EP3719435B1 - Insert d extrémité de conduit - Google Patents

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EP3719435B1
EP3719435B1 EP20168006.3A EP20168006A EP3719435B1 EP 3719435 B1 EP3719435 B1 EP 3719435B1 EP 20168006 A EP20168006 A EP 20168006A EP 3719435 B1 EP3719435 B1 EP 3719435B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
insert
loop
pipe
linear element
duct
Prior art date
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Active
Application number
EP20168006.3A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP3719435A1 (fr
Inventor
Nicolas AUBIN
Adriaan Stander
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 Onetech SAS
Original Assignee
Total Raffinage Chimie SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Total Raffinage Chimie SAS filed Critical Total Raffinage Chimie SAS
Publication of EP3719435A1 publication Critical patent/EP3719435A1/fr
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Publication of EP3719435B1 publication Critical patent/EP3719435B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G1/00—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances
    • F28G1/06—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances having coiled wire tools, i.e. basket type
    • 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
    • F28F19/002—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using inserts or attachments
    • 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
    • F28F19/008—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using scrapers

Definitions

  • the invention relates to an assembly comprising a conduit and an insert according to claim 1.
  • the duct can in particular be a tube of a heat exchanger, for example used in industry, in particular petroleum or petrochemical.
  • fouling reducers installed in a movably rotating manner inside heat exchanger tubes with the aim of preventing possible fouling due, for example, to suspended impurities or deposits. from mineral salts dissolved in the fluid, to coke being formed in a thermal cracking process or to sulfur-containing species soluble in hydrocarbons.
  • Such devices are described for example in the applications EP 0 174 254 , EP 0 233 092 , FR 2 637 659 , EP 0 282 406 , EP 0 369 851 and EP 1 227 292 of the Applicant. They have in common a movable element, generally in the form of a circular helix, fixed to the upstream end of the conduit so as to be able to rotate freely in the latter under the effect of the flow of the fluid.
  • FR 2 975 754 A1 discloses an assembly according to the preamble of claim 1.
  • An insert of the type known from the prior art such as that of the figure 1 , comprises a linear element wound in a circular helix, of external diameter slightly greater than the internal diameter of the duct in which the insert is received. The insert is thus held by resting on the internal walls of the duct.
  • the linear element extends between a gripping element, outside the conduit, and an end loop inside the conduit. This end loop is closed.
  • the linear element may be easier to introduce into the duct. If the end loop has the same diameter as the rest of the helical winding, this winding can for example be tilted in order to proceed with this introduction.
  • the rest of the winding can be relatively easy to introduce by forcing slightly on the linear element so as to locally increase the pitch of the helix and reduce its diameter. external.
  • the end loop being open, the end of the linear element can be moved slightly during this force passage, without coming into abutment against another portion of the linear element.
  • the insert When installed inside the duct, the insert rests against the internal walls of the duct. In other words, it is mounted in a fixed manner inside the duct, with no possible relative movement with respect to the duct.
  • This fixed assembly results from the support (of the forces) of the at least one large diameter loop against the internal walls of the duct.
  • the difference between the external diameter of the at least one large diameter loop (when the insert is out of the conduit) and the internal diameter of the conduit may in particular be sufficient to prevent any movement of the insert relative to the conduit when the The linear element is inside the duct. This difference can be determined by a person skilled in the art, in particular by tests.
  • the insert may comprise at the second end a gripping element, for example in the form of a torsion spring, or alternatively simply the last loop of the winding.
  • the second end can for example be placed outside the conduit, while the first end is inside the conduit.
  • the second end can also be received in the duct, it being understood that it is then closer to the opening of the duct than the first end.
  • the end loop may form the first end of the insert.
  • an element can be provided between this first end and the end loop, for example a rod extending longitudinally beyond the winding.
  • the large diameter loop can have an external diameter strictly greater than the external diameter of the end loop.
  • only an end portion of the end loop has a smaller radius of curvature.
  • the end loop is open and, at least in part, may have a smaller radius of curvature than one or more loops, so that the device may be even easier to introduce into a duct. .
  • At least one end portion of the end loop has an external radius of curvature strictly less than half the internal diameter of the duct.
  • the end loop has an external diameter that is strictly less than the internal diameter of the duct.
  • the linear element can be wound into a helix which is not cylindrical from end to end.
  • the linear element can thus be wound into an end-to-end cylindrical helix, provided that it has an open free end.
  • wound in a helix is meant both a helix in the geometric sense of the term (that is to say that the body can be shaped so that, the linear element being assimilated to a curve, the tangent in each point of at least a portion of the linear element makes a constant angle with the longitudinal direction) than any helical winding.
  • the pitch between the loops may or may not be identical from one end of the body to the other, or from one end to the other of the additional loop (s).
  • the invention is not limited to conduits of circular section either.
  • the winding could be circular, or else elliptical.
  • the term “diameter” is understood to mean the smallest dimension of a profile, for example the diagonal in the case of a duct with a rectangular section.
