Procédé et appareil pour réaliser des transformations thermo-dynamiques. La présente invention concerne un pro- cédé et un appareil pour réaliser des trans formations thermodynamiques, par exemple en vue d'un refroidissement, respectivement d'un chauffage thermodynamique.
Attendu que lorsqu'on comprime un gaz il faut dépenser de l'énergie mécanique, tan dis qu'il s'en dégage lors de la détente du gaz, il est important dans les cycles thermo dynamiques que l'énergie libérée lors de cette détente soit récupérée aussi complète ment que possible afin de pouvoir être uti lisée à nouveau pour contribuer à la com pression. Les procédés et appareils proposés ,jusqu'à présent à cet effet n'ont pas donné des résultats entièrement satisfaisants par suite de pertes d'énergie considérables pen dant les phases de compression et de détente.
Dans une classe de procédés, on a em ployé des moyens mécaniques indépendants pour produire la compression et la détente séparément. Cette classe de procédés entraîne une séparation complète des courants des gaz subissant respectivement une compression et une détente, chacune de ces opérations ayant lieu à l'aide d'organes tels qu'un piston animé' d'un mouvement de va-et-vient dans un cy lindre. Les pertes d'énergie provoquées par ces organes, en particulier par suite du frot tement, sont toutefois trop grandes par rap port au travail total de compression et de détente.
Il est désirable d'appliquer l'action du gaz en détente sur le gaz à comprimer en interposant entre les deux gaz le plus petit nombre possible de parties mobiles. Dans cette connexion, on a proposé d'omettre tou tes les parties mobiles intermédiaires et de transmettre la pression du gaz en détente directement sur le gaz qui doit être com primé.
Dans une autre classe de procédés, on a proposé de faire subir une détente au gaz par des soustractions de parties de celui-ci sous des pressions décroissantes, ce gaz étant enfermé dans une chambre par ailleurs fer mée, et inversement de comprimer le gaz en- fermé dans une autre chambre fermée par des additions successives de gaz sous des pressions progressivement croissantes, ce gaz provenant tour à tour d'une des chambres à pression décroissante, mais toujours plus éle vée que celle régnant dans la chambre récep trice; le transfert du gaz était effectué à l'aide de conduits reliant les chambres con tenant le gaz à détendre aux chambres con tenant le gaz à comprimer.
Ces conduits, entre lesquels et les chambres on avait prévu un mouvement relatif, fonctionnaient comme distributeurs pour abaisser progressivement la pression du gaz à détendre qui était ren fermé dans les chambres d'une série, et d'augmenter graduellement la pression du gaz à comprimer enfermé dans les cham bres d'une autre série, de façon à assu rer ainsi un échange de pression rationnel. L'ouverture subséquente des chambres vers la zone de haute pression permettait au gaz comprimé d'être transféré de la dernière chambre d'une série dans un échangeur de chaleur à pression constante.
Pour autant que ce transfert avait lieu par remplacement d'un volume de gaz sortant de l'échangeur de chaleur par un volume égal y transféré d'une chambre sous pression à peu près égale, il ne demandait qu'une dépense d'énergie correspondant aux pertes de pression dans le circuit et pouvait être produit par un venti lateur. On profitait ainsi de l'énergie libérée par détente pour comprimer un volume égal de gaz à une pression à peu près égale et on limitait ainsi l'énergie mécanique à dépenser à celle nécessaire à compenser les variations de volume de gaz dues aux échanges de cha leur et les pertes dues surtout aux fuites.
Si, d'une part, on avait réussi à éliminer dans cette dernière classe de procédés la plus grande partie des pertes de frottement dues aux parties mobiles, on. créait, d'autre part, des pertes par suite du mélange qui se for mait entre les gaz à détendre et le gaz à comprimer.
La présente invention a pour but d'ob vier aux inconvénients inhérents à ces deux classes de procédés, et de combiner les avan- tages résultant de la séparation avec ceux résultant de l'action directe des courants de gaz l'un sur l'autre.
L'invention se base sur l'observation du fait qu'un moyen idéal pour séparer les cou rants principaux du gaz (à savoir les cou rants de gaz subissant une compression et de gaz subissant une détente) est fourni par du gaz si on le maintient et guide de manière telle qu'il ne se mélange pratiquement pas avec les courants principaux.
