CH287676A - Echangeur thermique. - Google Patents

Description

      Echangeur    thermique.    Dans l'industrie chimique et. notamment  dans les installations de décapage, il arrive  fréquemment. qu'une solution contenant des  sels dissous doive être chauffée ou refroidie  dans un échangeur thermique. Au cours de  cette opération, il risque souvent. de se pro  duire une cristallisation des sels qui peuvent  alors se déposer sur les parois des conduits  destinés au     passage    de la. solution.

   En plus  du risque d'obstruction de ces conduits, le dé  pôt de ces sels provoque, en outre, bien sou  vent. une baisse marquée de la quantité de  chaleur     échangée.    De ce fait, il est     important     de pouvoir facilement procéder au nettoyage  des     chambres    ou conduits destinés au passage  de la     solution,    ce qui exclut l'emploi de ser  pentins et conduit généralement à la cons  truction d'échangeurs à tubes droits ou à pla  teaux qui présentent un volume et un poids  considérables pour leur surface d'échange,  surtout s'ils sont établis pour supporter une       pression    notable.  



  La présente invention vise à fournir un  échangeur thermique de grande surface  d'échange, de petit volume et. de construction  robuste, dont. l'un des circuits     puisse    facile  ment être nettoyé sur toute sa longueur.  



  L'échangeur objet de l'invention est ca  ractérisé en ce qu'il comprend au moins une  chambre de forme générale hélicoïdale desti  née à être parcourue par l'un de deux fluides  entre lesquels la chaleur doit être échangée et  délimitée entre un manteau extérieur et un  noyau     intérieur    par au moins une paroi de    forme générale hélicoïdale solidaire de ce  noyau et qui présente au moins un conduit       ménagé    dans son épaisseur destiné à être par  couru par l'autre fluide, la paroi extérieure  de cette chambre étant constituée par ce man  teau et. ce dernier étant détachable pour per  mettre, une. fois enlevé, le nettoyage de la  dite chambre sur toute sa     longueur.     



  Ladite paroi de forme générale hélicoï  dale est. de préférence     constituée    en majeure  partie au moins par des tubes de forme géné  rale hélicoïdale juxtaposés.  



  Le dessin représente, à titre d'exemple,  une forme d'exécution de l'échangeur faisant  l'objet de l'invention.  



  La     fig.    1. en est une coupe axiale.  



  Les     fig.    2, 3 et     -1    en sont. des vues de dé  tail à     phis    grande échelle.  



  L'échangeur thermique représenté, des  tiné au chauffage d'une solution acide cons  tituant. un bain de décapage, comprend une  armature constituée par une plaque de base  circulaire 1 montée sur quatre pieds ?, un  noyau intérieur tubulaire 3 soudé sur cette  plaque et une collerette annulaire     -1    soudée  sur     l'extrémité    supérieure du noyau 3. Un  manteau     extérieur    5 boulonné par une bride       inférieure    6 à. la     plaque    de base 1 et par une  bride supérieure 7 à la collerette 4 entoure  Je noyau 3 et constitue l'enveloppe de     l'éehan-          geur.     



       -Une    chambre hélicoïdale 8 destinée au pas  sage de la solution à chauffer est délimitée       dans    l'espace annulaire compris entre le      noyau 3 et le manteau 5 par une paroi de  forme générale hélicoïdale 9 solidaire du  noyau 3. Un raccord d'amenée 10 est prévu  sur la plaque de base 1 pour l'entrée de la  solution, un raccord 11 prévu sur la collerette  4 étant destiné à la sortie de la solution après  que cette dernière ait parcouru la     chambre     hélicoïdale 8 formée entre les spires de la pa  roi 9, sur toute sa longueur.  



  Les surfaces intérieure et extérieure du  manteau et du noyau sont plombées, comme  représenté en 12 pour éviter la corrosion de  ces éléments. Il en est, de même des surfaces  de la plaque de base 1, de la collerette 4 et  des raccords 10 et 11 qui peuvent être en con  tact avec la solution.  



  Comme représenté en détail à la     fig.    3,  la paroi de forme générale hélicoïdale 9 présente  une section droite de forme générale rectangu  laire et est constituée par cinq tubes en plomb  13 de section droite parallélépipédique dont. les  arrêtes longitudinales 14 sont. conformées de  manière à constituer des chanfreins, lesdits  tubes étant juxtaposés et fixés les uns aux  autres sur toute leur longueur par des cor  dons de soudure 15 formés dans les rainures  constituées entre les arêtes chanfreinées     1.1.     Au voisinage de sa.

   périphérie, ladite paroi 9       présente    une armature en acier 16 de forme  générale hélicoïdale enrobée dans du plomb,  ainsi qu'une pièce annulaire 17 dont la face  extérieure présente des nervures 18 destinées  à coopérer avec la face intérieure 19 du revê  tement de plomb 12 du manteau, de manière  à constituer des chicanes s'opposant au pas  sage de la     solution    d'un côté à l'autre de la  paroi, le long du bord périphérique de cette  dernière. Les cinq conduits 20 ménagés ainsi  dans l'épaisseur de la paroi 9 sont de forme  générale hélicoïdale et constituent le     circuit     de chauffage destiné à, être parcouru par la  vapeur.

