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La présenta invention est relative aux appareils d'échange de chaleur et.:, en particulier, à une structure améliorée de rotor convenant spécialement pour être utilisée dans un préchauffeur d'air rotatif à ré- génération.
Dans un préchauffeur d'air rotatif à régénérations on prévoit un rotor cylindrique comportant des compartiments formés par des diaphrag- mes ou cloisons radiales, qui s'étendent vers l'extérieur à partir d'un montant axial du rotor jusqu'à une enveloppe concentrique audit montant.
Les compartiments renferment une matière transmettant la chaleur, qui, lorsque le rotor tourne.9 est d'abord esposée à des gaz chauds, de maniè- re à absorber la chaleur contenue dans ceux-ci, puis est exposée à de l' air pour y communiquer de la chaleur.
Dans les préchauffeurs de ce type, mis au point récemment,, la tendance a été d'utiliser des éléments de transfert ou de transmission de chaleur hautement efficaces dans le rotor. A mesure que l'on met au point des éléments de transfert de chaleur plus efficaces, il devient pos- sible de réduire les dimensions globales d'un préchauffeur à tel point que les préchauffeurs, dans lesquels ces éléments sont utilisés, contiennent une masse compacte et mince d'éléments de chauffage contenue dans des compartiments ménagés entre des cloisons de faible hauteur.
Etant donné que la différence de température se manifestant dans un rotor de ce type est appliquée à des cloisons présentant chacune une longueur relativement courte dans la direction axiale du rotor,, il se peut qu'il se produise., dans une certaine mesure.9 une distorsion thermique, en sorte que le rotor à tendance., dans son entièretè, à subir une déformation et un gauchissement dans une mesure suffisante pour détruire l'effet d'étanchéisation des joints d'étanchéité, qui sont prévus entre le rotor et l'enveloppe ou carter, du rotor et qui sont destinés à empêcher le mélange des gaz de sortie chauds avec l'air de combustion.
L'utilisation de plaques en acier relativement épaisses pour les cloisons dans un préchauffeur d'air de ce type s'est révélée partiellement satisfaisante pour la réduction de la distorsion thermique. Tou- tefois il. subsiste encore un gradient de température élevé dans chaque cloisong en sorte que ces cloisons ont tendance à subir une distorsion ou une déformation.
Pour éviter cette distorsion Indésirable, la présente invention concerne l'utilisation de moyens propres à réduire le gradient de température dans les cloisons. Ces moyens consistent,, en brefs à prévoir dans chaque cloison des chambres closes contenant une quantité prédéterminée d'eau, quia lorsqu'elle est exposée aux températures de fonctionnement du rotor., se vaporise partiellement, en sorte que les parois des chambres en question sont soumises à la température de l'eau ou à la température de la vapeur d'eau. Etant donné que la température de l'eau et la température de la vapeur d'eau doivent être égales dans ces conditions, la température de toutes les parois des chambres est maintenue à une valeur constante.
L'invention apparaîtra plus clairement au cours de la description détaillée suivante d'une forme d'exécution illustrative décrite en référence aux dessins ci-annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en plan fragmentaire montrant schématiquement une coupe d'un rotor de préchauffeur comportant deux cloisons radiales séparant des compartiments du rotor; - la figure 2 est une coupe d'un rotor en regardant dans la direction des flèches 2-2 de la figure 1; - la figure 3 est une graphique illustrant le gradient de tem-
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pérature moyen dans une cloison d'un préchauffeur de type courant; - la figure 4 est un graphique illustrant le gradient de température moyen dans une cloison suivant la présente invention;
- la figure 5 illustre le principe d'équilibrage de la température appliqué conformément à la présente invention, et - la figure 6 est une coupe verticale d'un préchauffeur d'air rotatif à régénération du type présentant des dimensions réduites.
Sur les dessins, la notation de référence 18 désigne l'enveloppe cylindrique d'un rotor, qui est divisé en compartiments 19, présentant la forme de coins ou de secteurs, par des diaphragmes ou cloisons radiales 26, reliant l'enveloppe du rotor au montant ou arbre 20 de celui-ci.
Le rotor tourne lentement autour de son axe, grâce à un moteur et à un engrenage réducteur 22 (figure 6), qui, dans le cas présent, est illustré comme étant en prise avec l'arbre du rotor. Les compartiments du rotor contiennent une matière de transfert de chaleur à régénération, qui se présente ordinairement sous la forme de plaques métalliques espacées l' une de l'autre, ces plaques absorbant d'abord de la chaleur des gaz chauds entrant dans le préchauffeur et émanant d'une chaudière ou d'une autre source de gaz chauds.
Pendant que le rotor tourne lentement autour de son axe, la matière d'échange de chaleur est ensuite déplacée dans le courant d'air passant à contre-courant vers le coté opposé du rotor. A- près avoir passé sur la surface de la matière de transfert de chaleur et avoir absorbé la chaleur de cette matière,le courant d'air chauffé est amené au foyer d'une chaudière ou à un autre lieu d'utilisation par des conduites appropriées. Un carter 28 entoure le rotor 24 et présente, à chaque extrémité, des plaques 30 en forme de secteur, qui présentent des orifices en 25 et en 27, pour permettre aux courants de gaz et d'air d' entrer dans le préchauffeur et de sortir de celui-ci, les plaques 30 présentant des rebords permettant la connexion des conduites d'entrée et de sortie pour l'air et pour le gaz.
