Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
13~99
-- 1
D-islos-itir` pour le ~ r~ n pos:i tion dlulle
extrelllite llun élémen-t monté mob:ile en ro-ta-tior
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ , _
dal-ls ull tllbe et applica-l;ion de ce disposi-tif.
L.l presel-l-te invention concerne un d:ispositi~ pour
le maill-t:;en eM posi-tion dtune extrémité d~un élément
morlté mobile en ro-ta-tion dans un -tube. J~invention concer-
ne éga:lement une application de ce dispositi~ à la préven-
tion de l'encrassement et au nettoyage en continu d~un
condui-t où circule un fluide.
On sait que les matières dissoutes ou en suspension
dans les fluides liquides ou gazeux circulant dans des
conduits ont tendance à se déposer sur les parois internes
de ces conduits. C'est le cas, par exemple, des solutions
aqueuses contenant des sels tels que du carbonate de soude
ou encore des rnélanges dlhydrobarbures contenant des
matières en suspension minérales et/ou organiques, hydro-
carbures susceptibles de former du coke par craquage
thermique au contact de parois chaudes.
Ce phénomène se rencontre généralement dans les tubes
d~échangeurs thermiques, dont llefficacité diminue très
rapidement, si l'on neprévient pas ou ne limite pas leur
encrassement. Clest le cas, en particulier, des échangeurs
de préchauffe des distillations atmosphérique ou sous
pression réduite rencontrés dans l~industrie pétrolière.
~ien entendu, il est possible de procéder au
nettoyage périodique de ces -tubes, rnais il s~agit là d~une
opération :Longue et coûteuse, puisqu~elle implique llarrêt
des uni-tés de production, le démontage au moins partiel
des échangeurs et leur rerrlontage après nettorage.
Clest pourquoi on prefère généralemen-t prévenir
llencrassement de ces tubes en disposant à l~intérieur
de ceux-ci Ull élément mobile, par exemple de forme héli-
coidale, qu-i est entraîné en rotation par le fluide
circulant dans le tube et qui assure le nettoyage et/ou
la prévention de l~encrassemen-t du tube, que cet élément
mobile vienne ou non en contact a-vec la paroi in-terne
de celui-ci (voir par exemple les breve-ts U.S. N
131~499
4 17lJ 750 e-t, ~ t~48 75l1, 'Ie lJrevet angla:is N 3l17 goLI,
ainsi que lc~ demat-lcle de brevet fran~ais N 2 569 ~29).
L,e nlailll,i,ell erl posi-tion ~les éléments mobi:Les à l~i,n-
térieur des ~ubes pose cependant certains problèmes, car
ces éléments dolvellt être librement entra;nés en rotation
par le fluide, sans affecter notablement la circul,ation
de celui-ci dans les tubes et sans provoquer une forte
chute de pression.
La présente i,nvention vise à proposer un dispositif
de maintien en position d'une extrémité d'un élément monté
mobile en rotation dans un tube, qui répond aux conditions
ci-dessus et limite l'encrassement des échangeurs thermiques,
en vue d~amél,iorer les -transferts de cllaleur.
L'in~ention a également pour but de proposer un tel
dispositif de fixation qui soit peu coûteux à réaliser et
qui puisse être aisément monté sur le tube équipé de
l'élément mobile en rotation, sans nécessiter d'outils
ou de pièces annexes telles que des vis et des broches.
L'i,nvention a encore pour but de proposer un dispositif
de ce type qui puisse être rendu solidaire sirnultanérnent de
l~extrémité amont du tube équipé de llélément mobile en
rotation et de l~extrérnité amont de cet élément mobile.
L~inventi,on a enfin pour but de proposer un tel
dispositif qui puisse être facilement adapté à des tubes
de diamètres ~if'férents.
A cet effet, l~invenl;ion a pour objet un dispositif
pour le maintien en position d~une extrémité d'un élément
entraîné en rotation par un fluide circulant dans un
tube, llautre extrérnité dudit élément étant libre, ce dispo-
sitif étant du type comprenant un organe formant palier,apte à être rendu rigidement solidaire d'une extrémité
dudit tube, et un élément monté en rotation par rapport
audit organe formant palier et apte à être rendu solidaire
d'une extrémité de l'élément mobile, ledit dispositif
étant caractérisé en ce que l'organe formant palier est
un org~ane monobloc en un matéri,au rigide apte à se dé-
former élastiquement, cet organe rnonobloc comprenant au
moins deux branches séparées par une distance telle
131~49~
-- 3 --
qu~elles puiYsel1t être engclgées ~-1 force dans ulle extré-
mité ouverte ~ludit -tube pour prendre appui é]ast:iqllerllellt
contre ]a paroi interne de celui-ci, de manière à en
rendre rigidement solidaire dudit tube ledit organe f'ormant
palier.