Lorsqu'un procédé de ce genre est réalisé dans un appareil rotatif comportant une série annulaire de chambres mobiles par rapport à un distributeur fixe ou une série immobile de chambres avec un distributeur mobile, on est à même de régler la vitesse, l'orientation et la position du gaz servant à l'échange de pression de telle sorte que ce gaz passe par l'appareil rotatif, entre la phase de compres sion et la phase de détente, sans le quitter et, par conséquent, sans participer à l'échange de chaleur.
Au dessin l'on trouve des diagrammes illustrant le procédé, et des vues schémati ques de quelques formes d'exécution de l'ap pareil pour sa mise en #uvre, données à titre d'exemple.
Dans ce dessin: La fig. 7, est un schéma d'ensemble d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé; La fig. ? est un diagramme montrant les fonctions du gaz qui sert à l'échange de pressions, qui, dans ce cas, circule dans l'ap pareil d'une façon continue; Les fig. 3 et 4 montrent des coupes per pendiculaires à l'axe de rotation d'une forme d'exécution, d'un appareil rotatif tracées sui vant les lignes III-III et IV-IV de la fig. 6;
La fi-. 5 montre une modification en coupe La fig. 6 montre une coupe schématique suivant la ligne VI-VI de la fig. 4; Les fig. 7, 8 et 9 sont des coupes simi laires à la fig. 6 se rapportant au fonction- nement d'une forme d'exécution dans la- quelle, contrairement à, ce qui se passe dans le cas de la fig. 6, le gaz qui sert à l'échange de pressions circule d'une façon continue;
La fig. 10 montre une coupe perpendicu laire à, l'axe de rotation d'un appareil muni de moyens pour faire passer en dérivation une partie du courant d'échange de pression par des cloisons ou ailes creuses; La fig. 11 montre une coupe suivant la ligne XI-XI de la fig. 10; La fig. 12 montre un développement de la périphérie de la boîte et des conduits de connexions de l'appareil représenté à la fig. 10;
La fig. 13 montre une coupe similaire à 1_a fi,-. 4. représentant un appareil compor tant un dispositif compresseur qui produit un courant de compensation coopérant avec le courant d'échange de pressions; La fig. 14 montre une coupe suivant la ligne X1'\-XIV de la fig. 13; La fig. <B>15</B> montre une coupe verticale, suivant la ligne XV-XV' de la fig. 17, d'une autre forme d'exécution;
Lia fig. 16 représente une coupe suivant la ligne X@'I-XVI' de la fig. 17; La fig. 1.7 montre une coupe transversale radiale suivant la ligne. XVII-XVII' de la fig. 15 et La fig. 18 montre une coupe transversale radiale suivant la ligne XVIII-XVIII' de la fig. 15.
Dans le dessin, 1 (fig. 3) indique le ro tor de l'appareil comportant un anneau de chambres 2 séparées l'une de l'autre par des cloisons ou ailes 3, ce rotor tournant dans une boite 4 (fig. l.) munie de tuyaux d'ad mission 5, a' et de tuyaux de sortie 6, 6' reliés à un échangeur de chaleur à haute pression 7, respectivement à, basse pression ï'. 1"n eompresseur l f) maintient la diffé rence (le pression entre 7' et 7, les deux pres sions étant, par exemple, de 1,0 et de 1,
5 at mosphères. Il s'agit, dans ce but, d'extraire de 7' et d'introduire en 7 le volume de gaz nécessaire pour compenser les variations de volume du courant principal de gaz qui a lieu par suite des échanges de chaleur en 7 et en 7'.
Lorsque le rotor tourne comme indiqué par la flèche S (fig. 1), on supposera que la compression se produit de<I>A à B,</I> et le trans fert sous haute pression de B à C, le gaz comprimé et chauffé par cette compression cédant de la chaleur sous pression constante dans l'échangeur de chaleur 7, et étant ra mené au rotor entre B et C, où il se détend de C<I>à D.</I> Ayant repris sa pression primi tive, le gaz ainsi refroidi est délivré, entre D et A, à l'échangeur de chaleur 7' dans le quel il reçoit de la chaleur sous pression constante; ensuite, il retourne au rotor où il est comprimé à. nouveau entre<I>A et B</I> et un nouveau cycle commence. En cas d'une chambre effectuant une révolution complète.
les phases successives sont donc: compression (A-B), transfert ou balayage (B-C), <I>dé-</I> tente (C-D) et transfert ou balayage (D-A).
