BE546025A - - Google Patents

Description

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   La présente invention est relative à des perfectionnements à des échangeurs de chaleur à récupération et particulièrement à leur adaptation au fonctionnement dans des conditions de température très élevée telles que celles qui existent dans des récupérateurs utilisés là où il faut une haute température du préchauffeur pour maintenir une température élevée au foyer. 



   Des exemples à titre d'illustration de récupérateurs fonctionnant à de hautes températures sont connus dans les fours à sole et dans les fours à coke. Ils sont habituellement construits en briques réfractaires et con- sistent en deux chambres complètement remplies d'éléments à grand développe- ment superficiel. L'écoulement des gaz de combustion ou des fumées et celui de l'air ou du gaz à chauffer sont périodiquement inversés en sorte que les gaz chauds et les gaz froids s'écoulent alternativement par les deux jeux de chambres. Le matériau à grande surface retient la chaleur des gaz chauds et la restitue aux gaz froids à chaque inversion. 



   L'économie réalisée par des récupérateurs dépend de la températu- re à laquelle l'air ou gaz entrant est préchauffé. Avec un gaz à une tempéra- ture de   16000F   l'économie théorique en combustible avec de l'air de combus- tion préchauffé à   200 Fes   d'environ 4 pour cents ;avec   400 F,   de 11 pour cents avec 600 F, de 15 pour cents ;avec 800 f, de 19, pour cents. 



   Dans les plans de fonctionnement normaux, les deux jeux de chambres récupératrices sont généralement inversés toutes les demi-heures. De ce fait, le processus dans les récupérateurs varie périodiquement ce qui est   désavan-   tageux pour la capacité du four. 



   L'objet général de la présente invention est de procurer un récu-   pérateur   qui permet de maintenir des températures de marche constantes, de sorte que la capacité du four sera considérablement augmentée. 



   Comme il est connu en soit, l'échangeur de chaleur à récupération a un élément constitutif formant enveloppe présentant des passages au tra- vers pour les agents gazeux chaud et froid, respectivement, et des conduits alignés d'entrée et de sortie reliés aux extrémités de ces passages en sorte de permettre l'écoulement à contre-courant des gaz chaud et froid à travers l'échangeur de manière telle que le gaz chaud est admis et le gaz froid dé- livré à une seule et même extrémité de l'élément enveloppe et que le gaz re- froidi et le gaz froid sont admis à l'autre extrémité de l'élément enveloppe. 



  Suivant l'invention, l'échangeur de chaleur a un élément constitutif en ro- tor qui comprend deux parties venant en bout l'une de l'autre dont la partie la plus voisine de l'entrée du gaz chaud et la sortie du gaz échauffé est faite de matériau céramique réfractaire et la partie la plus voisine de l'é- chappement du gaz refroidi et de l'entrée du gaz froid est fait de matériau   métallique.   



   Un tel échangeur de chaleur à récupération du type vertical a le gaz chaud admis et le gaz chauffé délivré à l'extrémité supérieure de l'élé- ment enveloppe et le gaz refroidi délivré, et le gaz froid admis, à   l'extré-   mité inférieure de cet élément enveloppe. L'élément rotor entouré par l'élé- ment enveloppe comprend deux parties superposées, dont la partie inférieure comprend un bâti structurel monté pour tourner, et dont la partie supérieu- re comprend une structure de matériau céramique réfractaire qui est portée par la partie inférieure et comprend des coques céramiques réfraotaires in- térieure et extérieure et des éléments céramiques réfractaires disposés dans l'espace intermédiaire entre ces coques céramiques réfractaires intérieure et extérieure. 



   La partie inférieure de l'élément rotor est avantageusement pour- vue aussi d'éléments absorbant la chaleur, par exemple les éléments en pla- ques ou tôles qui sont bien connus comme masse récupératrice dans les ha- bituels préchauffeurs d'air du type   Ljunstrom.   

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   L'élément enveloppe entourant l'élément rotor comprend un bâti structurel inférieur formant la partie portante de l'échangeur de chaleur et une partie supérieure maintenue par ledit bâti structurel et construit en matériau céramique réfractaire. Le bâti structurel de l'élément enveloppe comprend une plaque terminale comprenant des plaques en secteurs qui s'éten- dent depuis la partie centrale dudit bâti structurel de l'élément envelop- pe,et la partie supérieure de. matériau céramique réfractaire de l'élément enveloppe comprend un arc de matériau céramique réfractaire qui fait pont sur la partie supérieure de l'élément enveloppe et fournit des moyens en sec- teurs alignés avec les plaques en secteurs du bâti structurel inférieur de l'élément enveloppe.

   Ainsi est prévu une premier passage pour l'écoulement à travers l'échangeur de chaleur du gaz chaud et un second passage pour l'écoulement à travers l'échangeur du gaz froid à échauffer. 



   Un autre objet de l'invention est de procurer un dispositif pour faire tourner l'élément rotor, qu procurera la partie portante ou bâti structurel de l'élément rotor avec un ensemble de palier à billes sur lequel l'élément rotor est porté par son propre poids et sur lequel le rotor peut être actionné et dans lequel l'une des voies comprend une crémaillère à broches ou moyen similaire tandis que l'autre voie sert de support pour re- lier l'ensemble au bâti structurel formant la partie intérieure de l'élément enveloppe et où on peut avoir facilement accès à l'intérieur des éléments de voie pour le retrait ou le remplacement du palier à billes. 



   D'autres objets de la présente invention sont de procurer un en- semble de palier à   billes sur-;lequel   le poids de l'élément rotor est porté au moyen de moyens porteurs ou chaises répartis périphériquement,   s'éten- .   dant radialement depuis le bâti structurel de l'élément rotor, des moyens étant prévus en outre pour distribuer le poids du rotor à autant de billes que possible autour de chaque point de contact et entre chaque élément por-. teur de l'élément rotor et la voie sur laquelle l'élément porteur repose et d'augmenter les points d'application des forces venant du poids de l'é lé - ment rotor suivant la circonférence de l'ensemble de palier à billes.

