FR2874080A1

FR2874080A1 - DEFORMABLE EXCHANGER

Info

Publication number: FR2874080A1
Application number: FR0408753A
Authority: FR
Inventors: Jean Marie Gueguen
Original assignee: Spirec SA
Current assignee: Spirec SA
Priority date: 2004-08-09
Filing date: 2004-08-09
Publication date: 2006-02-10
Also published as: US20080073064A1; WO2006021674A1; EP1784613B1; DE602005020641D1; ES2344357T3; PL1784613T3; ATE464523T1; EP1784613A1

Abstract

A heat exchanger includes two mutually isolated fluid circuits in close thermal contact, a first fluid circuit, or bundle ( 3 ), consisting of a helical winding of two walls and the second circuit consisting of a chamber containing the bundle ( 3 ), each circuit including its own fluid input and output elements. The heat exchanger is characterized in that the bundle is elastically deformable under the effect of excess pressure or low pressure.

Description

La présente invention concerne les échangeurs et notamment les échangeursThe present invention relates to exchangers and in particular exchangers

destinés à assurer un échange thermique entre deux fluides. intended to ensure a heat exchange between two fluids.

Sur un plan général on sait que les échangeurs de chaleur mettant en uvre des fluides sont constitués de deux circuits isolés l'un de l'autre mais qui sont en contact thermique le plus élevé possible, et qui sont respectivement parcourus par les deux fluides. In general terms, it is known that heat exchangers using fluids consist of two circuits isolated from one another but which are in the highest possible thermal contact, and which are traversed by the two fluids respectively.

On sait également que l'entretien des échangeurs de chaleur, et en particulier leur nettoyage, est généralement une opération longue et difficile à réaliser de façon efficace, voire même parfois impossible. It is also known that the maintenance of heat exchangers, and in particular their cleaning, is generally a long and difficult operation to perform efficiently, or even sometimes impossible.

Les échangeurs de type dit à plaques sont démontables plaque par plaque si bien qu'il est ainsi possible d'accéder à leurs circuits, même s'il s'agit là d'une opération longue à mettre en uvre. Cependant ces échangeurs, en raison de leur conception même, sont donc d'une exploitation coûteuse. Plate-type exchangers are dismountable plate by plate so that it is possible to access their circuits, even if this is a long operation to implement. However, these exchangers, because of their very design, are therefore an expensive operation.

C'est pourquoi on s'est tourné vers les échangeurs spiralés qui sont constitués à partir de deux feuilles de tôle qui sont enroulées et sont maintenues écartées l'une de l'autre par des picots. Après enroulement on procède à la soudure des bords de feuille de tôle de façon à créer deux circuits de fluide indépendants, à savoir un premier circuit compris entre les deux feuilles de tôle enroulées et soudées et un second circuit compris entre les différentes spires de l'enroulement. Pour des raisons relevant du mode de construction, l'utilisateur n'a pas accès aussi bien à l'espace compris entre les deux feuilles enroulées, qu'à celui compris entre les diverses spires de l'enroulement, si bien qu'il est dans l'impossibilité de réaliser un nettoyage mécanique efficace de cet échangeur et que l'on doit alors se contenter de nettoyage de type chimique, ce qui est souvent insuffisant pour certaines applications. This is why we turned to the spiral exchangers which are formed from two sheets of sheet metal which are wound and are kept apart from each other by pins. After winding, the sheet metal edges are welded so as to create two independent fluid circuits, namely a first circuit between the two wound and welded sheet sheets and a second circuit between the different turns of the sheet. winding. For reasons relating to the method of construction, the user does not have access to the space between the two rolled sheets as well as that between the various turns of the winding, so that it is in the impossibility of performing an effective mechanical cleaning of this exchanger and that one must then be content with cleaning chemical type, which is often insufficient for some applications.

Or ces échangeurs, de par leur constitution, nécessitent pour un bon entretien efficace que l'on puisse accéder non seulement aux enroulements eux-mêmes mais également à leur espace interspires. Or celui-ci est des plus réduits ce qui rend encore plus problématique leur nettoyage des échangeurs. However these exchangers, by their constitution, require for a good efficient maintenance that we can access not only the windings themselves but also their interspires space. But this one is more reduced which makes even more problematic their cleaning exchangers.