Les conduits reliant les phases de détente C-D et de compression A-B sont repré sentés en 8. Chacun est arrangé de façon à relier passagèrement une chambre sous dé tente à une chambre sous compression d'une pression légèrement plus faible, par exemple une chambre dans laquelle règne une pres sion de 1,5 atm. à une chambre dans la quelle règne une pression de 1,4 atm. et une chambre dans laquelle règne une pression de 1,2 atm. à une chambre dans laquelle règne une pression de 1,1 atm. Il se produit donc un transfert de fluide par lesdits conduits reliant des chambres sous détente à des chambres sous compression.
Tandis qu'elle poursuit l'are A-B, une chambre contenant le fluide à comprimer recevra ainsi une lé gère addition de fluide de chaque conduit de connexion et subira une série de compressions partielles de sorte que la pression du fluide y enfermé est augmentée jusqu'à la pression finale nécessaire.
De la même manière, lors du mouvement<B>le</B> long de l'arc C-D, une petite quantité du fluide à détendre s'échap pera dans chaque conduit 8 jusqu'à ce que ce fluide ait repris sa pression primitive. Comme les fluides ont des températures différentes en A-B et en<B>C -D,</B> il est im portant qu'ils ne se mélangent pas soit pen dant la phase de compression, la phase d'é chappement ou la phase de détente.
On at teint ce résultat en maintenant dans les con duits 8 et dans les chambres 2 un courant continuel servant à séparer les deux cou rants principaux pour les accompagner à travers les phases A-B, B-C et C-D et pour fonctionner pour ainsi dire comme écran ou séparation gazeuse entre eux sans toutefois entrer dans l'échangeur de cha leur 7.
Le rôle joué par cette séparation gazeuse ressort des fig. 1 et -2 dans lesquelles les hachures horizontales indiquent la course suivie par le fluide x qui doit être comprimé et les hachures verticales la course du fluide J qui doit subir une détente, les hachures obliques indiquant le courant d'échange de pression z.
Comme illustré le plus clairement dans le diagramme fig. 2, dans la bande du milieu duquel le développement des arcs A-B, B-C, C-D est porté en abscisses, et les largeurs de l'anneau de chambres occu pées respectivement par les trois courants de gaz sont portées en ordonnées, bien entendu d'une manière purement qualitative, l'arran gement est tel que le courant z doit passer par les conduits 8, forcer le fluide à être comprimé dans les chambres de la zone A-B,
séparer dans la zone B-C le fluide comprimé et chaud sortant de l'anneau de chambres du fluide entrant, qui possède à peu près la même pression, mais une tempé rature plus basse, et retourner ensuite dans les conduits 8 sous des pressions égales à celles du gaz qui est en train de se détendre dans la zone C-D.
Les courants gazeux peuvent être amenés à l'anneau de chambres et quitter celui-ci ra- dialement, comme montré en fig. 3, 4 et 6, ou bien parallèlement à l'axe de rotation de l'anneau, comme montré en fig. 5.
Comme prévu aux fig. 1 et 4, la circula tion des courants gazeux à travers les échan- geurs de chaleur, les tuyaux d'admission et de sortie et l'anneau de chambres peut être. assurée au moyen de ventilateurs 9, 9'.
Les ouvertures des tuyaux d'admission et de sor- tic 5, 5' et 6, 6' s'étendent sur toute la lon gueur des arcs B-C et D-A. Dans le cas de la fig. 5, ces tuyaux sont arrangés de fa çon à s'étendre sur les parties B-C, D-A de l'anneau de chambres en une direction parallèle à l'axe de rotation, tandis que dans l'arrangement des fig. 4 et 6 à 9, ils enfer ment les bords périphériques de ces parties et sont formés en spirale comme représenté à la fig. 4.
Les conduits de connexion 8 sont à l'ex térieur du rotor. Ils débouchent également dans la boîte 4 et peuvent être arrangés d'un côté ou des deux côtés de celle-ci.