   D'au- tres objets encore sont de procurer un auto-centrage du rotor sur l'ensemble de palier à billes et de procurer des moyens pour fixer l'élément rotor et la voie de palier pouvant tourner en positions périphériques relatives et de permettre les mouvements radiaux relatifs entre l'élément rotor et les voies respectives de l'ensemble de palier à billes, une situation coaxiale du ro- tor par rapport aux voies et un alignement parfait des deux voies restant maintenus. D'autres objets sont de procurer un dispositif pour l'élément ro- tor tournant qui soit peu coûteux à fabriquer, facile à installer et à enle- ver, et d'un bon rendement. 



   Pour une meilleure compréhension de la nature détaillée de l'inven- tion, de la manière dont elle peut être mise en oeuvre et des avantages à re- tirer de son emploi pour un effet pratique, on se référera à la partie sui- vante de la présente description, considérée avec les dessins annexés illus- trant à titre d'exemple, mais sans limitation, différents exemples de cons- truction réalisant les principes de l'invention. 



   Sur les dessins : - la figure 1 est une coupe verticale centrale d'un échangeur de chaleur rotatif réalisant les principes de l'invention, ladite coupe étant faite perpendiculairement à un plan à travers les dispositifs en secteurs de l'échangeur de chaleur ; - la figure 2 est une coupe faite suivant les lignes 2-2 et 2'-2' respectivement, à la figure 1, d'une partie de l'échangeur de chaleur compre- nant divers compartiments supérieurs et inférieurs de l'élément rotor et montre la disposition des matériaux récupérateurs de chaleur respectifs-dans 

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 les compartiments supérieurs et inférieurs. 



   - la figure 3 est une vue en perspective, én partie fragmentée, de l'échangeur de chaleur montré aux figures 1 et 2 ; - la figure 4 est une coupe verticale fragmentée, à échelle agran- die, d'une partie de la structure montrée aux figures 1 et 2 ; - la figure 5 est une vue en perspective, fragmentée, d'un élément rotor montrant une autre forme de construction, de rotor. 



   Se référant maintenant plus particulièrement aux figures 1 à 4 des dessins, on y illustre une forme convenable de préchauffeur pour mettre en oeuvre l'invention. L'appareil montré comprend une structure d'enveloppe extérieure fixe indiquée généralement par 10, comprenant un bâti structurel inférieur 12 formant une partie portante de l'échangeur de chaleur et une partie supérieure 14 maintenue par le bâti structurel et faite de réfractai- res isolants 16. Le bâti structurel 12 de l'enveloppe est pourvu d'une pla- que terminale 18 qui a deux ouvertures en forme de secteurs, ou lumières 20 et 22 situées généralement de côtés opposés d'un plan diamétral à travers l'échangeur de chaleur et séparées par les secteurs 24 et 26 de la plaque terminale 18.

   Les lumières 20 et 22 sont reliées respectivement à des con- duits 28 et 30 pour conduire l'un des fluides d'échange de chaleur au rotor et éloigner l'autre du rotor. La partie supérieure 14 de la structure d'en- veloppe est pourvue d'un arc suspendu 32 qui fait pont sur la partie supé-   rieure. et   présente des dispositifs en secteur 34 et 36 alignés avec les plaques secteurs 24 et 26 du bâti structurel 12 de la structure enveloppe. 



  L'arc suspendu 32 comprend deux poutres d'acier 38 et 40 supportant un cer- tain nombre de formes en arcs suspendues 42 de réfractaire isolant qui sont formés avec des surfaces latérales inclinées 44 pour donner des lumières en forme de secteurs 46 et 48, alignées respectivement avec les lumières 20 et 22 dans la plaque 18 et communiquant respectivement avec les conduits 50 et 52 de réfractaire isolant pour conduire le fluide mentionné en premier lieu à distance du rotor et amener l'autre fluide au rotor.

   L'écoulement à contre- courant des deux fluides assure un transfert de chaleur à meilleur rendement et suivant cette pratique, l'appareil illustré est reliée de façon telle que par exemple de l'air froid à échauffer entre par le conduit 28 et la lu- mière 20 pour s'écouler vers le haut à travers le rotor et être délivré dans la direction de la flèche 54 à travers la lumière 46 et le conduit 52, tah- dis que le gaz chaud à refroidir est admis par le conduit 52 et la lumière 48 au haut du rotor et après avoir donné sa chaleur est délivré de là   par.la   lumière 22 et le conduit 30, comme indiqué par la flèche 56.

   Avec ces rela- tions il sera évident que l'extrémité supérieure de l'appareil sera plus chaude que l'extrémité inférieure en cours de marche et pour la commodité l'extrémité supérieure de l'appareil, à laquelle est admis du fluide chaud et dont le fluide échauffé est délivré sera dite l'extrémité "chaude", l'au- tre étant dite l'extrémité   "froide".   La partie supérieure de l'enveloppe faite de réfractaire isolant qui, suivant l'invention, forme l'extrémité chau- de de l'appareil est maintenue par le bâti structurel et ne repose pas sur la base. 



   Suivant le principe à la base de la construction de la structure d'enveloppe, l'élément rotor, indiqué généralement par 58, comprend aussi deux parties superposées dont la partie inférieure comprend un bâti struc- turel en plaques ou tôles, 60, monté pour tourner, et dont la partie supé- rieure comprend une structure 62 de matériau céramique réfractaire. 



   Pour simplifier la construction de l'élément rotor, sa partie in- férieure est formée de panier 64 en forme de secteurs en sorte que chaque panier peut être facilement remplacé avec un minimum d'inconvénients et de travail. 

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   Dans la forme de réalisation montrée aux figures 1 à 3, le rotor 58 est en forme de cylindre et les paniers 64, dont la partie inférieure 60 du rotor est faite, sont assemblées autour du centre du rotor avec leurs côtés radiaux 66 l'un contre l'autre, en sorte que la multiplicité des pa- niers forme un anneau complet autour du centre du rotor. Chaque panier 64 comprend des parois latérales radiales 68.et des parois en côtés de poly- gones intérieure et extérieures   dextrémité   70 et 72 et chacune des dites parois est composée de sections de tôles à double paroi à leur dessus et à leur dessous.

