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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522129A1
Family ID 8131601
Probable Assignee Shell France
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF DE FIXATION DE LAMES RACLEUSES SUR L'ARBRE D'UN
ECHANGEUR DE CHALEUR A SURFACE RACLEE
EN Title FIXING FOR SCRAPER BLADES ON HEAT EXCHANGER - HAS BLADES ON
DRIVE SHAFT INCLUDING SPRINGS TO GIVE NECESSARY PRESSURE
Abstract
_________________________________________________________________
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE FIXATION DE LAMES
RACLEUSES SUR L'ARBRE D'UN ECHANGEUR DE CHALEUR A SURFACE RACLEE.
LE DISPOSITIF SELON L'INVENTION SE CARACTERISE EN CE QU'IL COMPORTE
DES CHAPES DE TRACTION 10 FIXEES SUR L'ARBRE CENTRAL D'ENTRAINEMENT
12, ET QUE L'EXTREMITE LIBRE DE CHAQUE CHAPE 10 EST ARTICULEE A UNE
BIELLETTE 16 DONT L'AUTRE EXTREMITE EST FIXEE DE FACON RIGIDE A UNE
TETE DE SUPPORT 20 DE LAME RACLEUSE 22, CETTE DERNIERE ETANT
SOLLICITEE ELASTIQUEMENT DANS LE SENS D'UN RAPPROCHEMENT DE LADITE
PAROI INTERNE 24 PAR LE MOYEN D'UN ORGANE RESSORT 28.
The fixing is used on the central shaft of a tubular heat exchanger
which has a double cover and scraped inner wall. Scraper blades are
sprung in contact with this surface. Drive arms (10) are fixed on the
shaft (12) and their free ends are pivoted to a crank (16). The other
crank end is firmly fixed to a support head (20) of the scraper blade
(22) both downstream of the drive pieces in the sense of shaft
rotation and extend radially from the shaft. Each blade is acted on by
a helical spring (28).
Description
_________________________________________________________________
La presente invention se rapporte au domaine des echangeurs de chaleur
a double enveloppe et dont la paroi interne est raclee en permanence
de maniere assurer une bonne transmission de chaleur au travers du
tube interieur.
L'echange de chaleur s'effectue de facon classique entre un fluide de
refrigeration ou de chauffage circulant entre les deux parois de
l'echangeur de chaleur d'une part, et la matiere a traiter traversant
le tube interieur de l'echangeur d'autre part.
Un tel type d'echangeur de chaleur est en particulier utilise pour
refroidir une huile en vue de la deparaffiner. Un tel appareil est
alors connu sous le nom de "chiller" qui, par refroidissement, permet
de cristalliser la paraffine pour la separer de l'huile.
Le nettoyage de la paroi interieure de l'echangeur par raclage
permanent permet de supprimer toutes les impuretes ou incrustations
qui sont susceptibles de s'y deposer et qui influencent
defavorablement le transfert thermique. Dans un tel type de dispositif
il faut en outre que les lames racleuses soient montees sans risque de
blocage sur les incrustations ou encore sur des deformations
apparaissant sur la paroi interne de l'echangeur. Dans le cas
particulier de la separation des paraffines, on observe souvent des
phenomenes d'entrainement d'water qui entrainent une cristallisation
de glace sur les parois et, partant, un blocage et une deterioration
des lames racleuses.En cas de blocage ou de rupture des lames
racleuses, il est clair que toute l'installation doit etre arretee
pour proceder au remplacement des pieces defectueuses, ce qui entraine
de tres graves consequences sur le plan de l'economie du procede.
Dans la technique anterieure on a deja tente de resoudre ce probleme
en proposant de realiser un montage des tetes support des lames
racleuses par l'intermediaire de tiges de retenue traversant de part
en part l'arbre central d'entrainement. Pareille technique anterieure,
par exemple illustree par le brevet francais nO 73 24764, presente
cependant un grave inconvenient.Au cours des diverses sollicitations
auxquelles sont soumises les lames racleuses, les orifices de passage
menages dans l'arbre central d'entrainement s'ovalisent assez
rapidement, ce qui donne naissance a une usure sans cesse grandissante
et a un blocage des tiges entravant le libre deplacement des lames
racleuses.ll est noter que ce dispositif de la technique anterieure ne
permet egalement pas d'ecarter les risques de rupture des lames
racleuses par suite d'irregularites apparaissant sur la paroi interne.