  • At least one pitch of the helical winding can advantageously be greater than the thickness of the linear element, for example greater than or equal to twice this thickness.
  • the pitch (s) of the winding can advantageously be greater than the thickness of the linear element, for example greater than or equal to double of this thickness.
  • the end loop may have a smaller pitch than the pitch of the at least one large diameter loop.
  • the angle between the longitudinal direction and the linear element is identical at the level of the end loop and of the large diameter loop (s).
  • the angle between the longitudinal direction and the linear element may alternatively be different at the end loop and at the large diameter loop (s). For example, this angle can be smaller at the level of the end loop, or alternatively higher.
  • the invention is not limited to a particular form of the gripping element.
  • a torsion spring could be provided, one end of which is in one piece with the other end loop of the winding (second end side) and the other end of which is free, arranged so as to exert forces tending to press a loop of the body towards the wall of the duct.
  • the linear element can be metal, plastic, or the like.
  • the assembly may include, in addition to the conduit and the insert fixed to one end of the conduit, a fouling reduction device fixed to the other end of the conduit.
  • the fouling reduction device comprises a linear element rotatably mounted in the duct and of larger external diameter strictly less than the internal diameter of the duct.
  • the insert can be attached to the downstream end and the fouling-reducing device to the upstream end: in the event of separation of the fouling-reducing device, it is driven by the fluid and is stopped in its course by the insert.
  • the insert is thus a retention device for a fouling reduction device.
  • the insert may comprise at its first end a fastening element of a linear fouling-reducing element, this fastening element and this linear element being shaped so that under the effect of the flow of fluid, the linear reducing element fouling can be rotated and thus scrapes against the walls of the duct, limiting fouling.
  • the insert serves as a fixing head for a fouling reduction device.
  • the fastener may for example comprise a rod extending longitudinally through the coil of the insert and terminating at the first end in a hook to which a fouling reduction coil can be attached.
  • the assembly may for example comprise a head insert for fixing to a fouling reducing device and / or a retention insert for a fouling reducing device.
  • thermoelectric heat exchanger comprising one or more assembly (s) as described above, this or these assembly (s) being received in an envelope.
  • a heat exchanger may include a plurality of conduits through which a fluid passes, and at least one conduit end insert as described above attached to one end of at least one of said conduits.
  • Each duct receiving an insert can advantageously have an internal diameter greater than the external diameter of the end loop of the insert, and strictly less than the largest diameter of the winding.
  • the conduits can be received in an envelope called a shell and in which a coolant circulates in order to carry out heat exchanges without direct contact between the fluids.
  • the calender may extend longitudinally parallel to the ducts, and have a section of dimensions of the order of one meter.
  • transverse plates supporting the conduits can be provided.
  • the heat exchanger may comprise for at least one duct, a fouling reducing device mounted at the upstream end of said duct and an insert for retaining said fouling reducing device, said insert being mounted at the downstream end of said duct.
  • the fouling-reducing device and / or the retention insert may be as described above, with an open loop in order to facilitate its or their insertion into the duct.
  • the invention is not limited to particular dimensions or proportions, but advantageously, the length of the winding, in the longitudinal direction, can be between 1.5 and 10 times longer than the largest diameter of the body. .
  • the coil may have a length of between 1 centimeter and 20 centimeters, advantageously between 3 and 5 centimeters.
  • the largest external diameter of the winding can advantageously have a length between 5 millimeters and 10 centimeters, advantageously between 1 and 2 centimeters.
  • the outer diameter of the end loop can advantageously have a length between 4 millimeters and 9.95 centimeters, advantageously between 0.9 and 1.9 centimeters.
  • the difference between the largest external diameter of the winding and the external diameter of the end loop may be less than 1 centimeter, advantageously less than 5 millimeters, advantageously less than or equal to 2 millimeters. We can for example choose a difference close to a millimeter.
  • the ratio between the external diameter of the end loop and the largest external diameter of the winding can be between 0.5 and 0.99, for example between 0.9 and 0, 95.
  • each of the inserts 1, 1 ', 1 “comprises a coil 2, 2', 2" and a gripping element 3, 3 ', 3 ".
  • the winding and the gripping element are in one piece, the winding and the gripping element being made from a single linear element.
  • Each winding 2, 2 ' comprises four loops having an identical or substantially identical pitch, and a closed end loop.
  • Each of these closed end loops can have a zero pitch, i.e. at the end the linear element is wound in a circle, or alternatively a very small pitch, less than twice the thickness. of the linear element.
  • the end loop has a zero pitch while the loops preceding this end loop have a pitch of 8 mm.
  • the gripping elements 3, 3 ', 3 " are in these examples of the torsion spring type.
  • This insert 11 comprises a winding 12 and a gripping element 13.
  • the winding 12 and the gripping element 13 are in one piece, the winding 12 and the gripping element 13. being made from a single linear element 21.
