Brevet FR2672815A1 — publié le 19920821

La présente invention est relative à un dispositif d'étanchéité entre un tronçon de garnissage cylindrique et une virole qui l'entoure, du type comprenant une ceinture appliquée sur la périphérie du tronçon de garnissage, et des moyens reliant à joint étanche la ceinture à la paroi intérieure de la virole. Elle s'applique en particulier aux garnissages du type dit "ondulé-croisé". L'utilisation en distillation de garnissages pose le problème de l'étanchéité entre ces garnissages et la virole dans laquelle ils sont installés. En effet, le but recherché est de réaliser un bon échange de chaleur et de matière par la mise en contact intime dans le garnissage du liquide qui descend et de la vapeur qui monte. Ce but n'est pas atteint si du gaz et du liquide en quantités incontrôlées by-passent les tronçons de garnissage par la zone annulaire située entre le garnissage et la virole de la colonne. Un autre problème crucial pour l'utilisation des garnissages réside dans l'effet de paroi", c'està-dire dans la tendance du liquide à s'accumuler sur la périphérie des garnissages puis à y ruisseler sans échanger chaleur et matière avec le gaz montant. Pour éviter ceci, on est amené à réaliser chaque tronçon de distillation en plusieurs tronçons de garnissage séparés, avec des moyens de renvoi du liquide vers l'axe entre les différents tronçons de garnissage, ce qui augmente la hauteur de la colonne de façon coûteuse. L'invention a pour but de fournir un dispositif d'étanchéité qui s'oppose dans une certaine mesure à cet effet de paroi. A cet effet r l'invention a pour objet un dispositif d'étanchéité du type précité, caractérisé en ce que la ceinture comporte le long de son bord inférieur une série de dents inclinées vers l'axe de la virole. Suivant d'autres caractéristiques - les dents sont adjacentes les unes aux autres sur tout le pourtour du dispositif; - les dents ont une forme triangulaire, à extrémité pointue; - la ceinture comporte des incisions verticales de part et d'autre de chaque dent, définissant autant de languettes flexibles; - lesdits moyens comprennent une partie évasée partant du bord supérieur de la ceinture et s'appliquant à joint étanche contre la paroi intérieure de la virole; - la partie évasée forme une bande pourvue d incisions verticales qui s'étendent jusque dans la ceinture, ces incisions étant décalées d'un demi-pas par rapport à celles prévues de part et d'autre de chaque dent. L'invention a également pour objet une colonne de distillation à garnissage qui comprend au moins un tronçon de garnissage cylindrique comportant sur sa périphérie au moins un dispositif d'étanchéité tel que défini ci-dessus. La ceinture du dispositif d'étanchéité peut être fixée sur le tronçon de garnissage par au moins une couronne de vis radiales traversant la ceinture et vissées dans le garnissage, ou bien, en variante, au moyen d'au moins un cerclage. Suivant un mode de réalisation, le tronçon de garnissage comporte à sa base un dispositif d'étanchéité comportant une ceinture qui s'applique sur sa périphérie, des moyens reliant à joint étanche la ceinture à la paroi intérieure de la virole, et un talon horizontal qui part du bord inférieur de la ceinture et s'applique contre la tranche d'extrémité inférieure du garnissage. Des exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard du dessin annexé sur lequel - la Figure 1 est une vue en élévation d'un dispositif d'étanchéité conforme à l'invention; - la Figure 2 en est une vue prise en coupe suivant la ligne Il-Il de la Figure 1; - la Figure 3 illustre schématiquement, en coupe longitudinale, une partie d'une colonne de distillation conforme à l'invention; - la Figure 4 est une vue analogue d'une variante; et - la Figure 5 est une vue analogue à plus grande échelle d'un dispositif d'étanchéité suivant l'invention monté sur un tronçon de garnissage. Le dispositif d'étanchéité représenté aux Figures 1 et 2 est réalisé à partir d'une bande continue en une matière élastique appropriée de faible épaisseur telle qu'un métal ou une matière plastique. Cette bande est disposée autour d'un