FR2570002A1

FR2570002A1 - DEVICE FOR CLEANING TUBES

Info

Publication number: FR2570002A1
Application number: FR8413845A
Authority: FR
Inventors: Patrick Estienne
Original assignee: Elf France SA
Current assignee: Elf Antar France
Priority date: 1984-09-10
Filing date: 1984-09-10
Publication date: 1986-03-14
Also published as: FR2570002B1; EP0176419A1

Abstract

DISPOSITIF POUR LE NETTOYAGE PREVENTIF DE TUBES ALLONGES CONSTITUE PAR UNE BANDE ENROULEE SELON UNE FORME HELICOIDALE QUI COMPORTE DEUX AILETTES RELIEES ENTRE ELLES PAR UNE LANGUETTE. APPLICATION AUX ECHANGEURS PLURITUBULAIRES.DEVICE FOR PREVENTIVE CLEANING OF EXTENDED TUBES CONSISTING OF A BAND WOUND IN A HELICOIDAL SHAPE WHICH INCLUDES TWO FINS CONNECTED TO BETWEEN BY A TAB. APPLICATION TO PLURITUBULAR EXCHANGERS.

Description

La présente invention concerne un dispositif pour le nettoyage préventifThe present invention relates to a device for preventive cleaning

de tubes tels que des tubes allongés d'échangeurs pluritubulaires de chaleur, condenseur de vapeur ou autre et pour l'amélioration des échanges de chaleur entre l'intérieur de ces tubes et l'extérieur. On connait déjà des réalisations qui tendent à maintenir en permanence propre la surface interne des tubes tubes such as elongated tubes heat exchanger intercitubular, vapor condenser or other and for improving the exchange of heat between the inside of these tubes and the outside. We already know achievements that tend to keep permanently clean the inner surface of the tubes

et permettent d'améliorer le transfert thermique par dimi- and improve the heat transfer by reducing

nution de l'épaisseur de la couche laminaire en contact the thickness of the laminar layer in contact

avec les parois internes des tubes ainsi que par augmenta- with the inner walls of the tubes as well as by

tion du nombre de Reynolds. On a proposé divers dispositifs number of Reynolds. Various devices have been proposed

tels que des brosses ou autres qui se déplacent à l'inté- such as brushes or others that move around

rieur du tube sous l'action d'un entrainement mécanique ou tube under the action of a mechanical training or

hydraulique. On a proposé aussi des moyens permanents cons- hydraulic. Permanent means have also been proposed.

titués par une vis d'Archimède telle que décrite dans le brevet US n 2 943 845 mais qui présente l'inconvénient majeur d'être rigide et de nécessiter des tubes de grand diamètre. On a aussi utilisé des dispositifs constitués par by an Archimedean screw as described in US Pat. No. 2,943,845, but which has the major disadvantage of being rigid and requiring large diameter tubes. Devices consisting of

une bande plate torsadée montée en rotation dans les tubes. a twisted flat band mounted in rotation in the tubes.

Selon le brevet US 3 407 871, on prévoit une bande torsadée rigide et maintenue sous tension pour éviter tout contact According to US Pat. No. 3,407,871, a rigid twisted band is provided and kept under tension to avoid any contact.

entre les côtés de la bande et les parois du tube dans la- between the sides of the strip and the walls of the tube in the-

quelle elle est insérée. Le diamètre inscrit de la bande torsadée selon ce brevet est alors inférieur au diamètre which one is inserted. The inscribed diameter of the twisted strip according to this patent is then less than the diameter

intérieur du tube.inside the tube.

De façon à éviter au maximum le contact de la bande In order to avoid as much as possible the contact of the band

torsadée avec les parois du tube, on a proposé dans le bre- twisted with the walls of the tube, it has been proposed in the

vet JACOBSEN US n 1 783 844 d'utiliser une bande rigide qui est maintenue en appui rotatif sur deux butées situées aux extrémités du tubes. Cette réalisation est donc limitée aux tubes de petite longueur et parfaitement rectiligne. En JACOBSEN US No. 1,783,844 to use a rigid band which is rotatably supported on two stops located at the ends of the tubes. This embodiment is therefore limited to tubes of short length and perfectly straight. In

plus ce dispositif nécessite un maintien constant de la lon- the more this device requires a constant maintenance of the

gueur de la bande torsadée.the twisted band.