  • the linear element can be a relatively stiff metal wire 21.
  • the linear element 21 is helically wound around a longitudinal axis (D), and defines loops 16, 17, 18, 19, 20.
  • the gripping element 13 may be shaped so as to form a torsion spring.
  • One 14 of the branches of this spring is in the continuity of a last loop 16 of the winding 12.
  • the other 15 of the branches of this spring can exert forces tending to press this loop 16 on a wall of a duct 30 when the insert 11 is installed in this duct 30, as illustrated in FIG. figure 3 .
  • the set represented on the figure 3 therefore comprises a cylindrical duct 30 and an insert 11 chosen so that the external diameter of the loops of larger diameter 16-19 is slightly greater (when the insert 11 is out of the duct 30) than the internal diameter of the duct 30.
  • these loops 16-19 exert forces against the walls of the duct, thus ensuring the attachment of the insert 11 in the duct 30.
  • the loops 16, 17, 18, 19 have the same diameter and the same pitch.
  • the portion of the winding corresponding to these loops 16 to 19 therefore has the shape of a circular cylindrical helix, inscribed in a cylinder of revolution (with a circular base).
  • the end loop 20, located opposite the fixing element 13, has a smaller diameter than the diameter of the loops 16 to 19.
  • the pitch of this last loop 20 can advantageously be greater than or equal to twice the thickness of the linear element.
  • this end loop 20 is open.
  • the winding can be helical from end to end.
  • the pitch of the end loop 20 is close to the pitch of the loops 16 to 19.
  • the end loop 20 could correspond to an angle different from that corresponding to the loops 16 to 19.
  • loops 16 to 19 provision could also be made for the loops 16 to 19 to have different pitches from one loop to another, or even for the angle formed with the longitudinal direction to vary continuously along the length of the loop. linear element 21.
  • the external diameter of the end loop 20 is only slightly less than the external diameter of the loops 16 to 19.
  • the external diameter of the end loop 20 is 14.2 mm then than the outer diameter of loops 16 to 19 is 15.2 mm. The difference is therefore only 1 mm, but this may be sufficient to facilitate the insertion of the device 11 into a duct of for example 15 mm in internal diameter.
  • a heat exchanger 40 comprising a casing 41 called a shell having an internal diameter of 1 meter for example and in which is mounted a circular metal plate 42 pierced with orifices 43, 43 '.
  • the perforated circular plate 42 extends in a plane normal to the longitudinal direction of the calender 41.
  • the calender 41 is further partitioned by means not shown (for example a horizontal partition, or other conduits in the continuity of the conduits 30) into an incoming fluid flow passage 44 and an outgoing fluid flow passage 45.
  • a duct 30 is mounted tight, the orifice 43 constituting an upstream or downstream end opening of this duct.
  • the exchanger is shaped so as to force the fluid circulating in the passage 44 to enter the openings 43 ', and in the same way, the fluid coming from the openings 43 leading to the passage 45 is blocked by the circular plate 42 and s 'flows through passage 45.
  • the conduits 30 corresponding to the passage 44 thus receive at their upstream end an insert 111 of the type of that shown in figure 6 , serving as a fixing head for a fouling reducing winding 211.
  • each duct 30 opening onto this passage receives at its downstream end an insert 11, of the type shown in FIG. figure 3 , used for the retention of a respective fouling reducing device installed upstream of the duct and not shown.
  • an insert 111 serving as a fixing head for a fouling reduction device extends between a first end 113 and a second end 114.
  • This insert comprises a winding defining loops 118-120. It will be noted that the loop 120 closest to the first end is open and of slightly smaller radius of curvature than the other loops 118-119.
  • loops 118-119 have an external diameter slightly greater than the internal diameter of the duct, not shown, into which this insert is introduced via its first end 113.
  • Winding continues on the side of the second end with a set of compact loops 117.
  • the last compact loop on the second end side abuts against an edge 116 of cylinder 115.
  • the cylinder 115 is crimped to a rod 121 passing through the coil and extending inwardly of the conduit beyond the loop 121.
  • the rod assembly 121 plus cylinder 115 is thus rotatably mounted on the winding 117-120.
  • the rod 121 ends in a hook 122 for the installation of a fouling reducing winding.
  • This fouling-reducing element is thus rotatably mounted on a head 111 resting on the duct (not shown) via its large loops 118-119.
  • the cylinder 115 constitutes a gripping element capable of being grasped by an operator wishing to install or remove the insert 111 from the duct.

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Description

  • L'invention concerne un ensemble comprenant un conduit et un insert selon la revendication 1.
  • Le conduit peut notamment être un tube d'un échangeur thermique, par exemple utilisé dans l'industrie, notamment pétrolière ou pétrochimique.
  • Il existe des dispositifs, dits réducteurs d'encrassement, installés de manière mobile en rotation à l'intérieur de tubes d'échangeurs de chaleur dans le but de prévenir un éventuel encrassement dû, par exemple, à des impuretés en suspension ou à des dépôts de sels minéraux dissous dans le fluide, à du coke en formation dans un procédé de craquage thermique ou à des espèces soufrées solubles dans des hydrocarbures.