Cependant, nombre d'applications qui seraient ouvertes à ce type d'échangeurs, telles que des utilisations dans le domaine de l'alimentaire, du médical, de la pharmacie, de la chimie fine, ou de électronique notamment, impliquent des nettoyages périodiques d'une grande efficacité. However, many applications that would be open to this type of exchangers, such as uses in the food, medical, pharmaceutical, fine chemicals, or electronics in particular, involve periodic cleanings. 'a great efficiency.

La présente invention a pour but de proposer des moyens permettant à un utilisateur de réaliser un tel nettoyage, et ceci de façon simple et rapide. The present invention aims to provide means for a user to perform such cleaning, and this simply and quickly.

La présente invention a ainsi pour objet un échangeur de chaleur comprenant deux circuits de fluides isolés l'un de l'autre en contact d'échange thermique intime, un premier circuit de fluide, ou faisceau, étant constitué par un enroulement spiralé de deux parois et le second circuit étant constitué par un volume contenant le faisceau, chaque circuit comportant ses propres moyens d'entrée et de sortie de fluide, caractérisé en ce que ledit volume est constitué d'une enveloppe tubulaire indépendante du premier circuit qui est pourvue de moyens d'accès au faisceau de façon à permettre l'extraction de celui-ci hors de l'enveloppe. The present invention thus relates to a heat exchanger comprising two fluid circuits isolated from each other in intimate heat exchange contact, a first fluid circuit, or beam, consisting of a spiral winding of two walls. and the second circuit being constituted by a volume containing the beam, each circuit having its own fluid inlet and outlet means, characterized in that said volume is constituted by a tubular casing independent of the first circuit which is provided with means access to the beam so as to allow the extraction thereof outside the envelope.

L'enveloppe tubulaire pourra comporter deux fonds, dont 30 l'un au moins pourra être amovible, et qui sont respectivement traversés par les moyens d'entrée et de sortie du fluide, et des moyens aptes à assurer l'étanchéité entre les fonds et les moyens d'entrée et de sortie du fluide du faisceau. Ces moyens d'entrée et de sortie pourront être respectivement constitués de deux tubes longitudinaux et les moyens aptes à assurer l'étanchéité entre les tubes et les fonds pourront être constitués de joints toriques ou d'un presse-étoupe. The tubular casing may comprise two bottoms, at least one of which may be removable, and which are respectively traversed by the inlet and outlet means of the fluid, and means capable of sealing between the bottoms and the input and output means of the beam fluid. These inlet and outlet means may consist respectively of two longitudinal tubes and the means capable of sealing between the tubes and the bottoms may consist of O-rings or a gland.

Afin d'éviter de soumettre le faisceau à une pression trop forte ayant pour conséquences de déformer le métal constituant l'enroulement au delà de sa limite élastique on disposera autour du faisceau un limiteur dont le diamètre interne sera égal au diamètre maximal que l'on souhaite ne pas dépasser. Ce limiteur pourra être constitué d'une bague ou d'un fourreau. In order to avoid subjecting the beam to too high a pressure having the consequences of deforming the metal constituting the winding beyond its elastic limit, a limiter will be placed around the beam whose internal diameter will be equal to the maximum diameter that is wish not to exceed. This limiter may consist of a ring or a sleeve.

La présente invention a également pour objet un procédé d'intervention, tel que par exemple un nettoyage, sur un faisceau d'un échangeur de type spiralé comportant deux circuits de fluides isolés l'un de l'autre en contact d'échange thermique intime, un premier circuit de fluide, ou faisceau, étant constitué par un enroulement spiralé de deux parois, ou faisceau, et le second circuit étant constitué par un volume délimité par une enveloppe contenant le faisceau, chaque circuit comportant ses propres moyens d'entrée et de sortie de fluide, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à - soumettre, avant son retrait, le faisceau à une dépression et/ou à un refroidissement relatif par rapport à son enveloppe, de façon à le faire. se contracter, une fois le faisceau extrait de son enveloppe interrompre la dépression, - procéder à l'intervention sur le faisceau, - soumettre de nouveau le faisceau à une dépression et/ou à un refroidissement relatif par rapport à son enveloppe, afin de le faire se contracter avant sa mise en place dans l'enveloppe, - remettre le faisceau à la pression et/ou à la température ambiante une fois qu'il a été remis en place 10 dans son enveloppe. The present invention also relates to a method of intervention, such as for example a cleaning, on a beam of a spiral type exchanger comprising two fluid circuits isolated from each other in intimate heat exchange contact a first fluid circuit, or beam, consisting of a spiral winding of two walls, or a beam, and the second circuit consisting of a volume delimited by an envelope containing the beam, each circuit having its own input means and fluid outlet, characterized in that it comprises the steps of - submit, before removal, the beam at a vacuum and / or relative cooling with respect to its envelope, so as to do. contract, once the beam extracted from its envelope interrupt the depression, - proceed to the intervention on the beam, - resubmit the beam to a depression and / or relative cooling with respect to its envelope, in order to contract before placing it in the envelope, put the beam back to the pressure and / or to the ambient temperature once it has been put back into its envelope.

