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Procédé et appareil permettant d'obtenir à partir d'un fluide sous pression, deux courants de fluide de températures différentes.
La présente invention a pour objet un procédé et un appareil permettant (l'obtenir automati- quement, à partir d'un fluide sous pression, un courant de fluide chaud et un courant de fluide froid, cette transformation du fluide initial en deux courants de températures différentes se faisant sans le secours d'aucun organe mécanique en mouvement, par le simple travail réciproque des molécules du fluide.
Ce procédé consiste essentiellement à diviser
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le fluide sous pression admis tangentiellement dans une capacité de révolution, en deux veines ou nappes coaxiales en mouvement giratoire réagissant l'une sur l'autre, de manière à produire, sous l'effet de la force centrifuge, la compression de la veine extérieure par l'autre,cette compression absorbant un certain travail qui se manifeste par une augmentation de la chaleur de la veine comprimée au détriment de l'autre qui est ainsi refroidie.
Dans un mode d'exécution pratique de ce procédé, le fluide sous pression est introduit tangentiel- lement dans une capacité de révolution munie de deux orifices axiaux de part et d'autre de l'admission et est dirigé( par un guidage approprié lui donnant un mouvement hélicoïdal vers l'un de ces orifices dont la section est convenablement rétrécie de manière à produire un mouve- ment rétrograde d'une partie du fluide vers l'orifice opposé. Il existe ainsi deux vaines de fluide ayant des mouvements axiaux opposés, la veine interne se détendant et comprimant la veine externe en lui fournissant de la chaleur. On recueille donc à l'orifice de section rétrécie un courant de fluide chaud et à l'orifice opposé, un courant de fluide froid.
L'invention comprend également l'appareil destiné à la mise en pratique du procédé, cet appareil comportant une capacité de révolution munie, dans sa partie médiane d'une ou plusieurs tubulures tangentielles pour l'admission du fluide sous pression et à ses deux extrémités , d'orifices axiaux dont l'un, vers lequel le fluide en giration est dirigé par un guidage approprié
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possède une section inférieure à celle de la veine de fluide, de, manière qu'une partie de celui-ci se trouve refoulée vers l'orifice opposé en passant au- dessus de la nappe de fluide qui tapisse la paroi de la capacité.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
Les fig. 1 à 5 sont des vues schématiques illustrant la principe de l'invention, la fig. 8.étant une coupa par 2-2 de la fig. 1.
La fig.6 représente schématiquement un mode d'exécution de l'appareil.
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la,fig. 6$ ,est Tjmo coupe par 6 & 6 & de la f ig. 6,
La fig. 7 est une vue détaillée en coupe a- iale d'une réalisation pratiqua de l'appareil, ,la fig. 8 en est une vue en plan, à échelle réduite.
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Les fig. S à 12 représentent aohématiquement des variantes du dispositif de guidage du fluide, la figure 10 étant une vue en bout de la fig. 9 et la figure 12 une vue en bout de la figure 11.
Soit fig. 1 et 2, un tube A B muni en son milieu d'une tubulure d'admission tangentielle 1 par laquelle on envoie un courant de fluide sous pression dans ledit tube. Ce fluide acquiert dans le tube une certaine vitesse linéaire et prend un mouvement gira- toire autour de l'axe dudit tube en s'écoulant vers ses deux extrémités A, B,
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A mesure que le fluide s'éloigne de la tubulure d'admission sa vitesse linéaire, dirigée suivant l'axe xy du tube, augmente et sa vitesse de rotation diminue, de sorte que la fluide se répartit sur la paroi du tube suivant une nappe 2 sensiblement de révolution autour CI* l'axe xy (fig.3).
Dans cette nappe, les molécules sont à une pression d'autant plus élevée qu'elles se trouvent à une distance plus grande de l'axe du tube, par suite de la force oentrifuge, En même temps, l'écou- lement du fluide produit une dépression notable dans la zone centrale du tube, de sorte que l'air extérieur à. la pression atmosphérique est sollicité vers la zone centrale du tube suivant deux courants axiaux 2a (fig.4) et lorsqu'il atteint cette zone, il est à nouveau entraîné vers l'extérieur par le fluide en mouvement giratoire suivant les courants déviés 3.
Si l'on place près de la zône centrale du tube, latéralement à la tubulure d'admission tangentielle, un diaphragme annulaire 4, dont l'ouverture centrale libre 4a a un diamètre égal au diamètre minimum de la zone de dépression comme représenté fig. 5, le fluide en mou- vement giratoire s'écoulera seulement vers l'orifice B en entraînant l'air atmosphérique venant à la fois de l'orifice A et de l'orifice B.
Le procédé et l'appareil , objet de l'invention mettent à profit les faits expérimentaux qui viennent d'être exposés.