Celu:i-ci pourra avantageusement être réalisé par mise
en forme ~une pièce initialement plane. C~est ainsi que,
dans sa forme de réalisation la plus simple, où ltorgane
formant palier aura, par exemple, sensiblement la forme
dlun U comportant deux branches divergentes à partir
de la partie centrale ou base du U, cet organe pourra
être réalisé par pliage d'une simple bande métallique.
Naturellement, bien que les chutes de pression
résultantes soient plus importantes, l~organe formant
palier pourra aussi comporter trois ou quatre branches,
ou même davantage, attenantes à une même partie centrale
et disposées régulièrement par rapport à celle-ci. Dans
ce cas, l'organe formant palier fourra être réalisé par
pliage à partir d~une pièce plane en forme d~étoile à
trois ou quatre branches, ou plus.
Ies branches de l~organe formant palier auront
généralement la forme de bandes mais pourront avoir
également la forme de tiges.
Les branches de l~organe formant palier pourront
être introduites directement dans l~ouverture dlun tube
en les rapprochant les unes des autres et en les laissant
ensuite slécarter par élasticité pour venir s~appliquer
contre la paroi interne du tube dont elles deviennent
ainsi solidaires. Lesdites branches pourront avantageuse-
ment se pro]onger à une de leurs extrémités par un ergotde dimensions transversales réduites, qui seul sera
introduit dans le tube, tandis que les arêtes trans-
versales de l~extrémité de ces branches, de part et d~autre
dudit ergot, prendront appui contre la tranche de l~ex-
trémité correspondante du tube~ donnant ainsi une positionfixe audit organe et évitant par là même son entraînement
dans le tube.
1315499
Or peut concevoir que, dans le cas de branches
étroites (pc~r exernple dlune largeur inYérieure ~ mm),
Ies ergots clécrits précédernment soient remplacés par des
ergots perpelldiculairesà la direction générale des branches.
Inversernellt~ puisque les branches de l~organe ~ormant
palier divergent à partir de la partie centrale~ on pourra
engager d'abord cette partie centrale à force dans l~ex-
trémité ouverte du tube avec les extrémités libres des
branches dirigées vers l~ouverture de ce tube.
Le dispositif conforme à l~invention permet donc
à l~utilisateur de s~adapter aux conditions locales des
tubes à équiper dlun élément rnobile.
Pour donner de la rigidité audit palier après pliage
des branches à partir d~une pièce plane, au moins une
encoche pourra avantageusement être ménagée dans ladite
pièce plane au niveau de la ligne de pliage de chacune
des branches, dans la direction générale de celles-ci,
de part et d'autre de cette ligne de pliage.
L~élément monté rotatif par rapport à l~organe formant
palier pourra être constitué, de facon connue en soi,
par un tourillon comportant une tête et une tige engagée
dans un orifice de la partie centrale de la pièce formant
palier, l~extrémité de ladite tige pouvant être rendue
solidaire par tout moyen connu dans la teclmique de
l~élément mobile associé au tube sur lequel est rnonté
l~organe forrnant palier. L~extrémité libre de ladite
tige pourra, par exemple, être recourbée et coopérer avec
une extrémité en forme d~anneau de llélément mobile ou
vice-versa. L~extrémité libre de la tige pourra aussi
être creuse, de manière à pouvoir y engager l~extrémi-té
correspondante de llélément mobile~ les extrémités asso-
ciées pouvant être rendues solidaires llune de llautre
par sertissage, par soudure, par un système de vis ou
autre.
Afin d~éviter une usure rapide des parties en contact
de la tête du tourillon et du palier, ceux~ci seront réa-
lisés en des matériaux aptes à réduire leur friction. Une
~3~499
ronde~.le an-ti-usl,lre pourra être interposée en-tre ces
organes et avarltageuselTIent sertie sur l.e pal:i,er.
