EP0233092A1 - Dispositif de maintien en position d'une extrêmité d'un élément mobile, entraîné en rotation dans un tube, et application de ce dispositif - Google Patents
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- EP0233092A1 EP0233092A1 EP87400023A EP87400023A EP0233092A1 EP 0233092 A1 EP0233092 A1 EP 0233092A1 EP 87400023 A EP87400023 A EP 87400023A EP 87400023 A EP87400023 A EP 87400023A EP 0233092 A1 EP0233092 A1 EP 0233092A1
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- F28G3/08—Rotary appliances having coiled wire tools, i.e. basket type
Definitions
- the present invention relates to a device for holding in position the end of a mobile element, driven in rotation in a tube by Inaction of a fluid. It also relates to the application of this device to the maintenance of a rotary member for preventing fouling and / or continuous cleaning of a fluid conduit, in particular with a view to improving heat transfers.
- An object of the invention is therefore to propose a device for holding in position the end of a mobile element, driven in rotation in a tube taken by a fluid, which causes only a minimum increase in the loss of charge of this tube.
- Another object of the invention is to propose a device of this type, which can be assembled and disassembled simply and in a very short time on the tubes, so as not to complicate the maintenance operations of the installations of which these tubes are part.
- the invention also aims to propose a device of this type which can be applied to maintaining in position a rotary member for preventing fouling and / or continuous cleaning of the tubes of a heat exchanger.
- the subject of the invention is a device for holding in position one end of a movable element driven in rotation inside a tube by the action of a fluid, characterized in that it comprises, on the one hand, a bearing member, one or more parts of generally cylindrical shape enclose the outside of one end of said tube; - on the other hand, a pin, mounted to rotate relative to said bearing according to the 'axis of the end of said tube and able to be made integral with the element driven in rotation.
- the bearing member which encloses the end of the tube, will therefore be fixed by clipping onto it.
- This member may have any shape allowing a free passage of the fluid in the tube, for example a stirrup shape, the ends of the branches of which will have a cylindrical profile allowing them to cover the end of the external surface of the tube and of which the part central uniting said branches will include an orifice or a recess for holding the pin.
- the ends of the branches of the bearing enclosing the tube will be welded at a single point, so that the part of said bearing enclosing the end of the tube is fixed like a clip on this end.
- a clamp will be provided, if necessary, to maintain in position on the end of the tube the part of said bearing enclosing this end.
- This bearing can advantageously be obtained by cutting from a metal plate and stamping the cut shape to obtain the profile of said bearing.
- the pin may include, in a simple manner, a rectilinear part, engaged in an orifice of the bearing member, one end of this part having a hook shape and cooperating with a ring-shaped end of the element driven in rotation, or vice-versa, while its other end will include a head now captive of said bearing.
- This pin will advantageously be made in one piece.
- the shapes of the hook of the journal and of the ring of the end of the element driven in rotation will be such that the point of contact between these two organs will be substantially located on the axis of the tube.
- these will be made of materials capable of reducing their friction and, advantageously, an anti-wear washer will be interposed between these members.
- said anti-wear washer has a sufficient thickness and that it is crimped into the bearing member.
- Such a device is particularly well suited to maintaining in position the rotary members for preventing fouling and / or continuous cleaning of the tubes of the heat exchangers.
- the tubes of the heat exchangers are generally engaged, at their two ends, in the orifices of a tube plate and they protrude slightly outside these tube plates, of a length of a few millimeters, which is sufficient. to make integral by clipping the bearing portion of the device according to the invention and the outside of the end of the projecting tube.
- Another object of the invention is therefore constituted by the application of this device for holding in position in a tube, in particular a heat exchanger tube, of the end of a rotary member for preventing fouling and / or continuous cleaning of this tube.
- This rotary member may have any shape known in the art, for example a helical shape, and be deformable or not. It may or may not be in contact with the internal wall of the tube.
- the choice of the rotary member will depend, in practice, on the nature of the fluid borrowing the tube and, in particular, its viscosity, the dimensions of the tube and tolerable pressure losses in the installations of which they are part.
