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Echangeur thermique à vis sans fin à autoneeoyage,
Il est déjà connu d'utiliser des dispositifs à vis sans fin montas par soudage, pour le refroidissement ou le réchauffa de produits se présentant notamment sous forme granuleuse, flocon- neuse ou piteuse* Ces machines comportent une ou plusieurs vis sans fin et sont parfois munies d'enveloppes de chauffage ou de réfri- gération ou d'une enveloppe de chauffage et de tubes intérieurs réfrigérants ou chauffants ou encore de conduits ou passages héli- coïdaux chauffas ou réfrigérés.
Les échangeurs thermiques à vis sans fin du type monta par soudage, prévus pour le traitement de quantités importantes de matière, présentent tous l'inconvénient de ne pouvoir être utilises avec des matières ayant tendance à coller aux vis sans tins Par suite de ce collage, il se produit en effet dans les échangeurs
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thermiques à vis sans fin connus, suivant leur mode de oonstruc- tion, l'une ou l'autre de toute une série de difficultés comme par exemple une diminution considérable de l'échange thermique, un grossisement des vis sans fin et par suite une diminution de leur capacité de transport ou même un arrêt de l'extraction, un écrasement de la matière, un collage des vis sans fin l'une contre l'autre dans les machines à plusieurs vis,
avec comme conséquence une augmentation de la puissance mécanique nécessaire à l'entraî- nement ou une surchauffe des produits collet, lesquels, lorsqu'ils se détachent occasionnellement, viennent souiller l'ensemble de la masse des matières en circulation normale et en compromettent la qualité.
Le but de la présente invention est de fournir un échan- geur thermique à vis sans fin comprenant au moins deux vis sans fin .engrenant l'une avec l'autre, munies de conduits hélicoïdaux, cons- titués de préférence par des tôles étirées, susceptibles d'être alimentés en agent de réfrigération ou de réchauffage, cet échan- geur thermique permettant de refroidir ou de chauffer, sans que se présentent les inconvénients énumérés ci-dessus, des matières pâteuses et ayant soit par elles-mêmes, soit par suite du refroi- dissemetn ou du chauffage, une tendance au collage.
Ce résultat est obtenu selon l'invention par le fait que dans les échangeurs thermiques à vis sans fin, on accouple au moins deux vis sans fin tournant dans le même sens et que les conduits hélicoïdaux alimentés en fluide réfrigérant ou chauffant sont en prise les uns avec les-autres de telle façon que, dans tout le domaine d'engrènement des vis, l'arête extérieure en hélice de chacun des conduits hélicoïdaux soit en contact ou presque en contact avec les flancs opposé -de deux conduits hélicoïdaux des vis sans fin voisines.
L'objet de l'invention est décrit plus en détail en réfé- rence aux dessins annexés. Dans ces dessins, la fig.l représente une vue partielle d'un exemple de réalisation avec deux vis. Dans les fige. 2 et 3 on a représenté un** vue partielle d'autres formes
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de réalisation. Les figs. 4 et 5 représentent des vues partielles d'une réalisation à quatre vis en plan et en profil,
Dans les échangeurs thermiques selon l'invention, chaque vis sans fin est constituée, de façon en soi connue, par un corps de vis 1 et par des ailettes hélicoïdales soudées sur le corps de vis suivant une ligne en hélice.
Deux ailettes hélicoïdales voi- sines par exemple 2a et 2b sont réunies de préférence par soudage, à une arête en hélice 3 et constituent ainsi entre elles et le corps de vis 1 un espace creux courant en hélice et qui peut être alimenté en fluide chauffant ou réfrigérant. Les deux ailettes hélicoïdales 2 réunies comme on l'a dit entre elles ainsi qu'au corps de vis 1, constituent un conduit que l'on désignera dans ce qui suit par "conduit hélicoïdal" dont les surfaces extérieures des ailettes seront les "flancs". Si plus d'un tel conduit héli- coïdal courent les uns à coté des autres autour d'un même corps de via, une telle vis sans fin sera dite "à plusieurs condutis".
Dans les échangeurs thermiques à vis sans fin selon l'in- vention, on parvient, en donnant aux conduits hélicoïdaux un pro- fil correspondant qui dépend du nombre des spires et de la forme de l'arête extérieure hélicoïdale, à ce que l'arête hélicoïdale d'attaque de chaque conduit hélicoïdal est en contact ou presque en contact avec les flancs de la via sans fin voisine dans tout le domaine d'engagement.
