EP1144934B9 - Utilisation, en association avec un tube d'échangeur thermique, d'un élément rigide hélicoidal - Google Patents

Utilisation, en association avec un tube d'échangeur thermique, d'un élément rigide hélicoidal Download PDF

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EP1144934B9
EP1144934B9 EP99961127A EP99961127A EP1144934B9 EP 1144934 B9 EP1144934 B9 EP 1144934B9 EP 99961127 A EP99961127 A EP 99961127A EP 99961127 A EP99961127 A EP 99961127A EP 1144934 B9 EP1144934 B9 EP 1144934B9
Authority
EP
European Patent Office
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tube
rigid
diameter
use according
helicoidal member
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP99961127A
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German (de)
English (en)
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EP1144934B1 (fr
EP1144934A1 (fr
Inventor
Thierry Patureaux
Marie-Andrée Senegas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TotalEnergies Marketing Services SA
Original Assignee
TotalFinaElf France SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/01—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using means for separating solid materials from heat-exchange fluids, e.g. filters

Definitions

  • the present invention relates to improvements made to the liquid heat exchanger tubes, in order to prevent clogging of the inlets of these tubes by materials suspended in the liquid intended to circulate in the tubes.
  • EP-A-0 219 882 discloses a heat exchanger in vertical channels from which a gaseous fluid flows.
  • these channels are housed elastic elements such as coil springs or metal son supporting blades extending radially.
  • These elastic members protrude at both ends of the tubes and are intended to be vibrated, in order to periodically clean the interior of the channels, by means of an intermittent injection of an additional compressed gas. It is not indicated in this prior document, whether the gaseous fluid flowing normally in the holds may contain materials likely to block the entry thereof. On the other hand, it is specified that, under normal conditions of use, the elastic elements are not set in motion by the gaseous fluid.
  • EP-A-0 369 851 also discloses a process for continuously cleaning a tube, in particular a heat exchanger, in which a fluid circulates, in which a helical movable element housed in this tube and hooked on one end of it by a mechanical connection leaving it free to turn on itself along the axis of the tube, is driven in continuous rotation by the fluid.
  • the movable element comprises at least one sharp edge intended to scrape the inner surface of the tube during its rotation, in order to clean this tube continuously.
  • WO 81/01839 A discloses an evaporator comprising tubes heated from the outside, for the production of fresh water from salt water. During the use of the evaporator, in order to clean the inside of the tubes, helical springs protruding outside these tubes are moved inside them.
  • the present invention aims to equip this input with a simple and inexpensive means, able not only to retain the detritus entrained by the liquid penetrating into these tubes and to prevent them from being applied against the entrance of these tubes by closing them, but also to cause upstream of this inlet turbulence sufficient to prevent clogging thereof, while ensuring a homogenization of the temperature of the liquid.
  • the subject of the invention is the use, in association with a circular-section heat exchanger tube in which a liquid is called to circulate, of a rigid helical element projecting towards the outside of this tube. at the inlet thereof, in order to keep away from this inlet the materials carried by the liquid and likely to plug this inlet, the rigid helical element being secured to the end of the associated tube without use of an auxiliary fastener, characterized in that the helical rigid element is supported by its turns deformed elastically against the inner face or the outer face of the tube.
  • No. 4,424,065 discloses a use according to the preamble of claim 1.
  • This rigid helical element has the effect not only of opposing the entry into the tube of the various suspended materials entrained by the liquid, but also of causing significant turbulence of this fluid at the inlet of the tube, thus avoiding that the materials conveyed can completely block the entrance of the tube.
  • the rigid helical element protrudes upstream of the inlet of the tube at a distance of between about 1 and 10 times the outer diameter of the associated tube and, preferably, between 2 and 8 times this diameter.
  • the rigid helical element could be held in position at the tube inlet by hooking means known in the art, able to keep it inside or outside the tube according to the technology of the exchanger, but this use of an auxiliary fastener is not within the scope of the invention.
  • such a fastening means may be constituted, for example, in a manner known per se, by a rigid U-profile fastening member, said "pin" in the art, which is disposed outside the tube, with the ends of the branches of the U elastically close to one another and engaged in the tube inlet, while the helically wound wire is hanging on the base of the U.