- the device shown in FIGS. 1 and 2 comprises two essential parts, namely a member 1 forming a bearing for a journal 2.
- These members will, for example, be made of stainless steel or mild steel.
- the member 1 has a stirrup shape, of which only the parts 8a - 8b of the ends of the branches la and 1b, have the shape of a cylinder portion, allowing them to cover the outer surface of the end of a tube 3 which borrows a fluid (FIG. 2) and inside which is disposed a cleaning member 4, here of helical shape, driven in rotation by the fluid.
- a fluid FOG. 2
- a cleaning member 4 here of helical shape
- the pin 2 comprises a straight part 2a engaged in an orifice 5 arranged in the center of the part 1c joining the branches 1a and 1b of the bearing 1.
- One end 2b of the pin 2, disposed between the branches la and lb of the bearing 1 has a shape hook, while the opposite end 2c has a spherical or hemispherical head, preventing the pin 2 from being released from the bearing 1.
- the tube 3 could be a duct of a heat exchanger, the end of which is engaged in a tubular plate 7 and protrudes by a few millimeters, for example three millimeters, outside this plate.
- the protruding length of the tube 3 will be sufficient so that one can pinch its end using the ends 8a and 8b of the branches 1a and 1b. So that this pinching is sufficient to make the bearing 1 perfectly integral with the tube 3, the edges 9a and 9b or 10a and 10b of the ends 8a and 8b are welded to stiffen the opening of the bearing at these ends, said bearing being fixed like a clip on the end of the tube.
- the rotary member 4 will have a ring-shaped end 4a, which will protrude outside the tube 3 and will be hooked to the end 2b of the pin 2.
- the hook 2b of the journal 2 and the ring 4a of the rotary member 4 will have a shape such that the part of the ring housed in the hook is centered substantially on the axis X - X of the conduit 3, so that the pin 2 can itself be rotated about this axis, without a more complex movement being imparted to it by the member 4.
- the ends 8a - 8b of the branches 1a and 1b of the bearing 1 have the shape of a ring part and they are enclosed externally, after positioning on the end of the tube to be fitted, by a split clamp 11.
- the branches 1a and 1b of the bearing 1, in an exemplary embodiment of the device of Figure 4, have a total length of 39 mm, the width of the parts 8a and 8b is only 5 mm.
- the internal diameter of the parts 8a and 8b is 25.4 mm and their external diameter of 27.4 mm.
- the rectilinear part 2a of the pin 2 has a length of 10 mm and a diameter of two millimeters, while the head 2c is a sphere of 5 mm in diameter.
- the collar 11 has an external diameter of 28 mm, an internal diameter of 27 mm and a width of 5 mm.
- This embodiment of the device according to the invention serves to fix in position the end of a helical rotary member, whose turns have a diameter of 15 mm and a pitch of 22 mm, and whose total length is 6 m .
- This rotary member consists of a metal wire of 1.2 mm in diameter and the turns are joined by a rod with a diameter of 1.2 mm.
- the anti-wear washer 6 is crimped in the orifice 5 of the part 1c of the stirrup 1. This washer is of sufficient thickness to guide the pin which is introduced there.
- the invention therefore provides a simple and easy to implement means for maintaining in position the end of a rotary member for preventing fouling and / or cleaning a tube, in particular a tube d 'heat exchanger.
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Abstract
Description
- La présente invention concerne un dispositif de maintien en position de l'extrémité d'un élément mobile, entraîné en rotation dans un tube par Inaction d'un fluide. Elle concerne également l'application de ce dispositif au maintien d'un organe rotatif de prévention de l'encrassement et/ou de nettoyage en continu d'un conduit de fluide, notamment en vue d'améliorer les transferts thermiques.