Jusqu'à présent, il était de pratique courante d'utiliser des cloisons 26 ordinairement constituées par une plaque d'acier pleine s'étendant de l'arbre 20 du rotor à l'enveloppe 18 de celui-ci et présentant une hauteur légèrement supérieure à celle des compartiments délimités par ces cloisons et contenant la matière d'échange de chaleur cette dernière comportant la matrice du rotor de la manière illustrée à la figure 2. Sur cette figure, A désigne l'extrémité froide de la matrice et B l'extrémité chaude de celle-ci, tandis que les éléments C et D indiquent respectivement la direction de circulation du gaz chaud et de l'air froid, tout comme les flèches C et D de la figure 6.
Par suite de l'efficacité accrue des matières d'échange de chaleur, récemment mises au point, pour un préchauffeur de ce type, on peut utiliser un rotor à compartiments étroits ou peu profonds, présentant la même capacité globale que celle des types anciens de compartiments profonds.Toutefois, l'utilisation d'un rotor de faible hauteur, comportant des cloisons également de faible hauteur, peut donner lieu à une distorsion thermique excessive du rotor, à moins que des mesures de précaution appropriées soient prises pour équilibrer les températures et empêcher cette distorsion.
Conformément à l'invention, pour réduire la tendance des cloisons à subir une distorsion thermique, des trous peuvent être forés dans chaque cloison, de manière à former des chambres 40 àe la manière représentée aux figures 1 et 2. Une quantité prédéterminée d'eau est alors placée dans chaque trou, avant de fermer celui-ci à l'aide d'un bouchon 36. Le bouchon est, de préférence, soudé en place à l'aide d'un cordon de soudure continu 38, de façon que chaque chambre 40 forme une chambre étanche à la pression s'étendant axialement de l'extrémité chaude à l'ex-
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trémité froide du rotor.
L'invention est également applicable aux diaphragmes circonfé- rentiels, qui s'étendent entre des cloisons radiales de manière à subdi- viser les compartiments en forme de secteurs.
Lorsque le préchauffeur est mis en marche et que sa températu- re a atteint le niveau de fonctionnement,, l'eau contenue dans chaque cham- bre close 40 se vaporise partiellement, en sorte que la température de l' eau et cella de la vapeur d'eau saturée sont maintenues égales. Ainsi, une température constante règne dans toutes les chambres 40, tandis qu'une température sensiblement constante est établie dans l'axa des cloisons
26 de l'extrémité chaude à l'extrémité froide du rotor.
Comme montré à la figure 5, dans laquelle E désigne de l'eau et
F de la vapeur d'eau, le'principe de basée dont dépend le mode d'équili- brage de la température. réside dans le fait que, en cas de saturation., la température de la vapeur d'eau est égale à la température de l'eau, le coefficient de transfert de chaleur de la vapeur saturée à la paroi des chambres prévues à l'intérieur des diaphragmes ou cloisons étant d'envi- ron 3.000 BTU/pieds carrés-heure- F.tandis que le coefficient de trans- fert de chaleur du gaz ou de l'air à la surface extérieure des cloisons ou diaphragmes n'est que de 10 BTU/pieds carrés-heure- F.
Le coefficient de transfert de chaleur élevé à la surface intérieure des chambres permet une transmission aisée ae la chaleur de la vapeur aux parois métalliques des chambrcs, à l'extrémité froide des cloisons ou diaphragmes 26. Le gra- dient de température moyen résultante obtenu dans une cloison munie de chambres, est illustré schématiquement à la figure 4, dans laquelle on a porté en abscisse la hauteur des cloisons et en ordonnée la température.
On constate que le gradient de température moyen ests dans ce cas, sensiblement constant, alors que la gradient de température moyen obtenu dans les cloisons de type courante dépourvues de chambres., varie fortement comme montré à la figure 3.Aux figures 3 et 4 les lignes en traits pleins G et H se rapportent respectivement au gaz et à l'aire tandis que les lignes en traits interrompus indiquent le gradient de température moyen dans les cloisons séparant les compartiments du rotor.
Les diaphragmes ou cloisons à chambres du type décrit dans le présent mémoire peuvent être constitués par des éléments composites formant des canaux ou par des plaques espacées présentant entre elles des canaux fermés. Il est évident que ces variantes et modifications de structure, ainsi que d'autres modifications tombent entièrement dans la portée de la présente invention.
REVENDICATIONS
1. Dans un préchauffeur d'air à régénération, comportant un rotor divisé intérieurement en compartiments contenant une masse de matière de transfert ou de transmission de chaleur exposée alternativement à des courants de gaz chauds et d'air relativement froide le perfectionnement consistant à prévoir des cloisons dans le rotor., ces cloisons formant les compartiments précités et présentant une pluralité de chambres internes,, une masse d'un fluide vaporisable occupant un volume inférieur à celui de chaque chambre et des moyens pour fermer ces chambres de manière étanche, de façon que, lors du fonctionnement du préchauffeur une partie du fluide contenu dans lesdites chambres se vaporise,, de façon que ces chambres contiennent une vapeur saturée.