tronçon ou "pack" cylindrique 2 de garnissage du type "ondulé-croisé" représenté partiellement et schématiquement aux Figures 3 à 5, ceci de manière que ses bords d'extrémité se rejoignent et soient reliés de façon étanche par tout moyen approprié, par exemple par recouvrement et fixation simultanée sur le tronçon de garnissage. Comme il est bien connu, un pack de garnissage ondulé-croisé est constitué d'un paquet de lamelles ondulées disposées chacune dans un plan général vertical et accolées les unes aux autres, chaque lamelle ayant une forme générale rectangulaire. Les la melles sont ondulées en oblique, et le sens d'inclinaison des ondes est inversé d'une lamelle à la suivante. Toutes les lamelles ont la même hauteur, tandis que leur longueur, ou dimension horizontale, augmente d'une valeur minimale, pour une lamelle extrême r à une valeur maximale pour la lamelle médiane, puis diminue jusqu'à la même valeur minimale pour l'autre lamelle extrême. Comme on le voit aux Figures 1 et 2, la bande précitée présente trois zones qui s'étendent sur toute sa longueur - une zone médiane ou ceinture 3, d'orientation verticale r dont la partie intermédiaire 4 est continue et qui est délimitée par un bord supérieur 5 et un bord supérieur 6 horizontaux; - une zone supérieure 7 qui forme un angle aigu avec la verticale, par pliage le long du bord 5, dans un premier sens, de la partie de la bande située au-dessus de ce bord. Cette zone 7 comporte à intervalles réguliers des incisions verticales 8 qui partent de son bord supérieur libre et pénètrent légèrement dans la ceinture 3.Ces incisions 8 délimitent entre elles autant de languettes flexibles 9; - une zone inférieure 10 constituée de dents Il en forme de triangle isocèle, adjacentes les unes aux autres et se terminant par une pointe inférieure lIA, le bord 6 constituant l'ensemble des bases de ces triangles. Cette zone est repliée le long du bord 6 dans le sens opposé à la zone supérieure 7 (Figure 2), ce qui confère à la bande un profil en forme générale de S. De chaque point commun à deux dents successives, situé sur le bord 6, part vers le haut une incision verticale 12 ménagée dans la ceinture 3. Les incisions 12 sont équidistantes les unes des autres et séparées de la même distance d que les incisions 8, et elles sont décalées d'un demi-pas par rapport à ces dernières. Les incisions 12 et les dents Il définissent ainsi une série de languettes flexibles 13 adjacentes les unes aux autres. Un premier mode de montage du dispositif, plus particulièrement adapté aux colonnes de distillation de grand diamètre, est représenté sur la Figure 3. il s'agit d'un cerclage 14 qui applique fermement la partie intermédiaire 4 de la ceinture sur la périphérie du tronçon de garnissage 2. En variante (Figure 4), la partie intermédiaire 4 est appliquée sur la périphérie du garnissage par vissage direct au moyen d'une ou plusieurs couronnes de vis radiales 15 qui traversent cette partie 4. Cette variante convient plus particulièrement pour les colonnes de distillation de petit diamètre. Dans les deux cas, on peut prévoir plusieurs dispositifs d'étanchéité identiques répartis sur la hauteur du tronçon de garnissage, comme représenté sur la Figure 3, et fixer à la base de ce tronçon un dispositif analogue 101 (Figure 4) dans lequel les dents Il et les incisions 12 sont supprimées tandis qu'un talon 16 horizontal fait saillie vers l'intérieur à partir du bord 6 et s'applique sur la tranche d'extrémité inférieure du tronçon de garnissage. Dans tous les cas, le diamètre extérieur de la zone 7 est supérieur au diamètre intérieur de la virole 17 de la colonne de distillation. Ainsi, lorsque le tronçon de garnissage est enfilé dans cette virole 17, les languettes 9 se recourbent vers l'intérieur pour s'appliquer élastiquement contre la paroi intérieure de la virole, de sorte que l'on obtient à cet emplacement une étanchéité au gaz et au liquide. La Figure 5 représente plus en détail la configuration du dispositif 1 après sa fixation sur un tronçon de garnissage 2, cette fixation étant supposée réalisée au moyen de deux couronnes de vis indiquées par leurs