Dans le mode d'exécution reprësenté sur la fig. 6, l'appareil est constitué par une capacité 5 de révolution autour de l'axe x y présentant une partie média-
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ne 6 de section réduite et munie en eet endroit d'une tubulure tangentielle 7 servant à. 1 admission du fluide sous pression. La paroi interne de la capacité 5 comporte au droit de l'orifice de cette tubulure une rampe hélicoïdale de guidage 8, L'orifice A de la capacité 5 est libre, tandis que l'orifice B a sa section rétrécie par une sorte de diaphragme ou de déflecteur tronconique 9, de manière à n'offrir à l'écoulement du fluide sous pression, arrivant par 7, qu'un orifice annulaire 10, insuffisant pour le débit total dudit fluide.
Le fluide sous pression admis par la tubulure 7 et guidé par la rampe hélicoïdale 8, prend en même temps qu'un mouvement de rotation autour de l'axe x y, un mouvement linéaire qui le fait progres- ser à l'intérieur de la capacité 6, vers l'orifice 10.
La veine de fluide la plus proohe de la paroi de la capacité s'écoule par cet orifice, tandis que le surplus de fluide qui est empêché de s'échapper par le diaphrag- me 9 est sollicité par la dépression qui règnes dans la zone centrale de la capacité et prend donc un mouvement rétrograde vers l'orifice A. On a donc une première nappe de fluide 11 en giration sur la paroi interne de la surface de révolution et se déplaçant longitudinale- ment de 7 vers B et une deuxième nappe 12 en giration sur la paroi interne de la première et se déplaçant en sens inverse, cette deuxième nappe étant constituée par la différence entre la quantité de fluide admise en 7 et la quantité s'échappant en 10.
Cette nappe de fluide sous pression 12, en giration non plus sur la pa - roi rigide de la capacité , mais sur la paroi élastique de la première nappe, tend d'une part,sons l'effet de
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la force centrifuge et, d'autre part,sous l'effet de l'ac- croissement de la vitesse, dû à la détente et à la rotation, à produire une compression des molécules de la première nappe. Cette compression absorbe un certain travail qui se manifeste par une perte de chaleur de la deuxième nappe au profit de la première. Donc la température de la nappe 12 s'abaisse, tandis que la température de la nappe 11 s'élevé. On obtient en définitive par l'orifice 10 un cou- rant de fluide chaud et par l'orifice A un courant de fluide froid.
Le guidage initial du fluide vers l'un des orifices est pratiquement nécessaire afin d'obtenir un centrage parfait de la zône de dépression centrale. Dans l'exemple choisi ce guidage est assure par la reampe hélicoïdale c. On verra plus loin qu'il peut être réalisé par d'autres moyens.
Le réglage de la section de sortie en B , réalisé par tous moyens appropriés, permet en modifiant le rapport des débits en B et d; de faire varier les écarts entre la température du fluide initial et celle du fluide chaud et du fluide froid s'échappent respectivement par B et A.
Si, par exemple, on rétrécit fortement la section de passage 10 de l'orifice B, on diminue fortement le débit du fluide chaud, mais on augmente simultanément celui du fluide froid, de sorte que la chaleur cédée d'une nappe de fluide à. l'autre, produit une forte augmentation de la température du fluide chaud mais un faible abaisse- ment de la température du fluide froid par rapport à celle du fluide initial.
La fig. 7 montre an détail un mode d'exécution
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pratique de l'invention.
Il comporte une capacité cylindrique 18 const- tuant la chambre de travail où s'effectue l'échange de chaleur et un distributeur annulaire en deux pièces 13-13a muni d'une tubulure 14 pour l'amenée du fluide sous pression. Ce distributeur présente une chambre intérieure cylindrique 15 raccordée au cylindre 12 par une surface tronoonique 16 et au conduit annulaire 17 du distributeur par un canal tangentiel 17a. D'un bord à l'autre de l'orifice de ce canal est prévue la rampe hélicoïdale de guidage 8, Le canal tangentiel 17 et la rampe de guidage 8 sont réalisés sur une pièce séparée 19, munie de surfaces coniques pour son centrage entre les deux parties 13 et 13a du distributeur.
Du coté opposé au cylindre 12, ce distributeur est raccordé à un cylindre 21 à l'extrémité duquel on recueille le courant de fluide froid, tandis que le courant de fluide chaud passant par l'orifice annulaire ménagé autour du diaphragme conique 9, est recueilli par le tube 22.
Les figures 9 à 13 montrent des variantes du dispositif de guidage du fluide. Sur les figures 9 et 10, ce guidage est obtemu par plusieurs tubulures tangentiel- les 7a débouchant à l'intérieur d'une capacité tronooni- que 23 raccordée à la chambre de travail 12,
Sur les figures 11 et 12, le guidage est obtenu par plusieurs tubulures 7a débouchant tangentiellement, mais possédant une certaine inclinaison par rapport à. l'axe x y de la capacité de révolution.
Il va de soi que les modes d'exécution qui viennent d'être décrits ne sont pas les seuls possibles et que l'on pourrait en imaginer d'autres, sans pour cela sortir du cadre de l'invention.