FR3092259A1 - Systeme d’interception et de collecte de corps nettoyants par balayage alternatif - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système d’interception et de collecte de corps (15) véhiculés par un écoulement d’un fluide dans une portion de conduite, comprenant dans le passage :- une surface filtrante (25a) placée sur le trajet de l’écoulement,-deux canaux de collecte (29c) disposés chacun à un bord (25c) de la surface et munis chacun d’une ouverture de collecte (O2),-un organe de balayage mécanique (31) de la surface qui est apte, d’une part, à pousser alternativement les corps dans l’un ou l’autre canal lorsqu’il atteint l’un ou l’autre bord adjacent audit canal et, d’autre part, à obturer l’ouverture du canal considéré lorsqu’il atteint cette position de par sa disposition parallèle à l’ouverture considérée. Figure pour l’abrégé : Fig. 4
Description
La présente invention se rapporte de manière générale à l’interception et à la collecte de corps véhiculés par un écoulement d’un fluide.
La présente invention se rapporte plus particulièrement au nettoyage des échangeurs de chaleur et, par exemple, des échangeurs de chaleur tubulaires formant condenseur.
Le nettoyage des échangeurs est généralement réalisé en continu par des éléments solides de nettoyage ou corps nettoyants, en pratique en forme de boule et réalisés par exemple en caoutchouc mousse, véhiculés par l’un des flux concernés, suivant des dispositions connues dans leur principe depuis longtemps, notamment par le brevet US 1 795 348.
Ces corps nettoyants sont généralement interceptés par un système d’interception qu’il est nécessaire de disposer sur la canalisation de sortie de l’échangeur de chaleur pour y récupérer ces corps nettoyants et les réinjecter dans la canalisation d’entrée de l’échangeur.
Ce système d’interception comporte globalement, dans une manchette, des moyens de filtration propres à la retenue recherchée.
A ce jour, et suivant diverses modalités pratiques de réalisation, ces moyens de filtration sont usuellement formés de deux grilles plates, qui, en position de service, ferment transversalement la manchette, en formant l’une avec l’autre un dièdre dont l’arête perpendiculaire à son axe est orientée vers l’aval. En pratique, ces deux grilles sont chacune individuellement montées pivotantes dans leur zone médiane d’axes parallèles à cette arête, pour pouvoir occuper l’une ou l’autre de deux autres positions, à savoir :
- une position de nettoyage, qui est inverse de leur position de service, et pour laquelle elles peuvent être soumises à un contre-courant de lavage, et
- une autre position, qui est intermédiaire entre leur position de service et leur position de nettoyage, et pour laquelle, elles sont disposées dans le fil du courant et, en pratique, hors service.
- une position de nettoyage, qui est inverse de leur position de service, et pour laquelle elles peuvent être soumises à un contre-courant de lavage, et
- une autre position, qui est intermédiaire entre leur position de service et leur position de nettoyage, et pour laquelle, elles sont disposées dans le fil du courant et, en pratique, hors service.
Pour assurer un roulement convenable des corps nettoyants sur les grilles en direction de moyens de recueil desdits corps prévus le long de l’arête de ces grilles, lesdites grilles font nécessairement un angle d’inclinaison relativement faible par rapport à l’axe de la manchette en position de service.
Il en résulte que, pour loger les grilles, cette manchette a nécessairement une longueur relativement importante.
De plus, lorsque les grilles sont basculées pour l’opération de nettoyage un certain nombre de corps nettoyants bloqués sous les grilles sont renvoyés vers le milieu naturel en enfreignant souvent la règlementation applicable aux rejets.
L’installation d’un système d’interception ainsi équipé de telles grilles peut s’en trouver malaisée, notamment dans certaines installations préexistantes dans lesquelles n’est disponible qu’une faible longueur de canalisation entre la sortie de l’échangeur de chaleur et l’ouvrage maçonné sur lequel repose celui-ci.
Pour pallier à ces inconvénients il a été proposé, en lieu et place de la manchette à grilles pivotantes, d’utiliser un filtre à éléments filtrants circulaires perpendiculaire à l’axe de la manchette et une trompe d’aspiration des corps nettoyants arrêtés par le filtre. La trompe d’aspiration récupère les corps arrêtés en les aspirant par l’intermédiaire d’une pompe qui les retourne ensuite en amont de l’entrée de l’échangeur. Ce système fait l’objet du brevet français n° 94 02109. Efficace et ne laissant passer aucun corps nettoyant, ce dispositif nécessite cependant une pompe d’assez grand débit (quatre pour cent au moins du débit principal), encombrante, chère et consommatrice d’énergie. De plus, le fort débit nécessite des tuyauteries d’assez grand diamètre qui sont, elles aussi, chères et encombrantes.
Il serait ainsi utile d’avoir un système d’interception et de collecte de corps véhiculés par un écoulement d’un fluide qui permette de pallier à au moins un des inconvénients précités et qui soit de conception relativement simple.
A cet effet, l’invention propose, selon un premier aspect, un système d’interception et de collecte de corps véhiculés par un écoulement d’un fluide, caractérisé en ce qu’il comprend :
- une portion de conduite comprenant une face interne qui délimite un passage interne axial pour l’écoulement du fluide,
- au moins un élément filtrant comprenant une surface filtrante comportant une première face amont et une seconde face opposée aval, la surface filtrante s’étendant transversalement dans le passage interne entre un premier bord périphérique et un deuxième bord périphérique opposé de manière à intercepter, par sa première face amont, des corps véhiculés par l’écoulement,
-deux canaux de collecte des corps interceptés par la première face amont de la surface filtrante qui sont disposés chacun entre un des deux bords périphériques opposés de la surface filtrante et la face interne de la portion de conduite, chaque canal présentant une ouverture de collecte qui s’étend le long du bord périphérique adjacent et vers l’amont en éloignement dudit bord,
- un dispositif de nettoyage qui est disposé en regard de la première face amont de la surface filtrante et qui comprend au moins un organe de balayage mécanique qui est apte à balayer mécaniquement ladite première face amont dans un mouvement relatif alternatif d’aller et de retour de manière à ce que chaque zone de la première face amont de la surface filtrante soit balayée mécaniquement par ledit au moins un organe de balayage mécanique au cours de chaque mouvement relatif alternatif d’aller et de retour afin de diriger les corps interceptés par la première face amont de la surface filtrante vers l’une ou l’autre des ouvertures de collecte en fonction de la position dudit au moins un organe de balayage mécanique par rapport aux deux bords périphériques opposés, ledit au moins un organe de balayage étant apte, d’une part, à être disposé parallèlement à chacune des deux ouvertures de collecte lorsqu’il atteint alternativement chacun des deux bords périphériques opposés adjacents à ladite ouverture de collecte de manière à pousser directement dans celle-ci les corps interceptés par la face amont et, d’autre part, à obturer ladite ouverture de collecte concernée.
- une portion de conduite comprenant une face interne qui délimite un passage interne axial pour l’écoulement du fluide,
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Ce balayage mécanique de la surface filtrante, par un déplacement dudit au moins un organe de balayage mécanique du dispositif de nettoyage par rapport à cette surface, permet de déloger les corps arrêtés par celle-ci par une action mécanique de contact entre les corps et ledit au moins un organe mécanique de balayage qui est destiné à frotter ou racler contre la surface filtrante et de les déplacer en les poussant, toujours par contact mécanique, vers les ouvertures latérales de collecte. Le balayage est effectué dans un premier sens de déplacement dudit au moins un organe de balayage mécanique afin de balayer une première fois la surface par frottement mécanique dudit au moins un organe de balayage mécanique contre la face amont de la surface (sens aller) jusqu’à un premier bord périphérique de la surface afin de pousser latéralement les corps interceptés dans l’ouverture latérale adjacente du premier canal correspondant, puis dans un deuxième sens de déplacement afin de balayer la même surface (sens retour) jusqu’au deuxième bord périphérique opposé de la surface afin de pousser latéralement les corps interceptés dans l’ouverture latérale adjacente du deuxième canal correspondant. Les ouvertures de collecte latérales débouchent directement dans les canaux latéraux associés (ces canaux forment en quelque sorte des gouttières de récupération des corps) et les corps collectés sont ainsi acheminés dans ces canaux suivant leur extension longitudinale jusqu’à sortir de la portion de conduite pour une réutilisation ou une maintenance ultérieures. On notera que chaque ouverture latérale est globalement orientée vers l’amont de la portion de conduite par rapport à la surface filtrante (et non transversalement au droit de la surface ou vers l’aval) de manière à ce que l’ouverture latérale soit disposée géométriquement sur la trajectoire latérale d’éjection/poussée des corps par ledit au moins un organe de balayage mécanique lorsqu’il parvient au bord périphérique de la surface adjacent à l’ouverture. En d’autres termes, ledit au moins un organe de balayage mécanique est disposé parallèlement à cette ouverture dans cette position extrême de balayage. Par ailleurs, dans cette position extrême ledit au moins un organe de balayage mécanique est ainsi apte à venir contre l’ouverture de collecte correspondante pour l’obturer lorsqu’il atteint ledit bord périphérique adjacent au cours de son mouvement de balayage. Le mouvement de balayage étant alternatif, les mêmes opérations se produisent au niveau du bord périphérique opposé et de l’ouverture de collecte adjacente correspondante.
