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Perfectionnements aux appareils pour l'exécution de procédés d'échange thermique.
La présente invention concerne un appareil pour l'exécution de procédés d'échange thermique, tels que le sé- chage, la calcination, la carbonisation, la réfrigération, ou autre traitement, de matières en forme de poudre, de grains ou de morceaux, en se servant de gaz de transmission et d'ab- sorption de chaleur, ainsi que de l'évaporation de liquides, de solutions, etc..., en utilisant des gaz de transmission de chaleur, ou du refroidissement de gaz ou de la condensation de vapeurs en utilisant un liquide réfrigérant.
L'appareil comprend essentiellement un tambour ro- tatif, horizontal ou incliné, comportant un grand volume de charge ; ce tambour est pourvu d'une ou plusieurs roues à
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pales ou vannes, disposées de façon à tourner en direction longitudinale, en mélangeant la charge de manière effective et en la distribuant, tout en pouvant enlever éventuellement de la charge le gaz en question.
Lorsqu'un liquide doit être évaporé en se servant d'un gaz porteur de chaleur, ou lorsqu'une condensation de vapeur a lieu au moyen d'un liquide réfrigérant le gaz, et la vapeur et le liquide sont introduits simultanément dans la charge.
Les dessins ci-joints représentent, à titre d'e- xemples, des formes d'exécution de l'appareil d'après l'in- vention.
Les fig. 1, 2 et 3 sont des coupes longitudinales de tambours rotatifs, avec plaques de bout fixes; les tam- bours des fig, 1 et 2 sont disposés horizontalement et celui de la fige 3 dans une position oblique.
La fig. 4 est une coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la fig. 2.
Les fig, 5,6, 7 et 8 montrent une autre construc- tion de l'appareil de l'invention. Dans cette construction la roue à pales est montée autour d'un tuyau fendu, ou d'un élément équivalent, par lequel le gaz est amené aux conduits formés dans la charge par la roue à pales.
La fig. 5 est une coupe longitudinale du tambour rotatif.
La fig. 6 est une coupe transversale suivant la ligne VI-VI de la fig. 5.
La fig. 7 est une* coupe longitudinale d'un autre tambour, et
La fig. 8 une coupe transversale suivant la ligne VII-VII de la fig. 7.
Le tambour rotatif est désigné par 1, les plaques de bout fixes par 2 et 3. Ces plaques de bout sont pourvues d'entrées et de sorties pour la matière au-dessus du niveau de la charge, mais l'entrée ou la sortie, ou les deux à la
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fois, peuvent dans certains ca être disposées au-dessous du niveau de la charge, la matière étant alors amenée ou enlevée par des dispositifs connus, étanches aux gaz dans une certaine mesure.
Le ventilateur refoulant le gaz et la vapeur dans la charge est désigné par 50
La roue à pales,qui mélange la charge et y forme des conduits longitudinaux pour l'amenée et la distribution du gaz, est désignée par 4 sur les figures 1, 3 et 4, et par 4 et 4a sur la fige 2. Dans la fige 3 l'arbre de cet- te roue est monté obliquement par rapport à l'arbre du tam- bour.
La fig. 4 montre la direction de rotation du tam- bour et de la roue à'pales, et les conduits longitudinaux 6 pour le gaz, formés successivement pendant la rotation. La formation des conduits est très avantageuse lorsque l'arbre rotatif de la roue à pales est disposé excentriquement par rapport à l'arbre du tambour ou du récipient,ainsi que repré- senté sur la fig. 4. En effet pendant la rotation, la matiè- re de la charge est obligée de glisser en partie hors des in- tervalles entre les pales,sur le côté inférieur de la roue, en raison du fait que l'enveloppe s'écarte en ce point de la roue à pales. Lorsque le tambour ou récipient est station- naire, la roue à pales peut tourner aù moyen d'une force motrice située à l'extérieur, la charge étant alors mélangée et les conduits ou creux pour le gaz se formant dans cette charge.
Dans les fige 1 à 3, l'arrivée de gaz est consti- tuée par une ouverture et des perforations prévues dans la plaque de bout 2 au-dessous de la roue. De ce fait, le gaz est dirigé dans les conduits formés successivement sous la roue; il est réparti dans la charge et la traverse.
Dans la fig. 1, des sorties de gaz 7 sont pré- vues dans la plaque de bout 3 au-dessus du niveau de la charge.