  • the rigid helical element is secured to the end of the tube at the input of which it projects outwardly without the aid of any auxiliary fastening member, taking firm support by its turns deformed elastically against the inner face of the tube, as described in FR-A-2 611 879 in another application, or against the outer face of this tube.
  • FR-A-2 611 879 relates, in fact, heat exchanger tubes, in which are arranged in fixed position obstacles intended to cause turbulence of the fluid flowing therein, in order to improve the heat exchange between this fluid and the tube wall and reduce the risk of solid waste deposits on the inner surface of this wall.
  • a simple way to achieve such obstacles consists in arranging inside circular section tubes, in a fixed position at contact of their inner wall, a wire, for example metal, wound helically.
  • a particularly simple means consists in using an elastically deformable helical profile wire, whose diameter of the turns is normally greater than the internal diameter of the tube, to longitudinally stretch this wire to reduce the diameter of its turns, in order to be able to introduce it into the tube, and, after having thus introduced it, to release it so that its turns tend to resume their initial diameter inside the tube, coming to apply firmly against the inner wall of the latter, without the wire may be displaced by the fluid circulated in the tube.
  • the invention therefore proposes to adapt this known technique, with a view to obtaining a different result, by arranging in the same way a wire wound helically inside the exchanger tube. thermal, in the vicinity of the inlet of this tube, but with a projecting portion outside the tube, to oppose the passage of the materials carried by the liquid.
  • the helicoidal rigid element can, when the shape of the tubular plate of the heat exchanger, or any other similar device, make it possible to have tubes of which an outer portion of their upstream end is usable, elastically grip this end of the tube along part of its length and protrude upstream of the inlet of the tube.
  • the helical rigid element advantageously has turns of diameter normally smaller than the external diameter of the tube and is deformed elastically so as to increase the diameter of certain turns, in order to engage the end of the next tube. part of its length, before releasing these turns so that they enclose the tube.
  • the rigid helical element can, in all these embodiments, be constituted by a simple rigid wire wound helically.
  • the ratio of the pitch of the helix to the diameter of the turns is between 0.1 and 5.0 and preferably between 0.5 and 3.0.
  • the rigid helical element may possibly extend along the entire length of the tube.
  • the diameter of the last turn of the helical rigid element, located outside the tube is smaller than the diameter of the other turns of this element.
  • the invention makes it possible to very effectively prevent the closing of the entries of the heat exchanger tubes by suspended materials that risk being pressed against these inputs.
  • Figure 1 shows a box 1 for supplying water tubes 2 of circular section of a heat exchanger, the box itself being supplied with water through a conduit 3.
  • the helical coil formed by the wire 5 preferably has a greater rest diameter. to the inner diameter of the associated tube and is elastically deformable.
  • the helically wound wire 5, which protrudes outside the tube 2 can occupy only a short length thereof, in the vicinity of its inlet, or extend inside this tube according to a major part of its length, if at the same time it serves as a promoter of turbulence.
  • FIG. 2 which does not come within the scope of the invention, there is a helically wound wire 6 which is housed at the inlet of a heat exchanger tube 7 and projects from outside of it.
  • This wire is not necessarily pressed against the inner wall of the tube, but is held in position therein by a pin formed by a metal wire curved U-shaped, the two branches can be elastically approximated one the other to be engaged in the tube 7, while the base of the U, which is simply attached to one end of the wire 6 helically wound, protrudes outside the tube.
  • Figure 3 shows another form of implementation of the invention wherein the yarn 10 wound helically encircles the upstream end of tube 11 and heat exchanger 10 protrudes to beyond the inlet of this tube.
  • the helical coils normally have a diameter less than the outer diameter of the tube, as shown by the portion 10 has projecting, and some of them have been elastically deformed to increase their diameter, in order to be able to engage the end of the tube, to be then released, in order to grip the tube.
  • These tubes have a length of 6 m and an internal diameter of 15 mm.

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Description

  • La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux tubes d'échangeurs thermiques à liquides, afin d'éviter le colmatage des entrées de ces tubes par des matériaux en suspension dans le liquide destiné à circuler dans les tubes.
  • On sait que des dépôts se produisent dans les tubes d'échangeurs thermiques à partir des liquides qui y circulent et qu'il est nécessaire de les nettoyer périodiquement, pour remédier à la baisse des performances qui résulte de cet encrassement, après des périodes d'utilisation de plusieurs mois.