Le canal correspondant à une ouverture de collecte est lui aussi généralement disposé latéralement dans l’alignement avec l’ouverture de collecte. Généralement, il n’y a plus d’espace latéral libre pour le passage des corps entre chaque canal et la zone adjacente de la face interne de la portion de conduite. Le mouvement de balayage est ainsi un mouvement alternatif d’aller et de retour (ce mouvement peut être effectué une fois ou répété plusieurs fois de manière consécutive) dudit au moins un organe de balayage mécanique du dispositif de nettoyage par rapport à la surface en maintenant un contact mécanique par frottement entre les deux éléments. Ce système d’interception et de collecte est ainsi particulièrement simple et efficace et permet de ne pas avoir recours à un système tel que celui de l’art antérieur exposé ci-dessus dans lequel les corps nettoyants interceptés par la surface filtrante ne sont collectés que sous l’action d’une aspiration nécessairement très puissante (ici aucun débit d’aspiration n’est nécessaire). Le système selon l’invention ne nécessite donc pas, comme dans l’art antérieur exposé ci-dessus, une pompe d’aspiration de grand débit (quatre pour cent au moins du débit principal), encombrante, chère et consommatrice d’énergie. De ce fait, il n’est plus nécessaire de prévoir des tuyauteries de grand diamètre qui sont, elles aussi, chères et encombrantes.
Par ailleurs, le balayage mécanique de la surface filtrante qui est effectué par le système assure également un nettoyage de ladite surface.
On notera que le ou les organes de balayage mécanique sont maintenus au contact de la première face amont de la surface filtrante en position de repos, c’est-à-dire lorsqu’aucun mouvement du dispositif ou de la surface n’intervient.
En outre, l’utilisation de canaux latéraux ouverts latéralement de manière adjacente à la face amont de la surface filtrante permet de recueillir de manière particulièrement simple les corps nettoyants balayés d’un côté ou de l’autre par le dispositif de nettoyage et de les acheminer jusqu’à la sortie de la portion de conduite sans faire intervenir de dispositif complexe et coûteux tel qu’une trémie de collecte. Une trémie de collecte est relativement encombrante. Il faudrait normalement disposer de deux trémies de collecte de chaque côté, ce qui nécessite deux piquages de chaque côté et un débit relativement élevé alors que l’un des buts du système selon l’invention est plutôt de réduire le débit.
Selon d’autres caractéristiques possibles prises isolément ou en combinaison l’une avec l’autre :
-chaque canal a une section transversale qui s’étend perpendiculairement à la première face amont de la surface filtrante ;
-chaque canal a une section transversale de forme choisie parmi l’une des formes suivantes : circulaire, semi-circulaire, carrée, rectangulaire, elliptique……;
-les ouvertures des deux canaux sont disposées en vis-à-vis l’une de l’autre, c’est-à-dire à une même position axiale le long de la portion de conduite ;
-chaque canal est fixé à la portion de conduite, plus particulièrement à une zone adjacente de la face interne de celle-ci ;
-chaque canal s’étend le long du bord périphérique adjacent depuis une première extrémité de canal ouverte interne à la portion de conduite jusqu’à une deuxième extrémité de canal opposée ouverte qui traverse la face interne de la portion de conduite ;
- la surface filtrante a une forme générale qui s’étend transversalement (et éventuellement axialement selon la forme retenue) dans le passage interne de manière à ce que les corps interceptés sur une zone de la première face amont de la surface filtrante et balayés par ledit au moins un organe de balayage mécanique longent ladite première face amont de la surface filtrante jusqu’à atteindre l’ouverture latérale de collecte correspondante;
- les deux bords périphériques opposés de la surface filtrante sont disposés suivant un axe transversal de la surface filtrante et cette dernière possède, suivant un autre axe transversal perpendiculaire, deux autres bords périphériques opposés qui sont disposés à une distance de la face interne de la portion de conduite qui ne permet pas de laisser passer les corps nettoyants véhiculés par l’écoulement ;
- la surface filtrante a une forme générale choisie parmi les formes géométriques suivantes : une surface semi-cylindrique dont la face interne concave correspond à la première face amont, une surface semi-cylindrique dont la face externe convexe correspond à la première face amont, une surface plane formée d’un panneau sensiblement perpendiculaire à l’axe de la portion de conduite; ces exemples de formes conviennent particulièrement pour assurer l’interception et la collecte des corps de manière efficace ainsi que leur balayage mécanique par ledit au moins un organe de balayage mécanique lors du mouvement relatif alternatif de va et vient ;
- la portion de conduite comprend également le dispositif de nettoyage mécanique doté dudit au moins un organe de balayage mécanique ; le système logeant ainsi l’élément filtrant et le dispositif de nettoyage dans la portion de conduite est particulièrement compact et donc d’un encombrement axial relativement faible ; lorsque la surface filtrante est une surface semi-cylindrique dont la face interne correspond à la première face amont, le dispositif de nettoyage est logé dans le demi-cylindre délimité par la grille de filtration (agencement radial par rapport au demi-cylindre), ce qui confère au système un encombrement axial particulièrement réduit ;
- la portion de conduite a une section transversale de forme polygonale ou circulaire ; la forme polygonale qui peut revêtir par exemple une forme générale rectangulaire est particulièrement adaptée pour loger un élément filtrant dont la surface filtrante est semi-cylindrique ; la forme circulaire peut être utilisée pour loger un élément filtrant qui présente, suivant une vue prise dans une section transversale, une forme générale rectangulaire ; dans une section axiale perpendiculaire l’élément filtrant peut avoir par exemple une forme cintrée (ex : semi-cylindrique) ou plane ;
- ledit au moins un organe de balayage mécanique est apte à effectuer un mouvement de pivotement autour d’un axe fixe (axe parallèle à la surface) ou à effectuer un mouvement de translation rectiligne, chaque mouvement étant un mouvement d’aller et de retour alternatif ;
-la surface filtrante s’étend suivant deux directions transversales perpendiculaires entre elles, le ou les organes de balayage mécanique s’étendant transversalement suivant une des deux directions transversales et sur toute la dimension correspondante de la première face amont ;
-le ou les organes de balayage mécanique s’étendent parallèlement aux deux bords périphériques opposés de la surface filtrante ;
-la surface filtrante est généralement formée par une grille de filtration à barreaux délimitant entre eux des ouvertures à travers lesquelles s’écoule le fluide et dans lesquelles des corps sont susceptibles de se loger, le ou les organes de balayage mécanique étant aptes, au contact avec la première face amont de la surface filtrante, à pénétrer au moins partiellement dans les ouvertures de la grille afin de déloger les éventuels corps qui s’y sont logés ;
-le ou les organes de balayage mécanique peuvent prendre la forme d’un brosse, d’un peigne ou de tout autre organe capable de repousser les éléments arrêtés sur la surface vers l’une ou l’autre des ouvertures de collecte ;
- les corps véhiculés par l’écoulement sont des corps nettoyants pour échangeur de chaleur dans une application ;
-le système comprend, dans la portion de conduite, un ou plusieurs déflecteurs disposés en amont des canaux de collecte et des ouvertures latérales correspondantes afin de rediriger des corps vers la surface filtrante ; le ou les déflecteurs peuvent comprendre des éléments inclinés s’étendant à partir de la face interne de la portion de conduite en direction de la surface filtrante et auxquels les canaux de collecte peuvent être ou non fixés.
