EP0053586B1

EP0053586B1 - Echangeur de chaleur rotatif

Info

Publication number: EP0053586B1
Application number: EP81830228A
Authority: EP
Inventors: Ulchar A. Mamedov; Boris S. Korotkevic; Evgenii G. Timofeev; Ismail M. Basiev; Iouri A. Shmuk; Nelli I. Gleiberg; Iouri N. Krilov; Paolo Straneo; Giuseppe Golla; Carlo Chiappetti
Original assignee: PRESSINDUSTRIA SpA; Giprokautchuk
Current assignee: PRESSINDUSTRIA SpA; Giprokautchuk
Priority date: 1980-12-03
Filing date: 1981-11-16
Publication date: 1985-11-06
Also published as: IT8026392A0; EP0053586A3; EP0053586A2; DE3172846D1; IT1134568B

Description

La présente invention concerne un échangeur de chaleur rotatif pour le traitement des liquides visqueux et, en particulier, des solutions de polyméres.
On sait qu'obtenir un échange de chaleur efficace lors du traitement des liquides visqueux ét surtout lors du traitement des solutions contenant des polyméres est un probléme complexe et qui ne peut pas être résolu facilement, surtout si ces liquides et ces solutions doivent être refroidis.
Dans ces cas, puisque les solutions tendent à s'épaissir progressivement au contact des parois conductrices à travers lesquelles l'échange de la chaleur doit se verifier, afin que l'échange thermique soit efficace, il faut préparer des moyens pour enlever les sédimentations qui tendent à se solidifier sur les parois et chercher à maintenir ces dernières toujours propres.
Dans le US-A-2001 083 ces moyens comprennent essentiellement un cylindre refroidi ou rechauffé à l'exterieur, contenant à l'intérieur un arbre roulant muni de racleurs qui raclent les parois.
Toutefois cet appareil a l'inconvénient de ne pas permettre d'employer un tambour porte- racleurs pour la surface d'échange thermique, et; de plus, de ne pas permettre d'obtenir un rendement élévé du transport de la chaleur.
Dans l'échangeur de chaleur qui est décrit dans le US-A-2001.083 on peut traiter n'importe quel liquide dans l'espacement angulaire entre les deux cylindres coaxiaux, dont seulement le cylindre intérieure peut être mis en rotation.
Puisque dans l'appareil l'emploi des moyens de raclage n'est pas prévu, le groupe n'est pas indiqué pour le traitement des liquides visqueux.
Un échangeur de chaleur qui se différencie de l'appareil, objet du US-A-2001.083, est décrit dans le FR-A-838 957, comprenant essentiellement deux corps cylindriques creux, reliés, tous les deux, à une structure de support fixe, entre lesquels est, de façon coaxiale, disposé un tambour cylindrique creux portant des couteaux racleurs. Cet appareil présente, néanmois, l'inconvénient que la tambour est supporté en encorbellement par un arbre moteur, ce qui met évidemment une limite à la possibilité de réaliser des appareils où le rapport longueur-diamètre est aussi grand qui possible en vue de les exploiter au plus haut degré de leurs rendements.
L'objet de la présente invention est la realisa- tion d'un échangeur de chaleur où sont entièrement éliminés les inconvénients relevés dans les appareils de la même sorte constituants l'état de la technique, particulièrement apte à traiter les liquides visqueux et par lequel on peut obtenir des coefficients d'échange thermique très élevés, grâce même à la remarquable extension donnée aux surfaces en contact avec le liquide visqueux.
On arrive à ce résultat par l'échangeur de chaleur rotatif, objet de cette invention, qui comprend un corps cylindrique creux relié à une structure de support fixe, un corps cylindrique situé coaxialement à ce coups creux, et un stator cylindrique chemisé, qui est situé et fixé coaxialement au même corps cylindrique creux; entre ledit corps et ledit stator fixe se trouvant monté un châssis qui peut tourner autour du même axe longitudinal de symétrié, coincidant avec l'axe longitudinal dudit corps cylindrique creux, ainsi qu'avec l'axe longitudinal dudit stator; ledit châssis portant, fixé sur lui et disposé pour nettoyer là surface intérieure dudit corps cylindrique et la surface extérieure dudit stator, une pluralité d'éléments racleurs qui fonctionnent en même temps sur la paroi interne du corps cylindrique et sur la paroi externe du stator et qui sont entrainés en rotation; l'échangeur de chaleur rotatif, selon l'invention, se caractérisé par le fait que le corps cylindrique est un rotor entrainé par un moteur extérieur, que le châssis est rectangulaire et que les éléments racleurs sont entrainés en rotation à une vitesse sensiblement plus faible que la rotor.
L'échangeur de chaleur objet de cette invention, serà maintenant décrit d'une façon plus détaillée, afin de permettre une meilleure interprétation, suivant la seule figure du dessin annexé qui le représente schématiquement selon la forme d'exécution préférée.
Selon l'invention, l'échangeur de chaleur comprend une enveloppe cylindrique creuse 1, joint à une structure de support fixe (qui n'est pas montrée dans la figure), où sont placés coaxialement un rotor 2 et un stator 3; ce dernier est équipé d'une chemise, dans laquelle, en cas d'emploi de réfrigérant liquide (conducteur de la chaleur) il est nécessaire d'installer une cloison, ou des ailettes disposées en spirale 4.
Le rotor 2 est supporté par des roulements 5 (qui peuvent être des roulements à billes, ou à rouleaux, ou plus simplement des coussinets en bronze), et on peut le rendre rotatif autour de son axe de symétrie par une poulie 6.
Les chambre 7 et 8, équipées avec des éléments de support servent pour l'envoi et l'évacuation du liquide visqueux de l'appareil.
Pour le nettoyage de la surface intérieure du rotor 2 et de la surface extérieure du stator 3 on emploie des racleurs 9, fixés sur des châssis 10 rectangulaires en coupe axiale et supportés à vide par le fuseux creux 13 et par l'arbre 13' du stator 3, avec les roulements 11.
La circulation du réfrigérant (conducteur de la chaleur) dans l'espace annulaire compris entre le corps 1 et le rotor 2, est assurée à travers les goulottes 14 (injection) et 15 (évacuation), tandis que celle du réfrigerant (conducteur de la chaleur) dans la chemise du stator 3, a lieu à travers les goulottes 16 injection et 17 evacuation.
Le fonctionnement de l'échangeur de chaleur est le suivant:

