Brevet FR2702041A1 — publié le 19940902

La présente invention est du domaine des échangeurs de chaleur à surface raclée, particulièrement des cylindres de séchage, ou sécheurs à cylindre, et elle pour objet un procédé de réglage du fonctionnement de tels échangeurs en fonction des variations dans le temps de l'humidité de la matière à traiter et de la variation du coefficient d'échange de la paroi chauffante, en vue d'optimiser le fonctionnement et particulièrement le rendement de tels échangeurs, ainsi que des moyens de mise en oeuvre d'un tel procédé. On rappelle que dans le cas de certaines matières à traiter, telles que les purées de pomme de terre ou analogues, il est difficile de maîtriser parfaitement l'humidité de la matière amenée sur le cylindre , et que la variation de cette caractéristique induit un dysfonctionnement de l'échangeur se traduisant notamment par des variations importantes de la siccité finale du produit qui est détaché des extrémités du cylindre. On connaît par des publications antérieures de la Demanderesse, des dispositions qui avaient pour but d'éviter certaines difficultés du séchage liées aux échanges thermiques aux extrémités du cylindre; on pourra ainsi se reporter aux publications FR-2164023, FR-2159754, FR-2155063. On rappelle aussi que les échangeurs à cylindre destinés aux traitements susvisés comprennent généralement en partie haute une trémie d'alimentation, dite bourbier, dont le volume est limité en amont par un panneau de bourbier, en aval par un premier rouleau applicateur, ou satellite, et latéralement par des flasques, un ou plusieurs autres satellites en aval du premier, et un couteau, dit racleur, généralement disposé le long d'une génératrice dans le dernier quartier du cylindre. les observations suivantes ont conduit à l'invention : en premier lieu la température du cy lindre sur sa paroi interne est égale à la température de condensation de la vapeur de chauffage; il s'établit dans l'épaisseur de la paroi du cylindre un gradient de température qui est fonction du flux thermique demandé au cylindre pour produire le séchage; ce flux est variable selon la zone considérée : la température est maximale juste en amont du panneau de bourbier, puis elle diminue rapidement jusqu'à la génératrice inférieure du cylindre pour remonter ensuite régulièrement jusqu'au racleur puis jusqu'au panneau de bourbier.En second lieu, un autre phénomène, dit effet de bord, se superpose au phénomène précédent, et résulte de la surépaisseur, exigée par le code construction, de la paroi à ses extrémités, de l'entraînement de la matière sur les extrémités, d'une perte de chaleur à travers les parties latérales, des "incondensables" qui ont une préférence pour avoisiner ces dernières parties, etc.,il résulte de l'effet de bord que la température aux extrémités du cylindre est inférieure à celle du centre, ce qui conduit à une humidité plus importante aux extrémités, et de ce fait un profil irrégulier de siccité du produit sortant. Partant de ces observations, le procédé de l'invention consiste, dans sa plus grande généralité, à faire varier la longueur du bourbier, c'est à dire sa dimension suivant les génératrices du cylindre, de manière à d'une part prolonger la durée de chauffage des extrémités du cylindre et d'autre part de réduire leur chargement en matière, en vue d'obtenir au voisinage des extrémités du cylindre une siccité convenable de la matière, sans avoir à intervenir sur les autres paramètres de fonctionnement de l'échangeur. Il résulte de cette manière d'opérer, en premier lieu que, dès après le premier satellite, on charge plus ou moins de matière à traiter les extrémités du cylindre et que de ce fait on y apporte plus ou moins d'eau à évaporer, et en second lieu que l'on laisse, entre le panneau et le premier satellite et entre le flasque et l'ex trémité du cylindre, une surface plus ou moins grande exempte de refroidissement par le fait de la matière amenée. Tout se passe donc au niveau du premier rouleau applicateur le système d'alimentation du sécheur par alimentation en cascade à partir du deuxième rouleau fonctionnant de la manière habituelle; cela revient à dire que la répartition du produit à sécher se fait aux extrémités avec un encollage de moins, ce qui en cet endroit réduit l'épaisseur de la couche déposée et favorise l'accumulation d'énergie, ce qui en fin de compte augmentera- le taux d'évaporation de la couche qui sera déposée à partir du deuxième rouleau applicateur. En d'autres termes, le résultat est obtenu grâce à la superposition de deux phénomènes: .diminution de l'épaisseur de la couche déposée dans la zone où l'humidité finale à tendance à augmenter par rapport à la valeur moyenne, et .accumulation d'énergie dans la zone non-encollée pour la restituer ensuite lors de l'évaporation de la dite couche Il en résulte finalement que l'on peut obtenir une siccité convenable du produit, notamment aux extrémités du cylindre, sans avoir à intervenir autrement sur les paramètres de fonctionnement de l'échangeur. La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaîtront à la description qui va en être faite en relation avec la figure unique de la planche annexée qui illustre schématiquement et en perspective une forme particulière du procédé et ses moyens de mise en oeuvre Sur la figure unique un sécheur à cylindre comprend en partie haute du cylindre 2, une trémie d'alimentation 4, dite bourbier, dont le volume est limité en amont par un panneau 6 de bourbier, en aval par un premier rouleau applicateur, ou satellite, 8, et latéralement par des flasques 10,11 mobiles au moins pour prendre un appui étanche à la fois contre le panneau de bourbier, contre le cylindre et contre le premier rouleau applicateur, un ou plusieurs autres