BE570542A - - Google Patents

Description

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   La présente invention concerne des échangeurs de chaleur et en parti- culier des échangeurs de chaleur à régénération du type rotatif dans lesquels un rotor comprenant un élément rotatif absorbant la chaleur est amené à tourner alternativement à travers des courants de fluide chaud et froid, un des courants fournissant ainsi de la chaleur à l'élément absorbant la chaleur tandis que l'au- tre extrait la chaleur de cet élément.

   L'élément absorbant la chaleur rotatif est entouré par un carter comportant des plaques d'extrémité pourvues d'ouvertu- res qui assurent l'écoulement de gaz chauffé et d'air plus froid, et afin d'em- pêcher l'écoulement du gaz ou de l'air dans l'espace séparant le rotor du carter sans le faire passer au-dessus de l'élément absorbant la chaleur, on munit habi- tuellement le rotor de joints d'étanchéité circonférentiels qui prennent appui contre des surfaces adjacentes des plaques d'extrémité ou d'autres parties fixes du carter. Des organes d'étanchéité radiaux montés sur les cloisons qui définis- sent les compartiments   empêchent   les fluides de se croiser au-dessus des extré- mités du rotor. 



   Le rotor est habituellement soumis à un gradient de température sub- stantiel de sorte que ses éléments de construction se gauchissent et se défor- ment dans une mesure telle qu'une étanchéité réelle entre le rotor et le carter qui le contient est difficile sinon impossible à obtenir. Cette particularité est vraie lorsque la pression des deux courants de fluide ne diffère que légèrement, cependant, lorsque la pression des deux fluides qui traversent l'échangeur de chaleur diffère considérablement, il est beaucoup plus difficile d'assurer l'ob- tention d'un joint d'étanchéité efficace, malgré qu'on ait besoin d'un disposi- tif d'étanchéité encore plus efficace. 



   La présente invention a pour but principal de procurer un échangeur de chaleur à régénération rotatif dont les surfaces d'étanchéité ne soient pas sou- mises aux excès habituels de déformation thermique. 



   La présente invention concerne en particulier une forme d'échangeur de chaleur régénérateur qui permet une déformation relative des pièces rotatives sans détériorer leur relation d'étanchéité. 



   L'invention concerne également une forme de dispositif d'étanchéité des- tiné à un échangeur de chaleur régénérateur rotatif dont l'efficacité est excep- tionnelle et qui est exempt des difficultés habituelles d'alignement et de régla- ge, et l'invention concerne en outre un dispositif d'étanchéité destiné à un échangeur de chaleur à régénération rotatif qui sert simultanément de palier de support pour cet échangeur de chaleur. 



   L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'une forme d'exécution, donnée ci-après à titre d'exemple avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: la Fig. 1 est une coupe en élévation schématique d'un échangeur de chaleur régénérateur rotatif construit suivant la présente invention; la Fig. 2 est une vue en plan du dispositif suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1; la Fig. 3 est une vue fragmentaire en perspective à plus grande échel- le, de l'ensemble du rotor; la Fig. 4 est une vue à plus grande échelle représentant les détails de construction du carter du rotor ; la Fig. 5 est une vue en plan représentant l'agencement général de l'an- neau d'étanchéité. 



   La Fig. 1 représente un échangeur de chaleur à régénération comprenant un rotor 10 monté de façon à pouvoir tourner autour de son axe dans un carter 12 à travers lequel des fluides chaud et froid sont dirigés en relation d'échange thermique. Un fluide gazeux chaud est introduit dans l'entrée 14 d'où il est diri- 

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 gé à travers l'élément intermédiaire du rotor 10 auquel il transmet de la chaleur avant d'être évacué, à travers la sortie 18. Un fluide gazeux relativement froid est introduit dans l'entrée 22   d'où   il est dirigé à travers l'élément intermé- diaire pour absorber de la chaleur de ce dernier avant d'être évacué à travers la lumière de sortie 24. 



   Le rotor comprend un arbre central 26 pourvu d'un épaulement 28 qui peut   supporter'une-'roue   d'extrémité inférieure du rotor comprenant un moyeu 32 et une jante 34 espacés l'un de l'autre par une série de rayons qui s'étendent radialement 36.      



   Un organe d'espacement annulaire 38 de la roue d'extrémité comportant des bords extérieurs chanfreinés est monté sur l'arbre 26 et est concentrique- ment aligné avec la roue d'extrémité inférieure du rotor. Les éléments ainsi as-. semblés procurent une plate-forme de support pour une série de nids d'abeilles en forme de secteur élément 42 qui peuvent être placés en contact radial, leurs côtés de contact étant superposés sur les rayons radiaux 36 de la roue d'extré- mité inférieure. Les côtés intérieurs 44 des nids d'abeilles sont courbés de fa- ÇOn à former un organe annulaire composite concentrique par rapport à l'organe d'espacement 38 de la roue d'extrémité lorsqu'il est supporté par le moyeu 32 de la roue d'extrémité inférieure.