Un avantage essentie,L d.u dispositif selon l~inven-
tion est clonc qulil peut être monté à l'extrémité d'un
tube et rendu solidaire de celui-ci sans nécessiter
quelque outil ou quelque organe d~assemblage que ce soit.
Un autre avantage est de pouvoir réaliser, par un
pliage adéquat de la pièce plane, des dispositifs adaptés
à des tubes de diarnètres différents.
Naturellement, l~utilisation du dispositif conforme
à l'invention pour le maintien en position d'une extrémité
d~un élément mobile~ disposé à l~intérieur dtun tube
et apte à être entrainé en rotation par un fluide
circulant dans celui-ci, en vue de prévenir ltencrassement
de ce tube, constitue un autre objet de la présente
invention.
Cette application de l~inventi-~ se révèle très
avantageuse dans le cas des tubes dtun échangeur de
chaleur. En effet, l.es extrémités de ces tubes sont
habituellement engagées dans des orifices de plaques
de maintien qui ferment ltéchangeur à chacune de ses
extrémités et les tubes soit font saillie de quelques
millimètres en dehors de ces plaques, soit sont soudés
à ras de ces pl.aques. Dans les deux cas, l~utilisation
du dispositif conforme à l~inventi.oll est avantageuse.
Les dessins schématiques annexés i.llustrent la
mise en oeuvre de l~invention. Sur ces dessins:
La figure 1 est une coupe suivant l~axe d~un tube
d~un échangeur thermique,illustrant l~utilisat:ion du
dispositif conforme à ltinvention pour le maintien en
position d~une extrémité amont d~un élément mobile disposé
à l~intérieur de ce tube et entralné en rotation par le
fluide qui y circule;
La fig~lre 2 est une vue en plan d'une pièce plane
à partir de laquelle peut être réalisé par pliage l~organe
formant palier de ce dispositif;
La figure 3 est une vue latérale de cet organe
formant pali.er;
131~99
La fi.~ul:e ~1 esl U21e coupe ax:i.ale iL:Iustrclnt l~en-
gagelnel1t; à :ro-rce de cet élémel~-t f'orman-t pa:Lier dans
ouve:rtllre dlul~ tube;
La f.i~1:re 5 est une vue suivant la fleche I' de
la fi~re /l;
La fi.gure 6 illustre deux modes de montage du
dispositif selon l'invention pour le maintien en position
des extrémités de deux éléments mobiles disposés à
l'intérieur d~un tube en U et entraînés en rotation par
le fluide qui y circule.
Le dispositif représenté sur les dessins comprend,
d'une part, un organe 1 formant palier, à section sensi-
blement en U, dont les deux branches 2 divergent à partir
de la base 3, et, d'autre part, un tourillon 4, comportant
une tête 5 et une tige 6 engagée dans une ouver-ture 7 de
la base 3 du palier 1. Dans le montage illustré par la
figure 1, la tige 6 du tourillon est disposée à l'intérieur
du palier 1 entre les branches 2.
Les branches 2 du palier se prolongent, à chacune de
leurs extrérnités, par un ergot 8. On a représenté sur la
figure 3 en 8', en lignes discontinues, des ergots perpen-
diculaires aux branches 1 et 2,pouvant se substituer aux
ergots 8. On a aussi représenté sur la figure 2, en lignes
discontinues, des fentes 20 permettant de réduire les
chutes de pression.
Entre la tête 5 du tourillon 1~ et la base 3 du palier
1 est interposée une rondelle anti-frictiorl 9 qui peut
être li'bre, soudée ou sertie. Sa surface de contact avec la
tête 5 du touri.llon peut être plane ou hémisphériquetselon
le profil de cette tête.
Le pal.ier 1 est rnonobloc et peut être réalisé à
partir d'une pièce métallique plane en forrne de bande,
représentée sur la figure 2, par pliage autour de deux
lignes 10. ~fin de donner de la rigidité après pliage, des
encoches 11 pourront etre ménagées sur la bande 1, perpen-
diculairement aux lignes de pliage. On notera qu'à partir
d'une merne pièce plane 1, il est possible, en faisant
~ 31~9~
~ar:ier ~ c.~:II;elllent x cles :I-igrIes cle p:Lia~e 10, de réaliser
des I)ali.ers 1~lap-I;es à des t:u1)es de diamet-res diI`ferel1ts.