  • Un autre type de problème rencontré fréquemment avec les tubes d'échangeurs thermiques provient du bouchage de l'entrée des tubes par des matériaux en suspension dans le liquide de refroidissement, tels que des particules de coke et des agrégats divers, provenant ou résultant de leur passage dans les différentes canalisations du ou des dispositifs associés. On y trouve également des morceaux de bois, de matières plastiques souples ou rigides, et même des coquilles de mollusques, quand l'eau utilisée pour la réfrigération provient d'un bac à ciel ouvert, ou d'une source naturelle d'eau de réfrigération, telle qu'une rivière.
  • Ces matériaux sont entraînés par les liquides et viennent se plaquer contre l'entrée des tubes des échangeurs, en les colmatant et en affectant sérieusement les opérations d'échange thermique. Ces inconvénients sont en particulier fréquents dans les réfrigérants à eau et dans les condenseurs à eau, dont les performances peuvent être considérablement réduites du fait du bouchage des tubes, pouvant conduire à l'arrêt de l'installation pour nettoyage.
  • Pour remédier à ces inconvénients, il a déjà été proposé de disposer à l'entrée des tubes, en saillie àl'extérieur de ceux-ci, divers systèmes de brides formant des cages destinées à retenir les matériaux véhiculés par le fluide (voir, notamment, US-A-5 509 467, EP-A-132 766, US-A-5 102 537, US-A-2 774 569, US-A-4 590 994, ainsi que US-A-1 172 938). La mise en oeuvre de ces dispositifs est cependant compliquée et coûteuse, car nécessitant, par exemple, des réalisations complexes, faisant appel à des assemblages préalables compliqués et délicats. En outre, ils ne provoquent qu'une turbulence insuffisante du liquide en amont de l'entrée des tubes, de sorte que les matériaux entraînés par ce liquide peuvent venir s'appliquer fermement contre ces dispositifs et provoquer leur colmatage.
  • On connaît par EP-A-0 219 882 un échangeur de chaleur dans des canaux verticaux duquel s'écoule un fluide gazux. Dans ces canaux sont logés des éléments élastiques tels que des ressorts hélicoïdaux ou des fils métalliques supportant des pales s'étendant radialement. Ces élément élastiques font saillie aux deux extrémités des tubes et sont destinés à être mis en vibration, en vue de nettoyer périodiquement l'intérieur des canaux, au moyen d'une injection intermittente d'un gaz comprimé supplémentaire. Il n'est pas indiqué, dans ce document antérieur, si le fluide gazeux circulant normalement dans les caux peut contenir des matériaux susceptibles de boucher l'entrée de ceux-ci. En revanche, il est spécifié que, dans des conditions normales d'utilisation, les éléments élastiques ne sont pas mis en mouvement par le fluide gazeux.
  • On connaît aussi par EP-A- 0 369 851 un procédé de nettoyage en continu d'un tube, notamment d'échangeur de chaleur, dans lequel circule un fluide, selon lequel un élément mobile hélicoïdal logé dans ce tube et accroché à une extrémité de celui-ci par une liaison mécanique le laissant libre de tourner sur lui-même suivant l'axe du tube, est entraîné en rotation continue par le fluide. L'élément mobile comporte au moins une arête vive destinée à râcler la surface interne du tube au cours de sa rotation, en vue de nettoyer ce tube en continu.
  • On connaît enfin, par WO 81/01839 A un évaporateur comportant des tubes chauffés de l'extérieur, pour la production d'eau douce à partir d'eau salée. Au cours de l'utilisation de l'évaporateur, en vue de nettoyer l'intérieur des tubes, on déplace à l'intérieur de ceux-ci des ressorts hélicoïdaux qui font saillie à l'extérieur de ces tubes.
  • C'est au problème du colmatage de l'entrée des tubes d'échangeurs thermiques que s'intéresse la présente invention et elle vise à équiper cette entrée d'un moyen simple et peu coûteux, apte non seulement à retenir les détritus entraînés par le liquide pénétrant dans ces tubes et à éviter qu'ils ne viennent s'appliquer contre l'entrée de ces tubes en les obturant, mais également à provoquer en amont de cette entrée une turbulence suffisante pour éviter un colmatage de celle-ci, tout en assurant une homogénéisation de la température du liquide.