  • De tels dispositifs sont décrits par exemple dans les demandes EP 0 174 254 , EP 0 233 092 , FR 2 637 659 , EP 0 282 406 , EP 0 369 851 et EP 1 227 292 de la Demanderesse. Ils ont en commun un élément mobile, généralement en forme d'hélice circulaire, fixé à l'extrémité amont du conduit de manière à pouvoir tourner librement dans celui-ci sous l'effet de l'écoulement du fluide. FR 2 975 754 A1 divulgue un ensemble selon le préambule de la revendication 1.
  • Il est connu de prévoir un insert à l'extrémité aval du conduit afin de pouvoir retenir le dispositif de réduction d'encrassement décrit ci-dessus en cas de désolidarisation d'avec le conduit.
  • Un insert du type connu de l'art antérieur, tel que celui de la figure 1, comprend un élément linéaire enroulé en une hélice circulaire, de diamètre externe légèrement supérieur au diamètre interne du conduit dans lequel l'insert est reçu. L'insert est ainsi maintenu en prenant appui sur les parois internes du conduit.
  • L'élément linéaire s'étend entre un élément de préhension, à l'extérieur du conduit et une boucle d'extrémité à l'intérieur du conduit. Cette boucle d'extrémité est fermée.
  • Néanmoins, ce type d'insert est relativement délicat à installer.
  • Il existe donc un besoin pour un insert d'extrémité de conduit prenant appui sur les parois internes du conduit et permettant une installation plus aisée et plus rapide.
  • Il est proposé un ensemble selon la revendication 1.
  • Du fait de cette ouverture, l'élément linéaire peut être plus facile à introduire dans le conduit. Si la boucle d'extrémité a le même diamètre que le reste de l'enroulement en hélice, on peut par exemple incliner cet enroulement pour procéder à cette introduction.
  • Une fois l'extrémité libre de l'insert introduite dans le conduit, le reste de l'enroulement peut être relativement facile à introduire en forçant légèrement sur l'élément linéaire de façon à augmenter localement le pas de l'hélice et réduire son diamètre externe.
  • La boucle d'extrémité étant ouverte, l'extrémité de l'élément linéaire peut être légèrement déplacée lors de ce passage en force, sans venir en butée contre une autre portion de l'élément linéaire.
  • Lorsqu'il est installé à l'intérieur du conduit, l'insert prend appui contre les parois internes du conduit. Autrement dit, il est monté de manière fixe à l'intérieur du conduit, sans mouvement relatif possible par rapport au conduit. Ce montage fixe résulte de l'appui (des efforts) de l'au moins une boucle de grand diamètre contre les parois internes du conduit. La différence entre le diamètre externe de l'au moins une boucle de grand diamètre (lorsque l'insert est sorti du conduit) et le diamètre interne du conduit pourra notamment être suffisante pour interdire tout mouvement de l'insert par rapport au conduit lorsque l'élément linéaire est à l'intérieur du conduit. Cette différence pourra être déterminée par l'homme du métier, notamment par des essais.
  • Dans un mode de réalisation, l'insert peut comprendre à la deuxième extrémité un élément de préhension, par exemple à forme de ressort de torsion, ou alternativement simplement la dernière boucle de l'enroulement.
  • La deuxième extrémité peut par exemple être disposée à l'extérieur du conduit, tandis que la première extrémité est à l'intérieur du conduit. Alternativement, la deuxième extrémité peut être aussi reçue dans le conduit, étant entendu qu'elle est alors plus proche de l'ouverture du conduit que la première extrémité.
  • Dans un mode de réalisation, la boucle d'extrémité peut former la première extrémité de l'insert. Alternativement, on peut prévoir un élément entre cette première extrémité et la boucle d'extrémité, par exemple une tige s'étendant longitudinalement au-delà de l'enroulement.
  • En particulier, la boucle de grand diamètre peut avoir un diamètre externe strictement supérieur au diamètre externe de la boucle d'extrémité.
  • Alternativement, seule une portion d'extrémité de la boucle d'extrémité présente un rayon de courbure plus faible.
  • Ainsi, la boucle d'extrémité est ouverte et, peut être, sur une partie au moins, de plus faible rayon de courbure qu'une ou d'autres boucles, de sorte que le dispositif peut être encore plus facile à introduire dans un conduit.
  • Dans un mode de réalisation, au moins une portion d'extrémité de la boucle d'extrémité a un rayon de courbure externe strictement inférieur à la moitié du diamètre interne du conduit.
  • Par exemple, la boucle d'extrémité présente un diamètre externe strictement inférieur au diamètre interne du conduit.
  • Ainsi, l'élément linéaire peut être enroulé en une hélice qui n'est pas cylindrique de bout en bout.