   Les faces à tôles radiales juxtaposées 66 présentent des pro- longements 74 et 76 marginaux disposés radialement et axialement, respecti- vement, lesquelles parties marginales venant l'une contre l'autre sont   bou-   lonnées ou rivées ensemble pour obtenir une unité cohérente servant comme partie portante 60 de l'élément   rotDr.   Les sections d'extrémité extérieures et intérieures à double paroi, arquées et venant l'une contre l'autre air- conférentiellement, 70 et 72,

   des paniers 64 créent des parois circulaires complètes fournissant les coques intérieure et extérieure de la partie por- tante du rotor et les sections à double paroi en juxtaposition radiale 68 des paniers 64 forment des cloisons qui s'étendent radialement vers l'extérieur de la coque intérieure 70 à la coque extérieure 72 de la partie portante 60 du rotor et divisent l'espace annulaire entre les coques de ladite partie portan- te en un certain nombre de compartiments 78 en forme de secteurs. Chacun des- dits compartiments 78 est encore subdivisé par des sections ennciordes 80 de la même nature de tôles à double paroi que les sections de parois des paniers 64, en un nombre plus grand de compartiments 82.

   Les sections en cordes sont pourvues à leur fond ou près de leur fond de moyens 84 dans lesquels des supports convenables tels que les barres 86 sont ancrés pour supporter des , éléments 88 de plaques ou tôles échangeuses de chaleur, suivant la pratique: bien connue. 



   La partie supérieure 62 du rotor 68 comprend des sections de pa- rois de partie radiale 90 ainsi que des sections de paroi de coques intérieu- re et extérieure arquées 92 et 94, toutes faites de matériau céramique ré- fractaire et chacune desdites sections de paroi s'alignant avec les cloisons radiales et les sections de coques intérieure et extérieure, respectivement, du bâti structurel 60 du rotor et portées par elles.

   Les compartiments 96 en forme de secteurs en quoi la partie supérieure du rotor est divisée sont encore subdivisés en un certain nombre de compartiments 98 par des sections de parois en cordes 100 de réfractaire s'alignant avec les sections de tôles en cordes 80 dans le bâti structurel 60 et portées par la* La largeur de chaque section creuse à double paroi 70 et 72, respectivement, qui forment les coques intérieure et extérieure de la partie inférieure du rotor, corres- pond en largeur à la largeur des coques intérieure et extérieure 92 et 94 respectivement, de réfractaire dans la partie supérieure du rotor. La lar- geur totale de chaque parie de cloisons radiales creuses s'aboutant, de la partie inférieure du rotor, correspond à la largeur des cloisons radiales 90 de réfractaire dans la partie de rotor supérieure.

   La largeur des sections transversales creuses à double paroi 80 de la partie inférieurs du rotor est semblablement égale à la largeur des sections transversales 100 de   réfrac-   taire de la partie supérieure du rotor. En outre, les parois longitudinales des sections creuses à double paroi inférieures qui, par suite, s'alignent avec les surfaces longitudinales des sections de parois réfractaires supérieu- res sont pourvus de prolongements vers le haut, 102, 104 et 106 qui servent comme brides entre quoi sont assises les bases des sections de parois ré- fractaires.La partie supérieure est remplie de matériau d'échange de cha- leur sous forme d'éléments céramiques réfractaires qui peuvent consister en tubes 108 empaquetés côte à côte ou d'autres formes réfractaires empaquetées. 



  Pour supporter le matériau réfractaire récupérateur 108 dans les comparti- ments 98 de la partie réfractaire 62 du rotor, des compartiments 82 de la partie de bâti structurel 60 du rotor sont couvertes, en plafond, de grilla- 

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 ges 110. 



   Le rotor est porté de manière à pouvoir tourner par un palier pé- riphérique qui est généralement indiqué par 112 et à un élément de palier inférieur 114 fixé à la plaque d'extrémité 18 à l'extrémité froide de pré- chauffeur et un élément de palier supérieur indiqué généralement par 116 qui porte le rotor. 



   Le rotor est ainsi supporté à sa périphérie,de manière à pouvoir tourner, par le palier 112 plutôt qu'en son centre ou près de son axe de   rotation,les:nombreux   avantages du support périphérique qui ressortiront de ce qui suit étant assurés par le fait qu'on a prévu une construction de pa- lier dont la nature et le fonctionnement permet au support périphérique d'ê- tre obtenu à peu de frais et avec, non seulement un long facteur de vie mais aussi une facilité relative de démontage et de remplacement lorsque se pro- duit de l'usure. 



   Comme il a déjà été souligné, c'est le bâti strcturel 60 du rotor qui porte   bipartie   supérieure réfractaire 58 du rotor et c'est le palier périphérique 112 qui supporte le bâti structurel du rotor, en sorte que le rotor est porté par le bâti structurel 12 de la structure de l'enveloppe à ou près de l'extrémité froide du préchauffeur. 



   L'élément de palier inférieur 114 qui peut être un anneau conti- nu ou être fait d'un certain nombre de segments est pourvu d'un évidement annulaire 118 dans les coins duquel sont logés des tronçons arqués de fil 120 fournissant des rails inférieurs sur lesquels peuvent rouler une multipli- cité de billes 122. Le nombre des tronçons ou sections de fil dans chaque circonférence peut varier et si on le désire, chaque rail peut consister en une seule pièce. Les joints entre des extrémités voisines de fil seront ce- pendant échelonnés. 



   L'élément supérieur de palier   116   peut comprendre un anneau rigide mais dans la construction montrée celui-ci est composé d'une multiplicité d'éléments arqués 124 fournissant chacun une section en segments d'un évide- ment annulaire 126 formant la voie de roulement supérieure pour les billes 122, s'alignant avec la voie de roulement inférieure 118. Les éléments ar- qués 124 portant des broches 128qui forment les dents d'une crémaillère périphérique avec laquelle engrène une roue d'engrenage menante (non montrée) pour faire tourner le rotor.

   Des tronçons arqués supplémentaires de fil 120 dans les coins de l'évidement 126 fournissent des rails supérieurs mis en contact de roulement avec les billes 122, ces dernières étant maintenues dis- tancées périphériquement par l'organe de retenue 130 qui est aussi, avanta- geusement, sous forme d'une série d'éléments en segments séparés. 



