CH325246A - Echangeur de chaleur - Google Patents

Description

      Echangeur    de chaleur    L'invention a pour objet un échangeur de  chaleur, comportant un tambour présentant  des canaux disposés parallèlement à l'axe de  celui-ci et traversés alternativement par un       fluide    chaud cédant de la chaleur aux parois  de ces canaux et par un fluide froid absor  bant de la chaleur à partir desdites parois,  deux passages d'amenée des     fluides    au tambour  et deux passages d'évacuation de ces fluides,  l'orifice de sortie du passage d'amenée de l'un  des fluides au tambour et l'orifice d'entrée du  passage d'évacuation de ce fluide étant circu  laire et coaxiaux, et un mécanisme d'entraîne  ment pour produire un mouvement relatif cir  culaire entre l'axe commun des deux dits ori  fices et l'axe du tambour.  



  Dans les échangeurs de ce genre, lorsqu'il  existe des différences de pression considéra  bles entre les deux courants de fluides, l'étan  chéité est difficile à réaliser.  



  L'invention vise à résoudre ce problème et  l'échangeur de chaleur qui en fait l'objet est  caractérisé à cet effet en ce qu'à chacun des  deux dits orifices coaxiaux correspond un or  gane d'étanchéité annulaire de même axe que  cet orifice et en contact avec la face correspon  dante du tambour, ces organes d'étanchéité em  pêchant la communication entre les passages    pour l'un des     fluides    et les passages pour l'au  tre.  



  Le dessin représente, à titre d'exemple,  trois formes d'exécution de l'échangeur de cha  leur suivant l'invention, et une variante.  



  La     fig.    1 est une coupe longitudinale d'un  échangeur de chaleur suivant la première forme  d'exécution.  



  La     fig.    2 est une coupe longitudinale d'une  variante de l'échangeur de chaleur de la     fig.    1.  Les     fig.    3 et 4 sont des coupes transver  sales de l'échangeur de chaleur de la     fig.    2  respectivement suivant     B-B    et     C-C.     



  La     fig.    5 est une coupe longitudinale de la  deuxième forme d'exécution de l'échangeur de  chaleur ; et  la     fig.    6 est une coupe longitudinale de la  troisième forme d'exécution de l'échangeur de  chaleur.  



  L'échangeur de chaleur représenté à la       fig.    1 comprend un tambour 1 présentant des  canaux 4 parallèles à l'axe du tambour et  traversés alternativement par un fluide chaud  cédant de la chaleur aux parois 2 de ces ca  naux 4 et par un fluide froid absorbant de la      chaleur à partir desdites parois. Ces canaux 4  dont les parois 2 sont en matière céramique  ou en métal sont disposés en secteurs compar  timentés autour de l'axe longitudinal 3 du  tambour I et s'étendent d'un bout à l'autre de  ce tambour entre les faces d'extrémités 5a et  <I>5b.</I>  



  Les canaux 4 peuvent avoir une section quel  conque, par exemple l'une de celles montrées  à la     fig.    3. Ils peuvent être     garnis    de maté  riaux d'absorption de la chaleur, par exemple,  sous forme de fils fins, de toile métallique,  grains,     sphérules,    pièces cylindriques creuses,  perles ou anneaux, etc... Un organe d'étan  chéité annulaire 13 est disposé contre chacune  des faces 5a et 5b du tambour 1 et est porté  par un organe annulaire 14 en contact avec  la face intérieure 8 d'un couvercle 7. Les or  ganes 13 empêchent sur chacune des faces 5a  et 5b toute communication entre les espaces  entourés par les organes 14 et les espaces en  tourant ces organes.  



  L'un des espaces 21 entourés par les or  ganes 14 communique en permanence avec un  conduit d'amenée 9 d'un des fluides, et l'au  tre avec un conduit d'évacuation 10 de ce  fluide. Ces espaces forment donc l'un la par  tie terminale à orifice circulaire du passage  d'amenée du fluide et l'autre la partie     initiale     également à orifice circulaire du passage d'éva  cuation.  