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La fig. 2 montre une partie fixe située sur la pla- que 3 dans le prolongement du tambour et pourvue de sorties 8 pour le gaz au-dessus du niveau de la charge. Cette figu- re montre aussi deux roues à pales 4 et 4a ; la roue 4a se trouve une entrée 9 par laquelle on peut introduire un gaz froid pour refroidir la charge préalablement séchée et chauf- fée, ou par laquelle on peut enlever le gaz de la charge.
La fig. 2 montre un tuyau d'arrosage, ou un élé- ment équivalent, par lequel des liquides ou des solutions peuvent être introduits dans la charge, soit pour l'évapora- tion, soit pour le refroidissement et la condensation de va- peurs, qui sont ajoutées à la charge. Dans de semblables utilisations du tambour, la charge peut se composer d'une substance sèche obtenue à l'évaporation, ou d'une autre ma- tière solide appropriée, par exemple des corps pleins, des an- neaux, des sphères, etc, comportant une grande surface pour le gaz et le liquide.
Il est évident que le liquide peut être introduit au-dessous du niveau de la charge, par exemple conjointement avec le gaz amené, S'il s'agit seulement de refroidir la charge, on se borne à ajouter de l'air ou un gaz froid,
Dans certains genres de séchage ou de carbonisation il est avantageux de maintenir l'air ou le gaz porteur de chaleur, en circulation entre l'appareil et un calorifère dé- bitant de la chaleur, un réchauffeur, etc, et dans ce cas l'appareil est pourvu d'un tuyau de circulation et d'un ré- chauffeur, etc.
Dans les fig. 5 et 6, l'enveloppe rotative est dé- signée par 11 et les plaques de bout fixes par 12 et 13; le tuyau conique pour l'arrivée de gaz est désigné par 14 et la roue à pales, tournant sur ce tuyau, par 15. Cette roue est pourvue de cloisons 16 reliant les palettes et guidant ou distribuant le gaz à des parties définies de la charge. Dans la rotation du tambour, la roue à pales est ac- tionnée par des cames ou tétons 17, fixés à l'intérieur du
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tambour et attaquant la roue, Il est évident que la roue à pales peut recevoir son mouvement de l'extérieur d'une pla- que de bout du tambour, ou d'une autre manière quelconque.
Le tuyau 14 est pourvu de rainures longitudinales
18, ou d'équivalents, par lesquelles le gaz est refoulé dans la charge entre les pales de la roue. Il est évident que d'autres ouvertures, par exemple des perforations, etc., peu- vent remplacer ces rainures. Les conduits de gaz mentionnés ci-dessus, formés dans la charge du tambour sont indiqués en 19 sur la fig. 6. Le ventilateur refoulant le gaz est indi- qué en 20. Le tambour de la fige 5 est pourvu à une extrémi té d'une chambre fixe 21 pour le gaz résiduel, ou d'un dis- positif équivalent pour enlever les gaz d'échappement par la sortie 22 et évacuer la matière par la gouttière 23. Les gaz d'échappement peuvent évidemment être recueillis d'autre manière, par exemple par l'ouverture 24 de la plaque de bout 12, où les gaz sont le plus froid.
Le tuyau de circula. tion de gaz mentionnée ci-dessus est représenté schématique- ment en 25. Ce tuyau s'étend de la chambre 21 du tambour au côté d'aspiration du ventilateur 20, et un réchauffeur, un radiateur, etc.., 26, est relié pour chauffer le gaz.
Les fige 7 et 8 montrent une autre construction prévue pour certaines autres matières. Dans cette forme d'ap- pareil, le tambour rotatif est remplacé par un récipient fixe 27 avec plaques de bout fixes 12 et 13, et la matière est retournée ou mélangée dans ce récipient au moyen de tirants ou barres 29, montés entre des anneaux coaxiaux 28 et tour- nant conjointement avec la roue à pales. De plus le tuyau d'amenée de gaz 14 est divisé en deux parties avec des en- trées venant des deux plaques de bout. De cette façon, la matière peut être d'abord soumise au séchage par un gaz chaud, après quoi à un refroidissement par un gaz froid, ou à une carbonisation, etc. Le tuyau de gaz 14 est divisé pour les différents gaz par des cloisons 30.
