Brevet FR2564743A3 — publié le 19851129

FR 2564743 A3 19851129 FR 8507623 A 19850521 La présente invention est relative à un dispositif d'amenée pour une installation à plusieurs étages qui comprend des gouttières distinctes assurant la répartition uniforme d'un liquide sur les tubes chauffants d'évaporateurs à cascade, utilisés notamment dans l'industrie sucrière, et une conduite centrale d'amenée du liquide, dont l'ouverture de sortie est entourée par un récipient de stabilisation ouvert en haut et en bas, au-dessous duquel se trouve un cône de répartition qui est entouré, à une certaine distance, par une enveloppe de l'installation de répartion comportant un orifice de sortie du liquide correspondant à l'étage supérieur de la répartition des gouttières. Dans les évaporateurs à cascade, le liquide qui doit s'évaporer traverse de haut en bas, en couche mince, des tubes qui sont chauffés de l'extérieur par de la vapeur. Par apport de chaleur, le liquide se vaporise le long des parois des tubes chauffants. Pour qu'il n'y ait pas, sur les parois intérieures des tubes chauffants, formation d'une pellicule de liquide trop épaisse qui aurait une influence défavorable sur la vaporisation, il faut que la quantité de liquide amenée aux différents tubes chauffants ne soit pas excessive. L'évaporation du liquide produit dans les tubes chauffants, de la vapeur qui se déplace vers le bas avec le liquide à concentrer. La vapeur produite non seulement pousse la pellicule de liquide contre la paroi du tube, mais, également favorise l'écoulement vers le bas. De plus en raison de l'éva- poration, la pellicule de liquide va en s' amincissant le bas. Elle ne doit cependant pas s'amincir au point de se déchirer, ce qui amènerait la surchauffa du liquide. Pour que ces conditions soient remplies, il faut que chaque tube chauffant reçoive la même quantité, exactement déter rainée à l'avance du liquide à évaporer. Pour la réalisation d'une répartition uniforme du liquide qui arrive en un jet épais en plusieurs courants individuels peu importants, on connaît des dispositifs de formes variées tels qu'appareils à douches, buses, corps suspendus, plaques perforées etc. On connaît un dispositif de répartition d'un liquide sur les tubes d'évaporateurs à cascade (DE-PS 25 54 071) Le principe de cette répartition de liquide consiste en ce que le liquide qui arrive sous la forme d'un jet épais est subdivisé par débordement, en plusieurs courants minces. Il faut que le courant de liquide arrivant dans le dispositif soit d'abord calmé pour que la répartition puisse s'effectuer de tous côtés d'une manière uniforme. Le liquide qui doit être réparti et qui est constitué, par exemple, par du jus sucré, est généralement surchauffé, ce qui a pour effet de provoquer, à l'intérieur du dispositif de répartition, la formation de liqueurs. Cette formation de liqueurs accentue l'agitation et l'accumulation d'énergie dans la grande quantité de liquide qui arrive au moment où il sort de la canalisation d'amenée centrale. Le récipient de stabilisation prévu dans le dispositif connu ne suffit pas pour que soit obtenu une stabilisation suffisante du liquide . Au contraire, en raison du potentiel d'énergie élevé qu'il possède le liquide se précipite dans les gouttières de sortie. Il en résulte qu'à l'intérieur de l'enveloppe de répartition, le liquide se répartit d'une manière inégale entre les gouttières d'évacuation et que, de ce fait, non seulement les conduits de sortie ne reçoivent pas les mêmes quantités de liquide, mais également, que le liquide coule dans la zone des diamètres extérieurs de l'étage de gouttière supérieur.Il en résulte que dès l'étage supérieur des gouttières, la répartition du liquide n'est pas régulière, Cette répartition inégale ne peut plus être compensée dans les étages suivants, de sorte que la répartition définitive sur les différents tubes chauffants ne présente aucune régularité. Le but de l'invention est la réalisation d'un dispositif d'amenée qui assure une répartition régulière du liquide de manière que tous les tubes chauffants soient arrosés par la même quantité déterminée à l'avance, du liquide qui doit être évaporé, Ce but est atteint, suivant l'invention, du fait que le récipient de stabilisation est constitué par un tube lisse et que des diamètres extérieurs du cône de répartition et de l'enveloppe de l'installation de répartition sont plus grands que le diamètre extérieur du dispositif de répartition du liquide, le fond de l'installation de répartition se trouvant à une certaine distance au-dessous du cône de répartition et laissant libre une ouverture centrale qui est adaptée au diamètre moyen de l'étage de gouttières supérieur et à laquelle est relié un canal annulaire. Cette disposition permet d'obtenir une distribution uniforme, régulière et en anneau, sur l'étage de gouttières supérieur. Dans le tube de stabilisation, puis sur le cône de répartition, le liquide, sur une surface qui va s'agrandissant rapidement, se sépare rapidement de la liqueur de détente à laquelle il était mêlé. Dans ces conditions, le courant liquide amené en position centrale en traversant le tube de stabilisation légèrement surelevé dans lequel la surface du liquide est encore oscillante s'écoule, en compensation, uniformément dans le sens radial vers l'ex térieur sur la surface du cône de répartition. De ce fait, l'énergie que le liquide possédait à l'entrée est atténuée par suite de la déviation et de l'élargissement de la surface de la section d'entrée disponible.Le courant liquide est alors dévié au contact de la paroi intérieurede l'enveloppe du dispositif de répartition et amené, en suivant le fond vers l'intérieur, jusqu'à l'ouverture centrale. La distance entre le bord du cône de répartition et le fond est presque égale à la hauteur d'accumulation du liquide à l'emplacement de la déviation*. Le rétrécissement et la présence du cône situé au-dessus assurent un écoulement régulier et uniforme de la couche de liquide hors du dispositif de