Le liquide visqueux entre dans l'appareil en continu à travers la goulotte 20 de la chambre 7, coule dans l'espace périphérique entre le rotor 2 et le stator 3, et sort de l'appareil à travers la goulotte 21 de la chambre 8.

Le réfrigérant (conducteur de la chaleur) doit être pompé dans l'appareil en contre-courant au flux du liquide visqueux, et se divise en deux flux: l'un qui entre à travers la goulotte 14, coule dans l'espace périphérique entre le corps 1 et le rotor 2, et sort le l'appareil par la goulotte 15; l'autre qui entre à travers la goulotte 16 et le fuseau creux 13 et sort par la goulotte 17.
Afin de garantir un coefficient élevé de thermo distribution de la surface déchange thermique au réfrigerant liquide (conducteur de la chaleur), une cloison spiroidale 4 est disposée dans la chemise du stator.
L'obtention d'une valeur exceptionellement élevée de ce coefficient dans l'espace périphérique entre le rotor 2 et le corps 1 est garantie par la rotation du rotor à des vitesses qui dépassent une certaine valeur.
L'intensité élevée du rendement calorifique du liquide aux surfaces d'échange thermique soit du rotor soit du stator, est obtenue par le fonctionnement des racleurs 9.
La rotation des châssis 10 sur lesquels les racleurs sont fixés, est assurée en fonctionnement par la rotation du rotor 2 et le frottement entre la surface intérieure du rotor et les racleurs qui nettoient cette surface intérieure.
A cause de la résistance des racleurs 9, qui nettoient la surface du stator 3, les châssis 10, avec ces racleurs, tournent à une vitesse inférieure à celle de rotation du rotor 2.
De cette façon par les racleurs on peut obtenir le nettoyage simultané des deux surfaces d'échange de l'espace périphérique à travers lequel le liquide visqueux coule.
Pourtant dans l'échangeur de chaleur selon l'invention, on peut garantir un échange thermique intensif avec une réduction considérable de l'encombrement de l'appareil par rapport aux échangeurs de chaleur connus.

Claims

Echangeur de chaleur rotatif pour le traitement des liquides visqueux et, en particulier, des solutions de polyméres, comprenant une enveloppe cylindrique (1) creuse relié à une structure de support fixe, un corps cylindrique (2) situé coaxialement à cette enveloppe creuse, et un stator (3) cylindrique, chemisé, qui est situé et fixé coaxialement à l'enveloppe cylindrique creuse entre ledit corps et ledit stator fixe, se trouvant monté un châssis (10) qui peut tourner autour du même axe longitudinal de symétrie, coincidant avec l'axe longitudinal de ladite enveloppe cylindrique creuse, ainsi qu'avec l'axe longitudinal dudit stator; ledit châssis portant, fixé sur lui et disposé pour nettoyer la surface intérieure dudit corps cylindrique et la surface extérieure dudit stator, une pluralité d'éléments racleurs (9) qui fonctionnent en même temps sur la paroi interne du corps (2) et sur la paroi externe du stator (3) et qui sont entraînés en rotation, caractérisé par le fait que le corps cylindrique est un rotor (2) entraîné par un moteur extérieür, que le châassis (10) est rectangulaire en coupe axiale et que les éléments racleurs (9) sont entraînés en rotation à une vitesse sensiblement plus faible que le rotor.