Les extrémités des chambres 2 sont mu nies de lumières de distribution 11, 11', en forme de cuiller par exemple, lesquelles en passant devant les orifices des conduits 8, relient les orifices 81, 82, 88, 84 (fig. 3) avec les chambres se trouvant dans la zone A-B, et les orifices 81', 82', 83', 84', à l'extrémité opposée desdits conduits, avec les chambres se trouvant dans la zone C <B>-D.</B>
Les orifices 81 à 84, 81' à 84' des con duits 8 ont la même largeur que les ailes ou séparations 3 (fig. 3); on évite ainsi les courts-circuits qui se produiraient nécessai rement si la section transversale des conduits était plus grande. L'occlusion provoquée par le passage des ailes sur les orifices des con duits 8 ne dure qu'une fraction de seconde et l'effet en peut être négligé si on prend la précaution de pourvoir à ce qu'au moment où une extrémité d'un conduit 8 est obturé par une aile 3, l'extrémité opposée se trouve en regard du milieu d'une chambre.
De cette manière, il ne peut jamais arriver que les deux extrémités des conduits soient obturées simultanément, de façon que le passage du gaz est pratiquement continu et l'échelonne ment des expansions et des compressions est amélioré. En effet, tandis qu'une chambre sous détente (arc C-D) communique avec un conduit particulier, l'autre extrémité de ce conduit décharge successivement dans deux chambres consécutives se trouvant entre A et B, de façon que deux compressions par tielles sont obtenues pendant la chute de pression qui se produit dans l'arc correspon dant.
De même, deux chambres sous détente délivreront successivement du gaz dans le même conduit, pendant qu'il est relié à une même chambre sous compression. Il en ré sulte que le nombre de détentes partielles et de compressions partielles est le double du nombre de conduits en fonction, c'est-à-dire huit clans le cas de l'exemple représenté au dessin, les pertes d'énergie et la vitesse de circulation étant ainsi réduites.
Comme il résulte des fig. 8 et 4, les ori fices des conduits 8 s'étendent seulement sur les parties des ares A-B et C-D qui sont entourés de près par la boîte 4, ce qui em pêche une communication de ces conduits avec des chambres pas encore fermées par la boîte.
Afin d'assurer l'écoulement progressif des fluides sans choc, on a prévu des moyens pour assurer que sur toute la longueur des arcs<I>B -C</I> et D-A la vitesse du gaz entrant flans les chambres 2, d'une part, et sa vitesse de sortie de ces chambres, d'autre part, soit égale en grandeur et en orientation à la vi tesse absolue du gaz contenu dans ces eham- bres, telle qu'elle résulte de la combinaison du mouvement de ce gaz dans les chambres et (le la rotation des dernières.
Pour assurer ce résultat, les tuyaux d'admission 5, 5' et les tuyaux de sortie 6, 6' sont disposés tangen tiellement par rapport à l'anneau et leur sec tion transversale varie de manière que la composante tangentielle de la vitesse du gaz reste à, peu près constante..
Le gaz admis dans la chambre à la fin d'une phase de transfert B-C ou D-A est doué d'une certaine vitesse. Il faut toute fois que la boîte obture cette chambre afin d'amorcer la prochaine phase (détente ou compression). Pour éviter des chocs, le bord interne du tuyau d'échappement a. la forme d'un nez 10 (fig. 4) dont la pointe est légère ment espacée de l'anneau de chambres et est dirigée comme la, composante des vitesses du courant sortant, la direction de la paroi in terne de ce nez s'approchant graduellement de celle de la tangente à l'anneau de cham bres.
Pour que la vitesse du gaz diminue à la fin de la phase de transfert, il est désirable que le tuyau d'admission 5 soit obturé avant le tuyau d'échappement 6. Ce réglage indi qué par l'angle a à la fig. 4 est habituelle ment d'une valeur se rapprochant de celle de l'angle couvert par le nez 10.
La forme des chambres est telle que leur section transversale a mesurée perpendiculai rement à la direction de circulation de gaz est approximativement égale à leur aire d'ad mission b et leur aire d'échappement c, comme montré en fig. 6. Suivant cette figure, l'admis sion et l'échappement se produisent à la péri phérie de l'anneau de chambres; en. fig. 5 on montre comment il pourraient s'effectuer par les faces. Ils pourraient avoir aussi lieu par l'intérieur de l'anneau.