axes : seule la partie 4 est appliquée contre la périphérie cylindrique du tronçon 2, et les dents 11 pénètrent plus ou moins entre les lamelles du garnissage. Ce faisant, elles forcent les languettes 13 à fléchir vers l'extérieur dans une mesure correspondante. il est à noter à ce sujet que dans les modes de réalisation décrits, du fait que l'écartement entre les plans généraux des lamelles est constant, les dents 11 ne peuvent pas se trouver toutes en regard d'un intervalle séparant deux lamelles, ceci quelle que soit la valeur du pas d. Pour obtenir un tel résultat, il faudrait faire varier la largeur des dents et monter le dispositif 1 dans une orientation angulaire déterminée sur le garnissage, ce qui constitue une variante de l'invention. En fonctionnement, comme indiqué par des flèches sur la Figure 5 r 5, étanchéité obtenue de la manière expliquée plus haut entre les languettes 9 et la virole 17 oblige la totalité du gaz montant à pénétrer dans le tronçon de garnissage. De plus, le liquide 18 ruisselant le long du bord d'extrémité vertical des lamelles, ainsi que le liquide éventuel 19 ruisselant le long de la virole, est guidé le long de chaque languette 13 jusqu'à la pointe 11A correspondante, ce qui tend à le renvoyer à l'intérieur du pack 2. Ainsi, le dispositif 1 remplit non seulement les fonctions d'arrêt du gaz et du liquide contenus dans l'espace annulaire qui sépare le pack de la virole, mais également une fonction de renvoi du liquide dans le pack qui s'oppose à l'effet de paroi. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'étanchéité entre un tronçon de garnissage cylindrique (2) et une virole (17) qui l'entoure, du type comprenant une ceinture (3) appliquée sur la périphérie du tronçon de garnissage, et des moyens (7) reliant à joint étanche la ceinture à la paroi intérieure de la virole, caractérisé en ce que la ceinture comporte le long de son bord inférieur (6) une série de dents (11) inclinées vers l'axe de la virole. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les dents (11) sont adjacentes les unes aux autres sur tout le pourtour du dispositif (I). 3 - Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les dents (11) ont une forme triangulaire, à extrémité pointue (11A). 4 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la ceinture (3) comporte des incisions verticales (12) de part et d'autre de chaque dent (11), définissant autant de languettes flexibles (13). 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens (7) comprennent une partie évasée partant du bord supérieur (5) de la ceinture (3) et s'appliquant à joint étanche contre la paroi intérieure de la virole (17). 6 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la partie évasée (7) forme une bande pourvue d'incisions verticales (8) qui s'étendent jusque dans la ceinture (3), ces incisions étant décalées d'un demi-pas par rapport à celles (12) prévues de part et d'autre de chaque dent (11). 7 - Colonne de distillation à garnissage, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un tron çon de garnissage cylindrique (2) comportant sur sa périphérie au moins un dispositif d'étanchéité (1) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8 - Colonne de distillation suivant la revendication 7, caractérisée en ce que la ceinture (3) du dispositif d'étanchéité (1) est fixée sur le tron çon de garnissage (2) par au moins une couronne de vis radiales (15) traversant la ceinture (3) et vissées dans le garnissage. 9 - Colonne de distillation suivant la revendication 7, caractérisée en ce que la ceinture (3) du dispositif d'étanchéité (1) est fixée sur le troncon de garnissage (2) par au moins un cerclage (14). 10 - Colonne de distillation suivant l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que le tronçon de garnissage (2) comporte à sa base un dispositif d'étanchéité (101) comportant une ceinture (3) qui s'applique sur sa périphérie, des moyens (7) reliant à joint étanche à la paroi intérieure de la virole (17), et un talon horizontal (16) qui part du bord inférieur de la ceinture et s'applique contre la tranche d'extrémité inférieure du garnissage.