   Comme dans le cas des rails inférieurs, les joints dans les rails supérieurs seront échelonnés tous deux l'un par rapport à l'autre et aussi par rapport aux joints des rails inférieurs, en sorte qu'aucune bille ne pas- se sur plus d!un joint à la fois. 



   Les faces latérales radiales 66 en   coïncidence   des paniers 64 for- mant la partie portante du rotor présentent des prolongements radiaux 132 et au moyen desdits prolongements servant comme supports ou taquets qui repo- sent directement sur l'élément supérieur tournant de palier 116, le rotor 58 peut être porté au moyen du dit élément de palier tournant. Encore que le poids du rotor 58 peut être considérable dans certains cas il n'y a pas besoin d'autres moyens pour attacher le rotor à l'élément de palier pou- vant tourner 116 mais le rotor tourne simplement avec l'élément tournant de palier lorsqu'on fait tourner celui-ci, en raison du contact à frottement entre les taquets porteurs 132 et l'élément de palier tournant 116. 



   Dans la présente forme de réalisation, le rotor devient chaud en 

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   ..ours   de marche et se dilate radialement par rapport à   l'enveloppe.   Les ta-   quets   ou supports 132 du bâti structurel 60 du rotor et portant celui-ci sont   ¯ibres   de glisser sur l'élément de palier tournant 116 mais en particulier dans des constructions de rotor de très grand diamètre du fait de la chaleur conduite à l'élément supérieur du palier, celui-ci augmentera   considérable-   ment de largeur en sorte que l'alignement exact entre les voies des éléments de palier supérieur et inférieur serait affecté.

   Pour éviter la dilatation différentielle entre les éléments de palier supérieur et inférieur du fait de la différence de température, il est à conseiller de constituer, comme dit plus haut,l'élément de palier qui peut tourner de segments 124 mobiles les uns par rapport aux autres permettant la dialatation et la contraction radiales de l'élément de palier pouvant tourner tout en maintenant l'ali- gnement axial des voies de palier supérieure et inférieure. 



   La multiplicité de segments d'anneau 124 est faite d'éléments mo- biles indépendamment en direction radiale par rapport aux supports de rotor ou taquets 132 et guidés individuellement par rapport à ceux-ci d'une maniè- re qui sera décrite plus bas. Généralement au moins un support porteur 132 est amené à s'aligner avec chaque élément en segment d'anneau 124, ce der- nier étant fixé périphériquement par rapport au rotor et la dite rotation périphérique maintenue est réalisée au moyen des taquets ou supports porteurs 132. 



   Cependant, comme il n'est pas possible en pratique de fabriquer le préchauffeur avec assez de précision pour amener tous les taquets porteurs 132 à faire contact avec l'élément de palier tournant 116, dans la construc- tion montrée, des moyens élastiques en forme de plaques ressorts arquées vers le haut, 134, sont prévus entre chaque support ou taquet 132 et l'élément de palier pouvant tourner 116. Une telle plaque ressort est conçue par exem- ple pour permettre une déformation élastique de 1 à 2 mm. Outre l'avantage d'une distribution des forces uniforme sur la pièce de palier 116 pouvant tourner, ces moyens élastiques 134 reposant à leurs deux extrémités sur l'é- lément de palier pouvant tourner 116 procurent le double de points d'appli- cation des forces sur l'élément de palier pouvant tourner.

   L'élément de pa- lier pouvant tourner qui peut être fait en par exemple six sections en seg- ments ou davantage suivant les dimensions du préchauffeur peut pour des rai- sons de prix n'être fait que d'épaisseur limitée parce que le poids du rotor est distribué seulement'- sur un nombre relativement petit de billes 122 le long de l'anneau de palier en comptant depuis le point d'application ou de contact.Une augmentation du nombre de points d'application des forces se traduit en ce qu'un plus grand nombre de billes portent le poids du rotor. 



   L'agencement général des supports ou taquets 132 et des sections en segments 124 sur l'anneau de palier 116 est de préférence tel qu'on ob- tient une distribution symétrique des parties et que la charge aussi est distribuée uniformément.Les moyens élastiques peuvent être utilisés pour faire pont sur les joints 136 entre les sections en segments 124 sur l'an- neau de palier 116, auquel cas le nombre des sections en segments 124 cor- respond au nombre de paniers 64 ou, éventuellement à une fraction entière de   ceux-ci*.   Avec les plaques ressorts situées de cette manière comme moyens faisant pont entre les extrémités des sections en segments 124, le poids du rotor est transmis par les supports 132 à chaque section en segment enco- re en deux points, savoir près de leur extrémités. 



   Les plaques ressorts arquées 134 sont en contact avec les supports de rotor 132 au sommet de l'arc et pour maintenir l'alignement entre les di- tes parties, les plaques ressorts sont pourvues de moyens de guidage sous forme de saillants 138 s'alignant avec les supports de rotor correspondants    132 et lesdits moyens de guidage servant d'une part comme moyens d'entraînemen pour l'élément de palier tournant et d'autre? par comme moyens pour centrer le rotor lors de sa 'dilatation et de sa contraction radiale du fait de   

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 l'échauffement et du refroidissement respectivement, Du fait de sa concep- tion le ressort en plaque est facile à enlever et il peut par exemple être retiré au moyen d'un outil convenable et une section en segment 124 du pa- lier supérieur peut alors être enlevée sans soulever le rotor.

   Après monta- ge de la section en segment de l'anneau supérieur de palier, la plaque res- sort est poussée en place. 



   Les plaques ressorts 134 sont fixées dans le sens périphérique aux sections en segments 124 de l'élément de palier pouvant tourner 116 au moyen de broches d'arrêt 140 fixées aux sections en segments et fonctionnant comme 
Clavettes dans des trous ou évidements 142 près des extrémités des plaques ressorts. 



   La structure qui vient d'être décrite présente de nombreux avan- tages importants par rapport aux frais d'établissement comme aux frais d'en- tretien. En ce qui concerne les premiers, l'usage d'éléments de fil 120 pour donner les voies pour les billes élimine la nécessité de prévoir des surfaces finies avec soin pour former les évidements 118 et 126. Les éléments de fil eux-mêmes sont très peu coûteux, étant faits avantageusement de corde à pia- no ou d'autre métal à teneur élevée en carbone ou d'acier ou de métal de na- ture élastique similaire.