rouleaux applicateurs 12 en aval du premier, et un couteau 14, dit racleur, disposé le long d'une génératrice dans le dernier quartier 16 du cylindre 2. Le procédé défini plus haut consiste, dans une forme plus particulière de mise en oeuvre, en la suite des opérations consistant à -mesurer l'humidité du produit sortant au voisinage d'au moins une des extrémités du cylindre au niveau du racleur, et comparer la valeur obtenue avec une valeur de consigne pour obtenir une valeur d'écart, -déplacer le flasque mobile situé en partie haute du cylindre et correspondant à l'extrémité du cylindre à laquelle est effectuée la mesure, d'une distance proportionnelle à la dite valeur d'écart et dans un sens correspondant au signe positif ou négatif, de cette valeur, -attendre qu'une durée au moins égale à la période de rotation du cylindre, et suffisante pour atteindre un régime stable du sécheur, se soit écoulée, et recommencer alors les opérations précédentes. Sur la figure on a schématisé des moyens de mise en oeuvre du procédé sus-défini, lesquels comprennent pour agir en combinaison -des moyens de mesure 20 de l'humidité de la couche de produit séché 21 sur le cylindre 2, ces moyens étant disposés dans le voisinage amont du racleur 14, et des moyens de transformation 22 de la mesure obtenue, en un premier signal électrique, dit de mesure, de grandeur correspondante, -des moyens 24 pour produire un second signal électrique, dit de consigne, correspondant à une valeur d'humidité de consigne, -des moyens 26 pour comparer les dits signaux et fournir un signal dit d'écart, et -des moyens 28 pour déplacer le flasque 10(11) parallèlement aux génératrices du cylindre, tout en conservant l'appui étanche du flasque contre la cylindre, le panneau de bourbier et le premier applicateur, le déplacement ayant une amplitude proportionnelle au signal d'écart. Il n'entre pas dans l'objet de la présente Demande de définir de façon plus explicite les moyens 22-28 qui sont bien connus des techniques de mesure d'une part, et de l'automatisme d'autre part. Il doit être aussi compris que le dispositif peut être piloté par intervention manuelle à partir de contrôles d'humidité sur échantillons perdus. Rappelant aussi que de tels cylindres peuvent aussi fonctionner en "cristalliseurs", ou "écailleurs", par apport de froid en lieu et place de chaleur, des principes de réglage analogues à ceux susdéfinis s'appliqueront à ces écailleurs. Il doit être enfin compris que, bien que l'on ait décrit ou représenté des formes particulières de mise en oeuvre, la portée de l'invention s'étend aux définitions générales, tant du procédé que de ses moyens de mise en oeuvre, formulées plus haut. REVENDICATIONS () 1.-Procédé de réglage du fonctionnement d'un sécheur à cylindre (2), en fonction des variations de l'humidité de la matière à traiter et de la variation du coefficient d'échange de la paroi chauffante, en vue d'optimiser le fonctionnement et particulièrement le rendement de l'échangeur, celui-ci étant du type d'échangeur comprenant, en en partie haute du cylindre (2), une trémie d'alimentation, dite bourbier (4),dont le volume est limité en amont par un panneau (6) de bourbier, en aval par un premier rouleau, ou satellite, applicateur (8), et latéralement par des flasques mobiles (10,11) au moins pour prendre un appui étanche à la fois contre le panneau de bourbier, contre le cylindre et contre le premier rouleau applicateur, un ou plusieurs autres rouleaux applicateurs (12) en aval du premier, et un couteau, dit racleur (14), disposé le long d'une génératrice dans le dernier quartier (16) du cylindre, caractérisé en en ce qu'il consiste à faire varier la longueur du bourbier (4) en fonction de la siccité du produit (21), mesurée (20) aux extrémités du cylindre dans la zone du racleur (14), d'où il résulte que l'on peut obte nir une siccité convenable du produit sortant aux extrémités du cylindre, sans avoir à intervenir autrement sur les paramètres de fonctionnement de l'échangeur; 2.-Procédé de réglage selon la revendication 1, caractérisé en en ce qu'il consiste plus particu- lièrement en la suite des opérations consistant à -mesurer (20) l'humidité du produit au voisinage d'au moins une des extrémités du cylindre juste en amont du racleur (14), et comparer (26) la valeur obtenue (22) avec une valeur de consigne (24) pour obtenir une valeur d'écart, -déplacer (28) le flasque mobile (10,11) situé en partie haute du cylindre et correspondant à l'extrémité du cylindre à laquelle est effectuée (20) la mesure, d'une distance proportionnelle à la dite valeur d'écart et dans un sens correspondant au signe de cette valeur, attendre qu'une durée au moins égale à la période de rotation du cylindre, et suffisante pour atteindre un regime stable du sécheur, se soit écoulée, et recommencer alors les opérations précédentes; 3.-Dispostif de mise en oeuvre d'un procédé conforme à la re vendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend pour agir en combinaison -des moyens de mesure (20) de l'humidité de la couche de produit (21) séché sur le cylindre, ces moyens étant disposés dans le voisinage amont du racleur (14), et des moyens (22) de transformation de la mesure en un premier signal électrique, dit de mesure, de grandeur correspondante, -des moyens (24) pour produire un second signal électrique, dit de consigne, correspondant à une valeur d'humidité de consigne, -des moyens (26) pour comparer les dits signaux et fournir un signal d'écart, et -des moyens (28) pour déplacer le flasque (10,11) parallèlement aux génératrices du cylindre, tout en conservant l'appui étanche du flasque contre le cylindre, contre le panneau de bourbier et contre le premier applicateur, le déplacement ayant une amplitude proportionnelle au signal d'écart.