  Les espaces extérieurs 22 entourant les  organes annulaires 14 communiquent l'un avec  un conduit d'amenée 11 de l'autre fluide et  l'autre avec un conduit d'évacuation 12 de cet  autre     fluide.     



  Les deux organes annulaires 14 sont co  axiaux et reçoivent un mouvement de rotation  autour de l'axe 3 du tambour. Les couvercles 7  sont munis respectivement des conduits 9 et 10  débouchant dans l'espace intérieur 21 délimité  par chacun desdits organes annulaires 14, et  des conduits 11 et 12 communiquant avec le  dit espace extérieur 12 entourant chacun     des-          dits    organes annulaires.    Les conduits 11 et 12 sont disposés     radia-          lement.    Les organes d'étanchéité annulaires 13  sont montés     télescopiquement    sur les organes  14 qui les portent. Le joint entre les deux or  ganes 13 et 14 est rendu étanche au passage  des gaz ou des fluides par des rondelles de  garniture 15.

   Un dispositif peut être monté  entre ces deux organes tendant à les éloigner  l'un de l'autre     axialement,    par exemple par des  ressorts, de façon à exercer continuellement  une pression sur la face d'étanchéité, étant bien  entendu que si la pression à l'intérieur de l'or  gane annulaire 14 est supérieure à la pression  qui s'exerce en dehors, la pression de     portée     augmente en conséquence.  



  Un arbre moteur 16 dont l'axe coïncide  avec l'axe 3 porte une manivelle 17. Un moyeu  18 monté sur le maneton de cette manivelle       porte    l'organe annulaire 14 de droite par l'in  termédiaire de bras 19. L'organe annulaire 14  de gauche est monté sur un excentrique 20  calé sur ledit arbre moteur. Les deux organes  14 pourraient aussi être montés chacun sur un  excentrique calé sur l'arbre 16.  



  Lorsque l'arbre 16 tourne, les organes annu  laires 14 sont déplacés de façon que leur axe  commun tourne autour de celui du tambour 1,  les espaces 21 entourés par les organes 14 sont  maintenus en communication constante avec  les conduits 9 et 10 et avec un groupe de ca  naux 4.  



  Le     fluide    dont la pression est relativement  élevée, passe à l'intérieur des organes annu  laires 14, tandis que celui dont la pression est  relativement basse passe en dehors de ces or  ganes annulaires. Par exemple, s'il s'agit de  récupérer la chaleur de gaz brûlés, ceux-ci  provenant d'un des conduits 9, 10 passent à  l'intérieur des organes annulaires 14, traver  sent les canaux 4 correspondants et ressortent  par l'autre desdits conduits, tandis que le gaz  à chauffer passe en dehors des organes annu  laires en circulant d'un des conduits 11, 12 à  l'autre à travers les canaux 4 correspondants.  



  Dans la variante des     fig.    2 à 4 les conduits  d'amenée et d'évacuation 11 et- 12 communi  quant avec les espaces extérieurs sont parallèles  à l'axe du tambour. Les deux organes annu-           laires    coaxiaux 14 sont portés chacun par une  manivelle comme l'organe 14 de droite à la       fig.    1.  



  Dans la forme d'exécution de la     fig.    5,  chacun des orifices circulaires coaxiaux d'en  trée et de sortie d'un des     fluides    est situé à  l'extrémité d'un tuyau 23, respectivement 24,  portant un organe d'étanchéité annulaire 6,  coaxial avec l'orifice correspondant, chacun de  ces tuyaux présentant une partie adjacente au  tambour disposée en partie dans une conduite  de plus grande section 25 et 26 respectivement,  pour le passage de l'autre     fluide.    Les tuyaux  23 et 24 se terminent à proximité immédiate  des faces 5b respectivement 5a correspon  dantes du tambour 1 présentant les canaux 4  disposés parallèlement à l'axe de ce tambour.