   Les bords extérieurs radiaux 46 des nids d'a- beilles adjacents sont également courbés de façon à procurer une enveloppe com- posite qui vient se superposer sur la jante 30 de la roue d'extrémité inférieure. 



  Une roue d'extrémité supérieure semblable à la roue d'extrémité inférieure est alignée avec cette dernière sur l'arbre du rotor 26, les rayons 36 des deux roues d'extrémité et les côtés radialement en contact des nids d'abeilles adjacents étant axialement alignés. 



   Les nids d'abeilles de l'élément 42 ont une épaisseur axiale en sub- stance inférieure à celle de l'organe d'espacement de la roue d'extrémité 38 afin de procurer un espace à chaque extrémité des nids d'abeilles de l'élément pour un bourrage flexible 48 qui permet une déformation limitée de chaque nid d'a- beilles sans forcer les roues d'extrémité adjacentes à se déformer de façon ana- logue. Le bourrage 48 entoure complètement chaque nid d'abeille de façon à empê- cher le fluide de traverser l'espace qui le sépare des roues d'extrémité adjacen- tes. 



   Lorsqu'ils sont ainsi assemblés, les éléments du rotor sont maintenus en place par une série de boulons réglables 52 qui se vissent dans des parties du moyeu 32 des roues d'extrémité superposées et dans l'organe d'espacement in- termédiaire 38 des roues d'extrémité. L'ensemble du rotor ainsi décrit est main- tenu fixé sur l'arbre 26 par un écrou de rotor 30 qui serre le rotor contre la bride 28. 



   Les jantes 34 des roues d'extrémité du rotor sont maintenues positive- ment espacées par une enveloppe de rotor annulaire 54. Afin de permettre un cer- tain degré de déformation relative entre les roues d'extrémité opposées qui ne serait pas possible si   l'enveloppe   était rigide, l' enveloppe du rotor est formée à partir d'une bande métallique comportant des fentes latérales 56 qui partent de ses côtés opposés comme le montre la Fig. 4. L'enveloppe fendue 54 est fixée à ses bords opposés à la périphérie des jantes parallèles 34 par des vis 58 ou d'au- tres dispositifs, chaque segment formé entre les fentes 56 étant ainsi solidaire des jantes extérieures 34 de façon à les maintenir espacées l'une de l'autre. 



   Le rotor est supporté de façon à pouvoir tourner autour de son axe dans un carter cylindrique 12 ayant un diamètre en substance supérieur à celui du ro- tor. Une plaque d'extrémité annulaire comportant une bride 60 s'étend complète- ment autour de la périphérie intérieure du carter du rotor et est solidaire de ce carter de façon à procurer une surface supportant le rotor, tandis qu'une ban- de 62 s'étend diamétralement sur la plaque d'extrémité afin de séparer le côté air du côté gaz. La bande 62 comporte une ouverture 64 concentrique par rapport 

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 au carter 58 dans laquelle l'arbre 26 peut tourner librement. 



   Un bourrage annulaire 66 comportant une bande diamétrale en ligne avec la bande 62 est superposé sur cette ouverture de façon à procurer un support flexible pour un anneau d'étanchéité inférieur 68. L'anneau d'étanchéité 68 com- porte également une bande diamétrale 70 servant à séparer le côté air du côté gaz et percée d'une ouverture centrale 71 à travers laquelle l'arbre 26 s'étend. 



  L'anneau d'étanchéité est de préférence fabriqué en matière rigide présentant un coefficient de frottement faible tel que du carbone, puisque l'organe   d'étan-     chéité   inférieur constitue en fait un palier de support sur lequel la roue d'ex- trémité inférieure du rotor est supportée de façon à tourner autour de son axe. 



   Un anneau d'étanchéité supérieur 68 identique à l'anneau d'étanchéité inférieur 68 est superposé sur la roue d'extrémité supérieure du rotor, la bande diamétrale de l'anneau d'étanchéité supérieur étant en substance axialement ali- gnée avec la bande diamétrale de l'anneau d'étanchéité inférieur. Un coussin d'étanchéité 72 présentant en substance la même forme que les anneaux d'étanchéi- té 68 est ensuite superposé sur cette bande en contact avec la surface adjacente de la roue d'extrémité supérieure. Le coussin d'étanchéité 72 est de préférence fabriqué en une matière élastique spongieuse chimiquement inerte et capable de résister à une gamme étendue de tempérarures à laquelle le rotor peut être sou- mis.

   Sous ce rapport, un coussin d'étanchéité en matière spongieuse siliconée remplit les conditions nécessaires et semble donner entièrement satisfaction pour la plupart des applications. 