   Ces conduits sont représentés     comme     étant- de section circulaire, mais peuvent  bien entendu être également d'autre section.  Dans l'échangeur représenté, un couvercle 21  boulonné sur la collerette 4 ferme l'extrémité  supérieure du noyau 3. Ce couvercle présente  un raccord 22 pour l'entrée de la vapeur.    Dans cette forme d'exécution, le     ciretiii    de  chauffage est divisé en quatre sections dispo  sées en parallèles et constituée chacune par les  cinq conduites<B>'</B>0 de la paroi 9 alimentés en  parallèle et. s'étendant chacune sur deux spi  res consécutives de cette paroi.

   Ces différentes  sections sont     alimentées    à. partir de la cavité  23 du noyau, par quatre collecteurs d'entrée  24, le     condensat    étant recueilli par quatre  collecteurs de sortie 25 reliés à un     collecteur     général 26 présentant un raccord de sortie 27.  



  Les collecteurs d'entrée et de     sortie    24 et  25 sont représentés en détail à la fi-.<B>22.</B> Ils  sont de construction similaire et sont. consti  tués chacun par un tube d'acier 28 disposé       radialement    et fixé sur un raccord 29 soude  à une plaque de renforcement 30 soudée elle  même à. l'intérieur du noyau 3. Les extrémi  tés des     troneons    juxtaposés des tubes de  plomb 13 sont. enfilées sur des tubes latéraux  31     soudés    sur le tube 28 et l'armature 16 est  fixée par une vis 35 sur     l'extrémité    de ce der  nier.

   Les     tronçons    de tube de plomb<B>13</B> et       l'armature    en acier 16 sont ainsi soutenus par  les collecteurs, le tout étant. enrobé dans du  plomb et. la paroi 9 restant de section droite  constante. Les collecteurs de sortie sont re  liés par des tuyaux 32 au collecteur général  26 déjà. mentionné.  



  Ces collecteurs d'entrée et de sortie 24 et  25 répartis toutes les deux spires sont. dispo  sés de manière que la vapeur et la solution  circulent en contre-courant. A part leur fonc  tion de distribution, ils constituent, en outre,  des supports radiaux solidaires du noyau qui  soutiennent la paroi 9. Le renforcement de la  paroi est particulièrement indiqué du fait de  la     faible    résistance mécanique présentée par  les tubes en plomb 13 et des températures  élevées auxquelles l'échangeur peut. être  appelé à fonctionner.

   Entre ces     collecteurs,     répartis toutes les deux spires, la paroi 9 est  en outre soutenue et     renforcée    par des sup  ports radiaux     intermédiaires    tels que celui  représenté à     1â        fig.    4. Ce support     comprend     une tige 33 soudée sur le noyau 3 et qui pré  sente cinq tubes transversaux     3.1    destinés au  passage de la vapeur et sur     lesquels    sont enfi-           lées    les extrémités des     troncoiis    des tubes  de plomb 13. L'armature hélicoïdale 16  est également fixée par une vis 35 sur  l'extrémité de cette tige 33.

   Ces supports  intermédiaires sont disposés par exemple  tous les 120 degrés, de manière à sou  tenir la paroi 9 de place en place, celle-ci  étant constituée entre chaque support. par  cinq segments de tubes juxtaposés, de 120  degrés d'ouverture, dont les extrémités sont  enfilées sur les tubes transversaux des sup  ports intermédiaires ou des collecteurs. Les  supports intermédiaires sont bien entendu  également enrobés dans du plomb homogène.  



  Dans la forme d'exécution représentée,  l'échangeur comprend une seule paroi héli  coïdale délimitant une chambre unique desti  née au passage de la solution. Il doit être  entendu que l'échangeur pourrait également  comprendre plusieurs parois hélicoïdales pour  vues de conduits ménagés dans leur épais  seur et disposées comme les différents filets  d'une vis à plusieurs filets, de manière à déli  miter     plusieurs    chambres hélicoïdales entre  le manteau et le noyau.  



  On remarquera que la partie extérieure  de la chambre hélicoïdale 8 est dépourvue de  paroi et qu'elle est close par le manteau 5 qui  peut facilement être enlevé, du fait d'une lé  gère conicité donnée à ce manteau, une fois  les boulons qui le relient à la plaque de base 1  et à la collerette     -1    détachés. Une fois le man  teau enlevé, la chambre 9 peut être facilement  nettoyée sur toute sa longueur.  