   Les billes 122 sont avantageusement du genre uti- lisé dans les paliers à billes ordinaires, et peuvent aussi être relativement peu coûteuses puisque l'action du palier est telle qu'il ne faut pas un haut degré de précision dans les pièces, et les billes rebutées dans les paliers à billes ordinaires, parce qu'elles ne satisfont pas aux tolérances   dimen   sionnelles, peuvent être facilement utilisées. La raison de ceci est que le nombre de billes utilisées pour le poids porté est tel que les billes défor- ment les fils assez pour créer d'étroites voies sur les rails, et l'élasti- cité du métal des rails et des billes elles-mêmes est suffisante pour com- penser de petites variations dimensionnelles. La déformation élastique qui est possible avec la construction décrite assure aussi une distribution uni- forme du poids porté par le palier.

   Cette construction est rendue pratique- ment possible en raison du fait que dans un appareil du genre considéré la vitesse de rotation n'est que d'un petit nombre de tours par minute, en sor- te que même dans le cas de rotors de diamètre relativement grands, la vites- se linéaire de fonctionnement du palier est très faible comparée à celle qui se rencontre dans les applications usuelles de paliers antifriction. L'usu- re est ainsi très lente, en particulier parce que les conditions de tempéra- ture peuvent être contrôlées en sorte que le palier puisse être facilement graissé. En raison de la nature antifrrction du palier, la consommation de puissance est très faible. 



   En raison de la manière dont les voies des rails sont formés sur les rails par l'action du palier lui-même, des sections ou segments des rails et également des billes individuelles qui sont usées exagérément ou présen- tent d'autres défauts peuvent facilement être remplacées et ceci se fait ai- sément parce que le bâti structurel 12 de l'enveloppe est pourvu d'une porte amovible 144, donnant accès de l'extérieur de l'enveloppe aux billes et aux rails. Dans la construction montrée, les billes et les segments de rails peu- vent être enlevés alors que le   palier.-est   sous charge.

   Même des paniers 64   complétée   peuvent être remplacés de manière semblable pourvu que l'ouverture de la porte 144 soit assez grande, 
Il sera évident que la construction de palier est telle que non seulement l'élément de palier inférieur 114 est fixé tant radialement qu'a- xialement par rapport à la plaque d'extrémité   18,   mais aussi l'élément supé- rieur de palier 116, qui est fixé radialement par les billes 122. La cré- maillère 128 est ainsi fixée par rapport à la structure fixe portant l'engre- nage d'entraînement ce qui permet l'emploi de formes simples et peu coûteu- ses d'engrenages et rend aussi l'appareil adaptable à une commande à friction. 

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   La position axialement fixée de l'élément de palier 116 par rap- port à la plaque d'extrémité 128 est très importante du point de vue d'une étanochéité effective, puisqu'elle maintient l'extrémité de la coque exté- rieure du rotor située axialement de manière   sensiblement   fixe par rapport à la plaque d'extrémité voisine, sans considération d'effet de cuvette ou autre distorsion du rotor provoquée par les différences de température. Com- me la liberté de dilatation latérale et de contraction du rotor est permise par la liaison à glissement entre les supports de rotor 132 et la pièce de palier supérieure, il n'y a pas de fatigue naissant de la distorsion de ro- tor qui soit imposée à ce dernier. 



   Avec l'extrémité du rotor ainsi fixée axialement à sa périphérie, une fermeture étanche effective entre la plaque d'extrémité 18 et le périmè- tre extérieur du rotor est facile à obtenir avec une forme de garniture très simple et peu coûteuse.Dans l'appareil montré, la garniture périphérique 
146 est portée par le rotor, étant avantageusement de forme consistant en une multiplicité de feuilles de métal relativement tendre et malléable serré sur la coque extérieure 72 de la partie inférieure 60 du rotor par des éléments en anneaux 148.

   La fermeture étanche entre le périmètre intérieur de la par- tie du rotor inférieur 60 et la plaque d'extrémité 18 est obtenue par une garniture semblable 150 et le bord supérieur extérieur de la coque extérieu- re 72 de la même partie de rotor 60 s'adapte de manière étanche contre la partie voisine 152 du bâti structurel par un joint périphérique similaire 
154. Des joints du genre mentionné ont une usure très petite et une faible consommation de puissance due au frottement, puisqu'ils sont sensiblement exempts de pression de contact, mais manifestement ils peuvent être très efficaces seulement entre des parties ayant un jeu sensiblement constant com- me produit dans la présente inventipn.

   Des joints radiaux s'étendant depuis les cloisons 66, 68 dans la section inférieure du rotor sont indiqués en 
156, 
Pour aider à maintenir le jeu le plus constant possible entre la coque de rotor et la plaque terminale, la dilatation différentielle en direc- tion axiale entre la structure de palier près du rotor échauffé et l'anneau 
12 d'enveloppe extérieure exposée à l'atmosphère ambiante plus froide sera maintenue à un minimum. Dans ce but, il est désirable de placer le palier à ou près de l'extrémité froide du rotor où il y a le moins de rayonnement de la coque et où la chaleur peut être transmise par conduction par le rotor est la moindre. 



   Pour refroidir les poutres d'acier 38 et 40 qui supportent l'arc suspendu 32, les parties supérieures des poutres   peuvent'.être   disposées dans des chenaux 158 et 160 prévus dans la paroi 162 de formes réfractaires qui sé- pare les passages de fluide à l'extrémité chaude du préchauffeur et à travers quoi un agent de refroidissement tel que de l'air peut être mis en circula- ti on . 



   Un échangeur de chaleur du type rotatif suivant l'invention pour des applications à un four à coke aurait satisfait aux exigences suivantes : 
Quantités d'air et de gaz, respectivement à 60 F-900 pieds cubes par sec. 



   Température des gaz entrant dans le récupérateur - 2750 à   2550 F.   



   Température des gaz quittant le récupératueur - 600 F en moyenne. 