Le procédé pourra comporter une étape préliminaire consistant à déconnecter le faisceau de son circuit. The method may include a preliminary step of disconnecting the beam from its circuit.

On pourra également suivant l'invention favoriser l'opération d'intervention en soumettant le faisceau, une fois celui-ci extrait de son enveloppe, et avant l'intervention, à une surpression et/ou à un échauffement relatif par rapport à l'enveloppe, qui aura pour effet d'écarter les spires de l'enroulement les unes des autres. According to the invention, it is also possible to favor the intervention operation by subjecting the beam, once it has been extracted from its envelope, and before the intervention, to an overpressure and / or a relative heating with respect to the envelope, which will have the effect of spreading the turns of the winding from each other.

On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un échangeur suivant l'invention. One embodiment of the present invention will be described hereinafter by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawing, in which: FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an exchanger according to the invention; .

La figure 2 est une vue en perspective d'un faisceau 25 constituant l'échangeur représenté sur la figure 1. FIG. 2 is a perspective view of a beam constituting the exchanger shown in FIG.

La figure 3 est une vue en perspective de l'enveloppe renfermant le faisceau représenté sur la figure 2. FIG. 3 is a perspective view of the envelope enclosing the beam shown in FIG.

Les figures 4 et 5 sont des vues en perspective d'un faisceau d'un échangeur suivant "l'invention respectivement équipé d'un manchon et de bagues de limitation de son diamètre extérieur. Figures 4 and 5 are perspective views of a beam of an exchanger according to the invention respectively equipped with a sleeve and rings limiting its outer diameter.

On a représenté sur les figures 1 à 3 un échangeur suivant l'invention qui est essentiellement constitué d'une enveloppe 1 qui est destinée à recevoir un faisceau 3. FIGS. 1 to 3 show an exchanger according to the invention which essentially consists of an envelope 1 which is intended to receive a beam 3.

Le faisceau 3 est constitué d'un enroulement spiralé de deux feuilles de tôle 5 qui sont écartées l'une de l'autre et soudées afin de prévoir entre elles un circuit de fluide. L'écartement de ces deux feuilles de tôle 5 est assuré par une série de "picots" 7 qui sont créés et répartis sur la surface de la tôle avant le pliage de celle-ci. Ces picots 7, une fois l'enroulement effectué, assurent également un écartement régulier et contrôlé entre les spires. L'espace compris entre les deux feuilles de tôle pliées comporte un conduit d'alimentation 9 et un conduit d'évacuation 11. The beam 3 consists of a spiral winding of two sheet sheets 5 which are spaced from each other and welded to provide a fluid circuit therebetween. The spacing of these two sheets of sheet metal 5 is ensured by a series of "pins" 7 which are created and distributed on the surface of the sheet before the folding thereof. These pins 7, once the winding performed, also ensure a regular and controlled spacing between the turns. The space between the two sheets of folded sheet comprises a supply duct 9 and a discharge duct 11.

L'enveloppe 1 est constituée d'un tube cylindrique 13 dont le diamètre interne correspond au diamètre externe du faisceau 3, de façon à pouvoir recevoir celui-ci. L'enveloppe 1, ainsi que représenté sur la figure 3, possède un conduit d'alimentation 15 en fluide et un conduit d'évacuation 17. Le tube 13 est fermé d'une part par un fond 19 qui est fixe et qui est traversé par le conduit d'évacuation 11 du faisceau 3 avec interposition d'un joint torique d'étanchéité 23 et d'autre part, à son autre extrémité, par un fond 25 amovible et qui, à cet effet, est maintenu par trois brides de serrage 27 qui prennent appui sur une collerette 29 du tube 13. Un joint torique 31 assure l'étanchéité entre le couvercle 25 et le conduit d'alimentation 9 du faisceau 3. The envelope 1 consists of a cylindrical tube 13 whose inner diameter corresponds to the outer diameter of the beam 3, so as to receive it. The casing 1, as shown in FIG. 3, has a fluid supply duct 15 and a discharge duct 17. The tube 13 is closed on the one hand by a bottom 19 which is fixed and which is traversed by the exhaust duct 11 of the bundle 3 with the interposition of an O-ring seal 23 and on the other hand, at its other end, by a removable bottom 25 and which, for this purpose, is held by three flanges of tightening 27 which bear on a flange 29 of the tube 13. An O-ring 31 seals between the lid 25 and the supply duct 9 of the bundle 3.

