Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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MÉMOIRE DESCRIPTIF
~ CHAMP DE L'lNv~N~l~lON
La présente invention concerne un dispositif de nettoyage des
tubes d'un échangeur de chaleur disposé dans un canal de passage
des gaz chauds tel que notamment une chaudière de récupération un
économiseur, un surchauffeur, etc.
On sait que certains échangeurs de chaleur ont leurs surfaces de
chauffe constituées par un ensemble de tubes disposés en
serpentins, pendus en rangées parallèles dans les carreaux de
passages des fumées chaudes.
Comme ces ~umées sont plus ou moins chargées de poussières, de
matières dlverses, celles-ci se deposent sur l'extérieur de ces
tubes disposés en serpentins. Afin de maintenir de bons échanges
calorifiques, il est nécessaire de nettoyer périodiquement ces
tubes.
- ART ANTÉRIEUR
Parmi les techniques imaginées pour nettoyer des tubes disposés
en serpentins, il est d'usage courant d'utiliser le martelage de
ces tubes pour les nettoyer. Grâce aux vibrations qu'engendre ce
martelage, les poussières et autres particules collées aux tubes
tombent. De nombreuses méthodes ont été envisagées pour marteler
les tubes disposés en serpentins.
Les brevets suivants entre autres ont révélé certaines méthodes
intéressantes:
58/9519, du Japon, Ueda, Juin 1983, décrit un marteau en rotation
rattaché à un arbre rotatif qui tourne en sens horaire: la vitesse
de martelage est modifiée par la vitesse de rotation de l'arbre.
US 4,892,139 LaHaye, Jan. 1990, utilise une charge
électrostatique pour effectuer le nettoyage des tubes.
' 1 ~.
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US 4,825,940 Barroyer, Mai 1989 illustre un filament résilient
localisé à l'intérieur des tubes et rendu vibrant sous l'injection
- de gaz comprimés.
US 4,741,292 Novak, may 1988, utilise un actuateur de type
electromagnetique agissant directement sur les tiges d'impact
En général les méthodes courantes utilisent un dispositif
percutant une tige de martelage qui transmet l'impact aux tubes de
l'échangeur.
Pour produire cet impact, certains ont utilisé, avec plus ou
10 moins de succès, des marteaux pneumatiques, des électro-aimants ou
des marteaux à rotule montés sur un arbre moteur. L'utilisation de
marteaux à rotule, bien que très fréquente, souffre de plusieurs
défauts intrinsèques à la disposition des éléments en jeu. Le
défaut le plus important est que ce type de marteau ne percute pas
15 les tiges de martelage avec un mouvement longitudinal. De plus, ce
type de marteau tend à tordre les tiges de martelage de façon telle
qu'il faille les changer fréquemment. D'autre part, l'impact
s'effectue à un moment inopportun du cycle, ce qui entraîne une
usure prématurée des roulements et des tiges des rotules. Par
surcroît, l'assemblage de ces marteaux à rotule rend extrêmement
difficile leur entretien.
Finalement, l'utilisation des marteaux à rotule ne permet pas
d~ajuster finement la force de l'impact sur les tiges de martelage.
En effet, avec ce système, la seule manière d~y parvenir est de
faire varier les masses des marteaux. L~ajustement par les masses
n~est ni précis, ni pratique.
OBJECTIF
L~objectif de la présente invention est de fournir un dispositif
de martelage pour des tiges sujettes à transmettre de l'énergie de
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vibration et d'impact comprenant un arbre horizontal, une série de
marteaux montés sur l'arbre pour rotation verticale et des moyens
qui déplacent chaque marteau autour de l'axe de l'arbre moins de un
demi-tour par rapport à la face de la tige, les moyens en question
5 relâchant le marteau pour retomber en sens inverse par gravité.
Les moyens de déplacement des marteaux peuvent comprendre une
-came agissant sur un galet disposé sur le marteau, la came fixée à
.. _ . . . ., , ~ .. ~,
l'arbre et engageant le galet de façon excentrique de façon à ce
r ~ que la came relâche le galet à un endroit donné sur le demi-tour.
Le galet peut être rotatif. Le dispositif de martelage de tiges
pourrait tourner un demi-tour de 180 mais s'arrêterait
préférablement à un endroit localisé à 100 à 130 degrés sur le
demi-tour.
La surface de frappe du marteau définirait une came telle que un
15 point c~ n~nt soit vis-à-vis l'axe de martelage dans une gamme de
positions du marteau variant entre -2 et l8.
R~ALISATION
Le système proposé règle plusieurs des inconvénients des autres
dispositifs. Un des avantages les plus importants est que l'impact
du marteau se fait toujours dans l'axe de la tige de martelage. De
plus, grâce à la forme calculée du marteau, ce dernier parvient
- toujours à percuter la tige de martelage à plat dans son axe. Ceci
permet un transfert quasi parfait de l'énergie cinétique en énergie
mécanique et évite la détérioration de ces tiges.
2~Le système proposé permet aussi de déterminer la force de
l'impact du marteau sur les tiges de martelage. Cette variation
dans la force est obtenue en ajustant l'excentricité de l'ensemble
coussinet-arbre-moteur. Il faut comprendre que le marteau peut
pivoter librement autour d~un coussinet excentrique dans un plan
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perpendiculaire â ce même coussinet excentrique.
Le marteau est entraîné vers le haut par une came fixée à
l'arbre-moteur. Cette came pousse sur un galet fixé au marteau. Le
marteau pivote et monte en décrivant un arc de cercle au fur et à
mesure que la came pousse sur le galet. C'est l'excentricité de
l'ensemble coussinet-arbre-moteur qui permet au marteau de dégager
le galet de la came. Une fois dégagé, le marteau retombe grâce à la
force gravitationnelle et va percuter la tige de martelage.