Enfin, on a proposé dans le brevet NICHOLS US 4 174 750 une bande torsadée réalisée en un matériau tel Finally, NICHOLS US Pat. No. 4,174,750 has proposed a twisted strip made of a material such as

qu'une matière plastique c'est-à-dire présentant une certai- plastic material, that is to say, with a certain

ne souplesse et dont le diamètre inscrit est sensiblement inférieur au diamètre intérieur du tube de sorte que lors de sa rotation, la bande puisse être en contact ou non not flexible and whose inscribed diameter is substantially less than the inside diameter of the tube so that during its rotation, the strip may be in contact or not

avec ladite paroi.with said wall.

Mais l'utilisation d'une bande plate en matériau souple conduit à un système qui manque de rigidité au cou- ple. Ainsi, l'art antérieur a proposé plusieurs dispositifs mais qui n'ont jamais pu allier une souplesse longitudinale à une rigidité au couple permettant leur utilisation dans des tubes de grande longueur éventuellement courbés pour But the use of a flat strip of flexible material leads to a system that lacks stiffness in the neck. Thus, the prior art has proposed several devices but which have never been able to combine a longitudinal flexibility to a torque stiffness allowing their use in long tubes possibly bent to

lesquels le ou les rayons de courbure autorisent une cer- which or the radii of curvature allow a cer-

taine dilatation différentielle entre les tubes et la ca- some differential expansion between the tubes and the

landre extérieure. En outre, pour ces dispositifs, il n'a jamais été prévu une disposition qui élimine ou du moins outer landre. In addition, for these devices, there has never been a provision that eliminates or at least

minimise les risques d'encrassement de la bande torsadée. minimizes the risk of clogging of the twisted band.

C'est donc l'objet de l'invention de prévoir un dispositif dépourvu des inconvénients de l'art antérieur et qui soit en particulier souple longitudinalement, rigide par rapport à la torsion et dont la géométrie évite au It is therefore the object of the invention to provide a device without the disadvantages of the prior art and which is particularly flexible longitudinally, rigid with respect to torsion and whose geometry avoids the

maximum la formation de dépôt sur le dispositif. maximum deposit formation on the device.

Pour cela, l'invention prévoit un dispositif de nettoyage de tubes allongés dans lesquels circule un fluide et distiné à l'amélioration du transfert thermique entre l'intérieur et l'extérieur de ces tubes, ledit dispositif étant constitué par une bande torsadée selon une forme hélicoïdale autour d'un axe de symétrie et destiné à être For this purpose, the invention provides a device for cleaning elongated tubes in which a fluid circulates and distilled to improve the heat transfer between the inside and the outside of these tubes, said device being constituted by a twisted strip according to a helicoidal shape around an axis of symmetry and intended to be

mis en rotation autour de cet axe.rotated around this axis.

Selon l'invention, la bande torsadée est elle-même According to the invention, the twisted band is itself

constituée par deux ailettes souples symétriques par rap- consisting of two flexible vanes symmetrical with

port audit axe et réunies entre elles par une languette port to said axis and joined together by a tongue

elle-même symétrique par rapport audit axe. itself symmetrical with respect to said axis.

Selon une caractéristique complémentaire de l'inven- According to a complementary feature of the invention,

tion les ailettes sont recourbées, de préférence en sens the fins are curved, preferably in

inverse au sens de rotation autour dudit axe. opposite to the direction of rotation about said axis.

La bande torsadée selon l'invention présente donc une rigidité à la torsion et une souplesse longitudinale The twisted strip according to the invention thus has torsional rigidity and longitudinal flexibility

du fait de la prévision de la languette centrale. La sou- because of the prediction of the central tongue. The sou-

plesse des ailettes et leur forme recourbée procurent au dispositif un caractère de géométrie variable qui permet Plesse fins and their curved shape provide the device a character of variable geometry that allows

la variation du diamètre inscrit sous l'action de la circu- the variation of the diameter recorded under the action of the

lation du fluide à l'intérieur du tube. fluid flow inside the tube.