-chaque canal a une section transversale qui s’étend perpendiculairement à la première face amont de la surface filtrante ;
-chaque canal a une section transversale de forme choisie parmi l’une des formes suivantes : circulaire, semi-circulaire, carrée, rectangulaire, elliptique……;
-les ouvertures des deux canaux sont disposées en vis-à-vis l’une de l’autre, c’est-à-dire à une même position axiale le long de la portion de conduite ;
-chaque canal est fixé à la portion de conduite, plus particulièrement à une zone adjacente de la face interne de celle-ci ;
-chaque canal s’étend le long du bord périphérique adjacent depuis une première extrémité de canal ouverte interne à la portion de conduite jusqu’à une deuxième extrémité de canal opposée ouverte qui traverse la face interne de la portion de conduite ;
- la surface filtrante a une forme générale qui s’étend transversalement (et éventuellement axialement selon la forme retenue) dans le passage interne de manière à ce que les corps interceptés sur une zone de la première face amont de la surface filtrante et balayés par ledit au moins un organe de balayage mécanique longent ladite première face amont de la surface filtrante jusqu’à atteindre l’ouverture latérale de collecte correspondante;
- les deux bords périphériques opposés de la surface filtrante sont disposés suivant un axe transversal de la surface filtrante et cette dernière possède, suivant un autre axe transversal perpendiculaire, deux autres bords périphériques opposés qui sont disposés à une distance de la face interne de la portion de conduite qui ne permet pas de laisser passer les corps nettoyants véhiculés par l’écoulement ;
- la surface filtrante a une forme générale choisie parmi les formes géométriques suivantes : une surface semi-cylindrique dont la face interne concave correspond à la première face amont, une surface semi-cylindrique dont la face externe convexe correspond à la première face amont, une surface plane formée d’un panneau sensiblement perpendiculaire à l’axe de la portion de conduite; ces exemples de formes conviennent particulièrement pour assurer l’interception et la collecte des corps de manière efficace ainsi que leur balayage mécanique par ledit au moins un organe de balayage mécanique lors du mouvement relatif alternatif de va et vient ;
- la portion de conduite comprend également le dispositif de nettoyage mécanique doté dudit au moins un organe de balayage mécanique ; le système logeant ainsi l’élément filtrant et le dispositif de nettoyage dans la portion de conduite est particulièrement compact et donc d’un encombrement axial relativement faible ; lorsque la surface filtrante est une surface semi-cylindrique dont la face interne correspond à la première face amont, le dispositif de nettoyage est logé dans le demi-cylindre délimité par la grille de filtration (agencement radial par rapport au demi-cylindre), ce qui confère au système un encombrement axial particulièrement réduit ;
- la portion de conduite a une section transversale de forme polygonale ou circulaire ; la forme polygonale qui peut revêtir par exemple une forme générale rectangulaire est particulièrement adaptée pour loger un élément filtrant dont la surface filtrante est semi-cylindrique ; la forme circulaire peut être utilisée pour loger un élément filtrant qui présente, suivant une vue prise dans une section transversale, une forme générale rectangulaire ; dans une section axiale perpendiculaire l’élément filtrant peut avoir par exemple une forme cintrée (ex : semi-cylindrique) ou plane ;
- ledit au moins un organe de balayage mécanique est apte à effectuer un mouvement de pivotement autour d’un axe fixe (axe parallèle à la surface) ou à effectuer un mouvement de translation rectiligne, chaque mouvement étant un mouvement d’aller et de retour alternatif ;
-la surface filtrante s’étend suivant deux directions transversales perpendiculaires entre elles, le ou les organes de balayage mécanique s’étendant transversalement suivant une des deux directions transversales et sur toute la dimension correspondante de la première face amont ;
-le ou les organes de balayage mécanique s’étendent parallèlement aux deux bords périphériques opposés de la surface filtrante ;
-la surface filtrante est généralement formée par une grille de filtration à barreaux délimitant entre eux des ouvertures à travers lesquelles s’écoule le fluide et dans lesquelles des corps sont susceptibles de se loger, le ou les organes de balayage mécanique étant aptes, au contact avec la première face amont de la surface filtrante, à pénétrer au moins partiellement dans les ouvertures de la grille afin de déloger les éventuels corps qui s’y sont logés ;
-le ou les organes de balayage mécanique peuvent prendre la forme d’un brosse, d’un peigne ou de tout autre organe capable de repousser les éléments arrêtés sur la surface vers l’une ou l’autre des ouvertures de collecte ;
- les corps véhiculés par l’écoulement sont des corps nettoyants pour échangeur de chaleur dans une application ;
-le système comprend, dans la portion de conduite, un ou plusieurs déflecteurs disposés en amont des canaux de collecte et des ouvertures latérales correspondantes afin de rediriger des corps vers la surface filtrante ; le ou les déflecteurs peuvent comprendre des éléments inclinés s’étendant à partir de la face interne de la portion de conduite en direction de la surface filtrante et auxquels les canaux de collecte peuvent être ou non fixés.
Selon une autre application, le système a pour but d’assurer la filtration de corps tels que des débris et autres éléments indésirables véhiculés par l’écoulement. Ce système peut ainsi par exemple être disposé en amont d’une installation quelconque, d’un échangeur de chaleur….
Selon un deuxième aspect, l’invention vise également une installation comprenant :
- au moins un échangeur de chaleur tubulaire,
- une conduite d’amenée d’un fluide raccordée à une entrée dudit au moins un échangeur de chaleur,
- une conduite d’évacuation du fluide raccordée à une sortie dudit au moins un échangeur de chaleur,
- une pluralité de corps nettoyants véhiculés à l’intérieur dudit au moins un échangeur de chaleur pour son nettoyage,
- un système d’interception et de collecte des corps nettoyants disposé sur la conduite d’évacuation de fluide,
caractérisée en ce que le système d’interception et de collecte des corps nettoyants est conforme au système tel que brièvement décrit ci-dessus.
- au moins un échangeur de chaleur tubulaire,
- une conduite d’amenée d’un fluide raccordée à une entrée dudit au moins un échangeur de chaleur,
- une conduite d’évacuation du fluide raccordée à une sortie dudit au moins un échangeur de chaleur,
- une pluralité de corps nettoyants véhiculés à l’intérieur dudit au moins un échangeur de chaleur pour son nettoyage,
- un système d’interception et de collecte des corps nettoyants disposé sur la conduite d’évacuation de fluide,
caractérisée en ce que le système d’interception et de collecte des corps nettoyants est conforme au système tel que brièvement décrit ci-dessus.
Le système a ainsi pour but d’intercepter, de manière simple, efficace, et avec une dépense énergétique inférieure à celle de l’art antérieur précité, les corps nettoyants qui ont servi à nettoyer ledit au moins un échangeur et de les collecter afin de les remettre en circulation dans l’installation, en amont dudit au moins un échangeur, ou de les remplacer (maintenance).
Selon un troisième aspect, l’invention vise en outre un procédé de collecte de corps véhiculés par un écoulement d’un fluide, caractérisé en ce que le procédé est mis en œuvre dans un système d’interception des corps véhiculés par l’écoulement de fluide qui comprend :
- une portion de conduite comprenant une face interne qui délimite un passage interne axial pour l’écoulement du fluide,
- au moins un élément filtrant comprenant une surface filtrante comportant une première face amont et une seconde face opposée aval, la surface filtrante s’étendant transversalement dans le passage interne entre un premier bord périphérique et un deuxième bord périphérique opposé de manière à intercepter, par sa première face amont, des corps véhiculés par l’écoulement,
le procédé comprenant l’étape suivante :
- mise en mouvement d’au moins un organe de balayage mécanique d’un dispositif de nettoyage en vis-à-vis dudit au moins un élément filtrant dans un mouvement alternatif d’aller et de retour relativement audit au moins un élément filtrant afin d’effectuer un balayage mécanique de chaque zone de la première face amont de la surface filtrante par contact avec ledit au moins un organe de balayage mécanique en vis-à-vis, le balayage mécanique de la surface permettant de diriger les corps interceptés par la première face amont de la surface filtrante alternativement vers l’une ou l’autre de deux ouvertures de collecte desdits corps qui s’étendent chacune le long d’un des deux bords périphériques opposés de la surface filtrante entre ledit bord et la face interne de la portion de conduite et vers l’amont en éloignement desdits bords, la mise en mouvement dudit au moins un organe de balayage mécanique dans un mouvement de balayage permettant audit au moins un organe de balayage mécanique, lorsqu’il atteint un des deux bords périphériques opposés, d’une part, de pousser les corps interceptés par la face amont dans l’ouverture de collecte adjacente au bord périphérique et, d’autre part, d’obturer cette ouverture de collecte grâce à la disposition dudit au moins un organe de balayage parallèle à ladite ouverture de collecte.
- une portion de conduite comprenant une face interne qui délimite un passage interne axial pour l’écoulement du fluide,
- au moins un élément filtrant comprenant une surface filtrante comportant une première face amont et une seconde face opposée aval, la surface filtrante s’étendant transversalement dans le passage interne entre un premier bord périphérique et un deuxième bord périphérique opposé de manière à intercepter, par sa première face amont, des corps véhiculés par l’écoulement,
le procédé comprenant l’étape suivante :
- mise en mouvement d’au moins un organe de balayage mécanique d’un dispositif de nettoyage en vis-à-vis dudit au moins un élément filtrant dans un mouvement alternatif d’aller et de retour relativement audit au moins un élément filtrant afin d’effectuer un balayage mécanique de chaque zone de la première face amont de la surface filtrante par contact avec ledit au moins un organe de balayage mécanique en vis-à-vis, le balayage mécanique de la surface permettant de diriger les corps interceptés par la première face amont de la surface filtrante alternativement vers l’une ou l’autre de deux ouvertures de collecte desdits corps qui s’étendent chacune le long d’un des deux bords périphériques opposés de la surface filtrante entre ledit bord et la face interne de la portion de conduite et vers l’amont en éloignement desdits bords, la mise en mouvement dudit au moins un organe de balayage mécanique dans un mouvement de balayage permettant audit au moins un organe de balayage mécanique, lorsqu’il atteint un des deux bords périphériques opposés, d’une part, de pousser les corps interceptés par la face amont dans l’ouverture de collecte adjacente au bord périphérique et, d’autre part, d’obturer cette ouverture de collecte grâce à la disposition dudit au moins un organe de balayage parallèle à ladite ouverture de collecte.