La construction peut évidemment subir de notables
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modifications sans s'écarter de l'invention. L'une,des pla- ques de bout, ou les deux, peuvent tourner. Dans ce cas la matière entre dans l'appareil et en sort par des dispositifs connus,
Il est évident que la roue à pales peut comporter des formes différentes. Sur les dessins ci-joints, elle com- porte six pales droites, mais elle peut comporter un nombre plus ou moins grand de pales, inclinées ou divisées, perforées ou pourvues de parties annulaires assurant l'effet désiré pour les diverses matières. La roue à pales peut aussi être dispo- sée de manière à être parcourue et chauffée par de la vapeur ou un autre agent de chauffage, de façon que cette roue débite directement de la chaleur à la charge.
On peut ainsi réduire la quantité requise d'air ou de gaz, dans certains cas jus- qu'au minimum nécessaire pour enlever la vapeur dégagée pen- dant le séchage.
REVENDICATIONS : -
1.- Appareil pour l'exécution de procédés d'échange thermique sur des matières en forme de poudre, de grains et de morceaux, par adjonction ou enlèvement de @ chaleur au moyen d'un gaz ou d'un mélange gazeux, caractérisé par un tambour horizontal ou oblique, de préférence rotatif, pour recevoir la matière, ce tambour comportant une ou plusieurs roues à pales, ou éléments agitateurs similaires, avec un arbre stationnaire, ces éléments étant montés en direction longitudinale du tambour et étant disposés pour former dans la charge, pendant la rotation, des conduits longitudinaux pour le gaz.
2.- Forme d'exécution d'après 1 , caractérisée en ce que l'arbre rotatif de la roue à pales est monté excentriquement par rapport à l'arbre du tambour.
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Improvements to devices for performing heat exchange processes.
The present invention relates to an apparatus for performing heat exchange processes, such as drying, calcining, charring, refrigerating, or other processing, of powdered, grain or chunky materials. using heat transmission and absorption gases, as well as the evaporation of liquids, solutions, etc., using heat transmission gases, or gas cooling or condensation of vapors using a refrigerant liquid.
The apparatus essentially comprises a rotary drum, horizontal or inclined, comprising a large load volume; this drum is provided with one or more wheels
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blades or valves, arranged so as to rotate in the longitudinal direction, effectively mixing the charge and distributing it, while possibly removing the gas in question from the charge.
When a liquid is to be evaporated by using a heat carrier gas, or when vapor condensation takes place by means of a refrigerant liquid, the gas, and the vapor and the liquid are simultaneously introduced into the charge.
The accompanying drawings show, by way of examples, embodiments of the apparatus according to the invention.
Figs. 1, 2 and 3 are longitudinal sections of rotating drums, with fixed end plates; the drums of figs, 1 and 2 are arranged horizontally and that of the rod 3 in an oblique position.
Fig. 4 is a cross section taken along the line IV-IV of FIG. 2.
Figures 5,6, 7 and 8 show another construction of the apparatus of the invention. In this construction the paddle wheel is mounted around a slotted pipe, or the like, through which gas is supplied to the conduits formed in the load by the paddle wheel.
Fig. 5 is a longitudinal section of the rotating drum.
Fig. 6 is a cross section taken along the line VI-VI of FIG. 5.
Fig. 7 is a * longitudinal section of another drum, and
Fig. 8 a transverse section along the line VII-VII of FIG. 7.
The rotating drum is designated by 1, the fixed end plates by 2 and 3. These end plates are provided with inlets and outlets for material above the load level, but the inlet or outlet, or both at the
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Sometimes, can in some cases be arranged below the level of the load, the material then being fed or removed by known devices, gas-tight to some extent.
The fan forcing gas and steam into the load is designated by 50
The paddle wheel, which mixes the load and forms therein longitudinal ducts for the supply and distribution of the gas, is designated by 4 in Figures 1, 3 and 4, and by 4 and 4a in Fig 2. In freezes 3 the shaft of this wheel is mounted obliquely with respect to the drum shaft.
Fig. 4 shows the direction of rotation of the drum and the impeller, and the longitudinal conduits 6 for the gas, formed successively during the rotation. The formation of the conduits is very advantageous when the rotary shaft of the paddle wheel is disposed eccentrically with respect to the shaft of the drum or of the container, as shown in FIG. 4. In fact, during the rotation, the material of the load is forced to slip partly out of the gaps between the blades, on the lower side of the impeller, due to the fact that the casing is moving apart. this point of the paddle wheel. When the drum or container is stationary, the paddle wheel can be rotated by means of a motive force located externally, the charge then being mixed and conduits or hollows for gas forming in that charge.