   Le carter 12 est pourvu d'une bride annulaire 76 située à un niveau lé- gèrement en dessous de la surface supérieure du coussin d'étanchéité 72, ce cous- sin pouvant ainsi être comprimé entre une bride 74 d'une plaque d'extrémité et la bride 76 en serrant les boulons 78 qui sont uniformément espacés autour de sa périphérie. 



   Une compression du coussin d'étanchéité élastique 72 à l'aide de la bride de serrage 74 de la plaque d'extrémité supérieure contre la bride 76 du carter soumet l'anneau d'étanchéité supérieur à une force de sollicitation qui est transmise à la roue d'extrémité supérieure afin de procurer un montage d'é-   tanchéité   empêchant le passage du fluide. Cette force ainsi que le poids du rotor agissant contre l'anneau   d'étanchéité. inférieur   68 procure également un montage d'étanchéité qui empêche efficacement le passage du fluide.

   Si des conditions né- cessitent une installation horizontale du rotor, la force de dilatation du cous- sin élastique 72 lorsqu.'il est comprimé est suffisante pour maintenir une rela - tion d'étanchéité entre les deux anneaux d étanchéité 68 et les surfaces relative- ment mobiles des roues d'extrémité adjacentes du rotor. 



   Des organes de retenue courbes du coussin d'étanchéité 82 et 84 sont capables de s'ajuster dans les brides 60 et 74 pour retenir le bourrage élastique 66 et le coussin d'étanchéité 72 lorsqu'ils sont comprimés et soumis à un contact de friction avec des parties rotatives adjacentes . Des agrafes de retenue 86 pla- cées le long des bandes diamétrales 62 contribuent également à retenir la partie diamétrale du bourrage 66 et du coussin d'étanchéité 72 de façon que les organes d'étanchéité coopérants soient maintenus superposés l'un par rapport à l'autre. 



   Pour maintenir également l'alignement axial du rotor, des paliers de guidage supérieurs et inférieurs 92 sont placés concentriquement dans le carter aux extrémités opposées de ce dernier, tandis que la rotation du dispositif est réalisée à l'aide d'un dispositif quelconque approprié non représenté. 



   REVENDICATIONS. 

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

Claims (1)

1. 1. - Echangeur de chaleur régénérateur comprenant un rotor cylindrique agencé de façon à porter une matière de transfert de la chaleur et un carter fixe entourant le rotor de façon que les extrémités opposées du rotor comportent des <Desc/Clms Page number 4> plaques d'extrémité annulaires pourvues d'une bande diamétrale afin de former des ouvertures circonférentiellement espacées pour l'écoulement d'un fluide chauffant et d'un fluide à chauffer qui pénètrent dans le rotor et le traversent,

   caractérisé en ce que des dispositifs d'étanchéit placés aux extrémités du ro- tor sont agencés de façon à empêcher le fluide de s'écouler dans les ouvertures circonférentiellement espacées et en ce que des dispositifs élastiques mainte- nus en contact avec les dispositifs d'étanchéité sont agencés de façon à mainte- nir constamment le dispositif d'étanchéité et la surface adjacente du rotor en relation d'étanchéité de façon à empêcher le fluide de passer entre eux.

   2. - Echangeur de chaleur régénérateur suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le dispositif élastique est une éponge élastique résistant à la chaleur.

   3. - Echangeur de chaleur régénérateur suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif élastique est une matière siliconée.

   4. - Echangeur de chaleur régénérateur suivant l'une quelconque des revendications 1 @ caractérisé en ce que des dispositifs sont prévus pour com- primer le dispositif élastique de façon qu'il se dilate axialement en contact avec le carter fixe.

   5. - Echangeur de chaleur régénérateur suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce que les dispositifs d'étanchéité sont agen- cés de façon à être supportés par la surface intérieure annulaire du carter et en ce qu'ils supportent le rotor de façon à tourner autour de son axe vertical.

   6. - Echangeur de chaleur régénérateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'ensemble de support de la plaque d'extrémité annulaire formé par une bride s'étend complètement autour de la pé- riphérie intérieure du carter de façon à procurer une surface de support pour le rotor.

   7. - Echangeur de chaleur régénérateur suivant la revendication 6, ca- ractérisé en ce que l'ensemble de support de la plaque d'extrémité annulaire et l'organe d'étanchéité annulaire sont divisés diamétralement de façon analogue par une bande située entre les ouvertures circonférentiellement espacées de plaques d'extrémité.

   8. - Echangeur de chaleur régénérateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le rotor consiste en une enveloppe annulaire comprenant une bande métallique alternativement fendue à partir de ses côtés opposés de façon à permettre une déformation diamétrale limitée du rotor sans gondolement.