Selon une caractéristique possible :
-les ouvertures de collecte débouchant chacune dans un canal de collecte adjacent au bord périphérique correspondant qui est ouvert à ses deux extrémités opposées, le procédé comprend une étape de mise en circulation du fluide à l’intérieur du canal dont l’ouverture de collecte est fermée à partir d’une arrivée de fluide à l’une des deux extrémités opposées du canal afin d’évacuer hors du canal les corps collectés par l’extrémité opposée.
-les ouvertures de collecte débouchant chacune dans un canal de collecte adjacent au bord périphérique correspondant qui est ouvert à ses deux extrémités opposées, le procédé comprend une étape de mise en circulation du fluide à l’intérieur du canal dont l’ouverture de collecte est fermée à partir d’une arrivée de fluide à l’une des deux extrémités opposées du canal afin d’évacuer hors du canal les corps collectés par l’extrémité opposée.
Les caractéristiques des premier et deuxième aspects de l’invention exposés plus haut peuvent s’appliquer également au troisième aspect de l’invention brièvement exposé ci-dessus.
D’autres caractéristiques et avantages apparaitront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
Description de mode(s) de réalisation
Sur la figure 1 on a schématisé, sous la référence générale notée 1, une installation selon un mode de réalisation de l’invention qui comprend plusieurs éléments dont un échangeur de chaleur formant condenseur 10. Comme schématisé par les flèches F1 et F2, cet échangeur est traversé par un flux de fluide de refroidissement, en l’espèce de l’eau, à la faveur d’une part, d’une canalisation d’entrée ou d’amenée du fluide 11 (flux d’entrée F1) et, d’autre part, d’une canalisation de sortie ou d’évacuation de fluide 12 (flux de sortie F2).
Il s’agit, en pratique d’un échangeur de chaleur tubulaire qui, par exemple est du type de celui succinctement décrit dans le document FR 2 716 530 mentionné ci-dessus.
Un tel échangeur de chaleur 10 étant bien connu par lui-même, et ne relevant pas, en propre, de la présente invention, il ne sera pas décrit plus avant ici.
Dans le mode de réalisation représenté, des moyens de filtration 13 sont interposés sur la canalisation d’entrée 11, à la faveur d’une manchette 14.
Ces moyens de filtration 13, qui ne sont pas impératifs, ne relèvent pas non plus de la présente invention et ne seront donc pas non plus décrits ici.
Il s’agit par exemple de moyens de filtration du type de ceux décrits dans le document FR 2 609 644.
De manière connue en soi, des corps nettoyants qui sont des éléments solides de nettoyage 15 sont susceptibles d’être mis en circulation permanente dans l’installation 1 et, notamment, dans l’échangeur de chaleur 10, pour le nettoyage en continu de celui-ci.
Il s’agit en pratique, de boules en caoutchouc mousse, dont le diamètre est légèrement supérieur au diamètre interne des tubes de l’échangeur de chaleur 10, et dont la densité, à l’état imprégné, est similaire à celle de l’eau.
Il convient d’assurer une gestion de ces corps nettoyants 15 dans l’installation 1, c'est-à-dire non seulement d’en assurer une circulation effective dans l’échangeur de chaleur 10, mais également, d’en contrôler le nombre et éventuellement les dimensions (permettant ainsi éventuellement d’éliminer les corps qui sont trop usés).
De manière connue en soi, ces corps nettoyants 15 sont systématiquement injectés dans la canalisation d’entrée 11, en aval des moyens de filtration 13, pour être entrainés par le flux entrant F1.
L’installation 1 comprend également, monté sur la canalisation de sortie 12, un système 17 d’interception et de collecte des corps nettoyants 15 en circulation selon un mode de réalisation de l’invention. Ce système sera décrit plus en détail ci-après.
L’installation 1 comprend en outre, délimité par des pointillés sur la figure 1, un système 48 de gestion des corps nettoyants interceptés et collectés qui recycle, vers la canalisation d’entrée 11, les corps nettoyants 15 retenus par le système d’interception 17.
De manière connue en soi, le système de gestion 48 comprend une conduite de recyclage 49 (portions de conduite 49a et 49b dans cet exemple) reliée, d’un coté au système d’interception 17 et, de l’autre côté, à l’aspiration d’une pompe 41 (dispositif d’aspiration), la pompe étant reliée à une conduite de retour 42a par l’intermédiaire, successivement, d’une conduite 42b, d’un compteur 43 et d’un collecteur 44. La conduite de retour 42a alimente la canalisation d’entrée 11, en aval des moyens de filtration 13, avec des corps nettoyants 15 à remettre en circulation dans l’installation. Ces corps nettoyants 15 sont réinjectés par l’intermédiaire de cannes d’injection ou tuyères 45 qui sont préférentiellement orientées à contre-courant.
Une vanne V1 permet de couper le flux dans la conduite 42a en aval du collecteur 44 et ainsi d’isoler ledit collecteur 44 et le compteur 43 en collaboration avec les vannes V2a et V2b qui permettent d’isoler la pompe 41 du système d’interception 17.
Le système d’interception et de collecte des corps nettoyants 17 est installé en aval de l’échangeur tubulaire 10 sur la conduite généralement circulaire 12 et comprend une portion de conduite ou manchette 18 qui comprend une bride d’entrée 21 et une bride de sortie 22 (figures 2 et 3).
La manchette 18 comporte une face interne qui délimite un passage interne axial pour l’écoulement de fluide issu de l’échangeur 10.
L’intérieur des brides 21 et 22 est découpé de manière à assurer la jonction avec un corps central 19 qui, ici, est de section transversale polygonale. Dans d’autres formes de réalisation la section transversale du corps peut adopter d’autres formes. Ce corps 19 est sensiblement de section transversale rectangulaire et peut comporter des angles coupés aux quatre coins. Le corps 19 comporte quatre faces planes 19a et 19b, 19c et 19d opposées deux à deux.
Le système 17 comporte, installé de manière centrée dans la manchette 18, notamment à l’intérieur du corps 19, un élément filtrant 25 qui comprend une surface filtrante s’étendant ici à la fois transversalement et axialement dans le passage axial interne au corps 19.
Comme représenté sur la figure 2, la surface filtrante comporte une première face amont 25a dirigée vers l’échangeur 10 (et vers la bride 21) et une seconde face opposée aval 25b en éloignement de l’échangeur (et dirigée vers la bride opposée 22).
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 5 la surface filtrante a une forme générale semi-cylindrique avec la concavité du semi-cylindre (face interne ou face amont) tournée vers l’amont de la manchette 18 (et donc de la canalisation 12). L’axe du semi-cylindre est agencé perpendiculairement aux deux faces opposées 19a et 19b du corps (fig. 3). La surface filtrante se présente ici sous la forme d’une grille à barreaux qui est placée dans l’écoulement de fluide provenant de la canalisation 12 et qui occupe la quasi-totalité de la section de passage interne transversale de la manchette 18, de manière à intercepter les corps nettoyants 15 véhiculés par l’écoulement sur la face amont 25a de la grille. La description de ce mode s’applique également à une surface filtrante ayant une autre forme.
Sur chacun des deux côtés ou bords périphériques opposés 25c, 25d (extrémités libres) du semi-cylindre (ces bords sont pris perpendiculairement à la direction axiale de la manchette 18), entre chaque bord périphérique 25c, 25d du semi-cylindre et la zone adjacente de la paroi interne de la manchette (ici la zone adjacente de la paroi plane 19d ou 19c du corps 19) est disposé un canal ou conduite de collecte, généralement tubulaire, 29a et 29c de corps 15. La surface filtrante s’étend notamment suivant deux directions transversales perpendiculaires entre elles ainsi que suivant une direction axiale (axe de la manchette) perpendiculaire aux deux premières directions. Les deux bords périphériques opposés 25c et 25d de la surface filtrante qui sont adjacents aux canaux 29a et 29c de collecte sont espacés l’un de l’autre suivant une première des deux directions transversales d’extension de la surface filtrante.
Comme représenté sur la figure 2, chaque canal 29a, 29c peut être monté de manière fixe sur la face interne de la portion de conduite 18, par exemple par l’intermédiaire de deux éléments de fixation respectifs 46a, 46b tels que des tôles métalliques, ici toutes deux inclinées en direction du centre de la portion de conduite 18 (à la façon d’un entonnoir) afin de dévier la trajectoire des corps vers la surface filtrante 25.
Dans ce mode de réalisation les deux canaux sont disposés de manière symétrique par rapport à la surface filtrante, l’un en face de l’autre.
Comme illustré sur les figures 2 à 5, chaque canal 29a, 29c présente sur une de ses faces orientée vers l’intérieur de la manchette une ouverture de collecte O1, O2 qui est adjacente au bord périphérique concerné 25d, 25c et s’étend ici le long de celui-ci sur toute sa longueur afin de recueillir les corps susceptibles d’être bloqués dans n’importe quelle zone de la surface filtrante.