  • A cet effet, l'invention a pour objet l'utilisation, en association avec un tube d'échangeur thermique à section circulaire dans lequel est appelé à circuler un liquide, d'un élément rigide hélicoïdal faisant saillie vers l'extérieur de ce tube à l'entrée de celui-ci, en vue de maintenir à l'écart de cette entrée les matériaux véhiculés par le liquide et susceptibles de boucher cette entrée, l'élément rigide hélicoïdal étant solidaire de l'extrémité du tube associé sans utilisation d'un organe auxiliaire de fixation, caractérisée en ce que l'élément rigide hélicoïdal prend appui par ses spires déformées élastiquement contre la face interne ou la face externe du tube. On connaît par ailleurs par le document US 4 424 065 une utilisation conforme au préambule de la revendication 1.
  • Cet élément rigide hélicoïdal a pour effet non seulement de s'opposer à l'entrée dans le tube des matériaux divers en suspension entraînés par le liquide, mais également de provoquer une turbulence notable de ce fluide à l'entrée du tube, en évitant ainsi que les matériaux véhiculés puissent colmater totalement l'entrée du tube.
  • Avantageusement, l'élément rigide hélicoïdal fait saillie en amont de l'entrée du tube suivant une distance comprise entre environ 1 et 10 fois le diamètre externe du tube associé et, de préférence, entre 2 et 8 fois ce diamètre.
  • L'élément rigide hélicoïdal pourrait être maintenu en position à l'entrée du tube par des moyens d'accrochage connus dans la technique, aptes à le maintenir à l'intérieur ou à l'extérieur du tube suivant la technologie de l'échangeur, mais cette utilisation d'un organe de fixation auxiliaire n'entre pas dans le cadre de l'invention.
  • Dans le cas où l'élément rigide hélicoïdal comprend une partie engagée à l'intérieur du tube, un tel moyen d'accrochage peut être constitué, par exemple, de façon connue en soi, par un organe rigide de fixation à profil en U, dit "épingle" dans la technique, qui est disposé à l'extérieur du tube, avec les extrémités des branches du U rapprochées élastiquement l'une de l'autre et engagées dans l'entrée du tube, tandis que le fil enroulé hélicoïdalement est accroché à la base du U.
  • Conformément à l'invention, toutefois, l'élément rigide hélicoïdal est rendu solidaire de l'extrémité du tube à l'entrée duquel il fait saillie vers l'extérieur sans l'aide d'aucun organe auxiliaire de fixation, en prenant fermement appui, par ses spires déformées élastiquement, contre la face interne du tube, comme décrit dans FR-A-2 611 879 dans une autre application, ou contre la face externe de ce tube.
  • FR-A-2 611 879 concerne, en effet, des tubes d'échangeur thermique, dans lesquels sont disposés en position fixe des obstacles destinés à provoquer des turbulences du fluide qui y circule, en vue d'améliorer les échanges thermiques entre ce fluide et la paroi du tube et de réduire les risques de dépôts de déchets solides sur la surface interne de cette paroi.
  • Une façon simple de réaliser de tels obstacles, dits "promoteurs de turbulence" ou encore "perturbateurs de flux", décrite dans FR-A-2 611 879, consiste à disposer à l'intérieur de tubes à section circulaire, en position fixe au contact de leur paroi interne, un fil, par exemple métallique, enroulé hélicoïdalement. Pour maintenir en position dans le tube le fil enroulé en hélice, un moyen particulièrement simple consiste à utiliser un fil de profil hélicoïdal déformable élastiquement, dont le diamètre des spires est normalement supérieur au diamètre interne du tube, à étirer longitudinalement ce fil pour diminuer le diamètre de ses spires, afin de pouvoir l'introduire dans le tube, et, après l'avoir ainsi introduit, à le relâcher de manière que ses spires tendent à reprendre leur diamètre initial à l'intérieur du tube, en venant s'appliquer fermement contre la paroi interne de celui-ci, sans que le fil risque d'être déplacé par le fluide amené à circuler dans le tube.
  • Dans une forme de réalisation avantageuse, l'invention propose donc d'adapter cette technique connue, en vue de l'obtention d'un résultat différent, en disposant de le même façon un fil enroulé hélicoïdalement à l'intérieur du tube d'échangeur thermique, au voisinage de l'entrée de ce tube, mais avec une partie en saillie à l'extérieur du tube, en vue de s'opposer au passage des matériaux véhiculés par le liquide.
