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" Perfectionnements apportés aux échangeurs de chaleur à régénération. "
La présente invention est relative aux éohangeurs de chaleur à régénération et du. genre de ceux dans lesquels un régénérateur, propre à transmettre et à absorber la cha- leur et ayant la forme d'un disque ou tambour, passe succes- sivement, en tournant, dans une chambre, qui contient un flui- deàune température plus élevée, et dans une deuxième chambre, qui contient un autre fluide à une température moins élevée, afin qu' il puisse absorber la chaleur fournie par le premier fluide et la transmettre au deuxième fluide.
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Bile a pour but, entre autres, de rendre ces éohan- geurs tels qu'ils aient un enoombremebt réduit et une forme compacte et rationnelle, de réaliser une étanohéité convenable entre les deux chambres en vue de compenser les déformations dues à la chaleur et de donner au régénérateur une forme constructive avantageuse.
L'invention a pour objet, principalement, un échan- geur de chaleur à régénération du genre spéoifié et auquel on fait comporter au moins un régénérateur en forme de disque ou de tambour et qui est monté de manière à pouvoir tourner dms un carter, le ou les régénérateurs et le carter coopé- rant de manière telle avec des organes d'étanchéité ou de séparation que l'on obtienne la formation d'au.
moins deux chambres dans lesquelles circulent oonstamment des fluides distincts, avec une perte réduite de ces fluides entre les- dites chambres, au moins un des organes d'étanchéité ou de séparation ou une partie de celui-ci, qui est en contact avec une face du régénérateur, étant susceptible de se déplacer dans un plan perpendiculaire à ladite face pour permettre la déformation du ou des organes susdits.
Avantageusement on constitue les organes d'étan- ohéité ou de séparation par des plaques ou tôles métalliques établies diamétralement sur chaque faoe 'du disque ou tambour régénérateur.
On peut loger les organes mobiles, assurant l'étan- chéité on la séparation, dans des fentesm ménagées dans le carter et dans des fentes prévues dans les couvercles ou pa- rois terminâmes dudit carter pour permettre le déplacement @ perpendiculaire à la face du disque ou tambour régénérateur et pour conserver une étanohéité aux bords desdits organes.
On peut faire comporter à chaque plaque mobile dt étanchéité ou de séparation un ou plusieurs galets qui pren- nent appui sur une face du disque ou tambour du régénérateur
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et dont le eontour dépasse légèrement sur le bord de la pla- que adjacente à cette face afin que, lorsque ladite plaque est sollicitée vers la face correspondante du régénérateur, par exemple par des ressorts ou autres moyens élastiques, un intervalle réduit et déterminé subsiste entre ledit bord et ladite face du disque ou,tambour.
Lorsque le régénérateur se déforme d'une manière irrégulière, l'étanohéité entre le régénérateur et les organes ou plaques d'étanohéité ou de séparation varie très fortement le long de la faae d'étanchéité ce qui permet des fuites con- sidérables, Il est important que ces fuites puissent être main- tenues à un minimum, plus spécialement à cause de la différen- ce élevée qui existe entre les pressions des deux courants fluides, ainsi que cela se produit quand un échangeur de cha- leur de ce genre est utilisé pour des turbines à gaz auquel cas le courant de fluide plus froid est de l'air débité par le compresseur et est, par conséquent,
à une pression plus élevée alors que le fluide plus chaud est constitué par les gaz d'échappement qui sont à une pression considérablement plus basset
Pour réduire les fuites au minimum et conformément à l'invention, on e recours à un échangeur de chaleur à régé- nération et du genre spécifié qui comporte des organes ou plaques d'étanohéité ou de séparation établies en travers des faoes du régénérateur pour séparer les courants de fluides chaud et froid, chaque organe ou plaque comprenant, au voi- sinage de la face correspondante de la matrice, des moyens d' étanohéité susceptibles de céder localement pour s'adapter. d'eux-mêmes, à la déformation de ladite face de la matrice,
lesdits moyens étant sollicités positivement vers cette face pour réduire au minimum la fuite entre les deux courants.