La presente invention vise precisement a eviter pareils inconvenients
de la technique anterieure.
Conformement e la presente invention, le dispositif de fixation de
lames racleuses sur l'arbre central d'entrainement d'un echangeur de
chaleur tubulaire a double enveloppe et a paroi interne raclee du type
dans lequel lesdites lames racleuses sont maintenues elastiquement au
contact permanent de ladite paroi interne se trouve caracterise en ce
qu'il comporte des chapes de traction fixees sur l'arbre central
d'entrainement, et en ce que l'extremite libre de chaque chape est
articulee a une biellette dont l'autre extremite est fixee de facon
rigide une tete support de lame racleuse, cette derniere etant
sollicitee elastiquement dans le sens d'un rapprochement de ladite
paroi interne par le moyen d'un organe ressort.
D'autres caracteristiques et avantages de la presente invention
apparaitront a la lecture de la description detaillee faite ci-apres
notamment en reference aux dessins annexes sur lesquels
- la figure 1 represente une vue en coupe d'un echangeur de chaleur
tubulaire equipe du dispositif conforme la presente invention, et
- les figures 2 4 representent des vues partielles d'autres variantes
de realisation du dispositif de fixation conforme a la presente
invention.
Sur la figure 1 annexee, l'echangeur de chaleur tubulaire double
enveloppe, qui peut en particulier etre un refroidisseur de type
"chiller", n'est illustre que de facon partielle, etant donne que
l'enveloppe exterieure n'a pas ete representee. Le dispositif objet de
la presente invention comprend des chapes de traction 10 fixees par
exemple par soudure ou par tout autre moyen approprie, sur l'arbre
central d'entrainement 12.
Le dispositif selon l'invention peut comporter une serie de chapes de
traction 10 de meme orientation et s'etendant d'un seul cote de
l'arbre central d'entrainement 12 de preference radialement. Il peut
egalement comporter plusieurs series de chapes de traction, notamment
deux series diametralement opposees, tel qu'illustre sur la figure 1.
L'extremite libre des chapes de traction 10 se presentant
avantageusement sous la forme classique d'une fourchette 14, est
articulee a une biellette 16 dont l'autre extremite 18 est fixee de
facon rigide a une tete support 20 de lame racleuse 22. La partie
exterieure de chaque tete support comporte une saignee dans laquelle
vient s'encastrer la lame racleuse 22, le verrouillage de cette
derniere dans ladite saignee etant assure de facon classique par une
goupille traversante ou non, ou par tout autre moyen approprie.
L'articulation entre la biellette 16 et la chape de traction 10 peut
etre realisee par exemple a l'aide d'un axe d'articulation maintenu en
place soit par un systeme vis/ecrou, soit par tout autre moyen tel
qu'une goupille, un emmanchement a force, etc.Conformement a un mode
de realisation preferentiel du dispositif selon l'invention, la
biellette 16 est montee de telle maniere que la tete support 20 de
lame racleuse 22 est placee en aval de la chape 10, par rapport au
sens de rotation de l'arbre central d'entrainement 12 (materialise par
une fleche sur les dessins).
Les lames racleuses 22 s'etendent generalement tout au long de l'arbre
central d'entrainement 12, et sont donc supportees par des tetes 20
couplees des chapes de traction 10 correctement reparties le long de
l'arbre 12. Pour assurer un contact permanent entre ces lames
racleuses 22 et la paroi interne 24 de l'echangeur, le dispositif
selon l'invention doit egalement comporter des organes ressort aptes a
solliciter elastiquement lesdites lames racleuses 22 dans le sens de
leur rapprochement de ladite paroi interne 24.
Dans la pratique, ces organes ressort peuvent etre realises de
diverses manieres. Dans le mode de realisation illustre a la figure 1,
la base 26 de la tete support 20 de lame racleuse 22 est soumise a la
force elastique exercee par un ressort helicoldal 28 prenant appui
directement sur l'arbre central d'entralnement 12 au droit de ladite
tete support. Sur le mode de realisation illustre a la figure 1, le
ressort helicoidal 28 est centre sur un epaulement 30 approprie,
menage a la base 26 de la tete support 20. Selon un mode de
realisation avantageux, le ressort helicoldal 28 se trouve traverse,
sur une partie ou sur la totalite de sa longueur, par une tige guide
32. Pareille disposition dont le but est notamment d'eviter
l'echappement du ressort 28, se trouve illustree aux figures 1 et 2.