  Dans le cas où la paroi 9 présenterait une  grande largeur, une ou plusieurs     armatures     supplémentaires, telles que celle représentée  en 16, pourraient, en outre, être prévues entre  les tubes 13. Des colonnes reliant les spires  voisines de la paroi 9 peuvent également être  prévues. Ces colonnes présentent. cependant  l'inconvénient. de constituer des étranglements  de la section de la chambre 8, elles rendent,  en outre, le nettoyage de celle-ci     plais    diffi  cile.  



  Pour faciliter la soudure les uns aux au  tres des différents tronçons de tube 13 juxta  posés, on peut également donner à la. paroi 9    une section droite de forme générale trapézoï  dale, sa périphérie étant de plus faible épais  seur. Les faces libres de la paroi hélicoïdale  peuvent être également     conformées    de ma  nière à augmenter la surface d'échange et  notamment présenter à cette fin des ondula  tions.  



  Il est entendu que les conduits ménagés  dans la paroi hélicoïdale ne sont pas forcé  ment de forme générale hélicoïdale, cette  forme étant cependant préférée, car elle per  met de constituer ladite paroi par des tubes  juxtaposés. Ces derniers sont de préférence  de section parallélépipédique, mais peuvent  également présenter d'autres formes.

Claims (1)

1. REVENDICATION: Echangeur thermique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une chambre de forme générale hélicoïdale, destinée à être parcourue par l'un de deux fluides entre les quels la chaleur doit être échangée et délimi tée entre un manteau extérieur et un noyau intérieur par au moins une paroi de forme générale hélicoïdale solidaire de ce noyau et qui présente au moins un conduit. ménagé dans son épaisseur destiné à être parcouru par l'autre fluide, la paroi extérieure de cette chambre étant constituée par ce manteau et ce dernier étant. détachable pour permettre, une fois enlevé, le nettoyage de ladite cham bre sur toute sa longueur. SOUS-REVENDICATIONS l..

   Echangeur selon la revendication, ca ractérisé en ce que ladite paroi hélicoïdale est. constituée en majeure partie au moins par plusieurs tubes de forme générale hélicoïdale juxtaposés. 2. Echangeur selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que la dite paroi hélicoïdale présente une section droite de forme générale rectangulaire. 3. Echangeur selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que la dite paroi hélicoïdale présente une section droite de forme générale trapézoïdale, sa péri phérie étant. de plus faible épaisseur. 4. Échangeur selon la revendication et la.

   sous-revendication 1, caractérisé en ce que ces tubes présentent -une section droite extérieure de forme générale parallélépipédique, en ce que certaines an moins de leurs arêtes longi tudinales sont conformées de manière à cons tituer des chanfreins et en ce qu'ils sont. assemblés sur toute leur longueur par rem plissage à la soudure des rainures formées entre eux par ces chanfreins.

   5._ Échangeur selon la revendication et la sous-revendication 1, dans lequel ces tubes sont en une matière présentant une résistance mécanique relativement peu élevée, caracté risé en ce qu'il comprend des supports ra diaux en une matière présentant une résis tance plus élevée que lesdits tubes, solidaires du noyau et disposés pour supporter ladite paroi hélicoïdale de place en place. 6. Échangeur selon la revendication et les sous-revendications 1 et 5, caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits supports est con formé pour constituer un collecteur pour le fluide parcourant les conduits desdits tubes.

   7. Échangeur selon la revendication et les sous-revendications 1 et 5, caractérisé en ce que ces supports sont noyés dans l'épaisseur de ladite paroi. 8. Échangeur selon la revendication et les sous-revendications 1, 5 et 6, dans lequel. le noyau est creux, caractérisé en ce qu'il com prend au moins deux supports radiaux for mant l'un collecteur d'entrée et l'autre collec teur de sortie, l'un de ces collecteurs débou- chant dans la. cavité du noyau et l'autre étant relié à un collecteur général situé dans cette cavité. 9. Échangeur selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que la dite paroi hélicoïdale comprend, en outre, au , moins une armature métallique de forme gé nérale hélicoïdale.

   10. Échangeur selon la revendication et les sous-revendications 1 et 5, caractérisé en ce que ladite paroi hélicoïdale est. constituée en majeure partie an moins par des tronçons de tubes juxtaposés et disposés entre lesdits supports radiaux. 1.1. Échangeur selon la revendication et les sous-revendications 1, 5 et 9, caractérisé en ce que cette armature est supportée par les dits supports radiaux. 12. Échangeur selon la revendication, ca- ractArisé en ce que les faces libres de ladite paroi sont conformées pour augmenter la sur face d'échange de chaleur.

   13. Échangeur selon la revendication, ca ractérisé en ce que le manteau est de forme légèrement conique pour faciliter son enlève ment. 14. Échangeur selon la revendication, ca ractérisé en ce que le bord extérieur de la paroi présente une surface comprenant des nervures périphériques formant chicane par coopération avec le manteau pour éviter le passage axial du fluide d'un, côté à ]'autre (le la paroi le long de ce bord.