  • La mise en place d'un fragment de fil enroulé en hélice à l'intérieur de l'extrémité du tube pourra cependant être réalisée soit de la manière décrite dans le document cité.
  • Dans une autre forme de mise en oeuvre de l'invention, dérivée de la précédente, l'élément rigide hélicoïdal peut, quand la forme de la plaque tubulaire de l'échangeur thermique, ou tout autre dispositif analogue, permet de disposer de tubes dont une partie extérieure de leur extrémité amont est utilisable, enserrer élastiquement cette extrémité du tube suivant une partie de sa longueur et faire saillie en amont de l'entrée du tube.
  • Dans cette forme de réalisation, l'élément rigide hélicoïdal a avantageusement des spires de diamètre normalement inférieur au diamètre externe du tube et on le déforme élastiquement de manière à accroître le diamètre de certaines spires, afin de pouvoir y engager l'extrémité du tube suivant une partie de sa longueur, avant de relâcher ces spires pour qu'elles enserrent le tube.
  • L'élément rigide hélicoïdal peut, dans toutes ces réalisations, être constitué par un simple fil rigide enroulé en hélice.
  • Avantageusement, le rapport du pas de l'hélice au diamètre des spires est compris entre 0,1 et 5,0 et, de préférence, entre 0,5 et 3,0.
  • L'élément rigide hélicoïdal peut éventuellement s'étendre suivant toute la longueur du tube.
  • De manière préférée, le diamètre de la dernière spire de l'élément rigide hélicoïdal, située à l'extérieur du tube, est inférieur au diamètre des autres spires de cet élément.
  • L'adjonction aux tubes d'échangeurs thermiques d'un organe hélicoïdal de retenue des matériaux en suspension du type mentionné ci-dessus représente un coût dérisoire par rapport à celui de l'échangeur et le démontage de ces organes, en vue de leur nettoyage, est une opération extrêmement simple.
  • Dans toutes ses formes de mise en oeuvre, l'invention permet de prévenir de façon très efficace l'obturation des entrées des tubes d'échangeurs par des matériaux en suspension risquant de se plaquer contre ces entrées.
  • Les dessins schématiques annexés (figure 1 et figure 3) illustrent les deux formes de mise en oeuvre de l'invention qui viennent d'être mentionnées. Sur ces dessins :
    • La figure 1 est une coupe schématique d'une boîte d'alimentation en eau, chargée de matériaux en suspension, de tubes constituant un échangeur thermique, équipés d'un fil enroulé en hélice, qui est engagé dans le tube et fait saillie vers l'extérieur à l'entrée de celui-ci ;
    • La figure 2 est une vue n'entrant pas dans le cadre de l'invention d'un fil enroulé en hélice et accroché à une épingle constituée d'un fil métallique recourbé en U et engagée dans un tube d'échangeur, à l'extérieur duquel le fil fait saillie ;
    • La figure 3 est une vue schématique illustrant une forme de mise en oeuvre de l'invention, dans laquelle un fil enroulé en hélice, qui enserre la partie externe d'extrémité amont d'un tube, fait saillie à l'extérieur de celui-ci.
  • On se référera d'abord à la figure 1, qui représente une boîte 1 d'alimentation en eau de tubes 2 à section circulaire d'un échangeur thermique, cette boîte étant elle-même alimentée en eau par un conduit 3.
  • Conformément à l'invention, lorsque l'eau est chargée de matériaux en suspension divers 4, qui risquent de venir se plaquer contre l'entrée des tubes 2 en compromettant l'alimentation en eau de ces tubes, on remédie à cet inconvénient en engageant dans les tubes 2, à l'entrée au moins de ceux-ci, un fil 5, par exemple métallique, enroulé en hélice, qui fait saillie à l'extérieur du tube dans la boîte 1 et qui maintient les matières en suspension 4 à l'écart de l'entrée du tube.
  • Comme indiqué ci-dessus, la spire hélicoïdale formée par le fil 5 a de préférence un diamètre au repos supérieur au diamètre intérieur du tube associé et est déformable élastiquement.
  • Il est ainsi possible, de façon connue en soi, d'étirer longitudinalement le fil enroulé en hélice, pour réduire le diamètre des spires et pouvoir ainsi l'introduire partiellement dans le tube correspondant, en le relâchant ensuite pour que les spires tendent à reprendre leur forme initiale, en venant s'appliquer fermement contre la paroi interne du tube et en devenir ainsi solidaire.