Ainsi, par un simple démontage du fond amovible 25 on a un accès au faisceau 3, après avoir soit déconnecté celui-ci des tuyaux d'alimentation reliés à ses conduites 9 et 11, soit en disposant d'une sortie 11 de longueur suffisante. Thus, by simply removing the removable bottom 25 one has access to the beam 3, after having disconnected it from the supply pipes connected to its lines 9 and 11, or by having an outlet 11 of sufficient length.

On sait que ce type d'échangeurs nécessite un jeu minimal entre le faisceau 3 et la face interne du tube dans lequel il est disposé. Or dans certains échangeurs notamment en acier inoxydable qui sont destinés à des applications qui requièrent une attention particulière, notamment dans le domaine de la pharmacie ou dans le domaine alimentaire, il est nécessaire que le faisceau puisse être retiré de son enveloppe sans, au cours de cette opération, former des rayures sur la paroi interne du tube, de telles rayures constituant notamment des lieux de nidations pour les bactéries. It is known that this type of exchanger requires a minimum clearance between the beam 3 and the inner face of the tube in which it is arranged. However, in certain heat exchangers, particularly stainless steel heat exchangers, which are intended for applications requiring particular attention, particularly in the field of pharmacy or in the food industry, it is necessary that the bundle be removed from its envelope without, during this operation, forming scratches on the inner wall of the tube, such scratches constituting in particular nesting sites for bacteria.

Pour résoudre cette difficulté on fait en sorte que le faisceau 3 soit déformable au niveau de son diamètre sous l'effet d'une contrainte. Pour rendre ainsi le faisceau déformable on jouera sur l'épaisseur et la nature de l'acier utilisé. To solve this problem, it is made sure that the beam 3 is deformable at its diameter under the effect of a constraint. To make the deformable beam thus we will play on the thickness and the nature of the steel used.

Sur un échangeur assemblé que l'on souhaite démonter on provoquera la rétraction du faisceau 3 en reliant l'une des entrées 9 ou 11 de celui-ci à une pompe à vide, après avoir obturé l'autre entrée, afin de créer un vide partiel. On pourra alors démonter le faisceau sans risquer de rayer la face interne de l'enveloppe 1. Une fois le faisceau 3 démonté on supprimera le vide de façon qu'il se dilate et reprenne son diamètre naturel initial, puis on procédera à l'intervention (notamment à un nettoyage mécanique) sur celui-ci. On an assembled exchanger which it is desired to disassemble, it will cause the retraction of the beam 3 by connecting one of the inputs 9 or 11 thereof to a vacuum pump, after having closed the other input, in order to create a vacuum part. It will then be possible to dismantle the beam without the risk of scratching the inner face of the casing 1. Once the beam 3 has been dismantled, the vacuum will be eliminated so that it expands and resumes its initial natural diameter, then the procedure will be carried out. (including mechanical cleaning) on it.

L'intervention pourra être rendue plus facile et plus efficace si l'on dilate le faisceau 3 au delà de son diamètre nominal en lui appliquant cette fois ci une surpression. On prendra soin au cours de cette opération de ne pas le déformer au delà de la limite élastique du matériau utilisé, afin qu'il puisse reprendre son diamètre nominal dès la fin du nettoyage et de l'interruption de la surpression. The intervention can be made easier and more effective if the beam 3 is expanded beyond its nominal diameter by applying this time an overpressure. Care should be taken during this operation not to deform beyond the elastic limit of the material used, so that it can resume its nominal diameter from the end of cleaning and the interruption of the overpressure.

Afin de limiter la déformation à une valeur maximale contrôlée du faisceau 3 on pourra, ainsi que représenté sur la figure 4, entourer celui-ci, avant d'appliquer la surpression, d'une bague ou d'un manchon 20 dont le diamètre interne est égal au diamètre maximal possible que peut prendre le faisceau 3 sans subir de déformation au delà de sa limite élastique. On peut également faire appel à des bagues 20, ainsi que représenté sur a figure 5. In order to limit the deformation to a maximum controlled value of the beam 3, it is possible, as shown in FIG. 4, to surround the latter, before applying the overpressure, with a ring or a sleeve 20 whose internal diameter is equal to the maximum possible diameter that can take the beam 3 without undergoing deformation beyond its elastic limit. It is also possible to use rings 20, as shown in FIG.