Les canaux 29a, 29c sont disposés au moins partiellement en amont de la surface filtrante (dans le sens d’écoulement du fluide) afin que l’ouverture de collecte de chaque canal soit elle aussi en amont de cette surface pour pouvoir coopérer avec un dispositif de nettoyage qui sera décrit plus loin.
Dans l’exemple de réalisation décrit la face ouverte de chaque canal 29a, 29c est plus particulièrement tournée vers la surface filtrante 25.
Comme illustré sur les figures 3 et 5, les deux canaux parallèles aux bords 25c et 25d de l’élément filtrant 25 présentent chacun deux extrémités opposées :
-une première extrémité de canal qui est disposée contre la face interne de la portion de conduite 18 et qui est ouverte en direction de l’amont (orifice 26b sur le canal 29a et orifice 26a sur le canal 29c sur la figure 5) afin d’aspirer alternativement dans chaque canal de l’eau non filtrée dans des conditions qui seront exposées plus loin ;
-une deuxième extrémité opposée de canal qui traverse la face interne de la portion de conduite 18) vers l’extérieur sous la forme d’une conduite tubulaire 38b pour le canal 29a et 38a pour le canal 29c (les corps nettoyants 15 et autres éléments arrêtés sur la grille 25 et recueillis dans les canaux comme on le verra plus tard sont évacués hors des canaux par ces deux conduites ou extrémités externes 38b et 38a).
-une première extrémité de canal qui est disposée contre la face interne de la portion de conduite 18 et qui est ouverte en direction de l’amont (orifice 26b sur le canal 29a et orifice 26a sur le canal 29c sur la figure 5) afin d’aspirer alternativement dans chaque canal de l’eau non filtrée dans des conditions qui seront exposées plus loin ;
-une deuxième extrémité opposée de canal qui traverse la face interne de la portion de conduite 18) vers l’extérieur sous la forme d’une conduite tubulaire 38b pour le canal 29a et 38a pour le canal 29c (les corps nettoyants 15 et autres éléments arrêtés sur la grille 25 et recueillis dans les canaux comme on le verra plus tard sont évacués hors des canaux par ces deux conduites ou extrémités externes 38b et 38a).
Le système 17 comprend un dispositif de nettoyage 30 qui est contenu à l’intérieur de la manchette, notamment du corps 19, et est disposé en regard de la première face amont 25a de la surface filtrante, c’est-à-dire à l’intérieur du semi-cylindre.
Ce dispositif 30 comporte un ou plusieurs organes de balayage mécanique 31 disposés à une extrémité dudit dispositif. Le dispositif est monté à l’intérieur de la manchette de telle manière que le ou les organes de balayage mécanique 31 entrent en contact avec la première face amont 25a, aussi bien au repos que lors du mouvement de balayage qui sera décrit plus loin, afin de frotter/racler la face amont de la surface filtrante au cours du mouvement.
Dans l’exemple décrit et illustré, le dispositif 30 comporte un seul organe de balayage mécanique 31 mais la description qui va suivre s’applique également en cas de pluralité d’organes.
L’organe 31 est par exemple une brosse, une bavette souple, un peigne … ou tout autre organe qui est capable d’exercer un frottement mécanique sur la première face amont de la surface filtrante, parallèlement à celle-ci, lorsqu’un déplacement relatif entre l’organe et la surface est imposé par la conception du système. Pour permettre le frottement de l’organe 31 sur la surface filtrante, le dispositif de nettoyage est mobile et l’organe 31 se déplace tandis que la surface filtrante est fixe.
L’organe balayage mécanique 31 est porté par un ou plusieurs bras, deux bras 32a, 32b dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3. Les bras 32a, 32b parallèles entre eux sont eux-mêmes assujettis à un axe 33 qui est coaxial à l’axe du semi-cylindre 25 (grille) et parallèle à la direction d’extension de l’organe 31. Cette direction d’extension de l’organe 31 est parallèle aux bords périphériques 25c, 25d et l’organe 31 s’étend transversalement (fig. 3) sur toute la dimension transversale correspondante de la surface filtrante 25. L’axe 33 est monté à ses deux extrémités opposées sur les deux faces opposées 19a, 19b du corps 19 (fig. 3) et pivote autour de lui-même, porté par un palier 34 fixé à la face 19b du corps. Au niveau de la face opposée 19a du corps l’axe 33 est relié à un système d’entrainement 36 connu en soi qui l’entraine en rotation sur commande. Ce système 36 est par exemple un moteur. Le système d’entrainement 36 entraine (sur commande) en rotation l’axe 33 autour de lui-même et imprime ainsi à l’organe de balayage mécanique 31 un mouvement de rotation alternatif d’aller et de retour ou mouvement oscillant (chaque mouvement aller et retour s’effectue sur un même secteur angulaire d’amplitude égale à l’arc de cercle illustré par la surface filtrante 25 sur la figure 2) lui permettant de balayer toute la première face amont 25a de la surface filtrante 25 du bord 25d au bord opposé 25c, puis du bord 25c au bord opposé 25d, en exerçant un frottement mécanique sur chaque zone de celle-ci à chaque passage. Lorsque l’organe de balayage est une brosse, un balai…, les poils de celle-ci ou de celui-ci pénètrent en partie à l’intérieur des ouvertures situées entre les barreaux de la grille (la position au repos du dispositif 30 est ajustée pour permettre cet agencement), ce qui permet de déloger les corps qui ont pu se loger dans des ouvertures de la grille.
Le mouvement de rotation permet à l’organe de balayage mécanique 31, de décrocher/décoller par frottement les corps nettoyants et autres éléments arrêtés sur la face amont 25a de la grille 25.
Le mouvement de rotation permet, ensuite, à l’organe 31, au cours d’un même mouvement d’aller ou de retour, de pousser les corps nettoyants et autres éléments décrochés/décollés de la surface en direction de l’un des deux bords périphériques 25c, 25d (ici le bord 25c sur la figure 2), en longeant la face amont 25a comme illustré sur la figure 2 (la flèche indique le sens de rotation du dispositif 30).
Le mouvement de rotation se poursuivant, les corps 15 et autres éléments décrochés/décollés atteignent l’ouverture de collecte adjacente O2 du canal de collecte 29c adjacent au bord 25c (voir la figure 4 qui est une vue agrandie en position extrême de balayage de l’organe 31) pour être collectés dans ledit canal et véhiculés à l’intérieur de celui-ci vers son extrémité ouverte externe 38a où ils sortent de la manchette 18 et rejoignent le reste de l’installation.
Le dispositif de nettoyage 30 repart ensuite dans l’autre sens de rotation, à partir du bord 25c afin de parcourir la même portion semi-circulaire jusqu’au bord opposé 25d pour pousser les corps 15 et autres éléments décrochés/décollés à travers l’ouverture de collecte adjacente O1 dans le canal de collecte 29a adjacent au bord 25d, et ainsi de suite, assurant un mouvement de balayage alternatif de l’élément filtrant fixe en frottant chaque zone de celui-ci.
Le mouvement oscillant est assez lent, par exemple de l’ordre de quelques oscillations par minute, mais cela suffit pour décrocher/décoller les corps nettoyants et autres éléments arrêtés sur la face amont 25a de la grille 25.
On notera que l’action de balayage de la face amont 25a de la surface filtrante 25 a également pour effet de nettoyer cette dernière en même temps qu’elle déplace les corps 15 en vue de leur collecte.
La figure 4 représente de manière agrandie la coopération entre l’organe de balayage 31 en bout de course qui vient obturer la face latérale ouverte du canal de collecte adjacent 29c (le même principe s’applique avec l’ouverture en vis-à-vis du canal de collecte opposée 29a).
En particulier, l’ouverture latérale O2 du canal est inclinée par rapport à la surface filtrante 25 de manière à ce que l’organe de balayage/nettoyage 31 vienne s’appliquer sans jeu contre le périmètre de l’ouverture lorsque ledit organe 31 est en bout de course au niveau du bord périphérique 25c. Autrement dit, l’organe de balayage dans cette position est parallèle à la disposition, ici inclinée, de l’ouverture de collecte O2. A cet égard, l’inclinaison de l’ouverture de collecte et de l’organe de balayage peut varier. Optionnellement, le profil de la surface filtrante peut également varier lorsque l’inclinaison précédente varie.
Lorsque l’organe 31 balayant des corps 15 et des débris arrêtés par la face amont 25a de la surface filtrante arrive au bord 25c, il pousse ces derniers à travers l’ouverture adjacente O2 du canal 29c pour qu’ils pénètrent dans le canal (fig. 4). L’organe 31 vient alors s’appliquer sur les bords de l’ouverture latérale O2 (les orientations et formes respectives de l’ouverture O2 et de l’organe 31 au niveau du bord 25c sont adaptées l’une à l’autre de manière à obtenir une obturation/fermeture étanche et il en est de même avec l’ouverture O1, le bord 25d et l’organe 31). Le canal 29c est ainsi fermé et étanche sur toute sa longueur. Seul l’orifice 26a est ouvert sur le côté amont de la surface filtrante 25 (figures 3 et 5). Le débit d’eau non filtrée appelé par la pompe 41 de la figure 1 (la pompe est actionnée de manière concertée avec le mouvement de balayage de l’organe 31) rentre par l’orifice 26a et l’écoulement de l’eau dans le canal de collecte 29c emporte ainsi vers l’extrémité ouverte 38a les corps nettoyants 15 qui y ont été collectés comme expliqué ci-dessus en référence à la figure 4.