  • Le fil 5 enroulé hélicoïdalement, qui fait saillie en dehors du tube 2, peut n'occuper qu'une faible longueur de celui-ci, au voisinage de son entrée, ou s'étendre à l'intérieur de ce tube suivant une majeure partie de sa longueur, s'il sert en même temps de promoteur de turbulence.
  • Dans la réalisation de la figure 2, qui n'entre pas dans le cadre de l'invention, on retrouve un fil 6 enroulé en hélice, qui est logé à l'entrée d'un tube 7 d'échangeur thermique et fait saillie à l'extérieur de celui-ci. Ce fil n'est toutefois pas nécessairement plaqué contre la paroi interne du tube, mais est maintenu en position dans celui-ci par une épingle formée par un fil métallique recourbé en forme de U, dont les deux branches peuvent être rapprochées élastiquement l'une de l'autre pour être engagées dans le tube 7, tandis que la base du U, à laquelle est simplement accrochée une extrémité du fil 6 enroulé en hélice, fait saillie à l'extérieur du tube.
  • La figure 3 illustre une autre forme de mise en oeuvre de l'invention, dans laquelle le fil 10 enroulé hélicoïdalement enserre l'extrémité amont du tube 11 d'échangeur thermique et fait saillie en 10a au-delà de l'entrée de ce tube.
  • Les spires hélicoïdales ont normalement un diamètre inférieur au diamètre externe du tube, comme on le voit par la partie 10a en saillie, et certaines d'entre elles ont été déformées élastiquement pour accroître leur diamètre, de façon à pouvoir y engager l'extrémité du tube, pour être ensuite relâchées, afin d'enserrer le tube.
  • Dans toutes ces formes de réalisation, les parties du fil 5 enroulé hélicoïdalement qui font saillie à l'extérieur des tubes 2, à l'entrée de ceux-ci, maintiennent de façon très efficace à l'écart de ces entrées les matériaux divers en suspension que peut véhiculer le liquide appelé à alimenter ces tubes, tout en provoquant une forte turbulence de ce liquide.
  • C'est ce qu'illustre l'Exemple comparatif qui va maintenant être décrit en détail.
    • EXEMPLE
  • Dans cet Exemple, on se propose de comparer la circulation, sous des pressions déterminées, d'eau pure et d'eau chargée de matériaux en suspension, alimentant des tubes d'échangeur thermique, d'un type usuel ou conforme à l'invention.
  • Ces tubes ont une longueur de 6 m et un diamètre interne de 15 mm.
  • Deux variantes de tubes ont été réalisées en engageant dans les tubes ci-dessus :
    • (1) Un fil métallique enroulé en hélice de manière à former un élément rigide hélicoïdal du type spire hélicoïdale, présentant au repos les caractéristiques suivantes :
      • diamètre du fil : 1,5 mm,
      • pas des spires : 12 mm,
      • diamètre extérieur de l'hélice : 16 mm,
      • longueur de l'élément rigide hélicoïdal : 100 mm, dont 50 mm engagés dans les tubes à l'entrée de ceux-ci et 50 mm faisant saillie à l'extérieur des tubes.
    • (2) Un fil métallique enroulé en hélice de manière à former un élément rigide hélicoïdal de type spire hélicoïdale, dont une extrémité est accrochée à la base d'une épingle en forme de U dont les branches sont engagées à force, en les déformant élastiquement, dans le tube à l'entrée de celui-ci.
  • Le fil métallique enroulé en hélice présente au repos les caractéristiques suivantes :
    • diamètre du fil : 1,5 mm,
    • pas des spires : 12 mm,
    • diamètre extérieur de l'hélice : 14 mm,
    • longueur de l'élément rigide hélicoïdal : 100 mm, dont 50 mm engagé à l'intérieur des tubes et 50 mm en saillie à l'extérieur de ceux-ci.
  • Les caractéristiques de l'épingle en forme de U sont au repos les suivantes :
    • diamètre du fil métallique dont elle est constituée : 2 mm,
    • longueur des branches du U a partir de la base : 40 mm,
    • écartement des branches du U : 20 mm,
    • longueur des branches engagée dans les tubes à partir de l'entrée de ceux-ci : 10 mm.
