Brevet FR2672670A1 — publié le 19920814

La présente invention a trait aux échangeurs de chaleur rotatifs constitués par plusieurs tubes parallèles disposés autour de l'axe de rotation, qui est horizontal ou légèrement incliné, et conçus pour soumettre des matières solides, sous forme divisée, 4 un traitement thermique par contact avec un gaz. Pour améliorer les échanges thermiques, les tubes sont généralement équipés intérieurement de pales ou de godets qui soulèvent la matière, pendant le mouvement ascendant des tubes, puis la laissent retomber en pluie; ces pales ou godets peuvent aussi servir a assurer la progression de la matière le long des tubes, notamment lorsque l'axe de rotation est horizontal. Pour certaines applications, il est nécessaire de limiter le débit du gaz circulant dans les tubes, pour éviter qu'il entraîne les particules fines des matières traitées, et par conséquent, de réduire le débit des matières. Les volumes de matière soulevés par les pales ou godets sont alors relativement faibles et ceux-ci se vident rapidement, de sorte que les échanges thermiques entre les matières et le gaz sont mauvais. Le but de la présente invention est d'améliorer le rendement thermique des échangeurs de ce type en augmentant le débit des matières dans la partie aval des tubes, en considérant le sens de déplacement des matières, par recyclage des matières traitées. Ce recyclage permet d'améliorer le remplissage des pales ou godets qui se vident plus lentement et progressivement en formant des rideaux de matière qui occupent une partie importante de la section des tubes, ce qui améliore les échanges thermiques. Cette plus grande dispersion des matières dans le courant de gaz peut provoquer l'entraînement des fines particules de la matière par le gaz, mais celles-ci se sépareront du gaz dans la partie amont des tubes, où la section offerte au courant de gaz est plus grande, et seront donc récupérées. L'échangeur de chaleur objet de l'invention est caractérisé en ce que chaque tube est équipé, dans sa partie aval en considérant le sens de circulation des matières, d'un conduit de recyclage placé a l'extérieur du tube et dont les extrémités sont raccordées au tube en deux points axialement espacés et situés sur deux génératrices du tube circonférentiellement espacées l'une de l'autre de telle sorte qu'au cours de la rotation du tube une fraction des matières approchant de la sortie tombe dans 1 'extrémité aval dudit conduit, se déplace ausqutà son extrémité amont et est réintroduite dans le tube. L'invention permet, notamment, d'améliorer a peu de frais l'efficacité des échangeurs existants lorsque leur mauvais rendement thermique est dû à une dispersion insuffisante des matières dans le courant de gaz résultant soit d'un débit de matière insuffisant, soit d'une mauvaise conception des pales ou godets équipant les tubes. Les caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, 4 titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'invention et sur lesquels La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un échangeur de chaleur multitubes réalisé conformément à l'invention; et La figure 2 est une coupe transversale de l'échangeur, suivant C - C. L'échangeur représenté sur les dessins est destiné au séchage et au refroidissement du sucre, mais cette utilisation n'est pas limitative. Cet échangeur est constitué par deux faisceaux de tubes parallèles 10 et 12 dont les axes sont situés sur deux surfaces cylindriques coaxiales, l'axe de ces deux surfaces coincidant avec l'axe de rotation de l'échangeur qui est horizontal. Les extrémités des tubes 10 sont fixées sur deux flasques 14 et 16 qui sont eux-mêmes fixés sur un tube central 18 qui est porteur et moteur. L'une des extrémités des tubes 12 est également fixée sur le flasque 14 et leur autre extrémité est supportée par un flasque 19, fixé sur les tubes 10, de façon à pouvoir se déplacer axialement par rapport à ce flasque. A leur extrémité adjacente au flasque 14, les tubes 10 et 12 débouchent dans une chambre 20 délimitée par le flasque et un capot fixe 22. A cette même extrémité, chaque tube 10 est relié à un tube 12 par une goulotte 28 qui permet le passage des matières d'un tube a l'autre; ces goulottes sont situées à une certaine distance de l'extrémité des tubes pour éviter que les matières sortent des tubes et tombent dans la chambre 20, et des hélices fixées l'intérieur des tubes, entre leur extrémité et les goulottes ramènent vers celles-ci les matières qui ont été entraînées dans cette zone par les gaz. A leur autre extrémité, les tubes 10 débouchent dans une virole coaxiale 32 fixée sur le flasque 16. Une goulotte d'alimentation 34 débouche dans cette virole. Des hélices 35 fixées à l'intérieur de celle-ci et des cuillères 36 fixées sur le flasque 16 permettent d'introduire les matières