In figs 1 to 3, the gas supply is formed by an opening and perforations provided in the end plate 2 below the wheel. As a result, the gas is directed into the conduits formed successively under the wheel; it is distributed in the load and the cross member.
In fig. 1, gas outlets 7 are provided in the end plate 3 above the load level.
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Fig. 2 shows a fixed part located on the plate 3 in the extension of the drum and provided with outlets 8 for the gas above the load level. This figure also shows two impellers 4 and 4a; the impeller 4a has an inlet 9 through which a cold gas can be introduced to cool the previously dried and heated load, or through which the gas can be removed from the load.
Fig. 2 shows a garden hose, or the like, by which liquids or solutions can be introduced into the charge, either for evaporation or for cooling and condensing vapors, which are added to the charge. In similar uses of the drum, the charge may consist of a dry substance obtained by evaporation, or of another suitable solid material, for example solid bodies, rings, spheres, etc. having a large surface for gas and liquid.
It is obvious that the liquid can be introduced below the level of the charge, for example together with the supplied gas, If it is only a question of cooling the charge, one is limited to adding air or a gas cold,
In certain kinds of drying or carbonization it is advantageous to keep the air or the heat-carrying gas circulating between the apparatus and a heat-releasing calorifier, a heater, etc., and in this case the the appliance is fitted with a circulation pipe and a heater, etc.
In fig. 5 and 6, the rotating casing is designated by 11 and the fixed end plates by 12 and 13; the conical pipe for the gas inlet is designated by 14 and the paddle wheel, rotating on this pipe, by 15. This wheel is provided with partitions 16 connecting the vanes and guiding or distributing the gas to defined parts of the load . In the rotation of the drum, the paddle wheel is actuated by cams or studs 17, fixed inside the
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It is obvious that the paddle wheel can receive its movement from outside of an end plate of the drum, or in some other way.
Pipe 14 is provided with longitudinal grooves
18, or equivalents, by which the gas is forced back into the charge between the impeller blades. It is obvious that other openings, for example perforations, etc., can replace these grooves. The above-mentioned gas conduits formed in the drum charge are shown at 19 in fig. 6. The ventilator delivering the gas is indicated at 20. The drum of the rod 5 is provided at one end with a fixed chamber 21 for the residual gas, or an equivalent device for removing the gases from the gas. 'exhaust through outlet 22 and discharge material through gutter 23. The exhaust gases can of course be collected in other ways, for example through opening 24 of end plate 12, where the gases are coldest .
The pipe circulated. The gas station mentioned above is shown schematically at 25. This pipe extends from the chamber 21 of the drum to the suction side of the fan 20, and a heater, radiator, etc., 26, is connected. to heat the gas.
Figures 7 and 8 show another construction provided for certain other materials. In this form of apparatus, the rotating drum is replaced by a fixed container 27 with fixed end plates 12 and 13, and the material is turned or mixed in this container by means of tie rods or bars 29, mounted between rings. coaxial 28 and rotating in conjunction with the paddle wheel. In addition, the gas supply pipe 14 is divided into two parts with inlets coming from the two end plates. In this way, the material can be first subjected to drying by hot gas, after which to cooling by cold gas, or to carbonization, etc. The gas pipe 14 is divided for the different gases by partitions 30.
The construction can obviously undergo notable
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modifications without departing from the invention. One, or both, end plates can turn. In this case the material enters the device and leaves it by known devices,
It is obvious that the paddle wheel can have different shapes. In the accompanying drawings, it comprises six straight blades, but it may include a greater or lesser number of blades, inclined or divided, perforated or provided with annular parts ensuring the desired effect for the various materials. The impeller can also be arranged so that it is traversed and heated by steam or another heating medium, so that this impeller directly delivers heat to the load.
In this way, the required quantity of air or gas can be reduced, in some cases to the minimum necessary to remove the vapor given off during drying.
CLAIMS: -
1.- Apparatus for performing heat exchange processes on materials in the form of powders, grains and pieces, by adding or removing heat by means of a gas or a gas mixture, characterized by a horizontal or oblique drum, preferably rotating, for receiving the material, this drum comprising one or more paddle wheels, or similar agitating elements, with a stationary shaft, these elements being mounted in the longitudinal direction of the drum and being arranged to form in the load, during rotation, of the longitudinal conduits for the gas.
2.- Execution according to 1, characterized in that the rotary shaft of the paddle wheel is mounted eccentrically with respect to the shaft of the drum.
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