répartition dans le canal annulaire. On obtient, de cette manière, à l'intérieur du canal annulaire, un écoulement calme et sans vagues du liquide. Pour améliorer l'écoulement de déviation du liquide qui doit être réparti, on donne au fond de l'enveloppe du dispositif de répartition une certaine inclinaison vers le centre du dispositif. Pour des raisons de fabrication, le canal annulaire est formé par un tube intérieur et par un tube extérieur, le tube intérieur étant fixé à la partie inférieure du cône de répartition et le tube extérieur étant fixé dans la zone de l'ouverture au niveau du fond de l'enveloppe du dispositif de répartition. Pour que les résidus de liqueur entraînés ne provoquent pas une nouvelle agitation dans le canal annulaire, le tube intérieur est muni, dans sa partie supérieure, d'ouvertures d'évacuation des gaz. Pour assurer le nivellement de la quantité de liquide qui arrive dans le canal annulaire, on associe au tube extérieur du canal annulaire un tube déplaçable subdivisé en segments, ce qui permet de modifier la section délimitée par le fond de l'enveloppe du dispositif de répartition et le cône de répartition, De plus, les segments permettent de mettre à l'horizontale la section d'entrée dans le canal annulaire et, de ce fait, de compenser tout manque de précision résultant des conditions de fabrication. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé La figure unique représente le dispositif d'amenée et les deux étages supérieurs de la répartition par gouttières, L'enveloppe de l'évaporateur et les tubes chauffants ne sont pas représentés. Le liquide qui doit être évaporé est introduit par un tube 1 d'amenée du liquide, dans un tube de stabilisation 2 qui a un diamètre nettement supérieur à celui du tube 1. Au dessous d'un passage libre 3 pour l'écoulement, le dispositif comporte, au#dessous du tube 2, un cône de répartition 4 dont le diamètre extérieur est supérieur au diamètre extérieur de l'étage de gouttières supérieur 14.Du fait que l'un des diamètres est plus grand, le cône de répartition 4 est entouré, à une certaine distance, par une enveloppe 5 du dispositif de répartition à laquelle se rattache un fond 6 situé au-dessous du cône de répartition 4 et incliné vers l'intérieur. Ce fond comporte une ouverture centrale 7 à laquelle se raccorde un canal annulaire 8 dirigé vers le bas.Le canal annulaire 8 est formé par un tube intérieur 9 et par un tube extérieur 10, le tube 9 étant fixé du coté inférieur du cône de répartion 4 et le tube extérieur 10 étant fixé au fond 6 de l'enveloppe 5 du dispositif de répartion. Le canal annulaire 8 est monté de telle manière qu'il se trouve à peu près au milieu de l'étage annulaire supérieur 14 et, de ce fait, répartit le liquide à évaporer suivant un courant annulaire uniforme, depuis le milieu sur l'étage de gouttières annulaire 14.Un tube réglable 11, placé dans la zone du tube extérieur 10 permet de modifier la section 17 et, de cette manière, de régler l'amenée, dans le canal annulaire 8 du liquide arrivant par le canal de déviation 18. De plus, on peut mettre en position horizontale la section d'entrée dans le canal annulaire 8, de ranière à compenser toutes les imprécisions résultant des conditions de fabrication. Au-dessous de l'étage de gouttières annulaire supérieur 14, le dispositif comporte deux étages de gouttières annulaires 15 et 16 qui sont disposées au-dessous des trop plein intérieur et extérieur de l'étage de gouttières supérieures, Au-dessous des étages 15 et 16, le dispositif comprend d'autres étages qui, pour plus de clarté, n'ont pas été représentés, Par rapport aux dispositifs connus, l'utilisation d'un tube de stabilisation lisse 2 présente l'avantage que, même en cas d'augmentation du courant de liquide amené, la répartition du jus ne présente pas de difficultés car le courant de liquide en excès peut déborder au niveau du bord supérieur du tube 2 et, de ce fait, se mélanger au courant de liquide qui arrive par la section 3. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'amenée pour une installation de répartition uniforme d'un liquide sur les tubes chauffants d'évaporateurs à cascade, en particulier pour l'industrie sucrière, comprenant une conduite centrale d'amenée du liquide, dont l'ouverture de sortie est entourée par un récipient de stabilisation ouvert vers le haut et vers le bas, au-dessous duquel se trouve un cône de répartition qui est entouré, à une certaine distance, par une enveloppe de l'installation de répartition comportant un orifice de sortie du liquide, caractérisé en ce que le récipient de stabilisation est constitué par un tube lisse (2) et que les diamètres extérieurs du cône de répartion (4) et de l'enveloppe (5) de l'installation de répartition sont supérieurs au diamètre extérieur du dispositif (14) de répartition du liquide, le fond (6) de l'enveloppe (5) de l'installation de répartion se trouvant à une certaine distance au-dessous du -c8hè- de répartition (4) et laissant libre une ouverture (7) qui est adaptée au diamètre moyen de l'installation (14) de répartition du liquide et à laquelle se raccorde un canal annulaire (13). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond (6) de l'enveloppe(5) de l'installation de répartition est incliné vers le centre de l'installation. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le canal annulaire (8) est constitué par un tube intérieur (9) et par un tube extérieur (10), le tube intérieur (9) étant fixé au côté inférieur du cône de répartition (4) et le tube extérieur (10) étant fixé dans la zone de l'orifice (7) ménagé dans le fond (6) de l'enveloppe (5) de l'installation de répartition. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tube intérieur (9) comporte, à sa partie supérieure, des ouvertures (12), 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on associe au tube extérieur (10) du canal annulaire (8) un tube déplaçable (11). 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le tube (11) est subdivisé en segments,