   Température de l'air quittant le récupérateur -   20Q F.   



   Chute de pression dans le récupérateur - 3 à 4 mm d'eau. 



   L'emploi d'un récupérateur rotatif suivant l'invention rend possi- ble de maintenir des températures de marche constantes qui augmenteront la capacité du four d'elviron 15 % et qui, pour un four de la capacité mention- née, s'évalueraient à une capitalisation de 1.500.00. L'invention a ré- solu le problème de la conception d'un récupérateur rotatif efficace à température élevée. 

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   Dans la forme de réalisation d'un préohauffeur montré en partie à la figure 5, la partie inférieure 164 du rotor sert seulement de porteur pour la partie supérieure 166 du rotor fait de réfractaire et comme moyen pour faire tourner la masse récupératrice prévue dans la partie supérieure du   rotor.   La partie inférieure du rotor 164 comprend un bâti structurel ayant la forme d'une roue à rayons comprenant un polygone intérieur et un polygone extérieur 168 et 170 respectivement, et des rayons 172 qui relient les coins de ces polygones. Les polygones forment les parties de moyeu et de jante, respectivement, et les rayons forment les ais de la roue et tous sont faits de sections de tôle dressée sur champ et pourvues à leurs bords supérieurs de fers en U 174 qui y sont soudés.

   Les fers en U fournissent des chenaux dans lesquels les bases de section de coques intérieure et ex- térieure 178 et les sections de paroi en portions radiales sont assises. 



   Les dites sections de parois sont faites de réfractaire en briques ou car- reaux 182 reliées par des rainures et languettes   184.   Pour éviter la répé- tition, l'illustration et la description des sections de paroi transversales et du remplissage céramique échangeur de chaleur sont omises.Les rayons 
172 présentent des prolongements radiaux   186   qui sont portés par la pièce de palier supérieure tournante 116 de la même construction que montrée aux figures 1 à 4, Pour réduire la portéede   l'arc   suspendu 32 qui, dans de grandes unités de préchauffage, peut être considérable, le milieu de l'arc est supporté par un poteau 188 situé au centre du rotor. 



   Il est manifeste que l'invention simplifie la construction de l'é- changeur de chaleur, en sorte que celui-ci puisse être fait en sections et paniers à l'usine et que ces pièces soient expédiées comme unités individuel- les dont l'échangeur de chaleur sera fabriqué à l'endroit de son utilisa- tion. 



   De ce qui précède, il sera évident que les principes de l'invention peuvent être mis en oeuvre au moyen d'une grande variété de formes de réali- sation structurelles, que diverses particularités peuvent être combinées de différentes manières et que certaines particularités peuvent être employées à l'exclusion d'autres. L'invention est par conséquent à comprendre comme embrassant toutes les formes d'appareils tombant dans le cadre des revendi- cations subséquentes. 



   REVENDICATIONS. 



   1.-   Echangeur   de chaleur à récupération pour milieux gazeux, ayant un élément enveloppe présentant des passages à travers lui pour les gaz chaud et froid, respectivement, des conduits d'admission et d'échappement alignés reliés aux extrémités desdits passages de façon à prévoir l'écoulement à contre-courant des gaz froid et chaud à travers l'échangeur de telle maniè- re que le gaz chaud soit admis à et que le gaz échauffé soit délivré d'une seule et même extrémité de l'élément enveloppe et que le gaz refroidi soit délivré et le gaz froid admis à l'autre extrémité de l'élément enveloppe, et un élément rotor comprenant deux parties placées en bout l'une de l'au- tre,

  dont la partie la plus voisine de l'entrée du gaz chaud et de la sortie du gaz échauffé est faite de matériau céramique réfractaire et dont la par- tie la plus proche de la sortie du gaz refroidi et de l'entrée du gaz froid est faite de matériau métallique. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. 2.- Echangeur de chaleur rotatif du type vertical pour milieux ga- zeux, ayant un élément enveloppe présentant des passages à travers lui pour des gaz chaud et froid, respectivement, des conduits d'admission et d'échap- pement alignés reliés aux extrémités desdits passages de façon à prévoir l'é- coulement à contre-courant des gaz froid et chaud à travers l'échangeur de telle manière que le gaz chaud soit admis à et le gaz échauffé délivré de l'extrémité supérieure de l'élément 'enveloppe et que le gaz refroidi soit dé- <Desc/Clms Page number 10> livré de et le gaz froid admis à l'extrémité inférieure de l'élément envelop- pe,

   et un élément rotor entouré par l'élément enveloppe et comprenant deux parties superposées dont la partie inférieure comprend un bâti structurel en plaques ou tôles monté pour tourner et dont la partie supérieure comprend une structure de matériau céramique réfractaire porté par la partie infé- rieure et comprenant des enveloppes en matériau céramique réfractaire inté- rieure et extérieure et des éléments céramiques réfractaires disposés dans l'espace intermédiaire entre lesdites coques de matériau céramique réfrac- taire intérieure et extérieure.

   3.- Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 2, dans lequel le bâti structurel à plaques ou tôles comprend une roue à rayons dont les parties de moyeu et de jante sont en alignement avec les coques intérieu- re et extérieure, respectivement, de la partie supérieure de l'élément ro- tor.

   4.- Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 3, dans lequel la partie supérieure de l'élément rotor est pourvue de cloisons ra- diales divisant l'espace intermédiaire entre les coques intérieure et exté- rieure de la dite partie supérieure en une multiplicité de compartiments en forme de secteurs, lesdites cloisons étant faites de matériau céramique ré- fractaireetes alignant chacune avec"un rayon du bâti structurel.

   5.- Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 4, dans lequel des sections de parois transversales en tôle et en matériau cérami- que réfractaire dans les parties inférieure et supérieure de l'élément rotor, respectivement, divisent les compartiments respectifs, disposés circonféren- tiellement, de l'élément rotor, en une multiplicité de sous-compartiments disposés radialement, chaque paroi transversale de matériau céramique réfrao- taire dans la partie supérieure de l'élément rotor s'alignant avec une paroi en tôle transversale correspondante dans la partie inférieure de l'élément rotor et étant supporté par là.

