des ajutages inducteurs 4 est disposée légèrement en retrait de l'entrée de la portion M constituant la zone de mélange. En fonctionn'ement, la vapeur vive est envoyée aux injecteurs par l'ajutage 7,- la vapeur entraînée arrivant par ltorifice 2 et la vapeur refoulée sortant par l'orifice 17 du manchon 13. Sur la figure 3, on a représenté très schématiquement une installation d'évaporation 20 comportant un échangeur 21. La vapeur molle ou saturante sortant de l'installation en 22 est régénérée par un thermocompresseur 23. La vapeur vive est envoyée en 24 et la vapeur molle entraînée en25 pour fournir une vapeur régénérée refoulée en 26 vers L'échångeur 21. REVENDICATIONS 1. Ejecteurmélangeur à effet de trompe du type comportant au moins un ajutage injecteur (4) débouchant sensiblement au droit du col d'un conduit mélangeurdiffuseur (9) à profil convergent-divergent, caractérisé en ce que ce conduit présente dans la zone de mélange une paroi t10) de forte épaisseur raccordée à l'extrémité amont (11) convergente et à l'extrémité aval (12) divergente de ce conduit réalisées en paroi mince. 2. Ejecteur selon la revendication 19 caractérisé en ce que le rapport d'épaisseur entre la paroi épaisse (io) et la paroi mince (11, 12) est au moins de 5 à 10. 3. Ejecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi de forte épaisseur (10) est réali- sée à partir dune ébauche usinée avec précision et que les parois minces (11, 12) sont réalisées à 11 aide de tales minces roulées et soudées. 4. Ejecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi épaisse présente un effilement (10a9 lob) sur ses bords et que les parois minces sont soudées sur les effilements correspondants. 5. Ejecteur selon l'une quelconque des revendications précédentés, caractérisé en ce que la paroi épaisse définit un canal intérieur comportant un tronçon cylindrique (M) à section circulaire sensiblement constante. 6. Ejecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit mélangeur diffuseur est inséré à l'intérieur d'une enveloppe tubulaire ou manchon g13) de section sensiblement constante de manière que la zone de mélange-diffusion soit entourée par une double paroi. 7. Ejecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'enceinte annulaire (15) confinée par la double paroi peut titre au moins en partie, remplie d'un matériau isolant. 8. Ejecteur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la paroi de forte épaisseur (10) du conduit mélangeur-diffuseur est fixée au manchon (13) de façon amovible, l'extrémité aval (12) du divergent s'étendant jusqu'au voisinage de la paroi interne du manchon et étant guidée le long de celle-ci de manière à permettre des déplacements axiaux de ladite extrémité. 9. Ejecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu1il comporte une pluralité de tubes injecteurs (4) dfaxes sensiblement pa allèles. 10, Ejecteur selon leune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité des ajutages inducteurs est disposée légèrement en retrait de l'entrée de la zone de mélange (M) à section sensiblement constante. 11. Ejecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz injecté est de la vapeur motrice à haute pressionS le gaz entratné étant de la vapeur molle ou saturante de manière à refouler une vapeur régénérée, éjecteur fonctionnant ainsi comme thermo- compresseur. 12. Application de l'éjecteur selon la revendication Il à l'évaporation ou à la concentration dsune solution et/ou suspension aqueuse,