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Récupérateur et procédé pour sa fabrication.
L'invention concerne un récupérateur dans lequel, en fonc- tionnement, circule successivement en sens opposés un fluide, en général un gaz ou une vapeur, qui dans un sens de circulation cède de la chaleur à la masse de remplissage que contient le récupérateur et, lors du passage en sens inverse, prélève de la chaleur de cette masse. De tels récupérateurs s'utilisent par exemple dans les moteurs à gaz chaud ainsi que dans les machines frigorifiques, fonctionnant suivant le principe inverse de celui du moteur à gaz chaud. Il est connu d'utiliser dans ces récupé- rateurs une masse de remplissage constituée par de minces fils métalliques ou par der minces tiges de métal ou de céramique.
On s'est efforcé d'obtenir un récupérateur peu encombrant, à même d'absorber une grande quantité de la chaleur existant dans le fluide passant et de céder à ce fluide beaucoup de chaleur lors de son passage en sens inverse. A cet effet, il importe que le fluide ait une grande surface de contact avec la masse et @
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que cette masse ait une grande capacité thermique. De plus, il importe que la conduction thermique du côté chaud vers le côté froid du récupérateur soit très faible ainsi d'ailleurs que la résistance offerte au passage du fluide. A cet effet, le facteur de remplissage de l'espace qu'occupe la masse récupérante, ne dépassera pas 20%.
Pour des dispositifs fonctionnant à des températeurs élevées, comme c'est le cas pour les moteurs à gaz chaud, il faut en outre que le matériau utilisé pour le récupé- rateur résiste à la chaleur
L'invention permet de satisfaire à cette condition tout en fournissant une masse de remplissage peu coûteuse.
A cet effet, la masse est constituée par des particules de matériau d'une épaisseur inférieure à 0,2 mm dont la forme et la disposition relative sont telles que le facteur de remplissage de cette masse soitau maximum de 20%.
En tout premier lieu, on envisage ici des particules métalliques bien qu'on puisse aussi utiliser d'autres matériaux.
Dans de nombreux cas, il sera efficace de donner aux diverses particules une position relative déterminée ce qui peut s'obtenir en les reliant entre elles. Cette liaison peut se réaliser par une légère concrétion ou un frittage. On peut aussi métalliser les particules, par exemple par galvanisation.
Pour augmenter la maniabilité du matériau pendant la fabrication et pour assurer en même temps une distribution aussi uniforme que possible de ce matériau dans tout l'espace disponible, on peut d'abord assembler légèrement les parties métalliques de manière à obtenir des feuilles que l'on empile ensuite, subdivisées, dans le récupérateur. Cet agencement offre l'avantage que les particules sont plus ou moins dirigées, ce oui peut cependant s'obtenir aussi d'une autre manière. La direction des particules peut coïncider avec la direction de passage du fluide ou bien être perpendiculaire à cette dernière.
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Chacun de ces agencements présente des avantages : premier assure une plus faible résistance de passage et le second diminue la conductibilité thermique entre le côté chaud et le côté froid du récupérateur. Si les particules métalliques uti- lisées sont magnétisables, on peut assurer leur direction à l'aide d'un champ magnétique.
La forme qu'affectent les particules de matière a une grande importance. Elles peuvent affecter, par exemple, le forme d'écailles. Pour que le volume total des particules métalliques soit utilisé pour l'absorption de la chaleur, on fait en sorte que l'épaisseur de ces particules ne dépasse pas 0,2 mm. Pour diminuer la perte de charge de la masse, c'est-à-dire la résis- tance qu'elle offre au passage du gaz, il peut être avantageux d'onduler les particules.
Les particules peuvent s'obtenir de diverses manières.
C'est ainsi que l'on peut utiliser par exemple de petits tron- çons de fil ou de ruban, ainsi que des copeaux métalliques.
Dans des cas déterminés, on peut utiliser des déchets métalli- ques d'atelier. Un autre moyen d'obtenir les particules con- siste à amener de petites gouttelettes de métal liquide dans un liquide froid, par exemple à l'aide d'une lance prévue à cet effet. On obtient alors des particules métalliques de formes très capricieuses.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
Le dessin montre schématiquement quelques formes des particules utilisables dans le récupérateur conforme à l'in- vention.