à traiter dans les tubes 10. L'extrémité de la virole 32 est fermée par un capot 38. A leur extrémité adjacente au flasque 19, les tubes 12 débouchent dans une chambre délimitée par ce flasque et un capot 44. Les tubes sont équipés intérieurement de pales qui assurent à la fois la dispersion des matières dans les gaz et leur avancement de l'extrémité d'alimentation vers les goulottes 28 pour les tubes 10 et en sens inverse pour les tubes 12. En fonctionnement, le sucre à sécher est introduit dans la virole 32, par la goulot te 34 et amené dans les tubes 10 par les hélices 35 et les cuillères 36. Il est ensuite déplacé jusqu'à l'autre extrémité des tubes 10 par les pales qui les équipent, puis introduit dans les tubes 12 à travers la goulotte 28. Au cours de ce déplacement, le sucre est séché par de l'air chaud introduit dans le capot 38 et circulant dans les tubes 10, dans le même sens que le sucre; à la sortie des tubes 10 l'air est collecté dans la chambre 20 qui est reliée à une conduite d'évacuation. Dans les tubes 12, le sucre séché est déplacé, par les pales dont les tubes sont munis, Jusqu'à l'extrémité de sortie puis déversé dans le capot 44 et évacué à travers un sas. Au cours de ce déplacement, le sucre est refroidi au moyen d'air frais introduit dans le capot 44 et circulant dans les tubes 12, à contre-courant du sucre, Jusqu'à la chambre 20 d'où il est évacué avec l'air provenant des tubes 10. Conformément à l'invention, on augmente le débit de sucre circulant dans la partie aval, en considérant le sens de déplacement du sucre, des tubes 12 en équipant chacun d'eux d'un conduit extérieur 50 assurant le recyclage d'une partie du sucre arrivant à l'extrémité de sortie des tubes Ce conduit est placé à l'extérieur du tube 12 auquel il est associé et ses extrémités sont raccordées au tube en deux points A et B axialement espacés l'un de l'autre et situés sur deux génératrices du tube circonférentiellement espacées l'une de l'autre. Ces points de raccordement sont placés de telle sorte que le sucre contenu dans un tube 12, et qui forme un talus, commence à se déverser dans le conduit 50 par son extrémité aval, c'est-à-dire l'extrémité la plus proche de l'extrémité de sortie du tube 12, dès que le tube 12 commence à parcourir la partie descendante de sa course et continue à sty déverser sur environ un quart de tour. Par suite de la rotation du tube 12, le sucre qui s'est déversé dans les conduits 50 s'écoule dans ces derniers Jusqu'à leur extrémité amont et en sort pour revenir dans les tubes 12 lorsque ceux-ci se trouvent dans la partie inférieure de leur trajet.Dans le cas où les conduits 50 sont placés à l'avant, en considérant le sens de rotation de l'échangeur, des tubes comme représenté sur les dessins, le point de raccordement aval A est plus près de l'axe de rotation de l'échangeur que le point de raccordement amont B. Dans tous les cas, si on considère le sens de rotation du talus de sucre dans le tube 12, le point A se trouve en amont du point B. Le taux du recyclage réalisé au moyen des conduits 50 dépend de leur section et de l'écart angulaire entre les points de raccordement des deux extrémités de chaque conduit au tube 12. Pour augmenter ce taux, on peut associer à chaque conduit 50, placé à l'avant du tube, en considérant le sens de rotation de l'échangeur, un second conduit placé à l'arrière, dans la même région du tube. On pourrait éventuellement prévoir sur chaque tube plusieurs conduits analogues au conduit 50 échelonnés le long du tube pour recycler le sucre par étapes vers l'amont. Il est bien évident, par ailleurs, que l'invention ne s'applique pas seulement aux échangeurs du type décrit, mais à tout échangeur multitubes et notamment à ceux ne comportant qu'un seul faisceau de tubes avec entrée des matières à traiter à une extrémité et circulation des gaz à co ou contrecourant. REVENDICATIONS Echangeur de chaleur rotatif pour le traitement thermique de matières solides sous forme divisée au moyen de gaz , constitué par plusieurs tubes parallèles disposés autour de l'axe de rotation et équipés intérieurement de pales ou de godets qui soulèvent les matières, caractérisé en ce que chaque tube (12) est équipé dans sa partie aval, en considérant le sens de déplacement des matières, d'un conduit de recyclage (50) placé à l'extérieur du tube et dont les extrémités sont raccordées au tube en deux points axialement espacés et situés sur deux génératrices du tube circonférentiellement espacées l'une de l'autre de telle sorte qu'au cours de la rotation de l'échangeur une fraction des matières approchant de la sortie du tube tombe dans l'extrémité aval dudit conduit, se déplace jusqu'à son extrémité amont et est réintroduite dans le tube 2. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque tube est équipé de plusieurs conduits de recyclage.