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Echangeur de pression
Il est connu que, dans un échangeur de pression faisant usage d'une roue cellulaire rotative, on réalise l'échange mu- tuel des pressions d'un courant gazeux à haute pression et d'un courant gazeux à basse pression, l'un des gaz étant amené de la pression élevée à la basse pression au moyen d'ondes d'expan- sion, tandis¯que l'autre gaz est porté de la basse pression à la haute pression au moyen d'ondes de compression. Ces ondes baladeuses sont engendrées par l'ouverture ou la fermeture rapide des cellules pendant que le contenu des cellules se trouve à l'état stationnaire ou à l'état d'écoulement. L'ouverture et la ferme- ture des cellules sont réalisées par la rotation de la roue cel- lulaire entre deux parois frontales fixes, dans lesquelles sont
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ménagées des fenêtres appropriées.
La génération des ondes se produit donc dans des canaux rotatifs, et il en est de même pour le refoulement d'un des gaz par l'autre, des opérations sont gênées par les forces centrifuges agissant sur tout le contenu de la cellule, ce qui provoque des pertes. ùelon, la présente invention, ces pertes sont evitees grâce a la prévision d'une couronne stationnaire de canaux servant d'écluses, ainsi que de deux distributeurs rotatifs qui, pendant leur rotation continue, - relient les deux extrémités des canaux alternativement aux conduits d'amenée et d'évacuation des deux courants gazeux. Les forces centrifuges se manifestent alors dans les distributeurs rotatifs, où elles ne peuvent toutefois. exercer aucun effet nuisible.
Selon l'invention, un tel échangeur de pression est action- né de telle façon que, dans chaque canal, il se produit la série d'opérations ci-après: a) Le canal est ouvert des deux cotés; le gaz a comprimer entre par une extrémité et refoule le gaz détendu qui sort par l'autre extrémité, ce qui constitue le balayage à l'étage in- férieur. b) Après le balayage, l'extrémité de sortie est fermée par le distributeur rotatif se trouvant à cette extrémité.
De ce fait, il se produit une onde de surpression qui se déplace de l'extrémité de sortie à l'extrémité d'entrée 'du canal et provo- que l'arrêt du courant de balayage. c) Lorsque l'onde de compression arrive à l'extrémité d'entrée, celle-ci est fermée par l'autre distributeur rotatif, de façon à emprisonner un volume de gaz comprimé. d) L'extrémité d'entrée du canal est mise en dommunication, par le distributeur rotatif se trouvant à cette extrémité, avec l'amenée du gaz à détendre, lequel doit se trouver une pres-
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sion plus élevée que le contenu de la cellule.
De ce fait, il se produit une nouvelle onde de compression qui parcourt le canal depuis l'extrémité d'entrée jusqu'à l'extrémité de sortie et met le contenu de la cellule de nouveau en mouvement. e) Lorsque cette onde de compression arrive à l'extrémité de sortie, celle-ci est ouverte par le distributeur rotatif se trouvant à cette extrémité. f) Le balayage à l'étage supérieur est ainsi amorcé et le gaz à détendre pénètre dans le canal et refoule le gaz comprimé. g) A la fin de ce balayage, l'extrémité d'entrée du canal est fermée par le distributeur situé à cette extrémité;
on en- gendre ainsi une onde de dépression qui parcourt la cellule de l'extrémité d'entrée à l'extrémité de sortie et provoque l'arrêt du courant de balayage. h) Lorsque l'onde de dépression arrive à l'extrémité de sortie, celle-ci est fermée par le distributeur correspondant, de manière à emprisonner un volume de gaz détendu. i) L'extrémité de sortie du canal est mise en communication avec le conduit d'évacuation du gaz détendu, dans lequel doit régner une pression plus basse que dans le canal.
On engendre ainsi une nouvelle onde de dépression qui parcourt le canal de l'extrémité de sortie à l'extrémité d'entrée et remet le contenu du canal en mouvement. k) Lorsque cette onde de dépression arrive à l'extrémité d'entrée, celle-ci est ouverte par le distributeur situé à cette extrémité et est mise en communication avec le conduit d'amenée du gaz à comprimer. De ce fait, l'opération de balayage à l'étage inférieur est amorcé et le cycle de travail recommence.
La Fig. 1 du dessin annexé montre une vue en coupe longitudi- nale d'un exemple d'exécution d'un tel échangeur de pression, et la Fig. 2 en montre une vue axonométrique. Dans ce dessin, 1 dé- signe la couronne stationnaire de cellules, tandis que et 3,
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respectivement 4 et 5, désignent les conduits d'amenée et d'éva- cuation de gaz,qui sont glissés concentriquement l'un dans l'au- tre et sontfixés par vissage a la couronne cellulaire.
6 et 7 désignent les distributeurs qui commandent les deux courants gazeux.Le courant gazeux ae haute pression et de petit volume est avantageusement conduit par les conduits 3, respectivement 3, a travers l'intérieur des distributeurs, l'autre courant étant conduit autour d'eux. Au point de vue de l'équilibrage de pres- sion et de masse, il est également avantageux d'établir les dis- tributeurs de telle façon qu'au moins deux cycles de trava.il se produisent en une révolution.