    Des labyrinthes d'étanchéité 28 empêchent le  fluide provenant des tuyaux 23, 24 de passer  dans les conduites 25, 26 et dans la partie du  tambour 1 qui n'est pas recouverte à ce mo  ment par les tuyaux 23, 24. Ces tuyaux 23, 24  sont cylindriques, ont même axe 29 et ont sen  siblement le même diamètre sur toute leur lon  gueur et chacun des organes d'étanchéité 6 en  contact avec la face correspondante 5a, respec  tivement 5b du tambour 1 a un diamètre au  moins égal à la moitié du diamètre du tam  bour 1. On peut ainsi réduire dans une large  mesure l'espace non utilisé autour de l'axe 3  du tambour, tout en ayant la certitude que  tous les canaux 4 sont judicieusement balayés  par les organes annulaires pendant le mouve  ment relatif de ces organes par rapport au  tambour.  



  Le tambour 1 est     entrainé    en rotation au  moyen d'un pignon 30 et d'une denture 31 de  façon que les centres desdits orifices coaxiaux  d'entrée et de sortie du     fluide    décrivent des  cercles centrés sur l'axe du tambour.  



  Dans la prime d'exécution de la     fig.    6, le  tambour 1 présentant les canaux 4 est fixe. A  ses extrémités se raccordent des conduites 25  et 26 pour le passage de l'un des fluides dans  lesquelles pénètrent des conduites 35 et 36  pour l'autre fluide. Ces conduites 35 et 36 ont  même axe 29a, coïncidant avec l'axe 3 du  tambour 1. Dans l'extrémité adjacente au tam-         bour    1 de chaque conduite 35, 36 est engagée  à rotation une     portée    34, respectivement 33  d'un tuyau contre-coudé 27 dont l'autre ex  trémité se trouve à proximité immédiate de  la face correspondante du tambour.

   Les ori  fices circulaires des     extrémités    adjacentes aux  faces du tambour des tuyaux 27 ont même axe  29b parallèle à l'axe 29a et donc décalé par  rapport à ce     dernier.    Ces     orifices    sont pourvus  d'organes d'étanchéité annulaires 6 de même axe  que ces orifices en contact avec les faces du  tambour et pourvus de labyrinthes 28 comme  dans le cas de la     fig.    5. Les tuyaux 27 sont  chacun solidaire d'une couronne dentée 31,  respectivement 32 engrenant avec un pignon  moteur 30. Ils tournent ainsi en     synchronisance     autour de l'axe 29a à l'intérieur des conduits  25 et 26.

   Le mouvement relatif des orifices  coaxiaux proches du tambour 1 des tuyaux 27  par rapport à ce tambour est donc le même  que dans le cas de la     fig.    5. L'un des fluides  passe par les conduites 25 et 26 et l'autre par  les conduites 35 et 36 et les tuyaux     contre-          coudés    27.

Claims (1)

1. REVENDICATION Echangeur de chaleur, comportant un tam bour présentant des canaux disposés parallèle ment à l'axe de celui-ci et traversés alternati vement par un fluide chaud cédant de la cha leur aux parois de ces canaux et par un fluide froid absorbant de la chaleur à partir desdites parois, deux passages d'amenée des fluides au tambour et deux passages d'évacuation de ces fluides, l'orifice de sortie du passage d'amenée de l'un des fluides au tambour et l'orifice d'en trée du passage d'évacuation de ce fluide étant circulaires et coaxiaux, et un mécanisme d'en traînement pour produire un mouvement re latif circulaire entre l'axe commun des deux dits orifices et l'axe du tambour,

   caractérisé en ce qu'à chacun des deux dits orifices coaxiaux correspond un organe d'étanchéité annulaire de même axe que cet orifice et en contact avec la face correspondante du tambour, ces or ganes d'étanchéité empêchant la communica tion entre les passages pour l'un des fluides et les passages pour l'autre.