L’eau chargée de corps 15 et débris divers sort de la manchette 18 par la tubulure 38a et rejoint la tuyauterie 49b (figures 5 et 8), puis est dirigée vers une unité 60 de gestion des corps nettoyants déjà connue en soi. Cette unité 60 assure la collecte des corps et parfois leur comptage. A la sortie de cette unité, l’eau chargée de corps 15 est acheminée jusqu’aux cannes d’injection de corps 45 disposées en amont de l’échangeur tubulaire 10 à nettoyer.
On notera que le principe expliqué ci-dessus de la coopération entre l’organe de balayage 31 et l’ouverture du canal de collecte adjacent s’applique de la même manière avec un autre organe de balayage et un autre canal pourvu que les formes et/ou orientations géométriques de leurs parties en contact soient complémentaires l’une de l’autre ou, de manière générale, permettent d’obturer l’ouverture de collecte sur toute sa longueur.
Lorsque la circulation de corps 15 n’est pas utilisée dans l’installation 1, il est possible de nettoyer spécifiquement la surface filtrante 25 (grille) qui s’encrasse avec le temps avec des débris divers amenés par l’eau de refroidissement de l’échangeur 10. Il suffit pour cela de maintenir la pompe 41 en marche et de maintenir en service le mouvement d’oscillation de l’organe 31. La surface filtrante 25 est alors nettoyée par balayage et les débris sont graduellement stockés dans le sas à boules 44 maintenu en position de collecte des boules et débris.
Afin de réduire le débit nécessaire et la taille de la pompe 41 tout en assurant le transport efficace des corps nettoyants 15 stockés alternativement dans l’un ou l’autre des canaux de collecte 29a et 29c, il est prévu deux vannes V2a et V2b montées sur les tuyauteries 49a et 49b (figs. 1 et 8). Lorsque le dispositif de nettoyage 31 est appliqué contre l’ouverture O2 du canal de collecte 29c, la vanne V2a est ouverte et la vanne V2b correspondant au canal 29a est fermée. Cela permet à la totalité du débit appelé par la pompe 41 de passer par le canal 29c, la tubulure 38a et la tuyauterie 49b. Les deux vannes V2a et V2b peuvent être remplacées par une vanne à trois voies ou tout autre dispositif prévu à cet effet.
Le système d’interception et de collecte par balayage mécanique alternatif peut fonctionner en permanence ou être opérationnel suivant des périodes définies adaptées au fonctionnement de l’installation, programmées ou non, voire à des instants non prédéfinis en fonction de la quantité de corps et autres éléments arrêtés par la surface filtrante. La mise en œuvre du mécanisme de balayage peut être effectuée manuellement ou automatiquement.
A titre de variantes non représentées :
- le système d’interception et de collecte des corps nettoyants peut comprendre plusieurs éléments filtrants au lieu d’un seul ;
- l’élément filtrant peut être formé de plusieurs portions assemblées les unes avec les autres ;
-le système d’entrainement 36 peut alternativement comprendre un vérin, une crémaillère, une vis, une chaîne, une courroie.
- le système d’interception et de collecte des corps nettoyants peut comprendre plusieurs éléments filtrants au lieu d’un seul ;
- l’élément filtrant peut être formé de plusieurs portions assemblées les unes avec les autres ;
-le système d’entrainement 36 peut alternativement comprendre un vérin, une crémaillère, une vis, une chaîne, une courroie.
Les figures 6 et 7 illustrent une variante de réalisation d’un système d’interception et de collecte par balayage mécanique alternatif selon l’invention dans lequel le dispositif de nettoyage est apte à effectuer un mouvement de translation rectiligne le long et contre la surface filtrante qui est immobile. La surface filtrante est plane dans cette variante.
Sur ces figures, le système 117 comprend un élément filtrant plat 125 (avec une face amont 125a et une face aval 125b planes) installé sensiblement perpendiculairement à l’axe longitudinal X de la manchette 118, dans le corps 119 de celle-ci. De manière adjacente aux deux bords périphériques opposés 125c, 125d de la surface filtrante, sont disposés respectivement deux canaux de collecte 129c et 129a (la disposition est similaire à celle de la figure 5). Deux ouvertures 126a et 126b sont prévues respectivement aux extrémités des canaux 129c et 129a qui sont opposées aux extrémités/tubulures de sortie 138a et 138b. Ces ouvertures sont pratiquées sur la face amont des conduites 129c et 129a (comme pour le mode des figures 2 à 5 avec les ouvertures 26a et 26b). Ici, deux ouvertures de collecte latérales O’2, O’1 sont prévues le long des bords périphériques respectifs 125c, 125d (figs. 6 et 7).
Le système 117 comprend un dispositif de nettoyage par balayage mécanique 130 qui comporte un organe de balayage mécanique 131 (brosse, peigne, bavette souple…) qui a ici une forme générale de raclette. L’organe 131 s’étend transversalement dans la manchette, parallèlement aux bords 125c, 125d et comporte une tige support 132 reliée à un élément d’entrainement 136 tel qu’un vérin, une crémaillère, une vis, une chaîne, une courroie. Sous l’action de l’élément d’entrainement 136 (dont le déplacement peut être commandé), l’organe 131 se déplace comme un piston et adopte un mouvement de translation rectiligne (perpendiculaire aux bords 125c, 125d) le long de la face amont 125a et en frottant/raclant celle-ci, dans le sens aller, du bord 125c au bord 125d (figs. 5 et 6), puis dans le sens retour, du bord 125d au bord 125c (mouvement alternatif d’aller et de retour de l’organe 131). Les corps arrêtés par l’élément filtrant 125 sont décrochés/décollés par l’organe 131 et poussés par ce dernier le long de l’élément filtrant vers l’un ou l’autre bord 125c, 125d (selon le sens de déplacement) et dans l’un ou l’autre des canaux de collecte/stockage 129c et 129a à travers l’une ou l’autre des ouvertures de collecte O’2 et O’1. Le mouvement de balayage alternatif peut être effectué une fois (un aller et retour) ou plusieurs fois consécutivement si cela s’avère nécessaire (ceci s’applique également au mode des figures 1 à 4 ainsi qu’aux variantes décrites avant et après).
Lorsque l’organe 131 arrive au bord 125c de la surface filtrante, il vient s’appliquer sur les bords de l’ouverture du canal de collecte 129c. Les formes et orientations des ouvertures et de l’organe 131 sont mutuellement adaptées comme pour le mode des figures 2 à 5 pour que, en position extrême de balayage/bout de course, l’organe 131 soit en contact avec le contour de l’ouverture et obture celle-ci. Là aussi l’organe de balayage 131 est agencé parallèlement à l’orientation géométrique de l’ouverture de collecte O’2. Il en est de même avec l’ouverture de collecte O’1 puisque la surface filtrante est place. Le canal 129c est alors obturé et étanche latéralement sur toute sa longueur (fig. 6). Seul l’orifice 126a est ouvert du côté amont de la surface filtrante 125. Le débit appelé par la pompe 41 (synchronisée avec le mouvement de balayage du dispositif 130) rentre par l’orifice 126a. L’écoulement de l’eau provoqué dans le canal de collecte 129c emporte ainsi les corps nettoyants 15 et débris vers l’extrémité 138a où ils sont évacués vers le reste de l’installation.
Tout ce qui a été dit ci-dessus à propos du mode des figures 2 à 5 et de la coopération entre l’organe de balayage et le canal de collecte s’applique également ici et ne sera pas répété.
Le système 117 comprend de nombreux autres éléments identiques à ceux des figures précédentes et qui ne seront pas de nouveau décrits ici.
Le système 117 peut être utilisé lorsque la place disponible axialement pour la manchette est limitée car l’encombrement axial du système est réduit.
La figure 8 illustre un deuxième mode d’utilisation du système selon l’invention dans lequel le système 17 fait office de filtre pur, par exemple disposé en amont de l’échangeur 10 sur la figure 1 pour le protéger, en lieu et place des moyens de filtration 13.
Sur la figure 8 les mêmes éléments que ceux des figures du premier mode conservent les mêmes références par commodité.
Afin de réduire le débit nécessaire et la taille de la pompe 41 tout en assurant le transport efficace des corps nettoyants 15 stockés dans les canaux de collecte 29c et 29a, il est prévu deux vannes V2a et V2b montées sur les tuyauteries 49a et 49b (comme sur la figure 1). Lorsque l’organe de balayage 131 est appliqué contre le canal de collecte 29c, la vanne V2a est ouverte et la vanne V2b correspondant au canal 29a est fermée. Cela permet à la totalité du débit appelé par la pompe 41 de passer par la conduite 49b. Les deux vannes V2a et V2b peuvent être remplacées par une vanne 3-voies ou tout dispositif à cet effet.