  • Alternativement, l'élément linéaire peut ainsi être enroulé en une hélice cylindrique de bout en bout, pourvu qu'il ait une extrémité libre ouverte.
  • Par « enroulé en hélice », on entend aussi bien une hélice au sens géométrique du terme (c'est-à-dire que le corps peut être conformé de sorte que, l'élément linéaire étant assimilé à une courbe, la tangente en chaque point d'une portion au moins de l'élément linéaire fait un angle constant avec la direction longitudinale) que tout enroulement d'allure hélicoïdale. Dit autrement, le pas entre les boucles peut être identique d'un bout à l'autre du corps, ou d'un bout à l'autre de la ou des boucles additionnelles, ou non. On peut par exemple prévoir que l'angle entre une direction donnée et la tangente varie (de façon continue ou non) d'un point à l'autre.
  • L'invention n'est pas non plus limitée à des conduits de section circulaire. Dans le cas d'un conduit de section elliptique ou rectangulaire, l'enroulement pourrait être circulaire, ou bien encore elliptique. Dans ce cas, on comprendra que par « diamètre », on entend la plus petite dimension d'un profil, par exemple la diagonale dans le cas d'un conduit à section rectangulaire.
  • Au moins un pas de l'enroulement en hélice peut avantageusement être supérieur à l'épaisseur de l'élément linéaire, par exemple supérieur ou égal au double de cette épaisseur.
  • Avantageusement, au niveau de la au moins une boucle de grand diamètre, le ou les pas de l'enroulement peu(ven)t avantageusement être supérieur(s) à l'épaisseur de l'élément linéaire, par exemple supérieur ou égal au double de cette épaisseur.
  • Dans un mode de réalisation, la boucle d'extrémité peut avoir un pas plus faible que le pas de cette au moins une boucle de grand diamètre. Notamment lorsque l'angle entre la direction longitudinale et l'élément linéaire est identique au niveau de la boucle d'extrémité et de la ou des boucles de grand diamètre. Mais l'angle entre la direction longitudinale et l'élément linéaire peut alternativement être différent au niveau de la boucle d'extrémité et au niveau de la ou des boucles de grand diamètre. Par exemple cet angle peut être plus faible au niveau de la boucle d'extrémité, ou alternativement plus élevé.
  • L'invention n'est pas limitée à une forme particulière de l'élément de préhension.
  • On pourra par exemple prévoir un ressort de torsion dont une extrémité est d'une seule pièce avec l'autre boucle d'extrémité de l'enroulement (côté deuxième extrémité) et dont l'autre extrémité est libre, disposée de façon à exercer des efforts tendant à plaquer une boucle du corps vers la paroi du conduit.
  • L'élément linéaire peut être en métal, de plastique, ou autre.
  • L'ensemble peut comprendre, outre le conduit et l'insert fixé à une extrémité du conduit, un dispositif réducteur d'encrassement fixé à l'autre extrémité du conduit. Le dispositif réducteur d'encrassement comprend un élément linéaire monté rotatif dans le conduit et de plus grand diamètre externe strictement inférieur au diamètre interne du conduit. L'insert peut être fixé à l'extrémité aval et le dispositif réducteur d'encrassement à l'extrémité amont : en cas de désolidarisation du dispositif réducteur d'encrassement, celui-ci est entrainé par le fluide et est arrêté dans sa course par l'insert. L'insert est ainsi un dispositif de rétention d'un dispositif réducteur d'encrassement.
  • L'insert peut comprendre à sa première extrémité un élément de fixation d'un élément linéaire réducteur d'encrassement, cet élément de fixation et cet élément linéaire étant conformés de sorte que sous l'effet du flux de fluide, l'élément linéaire réducteur d'encrassement puisse être entrainé en rotation et vienne ainsi racler contre les parois du conduit, limitant l'encrassement. Ainsi, l'insert sert de tête de fixation à un dispositif réducteur d'encrassement.
  • L'élément de fixation peut par exemple comprendre une tige s'étendant longitudinalement au travers de l'enroulement de l'insert et se terminant à la première extrémité en un crochet auquel on peut attacher un enroulement de réduction d'encrassement.
  • L'ensemble peut par exemple comprendre un insert tête de fixation à un dispositif réducteur d'encrassement et/ou un insert de rétention d'un dispositif réducteur d'encrassement.
  • Il est en outre proposé un échangeur de chaleur comprenant un ou plusieurs ensemble(s) tels que décrit(s) ci-dessus, cet ou ces ensemble(s) étant reçu(s) dans une enveloppe.
  • Un échangeur de chaleur peut comprendre une pluralité de conduits traversés par un fluide, et au moins un insert d'extrémité de conduit tel que décrit ci-dessus fixé à une extrémité d'au moins un desdits conduits.
  • Chaque conduit recevant un insert peut avantageusement avoir un diamètre interne supérieur au diamètre externe de la boucle d'extrémité de l'insert, et strictement inférieur au plus grand diamètre de l'enroulement.