Lors du fonctionnement de ce dispositif l'action du fluide en circulation à l'intérieur du tube sur la bande torsadée lui imprime un mouvement de rotation autour de l'axe et de raclage des ailettes sur la paroi, et ainsi qu'un mouvement d'ondulations et/ou de vibration qui est During the operation of this device the action of the circulating fluid inside the tube on the twisted strip imparts to it a rotational movement about the axis and scraping of the fins on the wall, and thus a movement of 'ripples and / or vibration that is

essentiellement dû à la souplesse longitudinale de l'ensem- mainly due to the longitudinal flexibility of the whole

ble et qui est fortement favorisé par la forme courbée des which is strongly favored by the curved form of

ailettes qui autorise une variation du cercle circonscrit. fins which allows a variation of the circumscribed circle.

Mais d'autres caractéristiques et avantages de But other features and benefits of

l'invention apparaitront à la lecture de la description the invention will appear on reading the description

suivante faite d'une manière uniquement illustrative en référence aux figures annexées dans lesquelles: next made in a purely illustrative manner with reference to the appended figures in which:

- la figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réa- FIG. 1 is a perspective view of a mode of

lisation d'un dispositif selon l'invention - la figure 2 est une coupe de la figure 1 - la figure 3 représente un second mode de réalisation de l'invention 1 of a device according to the invention - Figure 2 is a section of Figure 1 - Figure 3 shows a second embodiment of the invention

- les figures 4a, 4b, 4c, représentent des coupes schéma- FIGS. 4a, 4b and 4c show schematic sections

tiques du dispositif de la figure 1 On a représenté sur la figure 1 le dispositif selon FIG. 1 shows the device according to FIG.

l'invention constitué par une bande torsadée selon une for- the invention consists of a twisted band according to a

me hélicoidale (1) maintenue à l'intérieur d'un tube (2) par un système d'attache (3) comportant un palier tournant permettant la mise en rotation de la bande (1) sous l'effet du fluide circulant dans le tube (2) dans le sens de la flèche (6). Le dispositif d'attache est du type de celui décrit dans la demande de brevet français 83 17820 déposée le 9 Novembre 1983. La figure 1 représente uniquement une helicoidal me (1) maintained inside a tube (2) by a fastening system (3) comprising a rotating bearing allowing the rotation of the band (1) under the effect of the fluid flowing in the tube (2) in the direction of the arrow (6). The attachment device is of the type described in the French patent application 83 17820 filed November 9, 1983. Figure 1 represents only a

portion de la longueur du dispositif. portion of the length of the device.

La bande torsadée (1) est constituée par deux ailettes (7) et (8) qui sont symétriques par rapport à The twisted band (1) consists of two fins (7) and (8) which are symmetrical with respect to

l'axe de symétrie (9) qui est confondu avec l'axe de rota- the axis of symmetry (9) coinciding with the rotational axis

tion du dispositif (3) d'attache. Les ailettes (7) et (8) sont reliées entre elles par la languette (10) qui est elle aussi symétrique par rapport à l'axe (9). Les ailettes (7) et (8) et la languette (10) présentent la même forme hélicoïdale. On a représenté sur la figure 2 une vue en coupe dans le plan (11) du dispositif représenté figure 1. Sur cette figure 2, l'ailette (7) est l'ailette supérieure et l'ailette (8), l'ailette inférieure. Le bord inférieur (11) de l'ailette (7) est relié au bord inférieur (12) de la languette (10) et le bord supérieur (13) de l'ailette (8) attachment device (3). The fins (7) and (8) are interconnected by the tongue (10) which is also symmetrical with respect to the axis (9). The fins (7) and (8) and the tongue (10) have the same helical shape. FIG. 2 shows a sectional view in the plane (11) of the device shown in FIG. 1. In this FIG. 2, the fin (7) is the upper fin and the fin (8), the fin lower. The lower edge (11) of the fin (7) is connected to the lower edge (12) of the tongue (10) and the upper edge (13) of the fin (8)

est relié au bord supérieur (14) de la languette (10). is connected to the upper edge (14) of the tongue (10).

Ainsi la languette (10) est située en vis-à-vis des Thus the tongue (10) is located vis-à-vis the

deux ailettes.two fins.