Lors de l'operation de montage de l'arbre central d'entrainement 12 a
l'interieur du tube interne 24 de l'echangeur, il est bien ser
preferable d'eviter tout deploiement intempestif du dispositif de
fixation, sous l'influence des forces exercees par les organes
ressorts travaillant a la compression. En l'absence de moyens de
blocage, on concoit aisement que, sans contact des lames racleuses 22
sur la paroi interne 24 de l'echangeur, le dispositif selon
l'invention a tendance a s'ouvrir s'ouvrir ceci risque d'entrainer une
desolidarisation des pieces du dispositif, et en particulier la perte
des ressorts 28.Pour eviter pareil inconvenient, conformement a un
mode de realisation avantageux de la presente invention, le montage
articule de la biellette 16 sur la chape de traction 10 est realise de
maniere a assurer un debattement angulaire limite de la biellette par
rapport a la chape. Pareil montage articule avec debattement angulaire
limite peut etre tres facilement realise, etant donne que l'extremite
libre de la chape de traction 10 se termine sous la forme d'une
fourchette 14. On peut en effet soit choisir judicieusement
l'ecartement entre la base 34 de la fourchette 14 et le bord 36
correspondant de la biellette 16 par rapport a la chape de traction
10.On notera en particulier qu'en faisant appel a une biellette 16
dont le bord 36 n'est pas rectiligne, il est possible d'obtenir des
debattements angulaires limites, d'amplitude differente dans l'un ou
l'autre sens de rotation possibles soit definir un rapport judicieux
des diametres entre tige guide 32 et orifice 38 pour que compte tenu
de la longueur sous epaulement 30 de ladite tige 32, aucunedesolidari
sation des pieces du dispositif ne puisse avoir lieu sous l'action des
ressorts 28 soit bien evidemment combiner les deux possibilites
cidessus.
Dans le mode de realisation illustre a la figure 1, la tige guide 32
est entierement solidaire de la base 36 de la tete support 20 de lame
racleuse 22. Cette tige guide 32 se prolonge jusqu'a venir penetrer
faiblement a l'interieur de l'arbre central d 'entrainement i2, par
passage au travers d'un orifice 38. Il est cependant essentiel, pour
eviter les inconvenients de la technique anterieure, que cette
penetration de la partie inferieure de la tige guide 32 dans l'orifice
38 s'effectue sur une faible distance et avec un jeu suffisant
autorisant un debattement radial et un pivotement de la tige guide 32
et de la tete support 20. Il est en particulier indispensable d'eviter
toute possibilite de contact entre les extremites inferieures 40 des
tiges guides 32 penetrant dans l'arbre central d'entrainement 12.
En maintenant un jeu suffisant, comme illustre sur la figure 1, entre
la tige guide 32 et l'orifice correspondant 38 menage dans l'arbre
central d'entrainement 12, il est clair que les lames racleuses 22
peuvent se deplacer librement sans aucun risque de coincement ou
encore de deterioration de telle ou telle piece du dispositif de
fixation. On comprend aisement que la possibilite de rotation entre la
biellette 16 et la chape de traction 10 permet d'assurer, si
necessaire, un degagement de la lame racleuse 22 en cas de deformation
de la paroi interne 24 ou de presence d'incrustations.
On notera egalement que sous l'effet de la force elastique exercee par
le ressort helicoidal 28, toute usure de la lame racleuse 22 maintenue
au contact permanent de la paroi interne 24 se trouve immediatement
compensee par un rapprochement de la tete support 20 en direction de
la paroi 24.
Dans le mode de realisation illustre a la figure 2, la tige guide 32
disposee a l'interieur du ressort helicoidal 28 ne s'etend que sur une
partie de la distance separant, a l'etat monte, la base 26 de la tete
support 20 et l'arbre central d'entrainement 12. Dans ce mode de
realisation particulier, le ressort helicoidal 28 se trouve centre a
la fois sur un epaulement 30 menage a la base 26 de la tete support 20
et sur un epaulement circulaire 42 correspondant menage au droit de la
tete support 20 sur l'arbre central d'entrainement 12. On notera en
particulier que la tige guide 32 peut aussi bien etre solidaire de la
surface d'epaulement 30 de la tete support 20 que de la surface
d'epaulement 42 de l'arbre central d'entrainement 12.Dans ce cas
particulier, la tige guide 32 a essentiellement pour fonction d'eviter
l'echappement du ressort 28, elle permet egalement de contribuer a la
limitation du debattement angulaire entre d'une part l'ensemble
constitue par la biellette 16 et la tete support 20, et d'autre part
la chape de traction 10.