  • On fait circuler dans ces tubes, sous une pression relative de 400.102 Pa (400 millibars) et 550.102 Pa (550 millibars) de l'eau pure et de l'eau additionnée de matériaux divers en suspension, qui sont les suivants (pour un volume d'un total d'eau de 2 m3) :
    • 10 fragments de films de matière plastique sensiblement rectangulaires, dont les dimensions, en centimètres, sont comprises entre 4 à 5 x 10 à 15
    • 13 morceaux de bois provenant d'un cageot à fruits, de dimensions (en centimètres) : 4 à 5 x 2 x 0,15
    • 10 moitiés de coquilles de moules.
  • On relève les débits obtenus aux diverses pressions avec les tubes usuels et avec les tubes conformes à l'invention.
  • Les résultats obtenus sont rassemblés dans le Tableau suivant. Tableau
    Pression(1) Débit (m3/h)
    Tubes usuels Tubes usuels Tubes équipés d'une spire hélicoïdale conforme à l'invention Tubes équipés d'une spire hélicoïdale et d'une épingle en forme de U
    Eau propre Eau + matières en suspension Eau + matières en suspension Eau + matières en suspension
    400.102Pa 13,0 (2) 10,2 12,1 12,1
    550:102Pa 15,1(3) 11,3 13,9 14,2
    (1) Les spires hélicoïdales et les épingles, isolément, ne créent aucune perte de charge.
    (2) Ce débit correspond à une vitesse de 1m/s.
    (3) Ce débit correspond à une vitesse de 1,5 m/s.
  • Ces résultats montrent que les tubes équipés d'un fil enroulé en hélice et faisant saillie à l'extérieur du tube, soit seul, soit en combinaison avec une épingle, retiennent de façon très efficace les matériaux divers transportés par l'eau qui les alimente. En effet, le débit de cette eau, sous deux pressions différentes, reste relativement proche du débit d'eau pure alimentant des tubes propres sous la même pression, alors que le débit des tubes alimentés en eau chargée de divers matériaux, en l'absence des moyens conformes à l'invention, chute considérablement.

Claims (9)

  1. Utilisation, en association avec un tube (2, 11) d'échangeur thermique à section circulaire dans lequel est appelé à circuler un liquide, d'un élément rigide hélicoïdal (5, 16) faisant saillie vers l'extérieur de ce tube à l'entrée de celui-ci, en vue de maintenir à l'écart de cette entrée les matériaux véhiculés par le liquide et susceptibles de boucher cette entrée, l'élément rigide hélicoïdal (5, 10) étant solidaire de l'extrémité du tube (2, 11) associé sans utilisation d'un organe auxiliaire de fixation, caractérisée en ce que l'élément rigide hélicoïdal (5, 10) prend appui par ses spires déformées élastiquement contre la face interne ou la face externe du tube (2, 11).
  2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément rigide hélicoïdal (5, 6, 10) fait saillie en amont de l'entrée du tube suivant une distance comprise entre environ 1 et 10 fois le diamètre externe du tube associé et, de préférence, entre 2 et 8 fois ce diamètre.
  3. Utilisation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'élément rigide hélicoïdal (5) est constitué de spires d'un diamètre normalement supérieur au diamètre intérieur du tube (2) associé, prenant appui fermement par élasticité contre la paroi interne de celui-ci.
  4. Utilisation selon l'une des revendication 1 et 2, caractérisée en ce que l'élément rigide hélicoïdal (10) enserre élastiquement suivant une partie de sa longueur la partie externe de l'extrémité du tube (11) associé.
  5. Utilisation selon la revendication 4, caractérisée en ce que les spires de l'élément rigide hélicoïdal (10) ont un diamètre normalement inférieur au diamètre externe du tube (11) associé, celles de ces spires qui enserrent le tube ayant été déformées élastiquement pour permettre d'y engager le tube.
  6. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément hélicoïdal (5, 10) est constitué d'un fil rigide enroulé de manière à former une hélice.
  7. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le rapport du pas de l'hélice de l'élément rigide hélicoïdal (5, 10) au diamètre des spires est compris entre 0,1 et 5 et, de préférence, entre 0,5 et 3,0.
  8. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le diamètre de la dernière spire de l'élément rigide hélicoïdal, située à l'extérieur du tube, est inférieur au diamètre de l'hélice de cet élément.
  9. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément rigide hélicoïdal (5, 10) s'étend suivant toute la longueur du tube (2, 11) associé.
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