   6.- Echangeur de chaleur à rotor suivant la revendication 4, dans lequel des moyens à grillages sont prévus dans le bâti structurel de l'élé- ment rotor pour porter le matériau d'échange de chaleur à récupération mon- té dans les compartiments de la partie supérieure de l'élément rotor.

   7. - Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 6, dans lequel le matériau d'échange de chaleur à récupération monté dans les compar- timents de la partie supérieure de l'élément rotor comprend des tubes cérami- ques réfractaires empaquetés côte à côte dans la partie supérieure de l'élé- ment rotor.

   8.- Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 5, dans lequel les parties de moyeu et de jante ainsi que des rayons et les sections de parois transversales du bâti structurel de l'élément rotor possèdent des prolongements vers le haut servant comme brides entre lesquelles sont assi- ses les bases des sections de parois en matériau céramique réfractaire.

   9.- Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 2, dans lequel des éléments récupérateurs sont disposés dans l'espace intermédiaire entre les coques de tôle du bâti structurel et en tôles de l'élément rotor.

   10. - Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 9, dans lequel les éléments récupérateurs disposés dans le bâti structurel en tôles de l'élément rotor comprennent des éléments en tôle.

   11.- Eohangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 2, dans lequel des moyens à palier sont prévus pour supporter à rotation l'élément rotor à la périphérie extérieur-,du bâti structurel en tôles de l'élément ro- tor, par rapport à l'élément enveloppe. <Desc/Clms Page number 11>

   12.- Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 11, dans lequel les dits moyens à palier comprennent deux éléments de palier co- axiaux à l'élément rotor, un premier desdits éléments de palier étant asso- cié au bâti structurel en tôle de l'élément rotor et monté pour tourner avec lui, un second desdits éléments de palier étant associé à l'élément envelop- pe et fixé avec lui du point de vue rotation, et l'un desdits éléments de palier et l'élément constitutif auquel il est associé étant mobiles l'un par rapport à l'autre,, 13.- Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 12, dans lequel le bâti structurel en tôle de l'élément rotor est pourvu de moyens de support s'étendant radialement portés par l'élément de palier avec lequel le dit bâti structurel en tôle de l'élément rotor est associé.

   14.- Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 13, dans lequel au moins un des éléments de palier comprend une multiplicité de sections en segments mobiles les unes par rapport aux autres, permettant une dilatation et une contraction axiale de l'élément de palier.

   15. - Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 12, dans lequel l'élément de palier associé à l'élément rotor est pourvu de mo- yens d'entraînement pour un entraînement périphérique de l'élément rotor.

   16.- Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 12, dans lequel les moyens à paliers comprennent un élément porteur inférieur at- taché à l'élément enveloppe et ayant un évidement annulaire à sa faice supé- rieure, coaxial à l'élément rotor, un élément supérieur pouvant tourner por- tant le rotor et ayant un évidement annulaire à sa face inférieure, propre à s'aligner avec l'évidement annulaire dans l'élément porteur inférieur, des tronçons arqués de fil situés dans le coin desdits évidements annulaires, et des éléments de palier anti-friction mis en contact de roulement avec les rails inférieurs et supérieurs procurés par les tronçons arqués de fil situ- és dans ledit évidement annulaire.

   17.- Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 16, dans lequel l'élément rotor est pourvue de moyens de support s'étendant radiale- ment supportés en des points répartis à la périphérie de l'élément de palier supérieur tournant.

   18.- Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 17, dans lequel les moyens de support comprennent des pales s'étendant radiale- ment.

   19.- Echangeur de chaleur rotatif suivant les revendications 3 et 18, dans lequel les moyens de support comprennent des prolongements s'éten- dant radialement de rayons du bâti structurel de l'élément rotor.

   20. - Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 17, dans lequel une multiplicité de moyens de support élastiques répartis circonfé- rentiellement reposent sur l'élément supérieur pouvant tourner et sont pro- pres à s'aligner chacun avec les pales verticales s'étendant radialement à partir des paniers, pour soutenir par là le poids de l'élément rotor, de manière élastique.

   21.- Echangeur de chaleur rotatif du type vertical ayant un élément enveloppe, un élément rotor comprenant deux parties superposées dont la par- tie inférieure comprend une multiplicité de paniers de tôle en forme de sec- teurs dispensés bout à bout autour du centre de l'échangeur de chaleur en sor- te que les faces radiales de paniers contigus définissent des cloisons s'éten- dant radialement de la périphérie intérieure vers la périphérie extérieure de la partie inférieure du rotor et où les parois intérieures et extérieures de la partie de rotor inférieure comprennent des sections terminales trans- versales des paniers venant bout à bout,

   et dont la partie supérieure comprend <Desc/Clms Page number 12> des cloisons radiales et des sections de parois extérieure et intérieure en matériau céramique réfractaire s'alignant avec les cloisons radiales et les sections terminales intérieures et extérieures respectivement, de la partie inférieure du rotor et étant portées par là, du matériau pour échange de cha- leur à récupération monté dans les compartiments disposés circonférentielle- ment en lesquels le rotor est divisé par des moyens de parties radiales à l'intérieur, le matériau pour échange de chaleur à récupération dans la par- tie inférieure du rotor comprenant des éléments de métal et le matériau pour échange de chaleur à récupération dans la partie supérieure du rotor compre- nant des éléments céramiques réfractaires,

   et des moyens à palier pour sup- porter à sa périphérie extérieure la partie inférieure du rotor en lui per- mettant.de tourner par rapport à l'élément enveloppe.

   22.- Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 21, dans lequel les sections de parois transversales en tôle et en matériau céramique réfractaire dans les parties inférieure et supérieure du rotor, respective- ment, divisent les compartiments respectifs disposés circonférentiellement, du rotor, en sous-compartiments, chaque paroi transversale en matériau cé- ramique réfractaire dans l'élément supérieur de rotor étant en alignement avec une paroi de tôle transversale correspondante dans la partie inférieure de l'élément rotor et étant ainsi supportée.

   23. - Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 22, dans lequel les côtés radiaux qui se touchent des paniers formant la partie infé- rieure de l'élément rotor sont reliés ensemble, en sorte de ne former qu'une unité de support de rotor.

   24.- Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 23, dans lequel les côtés latéraux qui se touchent des paniers sont assemblés suivant leurs bords.