Dans le cas des fig. 1, 7 à 9, été., le gaz qui sert à l'échange des pressions constitue un courant continu qui est engendré entre les courants principaux et les suit sur une grande partie de leur course.
Si l'on consi dère une chambre 2 (fig. 7) au moment où la phase de compression vient d'être terminée, la zone hachurée horizontalement indique le gaz chaud comprimé qui commence à s'échap per par le tuyau 6, la zone verticalement hachurée désigne le gaz comprimé, mais re froidi, admis par le tuyau 5 et les hachures obliques indiquent le courant d'échange de pression z qui a été admis dans la chambre par les conduits 8 pendant la phase de com pression A-B et a comprimé le gaz enfermé dans ladite chambre. Pendant la phase de transfert B-C, le courant z circule d'une extrémité de la chambre vers l'autre tout en restant interposé entre le courant chaud sor tant et le courant froid entrant.
Les vitesses sont réglées de façon que le tuyau 6 soit ob turé lorsque le courant z atteint l'extrémité opposée de la chambre (fig. 8), après quoi les orifices 81', 82', 88', 84' des conduits 8 sont amenés en succession en face de la lu mière 11', et une partie du courant z peut passer par chacun de ces conduits. Comme les extrémités opposées des conduits 8 débou chent dans des chambres sous pression infé rieure, la détente du fluide venant de C-D refoule le courant z par les conduits de con nexion 8 et-dans les chambres se trouvant dans la zone A-B.
La fig. 9 montre une chambre de la zone A-B dans laquelle les lumières 11 délivrent le courant z, lequel comprime graduellement le gaz jusqu'à ce qu'il s'échappe (fig. 7) et la phase de trans fert recommence à nouveau.
Dans la forme d'exécution suivant les fig. '"7 à 9, les deux extrémités des conduits 8 sont disposées sur des côtés opposés du rotor de façon à ramener le courant d'échange de pression à sa position primitive. On peut aussi disposer les conduits d'un côté du rotor en employant seulement une série de lumières 11 (fig. 6), le courant z passant alors dans les chambres d'abord dans un sens et ensuite en sens inverse.
Il peut être avantageux de déterminer la situation du courant d'échange de pression et de le guider positivement à l'intérieur des chambres 2 au moyen de cloisons s'étendant dans ces chambres afin d'empêcher de ma nière plus efficace un mélange des courants gazeux à différentes températures, ces cloi sons limitant dans chaque chambre une zone qui sert plus particulièrement à recevoir et localiser le courant d'échange de pression. Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 15 à 18, ces cloisons 21 s'étendent paral lèlement à l'axe du rotor 1 dans une direc tion parallèle à l'écoulement des gaz pendant la phase de transfert ou de balayage.
Dans cette forme d'exécution, la disposi tion générale des tuyaux d'admission et de sortie 5, 6 et 5', 6' est similaire à celle repré sentée à la fig. 5. Dans chaque chambre il y a une cloison 21 qui la subdivise en une chambre principale 2a qui est agencée pour être périodiquement reliée avec les tuyaux d'admission et de sortie 5, 6 et 5', 6' et une antichambre 2b qui doit recevoir particuliè- renient le courant d'échange de pression.
A cet effet, chaque antichambre 2b est munie à une extrémité d'une lumière 11 pour l'ad mission ou la sortie du courant d'échange de pression et à l'autre extrémité d'une ouver ture 22 comuniquant avec la chambre adja cente 2a.
Il est désirable que pendant la phase B-C de balayage sous haute pression la partie du courant d'échange de pression z dans cette antichambre soit exclue de ce ba layage afin d'obtenir que seulement le gaz comprimé chaud x soit admis dans l'échan geur de chaleur 7.
A cet effet, il convient que le tuyau d'admission 5 et le tuyau de sortie 6, qui sont reliés à l'échangeur de cha leur à haute pression 7 de la manière repré sentée à la fig. 1, aient une hauteur réduite correspondant à celle de la chambre 2a (fig. 15 et 17) de façon que seulement les cham bres 2a soient balayées par les gaz pendant la phase B-C de transfert ou balayage sous haute pression.
Les tuyaux à basse pression 5' et 6' peuvent au contraire s'étendre sur la hauteur totale des deux chambres 2a et<B>21,</B> parce qu'il est avantageux que pendant la phase D-A du balayage à basse pression, le gaz d'échange de pression soit évacué et amené à délivrer à l'extérieur de l'appareil le froid engendré par sa détente.