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De préférence, on fait comporter à chaque moyen d'étanchéité au moins deux éléments dont chacun est susceptible de se dé- placer librement et axialement par rapport à l'autre dans une direction perpendiculaire à la faae correspondante du disque ou tambour régénérateur. A cet effet on peut faire comporter à chaque élément une nervure propre à coulisser librement dans une rainure ménagée dans l'organe d'étanchéité ou de sépara- tien ou vice-versa,, On peut faire comporter aux éléments d' étanchéité de joints établis sur les faces suivant lesquelles Ils sont en contact et sur leurs faces de contact avec le carter et le ou les organes d'étanchéité ou de séparation.
Ils peuvent, par exemple, être à rainure et languette ou el- Ils peuvent comporter des encoches alignées dans lesquelles sont logea' des joints profilés ou en forme de haltères. Cha- que élément peut être serré oontre la face adjacente du ré- générateur par la pression d'un ressort et/ou d'un fluide et, dans le cas de turbines à gaz, la pression du fluide peut être fournie par le fluide à pression élevée qui traverse 1' échangeur de chaleur et qui agit, par exemple, par un passage ménagé dans un élément du joint et qui traverse cet élément depuis la face active de celui-ci! L'emplacement du passage dépend de la pression nécessaire pour obtenir l'étanohéité voulue.
Suivant un mode de réalisation préféré de l'inven- tion on fait comporter au régénérateur deux disques, établis dans un carter extérieur avec parois terminales de manière à former dans ledit carter trois chambres dont une occupe une position centrale entre les disques, alors que les deux au- tres occupent des positions extérieures entre les disques et les parois terminales du carter, chacune desdites chambres étant subdivisées en deux compartiments semi-cylindriques par des plaques d'étanohéité ou de séparation, disposées diamé- tralement en travers de chaque disque pour sépater les deux
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courants fluides qui succulent suivant les directions vou- lues.
Pour le mode de réalisation préféré on a recours à trois plaques de ce genre dont une est établie entre les deux disques qui délimitant la chambre centrale peur subdiviser cette chambre en deux compartiments. alors que les deux autres plaques sont établies chacune entre un disque et une paroi terminale ôu un couvercle du carter pour subdiviser la chambre extérieure correspondante en deux parties. La plaque centrale peut être fixée au carter ou elle peut être engagée dans des rainures ménagées dans celui-ci alors que les plaques exté- rieures sent agencées de manière à être mobiles axialement dans des rainures prévues dans la paroi du carter. Une rainu- re peut être ménagée dans chaque paroi terminale ou couvercle du carter pour chacune des plaques extérieures.
L'éohangeur de température comporte des conduits d'entrée et de sortie pour les fluides chaud et froid et que l'on agence de manière telle que le fluide froid pénètre dans les deux chambres extérieures et traverse celles-ci avant de s'écouler par des passages ménagés dans le disque pour s' échapper par la ohambre centrale alors que le fluide chaud pénètre dans le carter par la chambre centrale et s'échappe par les chambres extérieures.
On obtient ainsi que les chambres extérieures et les ressorts sont maintenus à une température relativement basse alors que la partie plus chaude se trouve au milieu de l'appareil ce qui est généralement avantageux du point de vue mécanique, notamment pour que les ressorts conservent leur élasticité.
Suivant une autre caractéristique de l'invention on constitue chaque élément de régénérateur par une bande con- tinue en métal ondulé ou nervuré qui est mise en contact avec une bande métallique plate de même largeur afin que plusieurs passages transversaux, de section transversale réduite, soient
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ainsi formés. On petit constituer chaque disque du régénérateur par plusieurs oouohes superposées de deux bandes de ce genre que l'en enroule en spirale autour d'un moyeu central, les spires de la spirale étant maintenues serrées les unes contre les autres par une jatte. On peut alors établir un nombre ap- proprié d'éléments ou rayons raidisseurs ou sustentateurs entre le bossage central et la jante.
Un joint à labyrinthe peut être usiné dans la jante ou plusieurs éléments d'étan- ohéité peuvent être répartis autour de son oontour.
Suivent une variante, les bmdes susdites peuvent être en une matière céramique au lieu d'être en métal.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple, quelques modes de réalisation de l'invention.
