Brevet FR2624947A1 — publié le 19890623

DISPOSITIF POUR FIXATION DE TUBES TRAVERSANT UNE PAROI La présente invention concerne un dispositif pour la fixation étanche d'un tube de section essentiellement circulaire traversant la paroi d'une capacité. L'invention est particulièrement utile pour pouvoir disposer des tubes en verre ou en quartz dans un réacteur de chloration radicalaire fonctionnant sous pression, ces tubes devant contenir des émetteurs ultra-violet (U.V.). Des procédés industriels utilisant des réacteurs photochimiques sont décrits par exemple dans le brevet européen EP 128818 ainsi que dans le brevet américain US 4.689.130. On a déjà décrit dans le brevet US 3.998. 477 un dispositif général de fixation d'un tube sur une tubulure d'une capacité. Le dispositif décrit est particulièrement adapté à la fixation d'un tube en quartz contenant un émetteur U.V. sur un réacteur de photochloration. Ce dispositif permet de disposer par exemple des tubes en quartz de 60 mm de diamètre et 3 m de long dans un réacteur de synthèse de chlorométhanes fonctionnant à une pression de bars. Ce dispositif permet une fixation étanche du tube en quartz tout en autorisant de légers mouvements du tube. Si les turbulences dans le réacteur sont très importantes ou si les tubes sont très longs, il peut se produire des ruptures de tubes ou des pliages si le tube est en acier, ces contraintes conduisent souvent à des déformations perma- nentes des joints à lèvres assurant l'étanchéité et des joints toriques en tête du tube à l'extérieur du réacteur. La demanderesse a maintenant trouvé un nouveau dispositif pour fixer de façon étanche un tube traversant la paroi d'une capacité et pouvant supporter les importantes contraintes mécaniques dues à un milieu liquide turbulent, et à l'effort résultant de l'effet de fond consécutif à la pression intérieure de la capacité sur la section du tube. La présente invention concerne un dispositif pour la fixation étanche d'un tube de section essentiellement circulaire traversant la paroi d'une capacité caractérisé en ce que l'extrémité du tube à l'extérieur de la capacité forme, en liaison avec une pièce en matériau souple, une rotule et que l'étanchéité du passage du tube à travers la paroi de la capacité est assurée par au moins un joint souple. L'invention concerne un tube en matériau quelconque et de dimen- sion quelconque. Le tube peut être par exemple en verre, en quartz, en graphite, ou à base de polymères tels que le polytétrafluoréthylène, le polypropylène, le polychlorure de vinyle, ou encore à base de métaux ou d'alliages tels que de l'acier, de l'acier plaqué, de l'acier inoxyda- ble, du nickel, du cuivre ou du monel. Le tube peut être plein ou creux. L'invention est particulièrement utile pour les tubes fragiles tels qu'en verre ou en quartz, comme ceux qu'on utilise pour disposer des émetteurs U.V. dans un réacteur photochimique. Bien que l'invention concerne des tubes de toutes tailles, elle est habituellement mise en oeuvre avec des tubes de diamètre compris entre 30 et 300 mm et de longueur entre i et 6 m. Ces tubes peuvent être en quartz ou en verre et sont creux pour pouvoir y disposer des lampes d'émission U.V. et si nécessaire un dispositif de refroidisse- ment. Le tube est presque entièrement dans la capacité et l'extrémité à l'extérieur de la capacité présente la forme d'une sphère centrée sur l'axe de symétrie longitudinal du tube et dont le rayon est supérieur au rayon extérieur du tube. Autour de cette partie sphérique du tube se trouve une pièce en matériau souple, l'ensemble forme une rotule et permet une légère rotation du tube autour du centre de la sphère pour absorber les vibrations et surtout permet le maintien du tube en s'opposant à l'effet de fond sur la section du tube. Comme matériau souple on utilise les matériaux habituels pour les joints, à savoir les caoutchouc naturels ou de synthèse, des polymères fluorés, chloro- fluorés, des copolymères éthylène propylène.... La capacité sur laquelle on fixe le tube peut être par exemple un réservoir, un réacteur chimique, une colonne de distillation. L'inven- tion est particulièrement utile dans le cas de capacités sous pression ou sous vide. Un système quelconque permet de solidariser la capacité et la pièce en matériau souple autour de la rotule. Ce système. quelcon- 3Q que est par exemple un cylindre creux partiellement obturé à une extrémité et dont l'autre extrémité vient s'adapter sur la tubulure de la capacité par laquelle le tube pénètre dans la capacité. L'étanchéité du passage du tube à travers