II est à noter qu'il est indiqué que la direction de circulation des gaz dans les tuyaux 5' et 6' soit inverse à la direction de circulation dans les tuyaux 5, 6, afin que le gaz z' qui a été évacué de l'antichambre 2b forme toujours pendant le balayage un- tam pon entre le gaz chaud<I>x</I> et le gaz froid<I>Y,</I> le balayage sous haute pression étant réglé de façon à ce qu'on évite autant que possible ou désirable l'échappement de ce tampon du rotor.
En ce qui concerne les fig. 17 et 18, il est évident que le fonctionnement du courant d'échange de pression reste le même comme sus-décrit. Pendant la phase de compression .A-B, le courant d'échange de pression z dé bité dans l'antichambre 2b par les orifices successifs 81, 82, 83, 84 des conduits 8 coin- prime graduellement le gaz dans la chambre adjacente 2a (fig. 18 en haut). Les dimen sions relatives de ces chambres 2a, 2b sont telles qu'au commencement de la phase de balayage B-C, une partie Z' du gaz z a atteint une position en face de l'admission 5 et sépare le gaz chaud sortant x du gaz froid entrant y (fig. 17 en haut).
Pendant la dé tente (C-D) le gaz z est refoulé en arrière par les ouvertures 81', 82', 83', 84' des con duits 8 (fig. 18 en bas) vers les chambres dans la phase de compression. Ensuite le balayage à basse pression (phase D-A, fig. 17 en bas) emmène le gaz froid qui rem plissait les chambres 2a et 2b et le remplace par le gaz plus chaud qui doit être comprimé.
La séparation gazeuse constituée par le courant d'échange de pression intercalé entre le gaz en détente et le gaz en compression peut être étendue de façon à compléter la séparation entre deux chambres adjacentes et à éviter des fuites d'une chambre à l'autre le long de la périphérie intérieure de la boîte. Ceci est réalisé en faisant dériver une partie du courant d'échange de pression des con duits 8 par les cloisons ou ailettes 3, qui dans le présent cas sont creuses.
A cet effet, comme représenté aux fig. 10 à 12, ces cloi sons sont prolongées vers l'extérieur en 30 et 30' respectivement entre les lumières 11, d'une part, et les lumières 11', d'autre part, et elles sont reliées à des organes de distri bution ou lumières dirigées vers l'avant 12, 12', tandis que les conduits 8 sont munis de branches dont les orifices 85, 86, 87, 88 et 85', 86', 87', 88' sont décalés en arrière par rapport aux orifices normaux 81, 82, 83, 84 et 81', 82', 83', 84' d'un angle correspondant à l'étendue d'une chambre.
De cette manière, comme les lumières 12' sont mises en communication avec les bran ches successives 85', 86', 87', 88' pendant la phase de détente, la pression à l'intérieur d'une cloison creuse 3 entre C-D sera légè rement inférieure à celle qui règne simulta nément dans les deux chambres séparées par cette cloison. Une partie du courant z sera, par conséquent, dérivé de chaque chambre sous détente dans la cloison et à travers celle-ci et dans le conduit 8 en face duquel cette cloison passe, cette partie venant en suite rejoindre la partie principale du cou rant z dans ce conduit.
Pendant la phase de compression, les lu mières 12 sont reliées de la même manière aux branches 85, 86, 87, 88, des conduits 8 décalés en arrière par rapport aux orifices respectifs 81, 82, 83, 84 de ces conduits d'un angle correspondant à l'étendue d'une chambre de façon que la pression à l'intérieur d'une cloi son est légèrement supérieure à celle régnant dans les deux chambres adjacentes.
Une partie du courant z sera, par consé quent, dérivée de chaque conduit 8, recueillie par les lumières 12 des cloisons successives et passe par les dernières et suit la périphé rie intérieure de la boîte pour atteindre les chambres dans la phase de compression.
Les quantités de fluide ainsi dérivées et délivrées par la phase de détente, d'une part, et dans la phase de compression, d'autre part, peuvent différer, sans qu'elles cessent d'être suffisantes pour empêcher des fuites entre des chambres adjacentes.