Le bord (11) de l'ailette (7) et le bord (12) de la languette (10) sont réunis selon un arrondi très fermé. Il The edge (11) of the fin (7) and the edge (12) of the tongue (10) are joined in a very closed round. he

en est de même pour la languette (10) et l'ailette (8). it is the same for the tongue (10) and the fin (8).

Chacune des ailettes (7) et (8) possède une épaisseur maxi- Each of the fins (7) and (8) has a maximum thickness

male dans sa partie centrale (15) et (16). On a représenté sur cette figure 2 le sens de rotation du dispositif en male in its central part (15) and (16). This figure 2 shows the direction of rotation of the device in

fonctionnement par la flèche circulaire (17) et par le re- operation by the circular arrow (17) and by the

père (18), le cercle décrit par les bords (25) et (26) des father (18), the circle described by the edges (25) and (26) of

ailettes. On comprend, à la vue de cette figure, que l'ac- fins. It is clear from this figure that the

tion du fluide résulte en deux forces qui s'appliquent sur les parois (27) et (28) des ailettes et qui tend à ouvrir tion of the fluid results in two forces which apply to the walls (27) and (28) of the fins and which tends to open

l'arrondi et à augmenter le diamètre du cercle (18). round off and increase the diameter of the circle (18).

Selon une variante de ce dispositif, on peut pré- According to a variant of this device, it is possible to

voir que la courbure des ailettes est orientée dans le sens contraire de la flèche (17). Dans le premier cas on aura un effet de raclage sur la paroi du tube, alors que dans le see that the curvature of the fins is oriented in the opposite direction of the arrow (17). In the first case we will have a scraping effect on the wall of the tube, while in the

second cas on aura un effet de frottement sans raclage. second case we will have a friction effect without scraping.

On a représenté sur la figure 3 une variante de réalisation du dispositif selon l'invention pour lequel les FIG. 3 shows an alternative embodiment of the device according to the invention for which the

mêmes éléments portent les mêmes numéros. same elements carry the same numbers.

Alors que la languette (10) représentée figure 1 était beaucoup moins large que chacune des ailettes (7) et (8), celle représentée figure 3 est plus large. L'arrondi entre la languette et chacune des ailettes est beaucoup plus ouvert que dans la figure 2. L'épaisseur de chaque ailette (7) et (8) est maximale dans les parties centrales While the tongue (10) shown in Figure 1 was much smaller than each of the fins (7) and (8), that shown in Figure 3 is wider. The roundness between the tongue and each of the fins is much more open than in Figure 2. The thickness of each fin (7) and (8) is maximum in the central parts

(15) et (16).(15) and (16).

On a représenté sur la figure 4 à une coupe schéma- FIG. 4 is a diagrammatic section

tique de la figure 1 sur laquelle on a fait figurer l'axe (50) de la languette (10) et les axes (51) et (52) des ailettes. Ces axes se coupent avec l'angle". Cet angle< est très inférieur à 900, il est de l'ordre de 15 . On choisira cette réalisation dans le cas o on cherchera un dispositif présentant une très grande rigidité au couple, par exemple dans le cas o le fluide circulant dans le tube 1 of FIG. 1 on which the axis (50) of the tongue (10) and the axes (51) and (52) of the fins have been shown. These axes intersect with the angle ", this angle <is much less than 900, it is of the order of 15. This embodiment will be chosen in the case where a device with a very high torque rigidity is to be sought, for example in the case where the fluid flowing in the tube

est très visqueux et/ou dans le cas o le tube (2) est très long. is very viscous and / or in the case where the tube (2) is very long.

On a représenté sur la figure 4b une coupe simi- FIG. 4b shows a similar section

laire de la figure 3 - on remarque que sur cette figure 4b, Figure 3 - it is noted that in this figure 4b,

l'angle " est très voisin de 900.the angle "is very close to 900.

Sur la figure 4c, cet angle est supérieur à 90 , In FIG. 4c, this angle is greater than 90,

mais inférieur à 180 . Ces réalisations serontchoisies pré- but less than 180. These achievements will be selected

férentiellement dans le cas de liquides peu visqueux et/ou in the case of low-viscosity liquids and / or

dans le cas o le tube est de faible longueur. in the case where the tube is of short length.