La description et le fonctionnement du système 17 sont les même que dans le premier mode avec les corps de nettoyage 15.
Les tubulures 38a, 38b et les tuyauteries 49a-c peuvent être d’un diamètre supérieur à celui utilisé dans le mode de la figure 1, en aval de l’échangeur, pour l’extraction des seuls corps nettoyants. Cette disposition permet d’éliminer des plus gros débris.
Le débit sortant des canaux de collecte 29a, 29c est créé par la différence de pression régnant dans l’installation entre l’amont de l’échangeur à protéger et par exemple l’aval de celui-ci où la tuyauterie 49c débouche ou à l’atmosphère. On notera que tout ce qui a été dit à propos du premier mode, de ses variantes (ex : plusieurs organes de balayage, formes différentes de la surface filtrante…), de ses avantages et de son fonctionnement s’applique également ici (sauf en cas d’incompatibilité ou d’impossibilité technique) et ne sera pas répété.
Les figures 9a et 9b illustrent deux variantes de réalisation dans lesquelles l’élément filtrant a une surface filtrante non plane, par exemple semi-cylindrique et le dispositif de nettoyage a la forme générale de raclette des figures 6 et 7 en vue de dessus. Toutefois, l’organe de balayage mécanique du dispositif de nettoyage s’étend transversalement à la surface suivant une forme incurvée correspondant à la courbure de la face amont semi-cylindrique de cette surface filtrante, ce qui lui permet de se déplacer en frottant cette face amont. Les éléments non représentés sur ces figures sont identiques à ceux des autres figures ou adaptés pour des besoins de différence de forme.
La figure 9a (deuxième variante) représente une surface filtrante 140 dont la face amont 140a est la face concave (face interne) de l’élément filtrant semi-cylindrique et le dispositif de nettoyage 142 comporte un organe de balayage mécanique 144 dont la seule différence avec l’organe 131 des figures 6 et 7 est sa courbure transversale adaptée à celle de la face amont concave 140a.
La figure 9b (troisième variante) représente une surface filtrante 150 dont la face amont 150a est la face convexe (face externe) de l’élément filtrant semi-cylindrique et le dispositif de nettoyage 152 comporte un organe de balayage mécanique 154 dont la seule différence avec l’organe 131 des figures 6 et 7 est sa courbure transversale adaptée à celle de la face amont convexe 150a.
Tous les avantages et caractéristiques liés aux modes et variantes des figures 1 à 8 s’appliquent également aux variantes des figures 9a et 9b, sauf en cas d’incompatibilité ou d’impossibilité technique.
La figure 10 illustre une quatrième variante de réalisation d’un système 200 d’interception et de collecte de corps nettoyants vue suivant une section axiale. Dans cette variante, la portion de conduite ou manchette 218 dans laquelle sont logés l’élément filtrant (surface filtrante) 225 et le dispositif de nettoyage 230 comporte un corps central 219 ayant une section transversale de forme générale circulaire. L’élément filtrant 225 est disposé à distance de la face interne de la portion de conduite 218.
La portion de conduite 218 comprend les brides d’entrée 221 et de sortie 222.
La surface filtrante 225 a une forme générale semi-cylindrique comme sur les figures 1 à 5, avec la face interne concave 225a dirigée vers l’amont (face à l’écoulement F2). Les barreaux espacés 226 de la grille filtrante sont représentés. Les barreaux perpendiculaires ne sont pas représentés ici.
Le dispositif de nettoyage 230 est disposé en vis-à-vis de la face interne concave 225a et est mobile dans un mouvement alternatif d’aller et de retour comme sur les figures 1 à 5. Le dispositif 230 présente la même configuration générale que le dispositif 30 avec deux bras portant un organe mécanique de balayage 231 (un seul des bras 232b est représenté ici, comme sur la figure 3) et montés rotatifs autour d’un axe transversal 233. Le bras 232b présente une section qui s’amenuise en direction de son extrémité reliée à l’organe de balayage.
La surface filtrante possède deux bords périphériques opposés 225c, 225d (les deux autres bords opposés adjacents perpendiculaires ne sont pas visibles ici) comme pour la surface 25 de la figure 2.
Lorsque l’organe 231 arrive au bord 225c de la surface filtrante, il vient s’appliquer sur les bords de l’ouverture latérale du canal de collecte 229c. Les formes et orientations des ouvertures et de l’organe 231 sont mutuellement adaptées comme pour le mode des figures 2 à 5 pour qu’en position extrême de balayage/bout de course l’organe 231 soit en contact avec le contour de l’ouverture et obture celle-ci. L’organe de balayage 231 est parallèle à l’ouverture de collecte 229c comme pour les autres modes et il en est de même avec l’ouverture opposée 229a lorsque l’organe de balayage est dans la position de balayage extrême opposée. Le canal 229 est ainsi obturé et étanche sur toute sa longueur. Seul l’orifice 226a est ouvert du côté amont de la surface filtrante 225. Le débit appelé par la pompe 41 (synchronisée avec le mouvement de balayage du dispositif 230) rentre par l’orifice 226a. L’écoulement de l’eau provoqué dans le canal de collecte 229c emporte ainsi les corps nettoyants 15 et débris vers l’extrémité 138a où ils sont évacués vers le reste de l’installation.
Tout ce qui a été dit ci-dessus à propos du mode des figures précédentes et de la coopération entre l’organe de balayage et le canal de collecte s’applique également ici et ne sera pas répété.
On notera que sur la figure 10 l’orientation des ouvertures latérales des canaux de collecte est plus prononcée que sur les figures 2 et 5 et est donc davantage tournée vers la surface filtrante. Les canaux de collecte sont inclinés en direction de la surface filtrante, ce qui n’était pas le cas sur les figures 2 et 5.
Le système d’interception et de collecte 200 peut comprendre également (optionnel), entre la face interne de la portion de conduite 218 et les deux bords périphériques opposés 225c, 225d de la surface filtrante, un ensemble de déflection ou ensemble déflecteur. Comme sur les autres figures où un tel ensemble est présent cet ensemble a pour fonction de rediriger les corps nettoyants véhiculés par l’écoulement et qui sont à proximité de la paroi de la portion de conduite (et non en vis-à-vis de la face amont 225a de la surface filtrante) vers le centre de la portion de conduite, c’est-à-dire vers la surface filtrante. Cet ensemble joue en quelque sorte le rôle de la partie évasée d’un entonnoir pour les corps nettoyants.
Dans le cas présent, l’ensemble de déflection comprend deux déflecteurs 245, 246 situés en vis-à-vis et dont la surface de contact avec les corps est inclinée par rapport à la paroi de telle manière que le prolongement fictif de cette surface rencontre le canal de collecte 229c, 229a. Cet agencement permet de dévier les corps vers l’ouverture latérale du canal correspondant.
Chaque déflecteur est monté de manière fixé à la paroi par un ou plusieurs bras de fixation 247, 248 ou par un élément de raccord unique incurvé.
Comme représenté sur la figure 10, un autre déflecteur 251 est disposé de manière adjacente à l’un des deux autres bords périphériques opposés de la surface filtrante non visibles sur cette figure (le déflecteur est représenté en arrière-plan).
Ce déflecteur 251 redirige les corps directement en direction de la surface filtrante. Un autre déflecteur opposé non représenté sur cette figure et disposé en vis-à-vis du déflecteur 251 (de manière symétrique) est également présent dans le système.
On notera qu’une paroi axiale est montée et fixée à chacun des deux autres bords périphériques adjacents aux bords 225c et 225d et opposés entre eux de la surface filtrante afin de fermer l’espace interne ouvert semi-cylindrique. La paroi 253 sur la figure 10 est l’une de ces deux parois et elle a la forme générale d’une demi-lune.
Les déflecteurs ont ici tous une forme identique qui, comme représenté sur la figure 10, a une partie inférieure rectiligne et une partie supérieure incurvée qui épouse la forme cylindrique de la face interne de la portion de conduite 218.
On notera que d’autres formes de déflecteurs peuvent alternativement être utilisées, de même qu’un nombre différent de déflecteurs. Un unique déflecteur périphérique, par exemple sous la forme d’une collerette annulaire, peut ainsi être utilisé.
Les dimensions des déflecteurs et/ou leur inclinaison peuvent également varier.
Quel que soit le mode de réalisation ou ses variantes les canaux de collecte disposés latéralement le long des bords périphériques opposés de la surface filtrante peuvent revêtir différentes formes (en général ils ont une forme globale tubulaire) et orientations et leur section transversale peut différer d’un mode ou d’une variante à l’autre. La section peut être rectangulaire comme sur les figures décrites plus haut ou prendre une autre forme telle que carrée, circulaire, semi-circulaire, elliptique ……….
On notera que l’ouverture latérale de chaque canal s’étend, en partant , du bord périphérique adjacent de la surface filtrante, jusqu’à une cote axiale située au-dessus (sur les figures telles que les figures 2, 4, 7, 8, 10) de celle du bord périphérique adjacent de la surface filtrante, c’est-à-dire qu’elle s’étend vers l’amont par rapport à la surface filtrante afin que l’organe de balayage situé en amont puisse venir obturer/fermer cette ouverture lorsqu’il arrive en bout de course au droit du bord périphérique adjacent correspondant.