   25.- Echangeur de chaleur rotatif, suivant la revendication 21, dans lequel les côtés radiaux et les sections terminales transversales des paniers formant la partie inférieure de l'élément rotor comprennent des sections de tôle à double paroi creuse, la largeur de chaque section creuse à double paroi formant les coques intérieure et extérieure de la partie inférieure de l'élé- ment rotor correspondant en largeur à la largeur des coques intérieure et ex- térieure, respectivement, d'un matériau céramique réfractaire dans la partie supérieure de l'élément rotor, et la largeur totale de chaque paire de sec- tions creuses à doubles parois venant l'une contre l'autre, formant les cloi- sons radiales de la partie inférieure de l'élément-rotor,

   correspondant à la largeur de la cloison radiale de matériau céramique réfractaire s'alignant avec dans la partie supérieure de l'élément rotor.

   26. - Eohangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 25, dans lequel des sections de parois transversales. divisent les compartiments en sous-compartiments disposés radialement, chaque section de paroi trans- versale comprenant une section de tôle à double paroi creuse dans la partie inférieure de l'élément rotor,correspondant en largeur à la largeur d'une paroi transversale de matériau céramique réfractaire s'alignant avec elle dans la partie supérieure de l'élément rotor.

   27.- Echangeur de chaleur rotatif suivant la revendication 26, dans lequel les parois longitudinales des sections inférieures à double pa- rois creuses s'alignant avec les surfaces longitudinales des sections de paroi supérieure de matériau céramique réfractaire présentent des prolonge- ments s'étendant vers le haut, servait comme brides entre lesquelles sont assises les bases des sections de paroi de matériau céramique réfractaire.

   28. - Echangeur de chaleur rotatif suivant les revendications 1 8 et 21, dans lequel les moyens de support comprennent des prolongements radiaux des côtés latéraux venant l'un contre l'autre des paniers contigus. <Desc/Clms Page number 13>

   29.-Echangeur de chaleur rotatif à récupération du type vertical pour milieu gazeux ayant un élément rotor qui comprend deux parties super- posées, dont la partie inférieure comprend un bâti structurel en tôle, monté pour tourner et dont la partie supérieure comprend une structure de maté- riau céramique réfractaire supportée par la partie inférieure et comprenant des coques intérieure et extérieure céramiques réfractaires et des éléments céramiques réfractaires disposés dans les espaces intermédiaires entre les dites coques, et un élément enveloppe entourant l'élément rotor et compre- nant un bâti structurel inférieur formant une partie porteuse dudit échan- geur de chaleur et une partie supérieure maintenue par ledit bâti structurel inférieur de l'élément enveloppe et faite de matériau céramique réfractaire,

   ledit bâti structurel inférieur de l'élément enveloppe comprenant une plaque terminale comprenant des plaques ou tôles en secteurs s'étendant depuis la partie centrale dudit bâti structurel de l'élément enveloppe et ladite par- tie de l'élément enveloppe comprenant un arc de matière céramique réfractai- re faisant pont sur ladite partie supérieure de l'élément enveloppe et pré- sentant des dispositifs en secteurs alignés avec les plaques en secteur du bâti structurel inférieur de l'élément enveloppe, ensorte de fournir un pre- mier passage pour l'écoulement, à travers l'échangeur de chaleur, d'un pre- mier milieu gazeux chauffant et un deuxième passage pour l'écoulement à tra- vers l'échangeur de chaleur, d'un second milieu gazeux à échauffer.

   30.- Echangeur de chaleur à récupération suivant la revendication 29, dans lequel un arc suspendu fait pont sur la partie supérieure de cérami- que réfractaire de l'élément enveloppe, ledit arc suspendu comprenant au moins une poutre support et des formes réfractaires suspendues à celle-ci.

   31.- Echangeur de chaleur à récupération suivant la revendication 30, dans lequel la partie supérieure de la poutre support est entourée d'une paroi réfractaire thermiquement isolante dans laquelle est prévu un canal pour la circulation d'un milieu refroidissant le long de la partie support.

   32.- Echangeur de chaleur à récupération suivant la revendication 30, dans lequel le milieu de l'arc suspendu est supporté par un plateau pla- cé au centre de l'élément rotor.

   33. - Echangeur de chaleur à récupération suivant la revendication 29, dans lequel des conduits d'amenée et d'évacuation sont reliés aux extré- mités desdits passages pour assurer un écoulement à contre-courant des gaz chaud et froid à travers ledit échangeur de chaleur de telle manière que le gaz chaud est admis et que le gaz échauffé est délivré à l'extrémité supé- rieure de l'élément enveloppe, et que le gaz refroidi est délivré, et le gaz froid admis à l'extrémité inférieure de l'élément enveloppe, les conduits reliés aux extrémités supérieures desdits passages comprenant des parois de matériau céramique réfractaire, et les conduits reliés aux extrémités infé- rieures desdits passages comprenant des parois de matériau en tôle.

   34.- Echangeur de chaleur à récupération suivant la revendication 29, dans lequel des moyens à palier sont prévus pour supporter à sa périphé- rie la partie inférieure du rotor de manière lui permettant de tourner par rap- port au bâti structurel de l'élément enveloppe, lesdits moyens à palier com- prenant un élément porteur inférieur attaché au bâti structurel de l'élément enveloppe et ayant un évidement annulaire à sa face supérieure, coaxial à l'élément rotor, un élément supérieur pouvant tourner supportant l'élément rotor et ayant un évidement annulaire à sa face inférieure, propre à s'ali- gner avec l'évidement annulaire de l'élément porteur inférieur, des tronçons arqués de fil métallique situés dans les coins desdits évidements annulaires,

   et des éléments de palier anti-friction coopérant par contact à roulement avec les rails supérieur et inférieur fournis par lesdits tronçons arqués de fil métallique situés dans lesdits évidements annulaire. <Desc/Clms Page number 14>

   35.- Echangeur de chaleur à récupération suivant la revendication 29, dans lequel le bâti structurel constituant la partie inférieure de l'é- lément enveloppe est pourvu de moyens à portes pour permettre l'accès à l'élément rotor.