- On sait que les matières en suspension ainsi que les matières dissoutes dans les fluides liquides ou gazeux, minéraux ou organiques, notamment le carbonate de calcium dans une solution aqueuse ou le coke en formation par craquage thermique des hydrocarbures, ont tendance à se déposer sur les parois internes des conduits empruntés par ces fluides. C'est le cas, en particulier, pour les tubes des échangeurs thermiques, dont l'efficacité diminue très rapidement, si on ne ralentit pas ou ne remédie pas à leur encrassement.
- On peut, bien entendu, procéder à un nettoyage intermittent de ces tubes, mais ceci nécessite un arrêt de l'échangeur, le démontage d'une partie au moins de ses organes et le remontage après nettoyage des tubes, toutes opérations longues et coûteuses.
- C'est pourquoi, dans la pratique, on préfère disposer à l'intérieur de ces tubes des éléments mobiles, par exemple de forme hélicoidale, qui sont entraînés en rotation par le fluide et qui, en contact ou non avec la paroi interne des tubes, assurent par leur mouvement la prévention de l'encrassement et/ou le nettoyage de ceux-ci, et une amélioration des transferts thermiques (voir brevets U.S. 4 174 750 et 3-648 754, brevets anglais N° 347 904 et français 2 073 357, et la demande de brevet français N°2 569 829 au nom de la Demanderesse).
- Le maintien en position de ces éléments à l'intérieur des tubes soulève cependant divers problèmes, car lesdits éléments mobiles doivent conserver une parfaite liberté de mouvement en rotation, la libre circulation du fluide dans le tube ne doit pas en être affectée, et l'installation contenant ces tubes ne doit pas supporter une augmentation trop forte de la perte de charge.
- Un but de l'invention est donc de proposer un dispositif de maintien en position de l'extrémité d'un élément mobile, entraîné en rotation dans un tube emprunté par un fluide, qui n'entraîne qu'un accroissement minimum de la perte de charge de ce tube.
- Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de ce type, qui puisse être monté et démonté de façon simple et en un temps très court sur les tubes, afin de ne pas compliquer les opérations de maintenance des installations dont ces tubes font partie.
- L'invention vise également à proposer un dispositif de ce type qui puisse être appliqué au maintien en position d'un organe rotatif de prévention de l'encrassement et/ou de nettoyage en continu des tubes d'un échangeur de chaleur.
- A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de maintien en position d'une extrémité d'un élément mobile entraîné en rotation à l'intérieur d'un tube par l'action d'un fluide, caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part, un organe formant palier, dont une ou des parties de forme générale cylindrique enserrent l'extérieur d'une extrémité dudit tube;-d'autre part, un tourillon, monté rotatif par rapport audit palier suivant l'axe de l'extrémité dudit tube et apte à être rendu solidaire de l'élément entraîné en rotation.
- L'organe formant palier, qui enserre l'extrémité du tube, sera donc fixé par clipsage sur celui-ci. Cet organe pourra avoir toute forme permettant un libre passage du fluide dans le tube, par exemple une forme d'étrier, dont les extrémités des branches auront un profil cylindrique leur permettant de coiffer l'extrémité de la surface externe du tube et dont la partie centrale réunissant lesdites branches comportera un orifice ou un évidement pour le maintien du tourillon. Avantageusement, les extrémités des branches du palier enserrant le tube seront soudées en un seul point, de façon à ce que la partie dudit palier enserrant l'extrémité du tube se fixe comme un clip sur cette extrémité. Pour renforcer l'effet de clip, un collier de serrage sera prévu, si nécessaire, pour maintenir en position sur l'extrémité du tube la partie dudit palier enserrant cette extrémité.
- Ce palier pourra être avantageusement obtenu par découpage dans une plaque métallique et emboutissage de la forme découpée pour obtenir le profil dudit palier.
- Le tourillon pourra comprendre, de façon simple, une partie rectiligne, engagée dans un orifice de l'organe formant palier, une extrémité de cette partie ayant une forme de crochet et coopérant avec une extrémité en forme d'anneau de l'élément entraîné en rotation, ou vice-versa, tandis que son autre extrémité comportera une tête le maintenant prisonnier dudit palier. Ce tourillon sera avantageusement fabriqué d'une seule pièce.