  • Les conduits peuvent être reçus dans une enveloppe appelée calandre et dans laquelle circule un fluide caloporteur pour réaliser des échanges de chaleur sans contact direct entre les fluides. La calendre peut s'étendre longitudinalement parallèlement aux conduits, et présenter une section de dimensions de l'ordre du mètre.
  • Afin de contraindre le fluide entre les conduits et les parois internes de la calendre à circuler entre les conduits, on peut prévoir des plaques transversales supportant les conduits.
  • L'échangeur de chaleur peut comprendre pour au moins un conduit, un dispositif réducteur d'encrassement monté à l'extrémité amont dudit conduit et un insert de rétention dudit dispositif réducteur d'encrassement, ledit insert étant monté à l'extrémité aval dudit conduit. Le dispositif réducteur d'encrassement et/ou l'insert de rétention peu(t)vent être tels que décrits ci-dessus, avec une boucle ouverte afin de faciliter son ou leur insertion dans le conduit.
  • L'invention n'est pas limitée à des dimensions ni à des proportions particulières, mais avantageusement, la longueur de l'enroulement, suivant la direction longitudinale, peut être entre 1,5 et 10 fois plus longue que le plus grand diamètre du corps.
  • Dans un mode de réalisation, l'enroulement peut avoir une longueur comprise entre 1 centimètre et 20 centimètres, avantageusement entre 3 et 5 centimètres.
  • Le plus grand diamètre externe de l'enroulement peut avantageusement avoir une longueur entre 5 millimètres et 10 centimètres, avantageusement entre 1 et 2 centimètres.
  • Le diamètre externe de la boucle d'extrémité peut avantageusement avoir une longueur entre 4 millimètres et 9,95 centimètres, avantageusement entre 0,9 et 1.9 centimètres.
  • Dans un mode de réalisation avantageux la différence entre le plus grand diamètre externe de l'enroulement et le diamètre externe de la boucle d'extrémité peut être inférieure à 1 centimètre, avantageusement inférieure à 5 millimètres, avantageusement inférieure ou égale à 2 millimètres. On peut par exemple choisir une différence proche du millimètre.
  • Dans un mode de réalisation avantageux, le ratio entre le diamètre externe de la boucle d'extrémité et le plus grand diamètre externe de l'enroulement peut être compris entre 0,5 et 0,99, par exemple entre 0,9 et 0,95.
  • L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels :
    • [Fig 1] La figure 1 représente deux inserts du type connu de l'art antérieur.
    • [Fig 2] La figure 2 est une vue schématique de cet exemple d'insert du type connu de l'art antérieur.
    • [Fig 3] La figure 3 représente un exemple d'ensemble selon un mode de réalisation de l'invention.
    • [Fig 4] La figure 4 est une vue schématique de l'exemple d'insert représenté sur la figure 3.
    • [Fig 5] La figure 5 est une vue schématique d'un exemple d'échangeur de chaleur selon un mode de réalisation de l'invention.
    • [Fig 6] La figure 6 montre un exemple d'insert pour un ensemble selon un mode de réalisation de l'invention.
  • En référence aux figures 1 et 2, qui seront commentées simultanément, on a représenté des exemples d'insert du type connu de l'art antérieur. Chacun des inserts 1, 1', 1" comprend un enroulement 2, 2', 2" et un élément de préhension 3, 3', 3".
  • Dans ces exemples, l'enroulement et l'élément de préhension sont d'une seule pièce, l'enroulement et l'élément de préhension étant réalisés à partir d'un seul élément linéaire.
  • Les enroulements 2, 2', 2" comprennent chacun un fil de métal relativement rigide et enroulé en hélice.
  • Chaque enroulement 2, 2', comprend quatre boucles présentant un pas identique ou sensiblement identique, et une boucle d'extrémité fermée.
  • L'enroulement 2" comprend deux boucles de pas identique et une boucle d'extrémité fermée.
  • Chacune de ces boucles d'extrémité fermée peut avoir un pas nul, c'est-à-dire qu'à l'extrémité l'élément linéaire est enroulé en cercle, ou alternativement un pas très faible, inférieur au double de l'épaisseur de l'élément linéaire.
  • Dans l'exemple de la figure 2, la boucle d'extrémité a un pas nul tandis que les boucles précédents cette boucle d'extrémité ont un pas de 8 mm.
  • Toutes les boucles, y compris la boucle d'extrémité ont le même diamètre extérieur :
    • dans l'exemple de la figure 2 ce diamètre extérieur et de 5,6 mm.
    • en référence à la figure 1 le diamètre extérieur du corps 2 est plus élevé que le diamètre extérieur de l'enroulement 2'. Le dispositif 1 est destiné à un conduit de plus large diamètre que le dispositif 1'.
  • Les éléments de préhension 3, 3', 3" sont dans ces exemples de type ressort torsion.