Les figures du dessin annexe montrent des distributeurs 6, 7 établis pour deux cycles de tra- vail, les coupes montrées en Fig. 1 de part et d'autre de la couronne cellulaire 1 étant décalées de 90 l'une par rapport à l'autre. Les distributeurs 6 et 7 sont montés sur le même arbre 8, lequel est supporté par des paliers dans la couronne cellulai- re 1. Ces distributeurs sont entraînés par un moteur électrique 11, soit par l'intermédiaire d'une paire de roues coniques 9, 10, comme montré en Fig. l, soit par l'intermédiaire d'une extrémité de l'arbre, qui est conduite vers l'extérieur de l'appareil.
Afin d'amener aux cellules un courant gazeux exempt de mouvement rotatif, les canaux du distributeur 5 peuvent affecter une forme hélicoïdale,de façon à maintenir un courant exempt de mouvement rotatif à travers tout l'échangeur de pression, malgré la rota- tion des distributeurs. S'il devait s'avérer avantageux d'impri- mer aux distributeurs, au moyen du courant gazeux, une impulsion de rotation da.ns le sens de l'entraînement, cela pourrait égale- ment être réalisé par une conformation appropriée des canaux des distributeurs. 12 et 13 désignent des fenêtres prévues dans les distributeurs 6 et 7.
Le mode de fonctionnement d'un tel échangeur de pression résulte de l'ensemble des opérations qui s'effectuent,, à décalage
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mutuel dans le temps, dans les divers canaux de la couronne cellulaire. Ces opérations se réalisent comme suit : Au début, un tel canal de la couronne 1 est ouvert des deux côtés, et le gaz à comprimer entre à l'une des extrémités par une fenêtre 12 du distributeur ó et refoule le gaz détendu devant lui dans le canal, à travers une fenêtre 13 du distributeur 7. Cela consti- tue l'opération de balayage à l'étage inférieur.
Après ce balaya- ge, l'extrémité de sortie est fermée par le distributeur 7, ce qui engendre une onde reculante de compression, qui parcourt le canal de l'extrémité de 'sortie vers l'extrémité d'entrée et pro- voque l'arrêt de tout le contenu de la cellule. Au moment de l'arrivée de cette onde à l'extrémité d'entrée, cette dernière est fermée par le distributeur 6, de façon à emprisonner une cer- taine quantité de gaz comprimé. Le distributeur 6 ouvre alors à nouveau l'extrémité d'entrée et laisse pénétrer le gaz à détendre, qui se trouve à une pression plus élevée que le contenu du canal.
Il se produit ainsi une nouvelle onde de compression, qui parcourt le canal de l'extrémité d'entrée à l'extrémité de sortie et remet le contenu du canal en mouvement. Lorsque cette onde arrive à l'extrémité de sortie du canal, celle-ci est ouverte par le dis- tributeur 7. Le gaz à détendre refoule alors devant lui le gaz à comprimer, à travers l'ouverture de sortie du canal. Cela cons- titue l'opération de balayage à l'étage supérieur. Après ce balayage, l'extrémité d'entrée est fermée par le distributeur 6, ce qui engendre une onde de détente qui parcourt le canal de l'ex- trémité d'entrée vers l'extrémité de sortie et provoque l'arrêt du contenu du canal. Lorsque cette onde arrive à l'extrémité de sortie, celle-ci est fermée par le distributeur 7, de façon à emprisonner une certaine quantité de gaz détendu.
Le distributeur 7 ouvre ensuite de nouveau l'extrémité de sortie et la met en communication avec le conduit d'évacuation du gaz détendu, dans lequel règne une pression plus basse que dans le canal. Le ce
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fait, il se produit ae nouveau une onde de détente qui parcourt le canal de l'extrémité de sortie a l'extrémité d'entrée et remet le contenu du canal en mouvement. Lorsque cette onde arrive l'extrómité d'entrée, le distributeur 6 met cette dernière en com- munication avec le conduit d'amenée du gaz à comprimer, de façon amorcer une nouvelle opération de balayage a l'étage inférieur.
Le cycle de travail se répète alors dès le début.
Les distributeurs 6, 7 sont avantageusement construite de telle façon que leurs sections transversales déboucnant dans la couronne cellulaire 1 présentent la forme de secteurs, tandis que leurs sections transversales qui débouchent dans les tuyaux
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d'amenée et d'bvacuation o, 5 sont des surfaces de révolution.
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1. Echangeur de pression qui comprimeun courant gazeux d'un étage de pression inférieur a. un étage de pression supérieur et qui détend, en échange, un deuxième courant gazeux de l'étage de pression supérieur à l'étage de pression inférieur, caracté- risé par une couronne cellulaire fixe (1) formée de canaux ser- vant d'écluses, et par deux distributeurs rotatifs (6, 7) qui, pendant leur rotation continue, relient les deux extrémités des
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canaux alternativement aux tuyaux d'amenée et à.'évaeui,iioi; C.:,3, respectivement 4,5) des deux courants gazeux.