Dans le mode de realisation illustre a la figure 3, l'organe ressort
sollicitant elastiquement la lame racleuse 22 dans le sens du
rapprochement de la paroi interne 24, est constitue par un ressort
helicoidal travaillant a la compression, affectant par exemple la
forme d'un arc de cercle 44. I1 est clair que dans pareil dispositif
ressort, il est essentiel de menager egalement une tige guide 46,
principalement destinee a eviter l'echappement du ressort. Bien
entendu, cette tige guide 46 ne devra pas entraver la possibilite de
debattement de la biellette 16 par rapport a la chape de traction 10,
et,partant, l'aptitude au degagement de lame racleuse 22.Pour ce
faire, il est possible d'utiliser soit une tige guide realisee en deux
parties s'emboitant l'une dans l'autre de facon telescopique, soit
encore une ou deux tiges guides ne s'etendant que sur une partie de la
longueur totale du ressort helicoidal en forme d'arc de cercle 44.
D'autres types de ressorts, tels que des ressorts a lame, a epingle ou
autres, peuvent egalement etre utilises dans ce type de variante.
Dans le mode de realisation illustre a la figure 4, la biellette 16
s'etend au-dela de la chape de traction 10 de son cote oppose a son
extremite solidaire de la tete support 20 de lame racleuse 22.
L'extremite 48 du prolongement 50 de la biellette 16 s'etendant en
amont de la chape de traction 10 par rapport au sens de rotation de
l'arbre central d'entrainement 12, est fixee a un ressort 52
travaillant a la traction, dont l'autre extremite se trouve par
exemple fixee directement sur l'arbre central d'entrainement 12 ou
encore a la base de la chape de traction 10.
I1 est parfaitement clair que la presente invention ne saurait etre
limitee aux modes de realisation particuliers precedemment decrits,
mais qu'il est parfaitement possible, sans pour autant sortir du cadre
de la presente invention, d'en imaginer un certain nombre de variantes
d'execution.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1/ Dispositif de fixation de lames racleuses sur l'arbre central
d'entrainement d'un echangeur de chaleur tubulaire a double enveloppe
et a paroi interne raclee du type dans lequel lesdites lames racleuses
sont maintenues elastiquement au contact permanent de ladite paroi
interne par des tetes support sollicitees dans le sens d'un
rapprochement de ladite paroi interne par le moyen d'organes ressort,
caracterise en ce qu'il comporte des chapes de traction (10) fixees
sur l'arbre central d'entrainement (12), et que l'extremite libre de
chaque chape (10) est articulee a une biellette (16) dont l'autre
extremite est fixee de facon rigide a une tete support (20) de lame
racleuse (22).
2/ Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que les
tetes support (20) de lame racleuse (22) sont montees en aval des
chapes (10), par rapport au sens de rotation de l'arbre central
d'entrainement (12).
3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caracterise en ce
que les chapes de traction (10) s'etendent radialement a partir de
l'arbre central d'entrainement (12).
4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 a 3, caracterise en ce
que l'arbre central d'entrainement (12) comporte des chapes de
traction (10) diametralement opposees.
5/ Dispositif selon l'une des revendications 1 a 4, caracterise en ce
que la base (26) de la tete support (20) de lame racleuse (22) est
soumise a la force elastique exercee par un ressort helicoidal (28)
prenant appui sur l'arbre central d'entrainement (12) au droit de
ladite tete support (20), en ce que ledit ressort helicoidal (28) est
traverse par une tige guide (32), et en ce que la tige guide (32) est
solidaire de la base (26) de la tete support (20) de lame racleuse
(22) et se prolonge jusqu'a venir penetrer faiblement a l'interieur de
l'arbre central d'entrainement (12), avec un jeu suffisant autorisant
un debattement radial et un pivotement de ladite tete support (20),
les diametres de la tige guide (32) et de l'orifice de passage (38)
etant determines pour eviter la desolidarisation des differentes
pieces du dispositif.
6/ Dispositif selon l'une des revendications 1 a 5, caracterise en ce
que le montage articule de la biellette (16) sur la chape de traction
(10) est realise de maniere a assurer un debattement angulaire limite
de ladite biellette par rapport a ladite chape.
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