- De préférence, les formes du crochet du tourillon et de l'anneau de l'extrémité de l'élément entraîné en rotation seront telles que le point de contact entre ces deux organes sera sensiblement situé sur l'axe du tube.
- Afin d'éviter une usure rapide des parties en contact de la tête du tourillon et du palier, ceux-ci seront réalisés en des matériaux aptes à réduire leur friction et, avantageusement, une rondelle anti-usure sera interposée entre ces organes.
- Afin de mieux guider le tourillon dans l'axe du tube, il apparaît avantageux que ladite rondelle anti-usure ait une épaisseur suffisante et qu'elle soit sertie dans l'organe formant palier.
- Un tel dispositif est particulièrement bien adapté au maintien en position des organes rotatifs de prévention de l'encrassement et/ou de nettoyage en continu des tubes des échangeurs thermiques. En effet, les tubes des échangeurs de chaleur sont en général engagés, à leurs deux extrémités, dans des orifices d'une plaque tubulaire et ils font légèrement saillie en dehors de ces plaques tubulaires, d'une longueur de quelques millimètres, qui est suffisante pour rendre solidaire par clipsage la partie formant palier du dispositif conforme à l'invention et l'extérieur de l'extrémité du tube en saillie.
- Un autre objet de l'invention est par conséquent constitué par l'application de ce dispositif au maintien en position dans un tube, notamment d'un tube d'échangeur thermique, de l'extrémité d'un organe rotatif de prévention de l'encrassement et/ou de nettoyage en continu de ce tube.
- Cet organe rotatif pourra avoir toute forme connue dans la technique, par exemple une forme hélicoidale, et être déformable ou non. Il pourra ou non être en contact avec la paroi interne du tube. Le choix de l'organe rotatif dépendra, dans la pratique, de la nature du fluide empruntant le tube et, notamment, de sa viscosité, des dimensions du tube et des pertes de charge tolérables dans les installations dont ils font partie.
- Les dessins schématiques annexés illustrent diverses formes de réalisation du dispositif selon l'invention et son application au maintien d'un organe rotatif de prévention de l'encrassement et du nettoyage en continu d'un tube emprunté par le fluide. Sur ces dessins:
- La figure 1 est une vue en perspective d'une première forme de réalisation du dispositif;
- La figure 2 est une coupe suivant l'axe du tube illustrant l'application de ce dispositif au maintien d'un organe rotatif;
- La figure 3 est une vue de détail d'une forme de réalisation préférée du tourillon de ce dispositif;
- La figure 4 est une vue éclatée d'une autre forme de réalisation du dispositif conforme à l'invention et d'un autre type d'organe rotatif de prévention de l'encrassement et/ou de nettoyage;
- La figure 5 est une coupe de l'étrier dans lequel la rondelle anti-usure est sertie.
- Le dispositif représenté sur les figures 1 et 2 comprend deux parties essentielles, à savoir un organe 1 formant palier pour un tourillon 2.Ces organes seront, par exemple, en acier inoxydable ou en acier doux.
- L'organe 1 a une forme d'étrier, dont seules les parties 8a - 8b des extrémités des branches la et 1b, ont une forme de portion de cylindre, leur permettant de coiffer la surface extérieure de l'extrémité d'un tube 3 qu'emprunte un fluide (figure 2) et à l'intérieur duquel est disposé un organe de nettoyage 4, ici de forme hélicoïdale, entraîné en rotation par le fluide. On notera que la forme du palier 1 est telle qu'elle ne freine pratiquement pas le passage d'un fluide dans le tube 3 et crée peu de pertes de charge.
- Le tourillon 2 comporte une partie rectiligne 2a engagée dans un orifice 5 disposé au centre de la partie 1c réunissant les branches 1a et 1b du palier 1. Une extrémité 2b du tourillon 2, disposée entre les branches la et lb du palier 1 a une forme de crochet, tandis que l'extrémité opposée 2c présente une tête sphérique ou hémisphérique, empêchant le tourillon 2 de se libérer du palier 1.