Le canal de collecte, quant à lui, peut s’étendre axialement comme l’ouverture de collecte (au-dessus du bord périphérique adjacent de la surface filtrante, c’est-à-dire vers l’amont) ou descendre en-dessous du bord périphérique adjacent de la surface filtrante (vers l’aval).
Généralement, les canaux sont disposés horizontalement, parallèlement aux bords périphériques opposés de la surface filtrante.
Tout ce qui a été décrit précédemment en référence aux différentes figures s’applique également à d’autres configurations de canaux de collecte et d’ouvertures de collectes et d’organe(s) de balayage dans lesquelles la nature, les formes et les orientations des différentes pièces est susceptible de varier.
Les autres caractéristiques et avantages ainsi que le fonctionnement des modes de réalisation et des variantes des figures précédentes s’appliquent également au système de la figure 10.
On notera que dans tout ce qui précède le dispositif de nettoyage est formé d’un seul élément. Toutefois, le système d’interception et de collecte peut être dupliqué selon les besoins et/ou comporter plus d’un organe mécanique de balayage. Cet organe ou ces organes peuvent être montés de manière mobile par rapport à leur support sur le dispositif de nettoyage et/ou peuvent adopter diverses orientations spatiales.
Claims (17)
- Système d’interception et de collecte de corps (15) véhiculés par un écoulement d’un fluide, caractérisé en ce qu’il comprend :
- une portion de conduite (18) comprenant une face interne qui délimite un passage interne axial pour l’écoulement du fluide,
- au moins un élément filtrant comprenant une surface filtrante (25) comportant une première face amont (25a) et une seconde face opposée aval (25b), la surface filtrante s’étendant transversalement dans le passage interne entre un premier bord périphérique et un deuxième bord périphérique opposé de manière à intercepter, par sa première face amont, des corps véhiculés par l’écoulement,
-deux canaux de collecte des corps interceptés par la première face amont (25a) de la surface filtrante qui sont disposés chacun entre un des deux bords périphériques opposés de la surface filtrante et la face interne de la portion de conduite, chaque canal présentant une ouverture de collecte qui s’étend le long du bord périphérique adjacent et vers l’amont en éloignement dudit bord,
- un dispositif de nettoyage (30) qui est disposé en regard de la première face amont (25a) de la surface filtrante et qui comprend au moins un organe de balayage mécanique (31) qui est apte à balayer mécaniquement ladite première face amont dans un mouvement relatif alternatif d’aller et de retour de manière à ce que chaque zone de la première face amont de la surface filtrante soit balayée mécaniquement par ledit au moins un organe de balayage mécanique au cours de chaque mouvement relatif alternatif d’aller et de retour afin de diriger les corps interceptés par la première face amont (25a) de la surface filtrante vers l’une ou l’autre des ouvertures de collecte en fonction de la position dudit au moins un organe de balayage mécanique par rapport aux deux bords périphériques opposés, ledit au moins un organe de balayage étant apte, d’une part, à être disposé parallèlement à chacune des deux ouvertures de collecte lorsqu’il atteint alternativement chacun des deux bords périphériques opposés adjacents à ladite ouverture de collecte de manière à pousser directement dans celle-ci les corps interceptés par la face amont (25a) et, d’autre part, à obturer ladite ouverture de collecte concernée. - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque canal a une section transversale qui s’étend perpendiculairement à la première face amont de la surface filtrante.
- Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque canal a une section transversale de forme choisie parmi l’une des formes suivantes : circulaire, semi-circulaire, carrée, rectangulaire, elliptique.
- Système selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les ouvertures des deux canaux sont disposées en vis-à-vis l’une de l’autre.
- Système selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque canal est fixé à la portion de conduite.
- Système selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque canal s’étend le long du bord périphérique adjacent depuis une première extrémité de canal ouverte interne à la portion de conduite jusqu’à une deuxième extrémité de canal opposée ouverte qui traverse la face interne de la portion de conduite.
- Système selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la surface filtrante a une forme générale choisie parmi les formes géométriques suivantes : une surface semi-cylindrique (25) dont la face interne concave correspond à la première face amont, une surface semi-cylindrique (25) dont la face externe convexe correspond à la première face amont, une surface plane formée d’un panneau sensiblement perpendiculaire à l’axe de la portion de conduite.
- Système selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la portion de conduite (18) comprend également le dispositif de nettoyage (30).
- Système selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la portion de conduite (18) a une section transversale de forme polygonale ou circulaire.
- Système selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit au moins un organe de balayage mécanique (30) est apte à effectuer un mouvement de pivotement autour d’un axe fixe ou à effectuer un mouvement de translation rectiligne, chaque mouvement étant un mouvement d’aller et de retour alternatif.
- Système selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la surface filtrante s’étend suivant deux directions transversales perpendiculaires entre elles, ledit au moins un organe de balayage mécanique s’étendant transversalement suivant une des deux directions transversales et sur toute la dimension correspondante de la première face amont.
- Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit au moins un organe de balayage mécanique s’étendant parallèlement aux deux bords périphériques opposés de la surface filtrante.
- Système selon l’une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la surface filtrante est formée par une grille de filtration à barreaux délimitant entre eux des ouvertures à travers lesquelles s’écoule le fluide et dans lesquelles des corps sont susceptibles de se loger, ledit au moins un organe de balayage mécanique étant apte, au contact avec la première face amont (25a) de la surface filtrante, à pénétrer au moins partiellement dans les ouvertures de la grille afin de déloger les éventuels corps qui s’y sont logés.
- Système selon l’une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les corps véhiculés par l’écoulement sont des corps nettoyants (15) pour échangeur de chaleur.
- Installation (1) comprenant :
– au moins un échangeur de chaleur tubulaire (10),
– une conduite d’amenée d’un fluide (11) raccordée à une entrée dudit au moins un échangeur de chaleur,
- une conduite d’évacuation du fluide (12) raccordée à une sortie dudit au moins un échangeur de chaleur,
– une pluralité de corps nettoyants (15) véhiculés à l’intérieur dudit au moins un échangeur de chaleur pour son nettoyage,
- un système d’interception et de collecte des corps nettoyants disposé sur la conduite d’évacuation de fluide,
- caractérisée en ce que le système (17) d’interception et de collecte des corps nettoyants est conforme à l’une des revendications 1 à 14. - Procédé de collecte de corps (15) véhiculés par un écoulement d’un fluide, caractérisé en ce que le procédé est mis en œuvre dans un système (17) d’interception des corps véhiculés par l’écoulement de fluide qui comprend :
- une portion de conduite (18) comprenant une face interne qui délimite un passage interne axial pour l’écoulement du fluide,
- au moins un élément filtrant comprenant une surface filtrante (25) comportant une première face amont (25a) et une seconde face opposée aval (25b), la surface filtrante s’étendant transversalement dans le passage interne entre un premier bord périphérique et un deuxième bord périphérique opposé de manière à intercepter, par sa première face amont, des corps véhiculés par l’écoulement,
le procédé comprenant l’étape suivante :
- mise en mouvement d’au moins un organe de balayage mécanique (31) d’un dispositif de nettoyage (30) en vis-à-vis dudit au moins un élément filtrant (25) dans un mouvement alternatif d’aller et de retour relativement audit au moins un élément filtrant (25) afin d’effectuer un balayage mécanique de chaque zone de la première face amont (25a) de la surface filtrante par contact avec ledit au moins un organe de balayage mécanique en vis-à-vis, le balayage mécanique de la surface permettant de diriger les corps interceptés par la première face amont de la surface filtrante alternativement vers l’une ou l’autre de deux ouvertures de collecte (26a, 26b) desdits corps qui s’étendent chacune le long d’un des deux bords périphériques opposés de la surface filtrante entre ledit bord et la face interne de la portion de conduite et vers l’amont en éloignement desdits bords, la mise en mouvement dudit au moins un organe de balayage mécanique dans un mouvement de balayage permettant audit au moins un organe de balayage mécanique, lorsqu’il atteint un des deux bords périphériques opposés, d’une part, de pousser les corps interceptés par la face amont dans l’ouverture de collecte adjacente au bord périphérique et, d’autre part, d’obturer cette ouverture de collecte grâce à la disposition dudit au moins un organe de balayage parallèle à ladite ouverture de collecte. - Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que, les ouvertures de collecte débouchant chacune dans un canal de collecte adjacent au bord périphérique correspondant qui est ouvert à ses deux extrémités opposées, le procédé comprend une étape de mise en circulation du fluide à l’intérieur du canal dont l’ouverture de collecte est fermée à partir d’une arrivée de fluide à l’une des deux extrémités opposées du canal afin d’évacuer hors du canal les corps collectés par l’extrémité opposée.
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| CN117028731B (zh) * | 2023-10-08 | 2024-01-09 | 新乡市雪普制冷有限公司 | 一种矿山铲运机车载空调外接管件 |
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