L'invention sera mieux comprise en se référant aux dessins
illustrés où
FIG.1 est une perspective de deux marteaux suspendus et en
mouvement.
- FIG.2 est une vue de l~arrière d~un marteau du système de
martelage.
FIG.3 est une vue de face du marteau de la FIG.2 selon la ligne
3-3 de la FIG.2.
FIG.4 est une vue partiellement en coupe selon la ligne 4-4 de la
FIG.2.
FIG.5 est une vue en coupe selon la llgne 5-5 de la FIG.2.
FIG.6 est une vue de face telle que la FIG.3 illustrant deux
positions dont l'une en pointillé.
FIG.7 est une représentation graphique de quatre position de
mouvement.
FIG.8 est une représentation graphique d~une variation de
position de frappe.
FIG.9 est une vue de face d~un marteau en alternative.
Relativement aux dessins on voit à la droite de la FIG.1 un
marteau 10 pourvue d~une masse 12 et d~un support 14 attaché à un
collet 16 monté libre sur un excentrique 18. A la gauche de la
_t
~~ ~
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:
FIG.1 un second marteau 20 est pourvu d'une masse 22, d'un support
24 fixé à un collet 26 monté libre sur un excentrique 28.
Les excentriques 18 et 28 sont rattachés a une structure portante
30 par des liens 32 et 34 et sont en même temps unis par un arbre
36 qui les traverse de facon excentrique. Un galet 38 est installé
sur le support 14 de meme qu'un autre galet identique 40 sur le
support 24 et par une vis 42. Le galet 38 possède une enveloppe
rotative 44. L'arbre 36 tourne normalement sans arrêt en direction
horaire. Une came allongée 46 est fixée par des vis 48 à l'arbre 36
et couvre plus que la distance entre l'arbre 36 et le galet 38 du
marteau 10 de façon à ce que l'arbre tournant de façon horaire la
came allongée engage au moins l'enveloppe extérieure 44 du galet 38
en vue de la déplacer de façon horaire. Le collet 16 est monté
coulissant et aidé par une entrée de lubrifiant 50 sur
l'excentrique 18 Le marteau 10 est positionné dans le même plan
que la tige de martelage 52 tout comme le marteau 20 vis-à-vis la
tige 54.
La face 56..FIG.3..de la masse 12 vient en contact avec le centre
58 de la face de la tige 52 au moment de l'impact. Une particule de
masse située sur la face 56 du marteau 10 trace un cercle dont le
rayon commence au centre de l'excentrique; une particule située au
centre de la face 58 subit un déplacement linéaire au fur et à
mesure que la tige 52 se déplace vers la droite sous l~effet de
l'expansion thermique..FIG.8..de la tige 52 et des tubes 62. Une
courbe peut être tracée à même les points tels que 56 sur la face
de la masse 12, courbe qui donne une tangente parallèle à la face
58 de la tige et cette courbe peut s~appliquer sur une distance
allant d'un angle de -2 par rapport à la verticale jusqu'a 10
environ soit un déplacement de la tige 52 de 1 pouce environ vers
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la droite pour une distance de balancier de marteau de environ 10
pouces. Le haut 60 de la masse 12 près du support 14 ne vient pas
en contact avec la tige 52 du moment que l'excentrique 18 est
localisé de façon à ce que la masse 12 suspendue verticalement ne
: 5 fasse que commencer à offrir sa face 56 du marteau sur la face 58
de la tige 52: à ce moment le haut 60 de la face du marteau peut
prendre la même forme 62..FIG.9.. qu'à partir de l'emplacement 56,
la raison étant pour permettre un plus grand poids à la masse 12
grâce, a la zone excédentaire 64.
Un dispositif tel qu'un marteau 10 ayant une masse 12 de forme
calculée lui permettant de percuter une tige de martelage 52 qui
n'est pas toujours positionnée au même endroit à condition que
l'impact de ce marteau soit fait dans l'axe de la tige de martelage
52. Le marteau 10 est soutenu par un coussinet 18 qui est
15 excentrique par rapport à l'axe moteur qu'est l'arbre 16. Sur cet
axe moteur 16, est fixé une came 46. Cette came entraîne dans son
mouvement le marteau 10 par un support 14. Sur le marteau on
retrouve un galet 38 pourvu d'une couronne rotative 44 qui permet
de réduire l'usure de la came 46 qui glisse sur la couronne 44.
20 AUTRES POSSIBILIT~S DE RÉALISATION
Il est prévu que le collet entourant l~excentrique soit pourvu
: d'un coulisseau 64 avec vis 66 pour positionner les marteaux l'un
par rapport à l'autre dans un cycle. De plus en changeant
l~excentricité on peut varier la force de frappe de façon
25 individuelle pour chaque marteau. En modifiant l'excentricité on
peut déterminer précisément le moment où le marteau sera relâché et
donc la force que celui-ci transmettra à la tige de martelage. Il
suffit pour cela de placer le centre du coussinet excentrique à
180 de l'angle auquel on désire voir relâcher le marteau.
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I1 est aussi prévu de moduler le relâchement de l'ensemble du
système de nettoyage de façon à ce qu'un assemblage de marteaux
provoque une onde de choc se déplaçant d'une extrémité à l'autre
des tubes en serpentin.
D' autres réalisations sont possibles et limitées seulement par
l'étendue des revendications qui suivent:
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