Du fait de l'égalité des vitesses d'entraîne- ment de deux vis sans fin voisines, les directions de leur dépla- cernent en tous les points de contact, c'est-à-dire tout le long de la ligne de contact sont opposées l'une par rapport à l'autre, de sorte que l'arête en hélice de l'un des conduite hélicoïdaux de l'une des vis sans fin produit un effet de raclage sur les flancs opposés de deux conduits hélicoïdaux de la vis sans fin voisine, si bien que celle-ci est constamment maintenue propre. C'est ainsi par exemple que l'arête 3a maintient propres les flancs des ai- lettes hélicoïdales 2a et 2c, Ce processus est inversable, de sorte que deux vis sans fin voisinasse nettoyent mutuellement.
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Dans l'exemple représenté schématiquement sur la fig.l d'un tel changeur thermique, à deux conduits hélicoïdaux par vis sans fin, la courbe d'écaillage est déterminée par la ligne en hélice sur le rayon extérieur de la vis. La perfection de l'adaptation des vis sans fin l'une par rapport à l'autre dépend essentielemt de la réalisation d'un montage régulier des vis sur toute leur longueur.
Dans la réalisation de telles vis, il se peut, selon la nature du matériau en feuille utilisa qu'il soit très difficile d'éviter un gauchissement des ailettes hélicoïdales au cours du soudage. Dans Les cas ou l'on doit escompter un tel gauchissement, is est possible de simplifier le Montage en s'écartant quelque peu de la fonte théorique calculée pour les parois des conduits héli- coïdaux nar une limitation de la section de passage libre entre les parois des conduits hélicoïdaux, en direction radiale, au diam,ère extérieur de la vis sans fin. Ceci peut être rentier par exemple par le fait que l'arête 3 des conduits hélicoïdaux courant sur le pourtour extrême de la vis sans fin est formée par une nervure 5 posée sur les ailettes hélicoïdales 2.
Une autre fora? de Mise en oeuvre pratlque de cette sim- plification consiste en ce que l'on soude l'une contre l'autre sur une certaine portion 6 des deux ailettes hélicoïdales des conduite en hélice autour de la vis. Grâce à ces forces de réalisation qui s'écartent quelque peu de la forme théorique résultant des calcula et comportant un rebord dirige radialment vers l'extérieur, les petites failles qui peuvent éventuellement se présenter sont faci- lèvent compensées par l'ajustage de ce rebord.
On obtient un brassage et un échange thermique particu- lièremetn bon avec la matière traitée avec des échangeurs thermiques @ selon l'invention comportant deux ou plus de deux paires de vis sans fin engrenant l'une avec l'autre, deux paires voisines étant relises ensemble de façon a tourner en sens inverse l'une de l'autre. Les figs. 4 et 5 représentent la disposition des vis sana
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fin d'un tel ' changeur thermique comprenant deux paires de vis sans fin engrenant deux par deux.
Dans ce dispositif, sur les tre vis sana fin 7, 8, 9 et 10, les deux vis 7 et 8 constituent une paire de vis tournant dans le même sens et les deux vis 9 et 10 constituent une seconde paire semblable* Les quatre via sont accouplées de façon en soi connue (et non représentée sur le des- sin),de telle façon que les vis 7 et 8 tournent dans le sens des aiguilles d'une contre, lorsque les via 9 et 10 tournent en sont inverse des aiguilles d'une montre et vice versa.
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Self-cleaning endless screw heat exchanger,
It is already known to use endless screw devices mounted by welding, for cooling or reheating products which are presented in particular in granular, flaky or pitiful form * These machines include one or more endless screws and are sometimes provided with heating or refrigerating envelopes or with a heating jacket and internal cooling or heating tubes or alternatively with heated or refrigerated helical conduits or passages.
Worm-type heat exchangers of the mounted by welding type, intended for the treatment of large quantities of material, all have the disadvantage of not being able to be used with materials which tend to stick to the worm screws. it occurs in the exchangers
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thermal worms known, according to their mode of construction, one or the other of a whole series of difficulties such as for example a considerable reduction in the heat exchange, an enlargement of the worm screws and consequently a decrease in their transport capacity or even a stop of the extraction, crushing of the material, sticking of the worms against each other in machines with several screws,
with the consequence of an increase in the mechanical power necessary for the drive or an overheating of the collet products, which, when they occasionally come loose, soil the whole mass of materials in normal circulation and compromise their quality. .