  • En référence aux figures 3 et 4, lesquels seront commentées simultanément, on a représenté un exemple d'insert 11 pour un ensemble selon un mode de réalisation de l'invention.
  • Cet insert 11 comprend un enroulement 12 et un élément de préhension 13. Dans cet exemple de mode de réalisation l'enroulement 12 et l'élément de préhension 13 sont d'une seule pièce, l'enroulement 12 et l'élément de préhension 13 étant réalisés à partir d'un unique élément linéaire 21.
  • L'élément linéaire peut être un fil de métal relativement rigide 21.
  • Au niveau de l'enroulement 12, l'élément linéaire 21 est enroulé en hélice autour d'un axe longitudinal (D), et définit des boucles 16, 17, 18, 19, 20.
  • L'élément de préhension 13 peut-être conformé de façon à former un ressort de torsion.
  • L'une 14 des branches de ce ressort est dans la continuité d'une dernière boucle 16 de l'enroulement 12.
  • L'autre 15 des branches de ce ressort peut exercer des efforts tendant à plaquer cette boucle 16 sur une paroi d'un conduit 30 lorsque l'insert 11 est installé dans ce conduit 30, comme illustré sur la figure 3.
  • L'ensemble représenté sur la figure 3 comprend donc un conduit 30 cylindrique et un insert 11 choisis de sorte que le diamètre externe des boucles de plus grand diamètre 16-19 soit légèrement supérieur (lorsque l'insert 11 est sorti du conduit 30) au diamètre interne du conduit 30. Ainsi lorsque l'insert 11 est introduit dans le conduit 30, ces boucles 16-19 exercent des efforts contre les parois du conduit, assurant ainsi la fixation de l'insert 11 dans le conduit 30.
  • Les boucles 16, 17, 18, 19 ont un même diamètre et un même pas. La portion de l'enroulement correspondant à ces boucles 16 à 19 a donc la forme d'une hélice cylindrique circulaire, inscrite dans un cylindre de révolution (à base circulaire).
  • En revanche, dans cet exemple, la boucle d'extrémité 20, situé à l'opposé de l'élément de fixation 13, présente un diamètre plus faible que le diamètre des boucles 16 à 19.
  • Le pas de cette dernière boucle 20 peut avantageusement être supérieur ou égal au double de l'épaisseur de l'élément linéaire. Dit autrement cette boucle d'extrémité 20 est ouverte. Dit autrement, l'enroulement peut être hélicoïdal de bout en bout.
  • Dans ce mode de réalisation, le pas de la boucle d'extrémité 20 est proche du pas des boucles 16 à 19.
  • On peut par exemple prévoir que la tangente en chaque point de l'élément linéaire 21 au niveau de la boucle 20 forme le même angle avec la direction longitudinale qu'au niveau des boucles 16 à 19, comme dans l'exemple des figures 3 et 4.
  • Alternativement, dans un mode de réalisation non représenté, la boucle d'extrémité 20 pourrait correspondre à un angle différent de celui correspondant aux boucles 16 à 19.
  • Dans un autre mode de réalisation non représenté, on pourrait d'ailleurs prévoir que les boucles 16 à 19 présentent des pas différents d'une boucle à l'autre, voire que l'angle formé avec la direction longitudinale varie continument le long de l'élément linéaire 21.
  • Pour revenir aux figures 3 et 4 on pourra relever que le diamètre externe de la boucle d'extrémité 20 n'est que légèrement inférieur au diamètre externe des boucles 16 à 19. Dans cet exemple, le diamètre externe de la boucle d'extrémité 20 est de 14,2 mm alors que le diamètre externe des boucles 16 à 19 est de 15,2 mm. La différence est donc de 1 mm seulement, mais ceci peut suffire à faciliter l'insertion du dispositif 11 dans un conduit de par exemple 15 mm de diamètre interne.
  • En référence à la figure 5, on a représenté un échangeur de chaleur 40 comprenant une enveloppe 41 appelée calandre présentant un diamètre interne de 1 mètre par exemple et dans le lequel est monté une plaque circulaire 42 en métal percée d'orifices 43, 43'. La plaque circulaire perforée 42 s'étend dans un plan normal à la direction longitudinale de la calandre 41.
  • La calandre 41 est en outre partitionné par des moyens non représentés (par exemple une cloison horizontale, ou d'autres conduits dans la continuité des conduits 30) en un passage de flux de fluide entrant 44 et un passage de flux de fluide sortant 45.
  • Pour chaque orifice 43, 43', un conduit 30 est monté étanche, l'orifice 43 constituant une ouverture d'extrémité amont ou aval de ce conduit.
  • L'échangeur est conformé de façon à forcer le fluide circulant dans le passage 44 à entrer dans les ouvertures 43', et de la même façon, le fluide issu des ouvertures 43 débouchant sur le passage 45 est bloqué par la plaque circulaire 42 et s'écoule dans le passage 45.