La fig.l montre quelques écailles métalliques d'une épaisseur de 0,1 mm. Il ressort de cette figure qu'il suffit de disperser ces écailles dans l'enceinte d'un récupérateur @
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pour obtenir immédiatement une masse à faible facteur de remplissage, et qui laisse passer le gaz tandis que, par suite de la forme capricieuse des écailles, elles entrent en contact par une grande surface avec les gaz qui les lèchent. Eventuellement ces particules peuvent être réunies en un ensemble par frittage.
La fig.2 montre une forme d'exécution dans laquelle les particules métalliques sont formées par de minces plaques de métal, dans lesquelles on a formé par laminage quelques rai- nures 1.
La fig.3 montre une écaille métallique plate, munie d'une ouverture 2 à bord relevé. La présente de ce bord empêche la superposition des écailles lorsqu'on les éparpille dans une forme arbitraire et assure donc un passage suffisant pour les gaz.
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Recuperator and process for its manufacture.
The invention relates to a recuperator in which, in operation, a fluid, in general a gas or a vapor, circulates successively in opposite directions, which in one direction of circulation transfers heat to the filling mass contained in the recuperator and , when passing in the opposite direction, takes heat from this mass. Such recuperators are used for example in hot gas engines as well as in refrigeration machines, operating on the reverse principle to that of the hot gas engine. It is known to use in these recuperators a filling mass constituted by thin metal wires or by thin metal or ceramic rods.
Attempts have been made to obtain a compact recuperator capable of absorbing a large quantity of the heat existing in the passing fluid and of yielding to this fluid a great deal of heat during its passage in the opposite direction. For this purpose, it is important that the fluid has a large contact surface with the mass and @
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that this mass has a great thermal capacity. In addition, it is important that the thermal conduction from the hot side to the cold side of the recuperator is very low as well as the resistance offered to the passage of the fluid. For this purpose, the filling factor of the space occupied by the recuperating mass will not exceed 20%.
For devices operating at high temperatures, as is the case for hot gas engines, the material used for the recuperator must also be heat resistant.
The invention makes it possible to satisfy this condition while providing an inexpensive filling mass.
For this purpose, the mass consists of particles of material with a thickness of less than 0.2 mm, the shape and relative arrangement of which are such that the fill factor of this mass is at most 20%.
First of all, metallic particles are contemplated here, although other materials can also be used.
In many cases, it will be effective to give the various particles a determined relative position which can be achieved by connecting them together. This bond can be achieved by light concretion or sintering. The particles can also be metallized, for example by galvanization.
In order to increase the workability of the material during manufacture and at the same time to ensure as uniform a distribution as possible of this material in all the available space, one can first lightly assemble the metal parts so as to obtain sheets that the then stacked, subdivided, in the recuperator. This arrangement offers the advantage that the particles are more or less directed, this yes can however also be obtained in another way. The direction of the particles can coincide with the direction of passage of the fluid or else be perpendicular to the latter.
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Each of these arrangements has advantages: the first ensures a lower flow resistance and the second decreases the thermal conductivity between the hot side and the cold side of the recuperator. If the metal particles used are magnetizable, their direction can be assured by means of a magnetic field.
The shape of particles of matter is of great importance. They can affect, for example, the shape of scales. In order for the total volume of the metal particles to be used for heat absorption, the thickness of these particles is made to not exceed 0.2 mm. To reduce the pressure drop of the mass, that is to say the resistance it offers to the passage of gas, it may be advantageous to undulate the particles.
Particles can be obtained in various ways.
Thus, for example, small pieces of wire or tape can be used, as well as metal shavings.
In specific cases, metal workshop waste can be used. Another way to obtain the particles consists in bringing small droplets of liquid metal into a cold liquid, for example using a lance provided for this purpose. We then obtain metallic particles of very capricious shapes.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the features which emerge both from the text and from the drawing, of course, forming part of the invention.
The drawing shows schematically some shapes of the particles which can be used in the recuperator according to the invention.
Fig.l shows some metal scales with a thickness of 0.1 mm. It emerges from this figure that it suffices to disperse these scales in the enclosure of a recuperator @
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to immediately obtain a mass with a low filling factor, and which allows the gas to pass while, owing to the capricious shape of the scales, they come into contact by a large surface with the gases which lick them. Optionally, these particles can be combined into an assembly by sintering.
Fig. 2 shows an embodiment in which the metal particles are formed by thin metal plates, in which a few grooves 1 have been formed by rolling.
Fig. 3 shows a flat metal shell, provided with an opening 2 with a raised edge. The presence of this edge prevents the superposition of the scales when they are scattered in an arbitrary shape and therefore ensures sufficient passage for the gases.