Une fois l'intervention sur le faisceau terminé on fait de nouveau le vide dans celui-ci de façon à pouvoir le mettre en place facilement dans l'enveloppe 1, puis on déconnecte la pompe à vide de façon que le faisceau reprenne ses dimensions et forme nominales. Once the intervention on the finished beam is evacuated in it so that it can be easily put into place in the envelope 1, then the vacuum pump is disconnected so that the beam resumes its dimensions and nominal form.

On peut également suivant l'invention faire appel à une variation relative de température pour faire se contracter ou se dilater le faisceau. Ainsi, avant le démontage du faisceau de son enveloppe, on pourra faire circuler dans le faisceau un liquide fortement refroidi, notamment voisin de 0 C, afin de le faire se contracter, et on pourra, dans le même temps, soumettre l'enveloppe à une température supérieure à la température amiante afin de la faire se dilater. It is also possible according to the invention to use a relative variation in temperature to contract or expand the beam. Thus, before disassembly of the bundle of its envelope, it will be possible to circulate in the bundle a strongly cooled liquid, in particular close to 0 C, in order to make it contract, and it will be possible, at the same time, to subject the envelope to a temperature above the asbestos temperature to make it expand.

Bien entendu, suivant l'invention on pourra faire agir de façon simultanée sur le faisceau soit la dépression et le 5 refroidissement, soit la surpression et le chauffage. Of course, according to the invention, it will be possible to act simultaneously on the beam, namely depression and cooling, or overpressure and heating.

Claims

9 CLAIMS

1.- heat exchanger comprising two fluid circuits insulated from each other in intimate heat exchange contact, a first fluid circuit, or beam (3) consisting of a spiral winding of two walls and the second circuit consisting of a volume containing the beam (3), each circuit having its own fluid inlet and outlet means, characterized in that said volume consists of a tubular casing (1) independent of the first circuit which is provided with access means (25) to the beam (3) so as to allow extraction thereof from the envelope (1).

2.- exchanger according to claim 1 characterized in that the tubular casing (1) comprises two bottoms (19,25), at least one of which is removable and which are respectively traversed by the inlet means (9) and outlet (11) of the fluid, and means adapted to ensure sealing between the funds and the input and output means of the beam fluid (3).

3.- exchanger according to claim 2 characterized in that the input and output means of the fluid of the beam (3) consist respectively of two longitudinal tubes (9,11) and means adapted to ensure sealing between the tubes and the bottom consist of o-rings (23,31 or a gland.

4.- device limiting the outer diameter of a beam (3) of an exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that it consists of at least one calibrated element (20) whose inner diameter is equal to the maximum external diameter that is desired and that is intended to be disposed around it after it has been removed from the envelope (1) in order to control its diameter when subjected to an overpressure and / or a controlled rise in temperature.

5.- Device according to claim 4 characterized in that the aforesaid element consists of a ring or a sleeve (20).

6.- intervention method, such as in particular a cleaning, on a beam of a spiral type heat exchanger comprising two fluid circuits isolated from each other in intimate heat exchange contact, a first circuit fluid being constituted by a spiral winding of two walls, or beam, and the second circuit being constituted by a volume delimited by an envelope containing the beam, each circuit having its own fluid inlet and outlet means, characterized in that it comprises the steps of: - subject, before removal, the beam to a depression, and / or relative cooling with respect to its envelope, so as to make it contract, - put the beam back to the pressure and / or at ambient temperature once it has been removed from its envelope to make it recover its initial dimensions, - proceed to the intervention on the beam, - resubmit the beam a depression and / or a relative cooling with respect to its envelope, in order to make it shrink before it is put into place in the envelope, - to put the beam back to the pressure and / or to the ambient temperature once it has been has been put back in its envelope.

7. A process according to claim 6 characterized in that it comprises a preliminary step of disconnecting the beam from its circuit.

8.- Method according to one of claims 6 or 7 characterized in that it comprises an intermediate step consisting, before the step of intervention on, to subject the beam to an overpressure and / or an increase in temperature by at room temperature so that it expands.

9. A process according to claim 8 characterized in that, before the application to the beam (3) of said overpressure and / or said increase in temperature, there is disposed around it a limiting device of its diameter according to the one of claims 4 or 5.