};`n el`:l`e-t, comIlle C)ll Le voi-t sur :Les f:igures 3 à 5,
le mont:age du palier 1 a l~extrémité d'un tube 12 peut
s'effectuer en rapprocl-lan-t l'unè de l~autre les branches
2, pour engager les ergots 8 à l~:intérieur du tube 12,
les aretes t-ransversales des branches 2 contiguës aux
ergots 8 venant prendre appui contre la tranche du tube
12. Si l~on relâche ensuite ces branches 2, elles tendent,
par élasticité, à s'écarter l'une de l'autre et les
èrgots ~ viennent s'appuyer contre la paroi interne du
tube 12,en rendant le palier 1 solidaire de ce tube, sans
qu~il soit nécessaire d'utiliser quelque outil et quelque
pièce d'assemblage que ce soit.
La figure 1 illustre ]'applica-tion du dispositir
conforme à l'invention au maintien en position d~une
extrémité d~un élément hélicoldal 13, entrainé en rotation
dans un tube 12 d'un échangeur therrnique par le fluide
circulant dans ce tube dans le sens indiqué par la flèche
~1,en vue de prévenir l'encrassement de celui-ci et/oll
d'assurer son nettoyage interne. Dans le cas du dessin,
la tige 6 du tourillon 4 est creuse et l~extrémité du tube
12 y est engagée et sertie ou soudée.
Naturellement, la tige 6 et l~extréînité 14 de lIélé-
ment mobile 13 pourrai.ent être rendues solidaires pard~autres moyens connus en soi, par exemple,en utilisant
une tige dont l~extrém:ité, recourbée à la manière d'un
crochet, est engagée dans un anneau dont est équipée
l'extrémité de l~élément mobile 1, ou inversernent en
repliant à la manière dIun crochet cet-te extrémité de l~élé-
rnent mobile et en l~engageal1t dans un anneau prévu à
l'extrémité de la ti.ge du touril.l.on.
On remarquera que le tube 12 de la figure 1 est
engagé dans une ouverture 15 d~une plaque frontale 16
d'un échangeur thermique et ne fait pas saillie en dehors
de cette plaque. Le même montage reste valable pour des
tubes faisant saillie.
La figure 6 représente une rnise en oeuvre, dans un
1315499
tube 18 recoLI:rbé en U, aux extrém:i.tés dudi-t tule, de deux
clispositifs conrormes à 1. invention.
Le flu:ide circule dans le sens lndiqué par la Ilèche
~2 de l extrémité amon-t 21 du tube 18 à l extrémité aval
22 cludi-t tube.
A l extrémité 21 du tube 18, les ergots 8 terlllinallt
les branches 2 du palier 1 sont engagés dans le tube
de la manière décrite en rela-tion avec la figure 1, e-t
la tête 5 du touril.1.on, comme précédernment, est à l exté-
rieur du palier 1. En revanche, à 1 extrémité 22 opposéedu tube 18, le palier 1 a été engagé en sens inverse dans
le tube, avec la base 3 de ce palier disposée à l intérieur
du tube, la section en U du palier s ouvrant en direction
de l extrémité 22 dudit tube. Les deux branches, ayant
U31 profil de préférence courbe, sous l effet du fluide
circulant,prennent appui par élasticité contre la paroi
interne du tube 1~
La rondelle 9 est disposée de la même facon que
précédemment. Par contre, le tourillon 4 est réalisé
différe~ent. La tête 5 du tourillon, disposée à l inte-
rieur du tube et raccordée par la tige 6' à un autre
mobile 13 , est prolongée par une tige 23 traversant la
base 3 du palier 1. Pour que le tourillon reste prisonnier
du palier, l extrémité 24 de la t:ige.23, est par exemple,
au préalable fendue de telle fa~con qu au montage, en
écartant les deux lèvres 25 de la tige, le tourillon
reste solidaire du palier. Ainsi., sous l effet du fluide
circulant dans le tube, la tête 5 reste constamment en
contact avec la surface interne de la rondelle 9.
On notera la grande simplicité du dispositif conforme
à l'invention et sa facilité de montage sur des tubes,
qui ne nécessite aucun outil ou organe d assemblage. On
notera également la possibilité de réaliser à partir d une
même pièce plane, des paliers adaptés à des tubes de
diamètres différents.