On voit que dans la position du rotor représentée aux fig. 10, 11, 12, les orifices des conduits 8 sur le côté "compression" sont dans les axes radiaux des chambres alimen tées par ces conduits, tandis que sur le côté "détente" les orifices font face à des cloisons 3 comme sus-décrit. Il est important qu'au moment considéré les orifices faisant face aux cloisons soient obturés par celles-ci.
A cet effet, chaque cloison creuse 3 est obturée vers l'extérieur sur une partie correspondant à la largeur des lumières 11 et 11' par des parois périphériques 31, 31' qui séparent des lumières successives et empêchent ainsi une communication directe entre les orifices 81 à 84, 81' à 84' et l'intérieur des cloisons 3. Les lumières successives 12, 1?' sont séparées de la même manière l'une de l'autre par des parois 32, 32'. Pour plus de clarté, les parois 31, 31', 32, 32', n'ont été représentées à la fig. 1 \? que dans la zone de détente C-D. Dans les appareils décrits, les chambres ont un volume constant.
Toutefois, pen dant son passage dans l'échangeur de cha leur 7 ou 7', le gaz subit un changement de volume par suite de la variation de tem pérature et il faut que ce changement de volume soit compensé par une addition ou soustraction équivalente de gaz. Il faut éga lement compenser les pertes possibles par fuite. Ce travail de compensation implique la dépense d'énergie la plus importante dans le cycle et est effectué par le compresseur 18 (fig. 1), respectivement, dans la forme d'exécution fig. 13 et 14, par le rotor 13' coopérant avec l'anneau de chambres à ca pacité sous des conditions telles que la con tinuité du courant d'échange' de pression n'en souffre pas.
Comme représenté à la fig. 13, le rotor 13' est monté excentriquement dans le rotor 1 et comporte un nombre d'aubes radiales 14, dont le nombre est légèrement plus grand que celui dés cloisons 3 du rotor 1. Ces aubes limitent des chambres 15 à capacité variable dont chacune est reliée à une cham bre 2 par une ouverture 16.
Le déplacement relatif des aubes 14 le long de la paroi intérieure du rotor 1 se borne à un petit mouvement alternant si les rotors 1 et 13' tournent avec la même vi tesse. Comme chaque chambre 2 est en com munication constante avec une chambre 15, elle constitue avec cette dernière un espace dont la capacité varie 'pendant le cours d'une révolution entre un volume maximum correspondant à celui occupé par le gaz à sa température avant l'admission dans l'é changeur de chaleur 7 et son volume mini mum correspondant à celui du gaz après son passage par l'échangeur.
Le renversement périodique de la direc tion de mouvement de chaque aube le long de la paroi 1 constitue toutefois un désavan tage pratique qui peut être éliminé en fai sant tourner le rotor 13' un peu plus rapide-, ment que le rotor 1, de façon que la vitesse relative des aubes le long de la paroi 1, qui sans cela serait une fonction sinoïdale, soit toujours positive. Comme représenté à la fig. 14, les ouvertures 16 formées dans la paroi intérieure du rotor 1 sont disposées de façon que le courant d'air de compensation soit envoyé dans la partie de chaque capa cité qui contient du gaz à la même tempé rature.
Dans le cas de la fig. 14, l'ouver ture 16 se trouve près<B>de</B> l'une des extrémi tés de la capacité 2, tandis que la lumière 11 se trouve à, l'extrémité opposée, de sorte que le gaz entrant par ladite ouverture 16 est en contact avec le gaz chauffé et com primé et non avec le gaz sortant des con duits de connexion. Ainsi, ladite ouverture est aussi près des tuyaux de sortie 6 et le gaz passant par cette ouverture peut s'échap per sans gêner les courants principaux dans la zone B---C.
Il résulte de cette disposition que le cou- - rant engendré par le rotor à aubes est ajouté au courant d'air transféré sous pression cons tante ou retranché de celui-ci. C'est donc pendant les phases B-C et D-A de trans fert ou -balayage sous pression constante que le compresseur à aubes doit provoquer les variations de volume; l'angle d'avancement de ce compresseur doit être choisi en consi dération de ce but. Pendant les phases de détente et de compression, la variation des volumes est provoquée par les conduits de connexion 8.