D'une manière plus générale et ainsi qu'il ressort In a more general way and as

de la description précédente, en particulier des figures of the foregoing description, in particular the figures

4a, 4b et 4c, les caractéristiques telles que souplesse, matière, diamètre au repos du cercle circonscrit, valeur 4a, 4b and 4c, characteristics such as flexibility, material, diameter at rest of the circumscribed circle, value

de l'angle oa, épaisseur, pas d'hélice, etc... sont fonc- the angle oa, thickness, pitch, etc.

tion des caractéristiques du fluide en circulation telles que vitesse, viscosité, température, agressivité chimique et mécanique, turbidité, densité, nature (liquide, gazeux circulating fluid characteristics such as velocity, viscosity, temperature, chemical and mechanical aggressiveness, turbidity, density, nature (liquid, gaseous

ou mixte), etc...or mixed), etc ...

Les dispositifs selon l'invention, en particulier ceux représentés figures 1, 2 et 3 peuvent être fabriqués en tout matériau adéquat et c'est là un autre avantage de l'invention car on pourra choisir le matériau en fonction The devices according to the invention, in particular those represented in FIGS. 1, 2 and 3, can be made of any suitable material and this is another advantage of the invention since it will be possible to choose the material in function.

de la nature du fluide circulant à l'intérieur du tube. the nature of the fluid flowing inside the tube.

Mais on choisira de préférence un matériau permettant d'élaborer une bande torsadée par extrusion, la bande ayant But we will preferably choose a material for developing a twisted band by extrusion, the strip having

par exemple le profil représenté figure 2. for example the profile shown in FIG.

En particulier, on pourra utiliser un matériau plas- In particular, it will be possible to use a plastic material

tique tel que le polypropylène, le téflon ou le polyacétal such as polypropylene, teflon or polyacetal

ou encore un matériau composite.or a composite material.

Mais on pourra aussi utiliser un dispositif métal- But we can also use a metal device

lique dont le profil est obtenu à partir d'une bande métal- whose profile is obtained from a metal strip-

lique plane de faible épaisseur passant dans des mollettes Ail QO de mise en forme. On procédera ensuite au torsadage, sous Thin flat plane passing through QO QO shaping rollers. We will then proceed with the twisting, under

tension, de façon à obtenir la forme hélicoïdale voulue. tension, so as to obtain the desired helical shape.

La mise en forme du profil et de la forme hélicoïdale se The shaping of the profile and helical shape is

réalise en continu sur une machine spécifique. performs continuously on a specific machine.

L'invention n'est pas limitée aux modes de réali- sation décrits, elle en englobe au contraire toutes les variantes. 3.5 3.5 The invention is not limited to the embodiments described, it encompasses all variants. 3.5 3.5

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Claims

1. Preventive cleaning device of elongate tubes in which a fluid circulates, and for improving the heat transfer between the inside and the outside of these tubes, said device consisting of a twisted band, in a helicoidal shape, around a longitudinal axis of symmetry and intended to be rotated around this axis under the simple effect of the circulation of the fluid characterized in that said band

twisted is symmetrical with respect to said axis and

killed by two fins (7) and (8) joined together by a tongue (10) twisted in the same helical shape.

2. Device according to claim 1, characterized in

the fins are soft and curved.

3. Device according to claim 2, characterized in that the fins are curved in the direction of its

rotation about said axis.

4. Device according to claim 1, characterized in

that each of the two fins is connected to the lan

watch with an angle less than 900.

5. Device according to claim 1, characterized in

that each of the two fins is connected to the lan

watch with an angle greater than or equal to 90 C, but less than 180 Co

6. Device according to claim 1, characterized in that the angle is chosen so that the tongue

completely opposite the two fins.

7. Device according to one of claims 4 or 5,

characterized in that the fins comprise a zone

central of greater thickness.

8. Device according to claim 1, characterized in

what the twisted band is metallic.

9. Device according to claim 1, characterized in that the twisted strip is made of a plastic material such as polypropylene, teflon or polyacetal

10. Device according to claim 1, characterized in

that the twisted band is made of a composite material.