la paroi de la capacité est assurée par au moins un joint souple. La nature du joint est déterminée par la nature chimique des réactifs chimiques devant être présents dans la capacité et qui sont en contact avec le joint. On utilise par exemple du caoutchouc naturel ou synthétique ou des polymè- res de synthèse tels que des polymères fluorés, chlorofluorés, des 262494? copolymères éthylène propylène... On préfère utiliser un joint dit "joint à lèvres". Selon une autre forme préférée de l'invention, on utilise 2 joints à lèvres. On entend par joints à lèvres tout joint du type présentant une zone de contact ou deux zones de contact séparées par une zone centrale vide. Ce type de joint peut aussi avoir une forme telle que la pression du fluide qu'on veut retenir appuie le joint sur la surface de contact, renforçant ainsi l'étanchéité. Ce joint peut comporter une âme métallique ou un matériau de synthèse et donnant l'élasticité, et le tout est recouvert de matière souple du type caoutchouc ou élastomère de synthèse. Selon une autre forme préférée de l'invention, on utilise une rotule partielle, c'est-à-dire une rotule qui ne permet pas une rota- tion complète mais sur moins de 15 . La sphère précédente n'est donc pas complète et se présente come le reste de la sphère précédente limitée par un cylindre dont l'axe est confondu avec l'axe du tube et dont le rayon est inférieur au rayon de la sphère -et supérieur au rayon extérieur du tube. On obtient ainsi un tube avec une sorte de bulbe à une extrémité, ce bulbe comportant deux secteurs symétriques par rapport à un plan de symétrie de la sphère initiale, ledit plan de symétrie etant perpendiculaire à l'axe de symétrie longitudinal du tube. Dans cette forme préférée, la pièce en matériau souple qui forme rotule avec le reste de sphère, se réduit à deux joints en matériau souple qui s'appliquent contre les secteurs sphériques du reste de la sphère. La planche unique représente une forme particulière de l'inven- tion. Le tube 1 est fixe sur la tubulure 2 de la capacité. 3 et 4 représentent 2 joints à lèvres et 5 est une cale pour positionner et maintenir ces 2 joints à lèvres. 6 est une pièce mécano soudée qui est solidarisée à la tubulure de la capacité par des boulons (9). Les deux joints 7 et 8 représentent la pièce en matériau souple qui forment avec les secteurs sphériques 10 et 11 une rotule. R représente le rayon de la sphère. Le tube présente une ouverture 16 pour y introduire les émetteurs U.V. et leur dispositif de refroidissement si nécessaire. La pièces 12 avec l'aide des boulons 13 permet de régler et de serrer les joints 7 et 8. Un orifice 14 entre les deux joints à lèvres et qu'on. peut obturer par une vis, permet de savoir si le premier joint à lèvres 3 présente une fuite. L'orifice 15 permet l'alimentation électrique de la lampe U.V. qui est dans le tube 1. On n'a pas représenté le système de bouchage de l'orifice 15 qui évite de vider le contenu de la capa- cité en cas de rupture du tube 1. Les joints 7 et 8 permettent donc de maintenir le tube 1, en résistant à l'effet de fond du à la pression à l'intérieur de la capacité sur la section du tube. Ces joints 7 et 8 permettent une légère rotation du tube autour du centre de symétrie de la sphère partielle formant bulbe -à l'extrémité du tube, cette rotation est limitée par les joints à lèvres 3. et 4. Bien que la rotation soit limitée, elle est suffisante pour éviter les ruptures dues aux turbu- lences du milieu liquide à l'intérieur de la capacité. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour fixation étanche d'un tube de section essen- tiellement circulaire traversant la paroi d'une capacité caractErisé en ce que: - - l'extrémité du tube à l'extérieur de la capacité forme, en liaison avec une pièce en matériau souple, une rotule, - l'étanchéité du passage du tube à travers la paroi de la capa- cité est assurée par au moins un joint souple. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint souple est un joint à lèvres. 3. Dispositif selon la revendication i ou 2, caractérisé en ce que la rotule est partielle et est formée par l'extrémité du tube de forme sphérique dont le centre est sur l'axe de symétrie longitudinal du tube 15 et est limitée par un cylindre dont l'axe est confondu avec l'axe du tube et dont le rayon est inférieur au rayon de la sphère et supérieur au rayon extérieur du tube, cette sphère partielle étant en contact avec 2 joints souples. 4. Dispositif selon l'une des revendications i à 3, caractérisé en ce que le tube contient des émetteurs ultra-violets.