Si l'on désire, la disposition représentée permet également d'utiliser le courant de compensation pour assister le courant d'é change de pression d'empêcher que des fuites se forment le long des lignes de contact des surfaces mobiles l'une par rapport à l'autre. A cet effet, on n'a qu'à prévoir des ouver tures additionnelles aux points 16', situées de telle façon dans la paroi intérieure du rotor 1 qu'elles aient l'effet de faire déri ver une partie du courant de compensation par les cloisons creuses 3.
Comme la variation de volume produite par le compensateur est pratiquement res treinte à deux arcs diamétralement opposés, il va de soi que si la position angulaire de ces arcs est modifiée par rapport aux arcs B-C et<B><I>C -D,</I></B> les variations de volume se produisant pendant le transfert sous pres sion constante varieront également. Le débit du compensateur peut être modifié au désir en réglant le décalage du compresseur, à savoir en tournant le centre 0' du rotor 13 d'un angle donné autour du centre 0 du ro tor 1. On dispose ainsi de moyens pour in fluencer le courant de compensation et par l'intermédiaire de celui-ci les autres courants de gaz quelle que soit la. valeur qu'on donne à la vitesse de rotation de l'appareil.
La fig. 14 montre une disposition par la quelle ce résultat peut être obtenu d'une manière simple et commode. Au rotor 1 tournant sur un arbre immobile 0 est rigide ment fixé un anneau 17 avec une denture à l'intérieur. Sur l'arbre 0 se trouve un bras de manivelle 0' sur lequel tourne le rotor 13 rigidement relié à une roue dentée 18 engre nant avec l'anneau 17. Le rotor 1 est ac tionné par un moteur approprié et commande le rotor 13' avec une vitesse déterminée par le rapport des roues dentées 17 et 18. Une roue hélicoïdale 19 fixée sur l'arbre 0 en grène avec une hélice 20. La position angu laire du bras de manivelle 0' et donc la com mande du compresseur peut ainsi être réglée à volonté en faisant tourner l'hélice.
Ce ré glage peut être effectué pendant la marche de l'appareil, les roues dentées 17 et 18 en grenant toujours l'une avec l'autre.
Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution décrites. Par exemple, la circulation des courants de gaz à travers les chambres peut être dirigée comme susmentionné de façon à aller du centre du rotor vers sa périphérie ou vice- versa. Dans les deux cas, la circulation des courants peut être maintenue par l'appareil lui-même agissant comme ventilateur, l'em ploi de ventilateurs séparés étant alors su perflu. Le terme ..ailette" déjà employé pour les cloisons entre les chambres conviendrait particulièrement pour ce cas.
Le débit approximatif de l'appareil peut être calculé de la manière suivante: Pendant une révolution du rotor, chaque chambre passe successivement par toutes les phases du cycle et, par conséquent, toutes les chambres auront participé au cycle. Il en résulte que pour une révolution, le vo lume<B>-</B>de débit du côté à basse pression est le volume total des chambres et du côté à pression élevée le volume total des chambres moins le volume du courant d'échange de pression (environ 257o à 30%' si le rapport pressions est de 1,0 à 1,35 ou l,43).
Par exemple, avec un rotor ayant un diamètre extérieur de .50 cm, un diamètre intérieur de 30 cm et une largeur de 40 cm, le volume du gaz dans les chambres serait de 0,05 m3. Si ce rotor tourne à raison de 500 t/min. son débit est de 1500 xri3 par heure.
Ce calcul permet de déterminer le débit que devront présenter les dispositifs de ven tilation pour assurer le déplacement voulu du gaz à travers le rotor, c'est-à-dire dans le cas des fig. 7 à 9, pour faire en sorte que le gaz traverse une chambre en sens de la longueur de celle-ci pendant le temps déter miné par la longueur de l'arc de balayage et la vitesse de rotation du rotor.
Expérimentalement il suffit d'observer la variation de la température à l'extrémité de l'arc de balayage tout en amenant à varier la vitesse du ventilateur: Si le balayage est insuffisant, la température de l'air sortant d'une chambre est celle de l'air chaud et lorsque le balayage est excessif la tempéra ture est celle de l'air froid, mais lorsque le balayage est correct, il tend à faire sortir une partie du courant d'échange de pression interposé ou intervenant. La température de ce courant d'échange est légèrement infé rieure à celle de l'air chaud et indique que le ventilateur marche à. la vitesse correcte.