- En vue de limiter l'usure des parties du palier 1 et du tourillon 2 en contact, une bague 6 en un matériau antifriction, en tôle bleue par exemple, est interposée entre la partie lc du palier et la tête 2c du tourillon.
- Comme on le voit sur la figure 2, le tube 3 pourra être un conduit d'un échangeur de chaleur, dont l'extrémité est engagée dans une plaque tubulaire 7 et fait saillie de quelques millimètres, par exemple trois millimètres, en dehors de cette plaque. La longueur de dépassement du tube 3 sera suffisante pour que l'on puisse pincer son extrémité à l'aide des extrémités 8a et 8b des branches 1a et 1b. Pour que ce pincement soit suffisant pour rendre le palier 1 parfaitement solidaire du tube 3, les bords 9a et 9b ou 10a et 10b des extrémités 8a et 8b sont soudés pour rigidifier l'ouverture du palier à ces extrémités, ledit palier se fixant comme un clip sur l'extrémité du tube. Il est clair que les opérations de montage et de démontage de ce dispositif seront extrêmement rapides, de l'ordre de 35 secondes pour des tubes d'échangeurs de chaleur industriels. L'organe rotatif 4 comportera une extrémité en forme d'anneau 4a, qui fera saillie en dehors du tube 3 et sera accrochée à l'extrémité 2b du tourillon 2.
- Comme représenté sur la figure 3, le crochet 2b du tourillon 2 et l'anneau 4a de l'organe rotatif 4 auront une forme telle que la partie de l'anneau logée dans le crochet soit centrée sensiblement sur l'axe X - X du conduit 3, afin que le tourillon 2 puisse lui-même être entraîné en rotation autour de cet axe, sans qu'un mouvement plus complexe ne lui soit imprimé par l'organe 4.
- Dans le cas de la figure 4, sur laquelle les organes déjà décrits sont désignés par les mêmes chiffres de référence, les extrémités 8a - 8b des branches la et 1b du palier 1 ont la forme d'une partie d'anneau et elles sont enserrées extérieurement, après mise en position sur l'extrémité du tube à équiper, par un collier fendu 11 de serrage.
- On notera que, dans ce cas, les spires de l'organe rotatif 4 sont réunies par une tige 10 soudée sur elles.
- On remarquera la grande facilité avec laquelle le dispositif conforme à l'invention peut être rendu solidaire de l'extrémité d'un tube et de l'organe rotatif logé dans celui-ci.
- Les branches 1a et 1b du palier 1, dans un exemple de réalisation du dispositif de la figure 4, ont une longueur totale de 39 mm, dont la largeur des parties 8a et 8b ne représente que 5 mm. Le diamètre interne des parties 8a et 8b est de 25,4 mm et leur diamètre externe de 27,4 mm.
- La partie rectiligne 2a du tourillon 2 a une longueur de 10 mm et un diamètre de deux millimètres, tandis que la tête 2c est une sphère de 5 mm de diamètre.
- Le collier 11 a un diamètre externe de 28 mm, un diamètre interne de 27 mm et une largeur de 5 mm.
- Cette forme de réalisation du dispositif selon l'invention sert à fixer en position l'extrémité d'un organe rotatif hélicoïdal, dont les spires ont un diamètre de 15 mm et un pas de 22 mm, et dont la longueur totale est de 6 m. Cet organe rotatif est constitué d'un fil métallique de 1,2 mm de diamètre et les spires sont réunies par une tige d'un diamètre de 1,2 mm.
- Sur la figure 5, la rondelle anti-usure 6 est sertie dans l'orifice 5 de la partie 1c de l'étrier 1. Cette rondelle est d'épaisseur suffisante pour guider le tourillon qui y est introduit.
- L'invention apporte donc un moyen simple et facile à mettre en oeuvre pour le maintien en position de l'extrémité d'un organe rotatif de prévention de l'encrassement et/ou de nettoyage d'un tube, notamment d'un tube d'échangeur thermique.
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