   SOUS-REVENDICATION 1. Echangeur de chaleur selon la revendi cation, caractérisé en ce que chacun desdits organes d'étanchéité est porté par un deuxième organe annulaire délimitant un espace inté rieur, l'un de ces espaces intérieurs communi quant en permanence avec un conduit d'ame née du fluide correspondant, et l'autre avec un conduit d'évacuation de ce fluide, des es paces extérieurs entourant lesdits organes an nulaires communiquant l'un avec un conduit d'amenée de l'autre fluide et l'autre avec un conduit d'évacuation de cet autre fluide.

   2. Echangeur de chaleur selon la reven dication et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que les deux dits organes annulaires co axiaux reçoivent un mouvement de rotation autour de l'axe du tambour. 3. Echangeur de chaleur selon la revendi cation et les sous-revendications 1 et 2, ca ractérisé en ce que chaque ensemble formé par l'un desdits organes d'étanchéité et le deuxième organe annulaire qui le porte, est logé entre la face d'extrémité correspondante du tambour et une face plane, parallèle à cette face du tambour, d'un couvercle, lequel est muni d'un conduit débouchant dans l'espace intérieur dé limité par ledit organe annulaire et d'un con duit communiquant avec ledit espace extérieur entourant l'organe annulaire.

   4. Echangeur de chaleur selon la reven dication et la sous-revendication 1, caractê- risé en ce que les deux organes annulaires sont montés télescopiquement l'un dans l'autre. 5. Echangeur de chaleur selon la revendi cation et les sous-revendications 1 et 4, carac térisé -par un dispositif tendant à éloigner les deux organes annulaires l'un de l'autre dans le sens de l'axe.

   6. Echangeur de chaleur selon la reven dication et les sous-revendications 1 et 2, ca ractérisé en ce que le mécanisme d'entraîne ment susdit comprend au moins une manivelle calée sur un arbre moteur dont l'axe coïncide avec l'axe du tambour; un moyeu monté sur le maneton de cette manivelle portant l'un des- dits organes annulaires par l'intermédiaire de bras.

   7. Echangeur de chaleur selon la reven dication et les sous-revendications 1 et 2, ca ractérisé en ce que le mécanisme d'entraine- ment susdit comprend au moins un excentrique calé sur un arbre moteur dont l'axe coïncide avec l'axe du tambour et sur lequel est monté l'un desdits organes annulaires. 8. Echangeur de chaleur selon la reven dication, caractérisé en ce que chacun desdits orifices coaxiaux est situé à l'extrémité d'un tuyau portant ledit organe d'étanchéité, cha cun de ces tuyaux présentant une partie adja cente au tambour disposée au moins en partie dans une conduite de plus grande section pour le passage de l'autre fluide.

   9. Echangeur de chaleur selon la reven dication et la sous-revendication 8, caractérisé en ce que lesdits tuyaux sont cylindriques et en ce que chacun des organes d'étanchéité a un diamètre au moins égal à la moitié du diamètre du tambour. 10. Echangeur de chaleur selon la reven dication et la sous-revendication 8, caracté risé en ce que le mécanisme d'entraînement susdit entraîne le tambour en rotation, les tuyaux restant immobiles.

   I1. Echangeur de chaleur selon la reven dication et les sous-revendications 8 et 10, caractérisé en ce que les axes desdits tuyaux sont rectilignes. 12. Echangeur de chaleur selon la reven dication et la sous-revendication 8, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement susdit entraîne la partie adjacente au tambour de chaque tuyau en rotation, de façon que les centres desdits deux orifices coaxiaux décri vent des cercles centrés sur l'axe du tambour, ces parties mobiles desdits tuyaux étant dispo sées entièrement à l'intérieur desdites conduites de plus grande section, lesquelles, ainsi que le tambour restent immobiles.

   13. Echangeur de chaleur selon la revendi cation et les sous-revendications 8 et 12, ca ractérisé en ce que chacune desdites parties mobiles desdits tuyaux est contre-coudée, l'axe du coude éloigné du tambour coïncidant avec l'axe de ce dernier et l'axe de l'autre coude étant parallèle à l'axe du tambour.