  • Les conduits 30 correspondant au passage 44 reçoivent ainsi à leur extrémité amont un insert 111 du type de celui représenté à la figure 6, servant de tête de fixation à un enroulement réducteur d'encrassement 211.
  • En ce qui concerne le passage 45, chaque conduit 30 débouchant sur ce passage reçoit à son extrémité aval un insert 11, du type de celui représenté à la figure 3, servant à la rétention d'un dispositif réducteur d'encrassement respectif installé à l'amont du conduit et non représenté.
  • En référence à la figure 6, un insert 111 servant de tête de fixation pour un dispositif réducteur d'encrassement s'étend entre une première extrémité 113 et une deuxième extrémité 114.
  • Cet insert comprend un enroulement définissant des boucles 118-120. On pourra relever que la boucle 120 la plus proche de la première extrémité est ouverte et de rayon de courbure légèrement plus faible que les autres boucles 118-119.
  • Ces boucles 118-119 ont un diamètre externe légèrement supérieur au diamètre interne du conduit non représenté dans lequel cet insert est introduit par sa première extrémité 113.
  • L'enroulement se poursuit du côté de la deuxième extrémité avec un jeu de boucles compactes 117. La dernière boucle compacte côté deuxième extrémité est en butée contre un bord 116 de cylindre 115.
  • Le cylindre 115 est serti à une tige 121 traversant l'enroulement et s'étendant vers l'intérieur du conduit au-delà de la boucle 121.
  • L'ensemble tige 121 plus cylindre 115 est ainsi monté rotatif sur l'enroulement 117-120.
  • La tige 121 se termine en un crochet 122 pour l'installation d'un enroulement réducteur d'encrassement. Cet élément réducteur d'encrassement est ainsi monté rotatif sur une tête 111 s'appuyant sur le conduit non représenté via ses grandes boucles 118-119.
  • Le cylindre 115 constitue un élément de préhension susceptible d'être saisi par un opérateur désirant installer ou retirer l'insert 111 du conduit.

Claims (9)

  1. Ensemble comprenant un conduit (30) dans lequel est destiné à circuler un fluide et un insert d'extrémité de conduit (11), cet insert d'extrémité s'étendant longitudinalement entre une première extrémité (20) et une deuxième extrémité (13), ledit insert comprenant
    un élément linéaire (21) enroulé en hélice et définissant un jeu d'au moins deux et d'au plus quinze boucles (16-20) autour de la direction longitudinale, ledit élément linéaire étant disposé dans le conduit de sorte que sa direction longitudinale coïncide avec une direction d'écoulement du fluide dans le conduit, la première extrémité étant située davantage vers l'intérieur du conduit que la deuxième extrémité,
    dans lequel
    le jeu de boucles comprend au moins une boucle (16-19), dite boucle de grand diamètre, à l'intérieur du conduit et dont le diamètre externe lorsque l'insert est sorti du conduit est strictement supérieur au diamètre interne du conduit, et
    dans lequel une portion d'extrémité de l'élément linéaire enroulé en hélice correspondant à la première extrémité définit une boucle ouverte (20), dite boucle d'extrémité,
    et caractérisé en ce que lorsque l'insert est sorti du conduit, la dite boucle de grand diamètre (16-19 ; 118, 119) présente un diamètre externe strictement supérieur au double du rayon de courbure externe d'une portion d'extrémité de la boucle d'extrémité (20 ;120).
  2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel la boucle d'extrémité (20 ; 120) a un pas plus faible que le pas de ladite au moins une boucle de grand diamètre (16-19 ;118-119).
  3. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel, l'élément linéaire (21 ;121) est conformé de sorte que la tangente en chaque point le long d'une portion au moins de l'élément linéaire fait un angle constant avec la direction longitudinale.
  4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le ratio entre le diamètre externe de la boucle d'extrémité (20 ;120) et le plus grand diamètre externe de l'élément linéaire est compris entre 0,5 et 0,99.
  5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le plus grand diamètre externe de l'insert (11 ; 111) est compris entre 5 millimètres et 10 centimètres.
  6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'insert (11 ; 111) comprend en outre, à sa deuxième extrémité, un élément de préhension (13 ;115).
  7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'insert (11 ; 111) comprend en outre à sa première extrémité un élément de fixation (121, 122) d'un élément linéaire réducteur d'encrassement (211), cet élément de fixation et cet élément linéaire étant conformés de sorte que sous l'effet du flux de fluide, l'élément linéaire réducteur d'encrassement puisse être entrainé en rotation.
  8. Echangeur de chaleur comprenant une pluralité d'ensembles selon l'une des revendications 1 à 7 reçus à l'intérieur d'une enveloppe (41).
  9. Echangeur de chaleur selon la revendication 8, comprenant en outre, pour au moins un conduit, un dispositif réducteur d'encrassement (111, 211) monté à l'extrémité amont dudit conduit et un insert (11) de rétention du dit dispositif réducteur d'encrassement, ledit insert étant monté à l'extrémité aval dudit conduit.
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