The object of the present invention is to provide a worm-type heat exchanger comprising at least two worm screws meshing with each other, provided with helical conduits, preferably constituted by drawn sheets, capable of being supplied with refrigerating or reheating agent, this heat exchanger making it possible to cool or heat, without presenting the drawbacks listed above, pasty materials and having either by themselves or as a result from cooling or heating, a tendency to stick.
This result is obtained according to the invention by the fact that in worm heat exchangers, at least two worm screws rotating in the same direction are coupled and that the helical ducts supplied with refrigerant or heating fluid are engaged with each other. with the others in such a way that, throughout the area of engagement of the screws, the outer helical edge of each of the helical ducts is in contact or almost in contact with the opposite sides of two helical ducts of the worm screws neighbors.
The object of the invention is described in more detail with reference to the accompanying drawings. In these drawings, fig.l shows a partial view of an embodiment with two screws. In the freezes. 2 and 3 there is shown a ** partial view of other shapes
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of achievement. Figs. 4 and 5 represent partial views of an embodiment with four screws in plan and in profile,
In the heat exchangers according to the invention, each endless screw is constituted, in a manner known per se, by a screw body 1 and by helical fins welded to the screw body along a helical line.
Two neighboring helical fins, for example 2a and 2b, are preferably joined by welding to a helical ridge 3 and thus constitute between them and the screw body 1 a hollow space running helically and which can be supplied with heating fluid or refrigerant. The two helical fins 2 joined together as has been said between them as well as to the screw body 1, constitute a duct which will be designated in what follows by "helical duct" whose outer surfaces of the fins will be the "sides. ". If more than one such helicoidal duct runs next to each other around the same body of via, such an endless screw will be said to be "with several condutis".
In the worm heat exchangers according to the invention, it is achieved, by giving the helical conduits a corresponding profile which depends on the number of turns and on the shape of the helical outer edge, that the Helical leading edge of each helical duct is in contact or almost in contact with the flanks of the neighboring endless via throughout the area of engagement.
Due to the equality of the driving speeds of two neighboring worm screws, the directions of their displacement at all the points of contact, that is to say all along the line of contact are opposite to each other, so that the helical edge of one of the helical ducts of one of the worm screws produces a scraping effect on the opposite sides of two helical ducts of the screw without nearby end, so that it is constantly kept clean. Thus, for example, the edge 3a keeps the flanks of the helical vanes 2a and 2c clean. This process is reversible, so that two adjacent worm screws clean each other.
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In the example shown schematically in fig.l of such a heat changer, with two helical conduits per worm, the chipping curve is determined by the helical line on the outer radius of the screw. The perfect fit of the worms relative to each other depends essentially on achieving a regular mounting of the screws over their entire length.
In making such screws, it may be, depending on the nature of the sheet material used, that it is very difficult to avoid warping of the helical fins during welding. In the cases where such warping is to be expected, it is possible to simplify the Assembly by deviating somewhat from the theoretical cast calculated for the walls of the helical ducts nar a limitation of the free passage section between the walls of helical ducts, in radial direction, to the outer diameter of the worm. This can be beneficial for example by the fact that the edge 3 of the helical ducts running around the end periphery of the worm is formed by a rib 5 placed on the helical fins 2.
Another fora? Practical implementation of this simplification consists in welding one against the other on a certain portion 6 of the two helical fins of the helical conduits around the screw. Thanks to these realization forces which deviate somewhat from the theoretical form resulting from the calculations and comprising a flange directed radially outwards, the small faults which may possibly arise are easily compensated by the adjustment of this flange. .
A particularly good mixing and heat exchange is obtained with the material treated with heat exchangers according to the invention comprising two or more pairs of endless screws meshing with each other, two neighboring pairs being connected. together so as to rotate in the opposite direction to each other. Figs. 4 and 5 represent the arrangement of the screws without
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end of such a thermal changer comprising two pairs of endless screws meshing two by two.
In this device, on the three screws without end 7, 8, 9 and 10, the two screws 7 and 8 constitute a pair of screws rotating in the same direction and the two screws 9 and 10 constitute a second similar pair * The four via are coupled in a manner known per se (and not shown in the drawing), so that the screws 7 and 8 turn counterclockwise when the via 9 and 10 turn counterclockwise of a watch and vice versa.