La fig. 1 montre, en perspective (après coupe axia- le et avec certains éléments écartés les uns des autres), un échangeur de ohaleur à régénération, établi selon l'invention, avec des organes ou plaques d'étanohéité ou de séparation et des disques régénérateurs rotatifs.
Les figs. 2 et 3 montrent, respectivement en éléva- tien (parties en coupe) et en coupe axiale, une variante d'un disque régénérateur d'un échangeur de chaleur tel que montré sur la fig. 1.
La fig. 4 montre, en perspective (à plus grande échelle), une partie des organes ou plaques d'étanohéité ou de séparation, établis selon une variante.
EMI6.1
L------ 'échangeur de chaleur à rég61érati#, montré sur la fig. l, comporte un carter cylindrique extérieur 10 avec des raccords tangentiels pour l'entrée et la sortie des @ fluides. On a prévu deux entrées 11 et 12 ainsi qu'une sor- tie 13 pour le fluide froid à pression élevée et une entrée 14 ainsi que deux sorties 15 et 16, pour le fluide chaud à pres- sion basse. He carter cylindrique comporte des couvercles amovibles 17 et 18.
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Deux éléments régénérateurs poreux et similaires
19 et 20, en forme de disques, peuvent tourner dans le carter
10 en étant entraînés par un arbre 21 sur lequel ils sont ca- lés par des olavettes longues (non-montrées} de manière à pouvoir coulisser axialement le long de celles-ci. Les dis- ques 19 et 20 subdivisent le carter 10 en trois chambres et chaque chambre est subdivisée diamétralement par des organes ou plaques d'étanchéité ou de séparation 86, 27 et 28 logées dans des rainures 29 ou 30 ménagées respectivement dans le carter 10 et dais les couvercles 17 et 18.
Les deux plaques
26 et 28, adjacentes aux couvercles 17 et 18, sont sollici- tées élastiquement l'une vers l'autre par des ressorts de compression 31 et 32 établis autour de l'arbre 21 respective- ment entre les couvercles 17 et 18, ainsi que les plaques 26 et 28. Les deux disques 19 et 20 sont intercalés entre la pla- que centrale 27 et les deux plaques extérieures 26 et 28.
Les plaques 26, 27 et 28 comportent respectivement des moyeux creux 33, 34 et 35 pour le passage de l'arbre 21 et qui sont serrés contre les disques 19 et 20 et les couvercles 17 et 18 pour empêcher toute fuite entre les chambres à haute et à basse pression. Les moyeux 33 et 35 sent agencés de manière à pouvoir servir de logement respectivement aux ressorts 31 et 32.
Chaque disque régénérateur 19 ou 20 est constitué par une bande ondulée ou nervurée 36 et par une bande plate
37, en métal et enroulées en spirales autour d'un moyeu cen- tral 38. Une jante 39 est engagée sur l'ensemble spiralolde des bandes 36 et 37 et plusieurs rayons 40, logés dans des trous 4-1 gercés dans les bandes 36 et 37, sont vissés dans le moyeu 38. Un joint à labyrinthe (non-montre) peut être usiné dans la face externe de la jante 39. Les plaques 26, 27 et 28 peuvent être agencées de manière à frotter centre les disques
19 et 20 pour assurer l'étanchéité dans le sens diamétral.
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Elles peuvent également porter des rouleaux 9, en carbone, à leurs extrémités adjacentes à la périphérie des disques 19 et 20 (fig. 1) pour pouvoir rouler sur la jante 39. Les rou- leaux 9 font légèrement saillie sur la face correspondante des plaques 26, 27 et 28 de sorte qu'un léger intervalle sub- siste entre oette face et la faoe voisine du disque adjacent.
Plusieurs joints curvilignes 42 (figs. 2 et 3) peu- vent être établis autour de la périphérie de la jante 39 en- tre deux éléments de guidage 43 formés par les flasques d'un profilé annulaire 44, à section en U. Autour du profilé 44 sont répartis plusieurs dispositifs à plongeur cylindrique 45 comprenant chacun un piston 46 relié par une tige 47 au joint 42. Chaque dispositif 45 comporte un capuchon fileté 48 et un ressort de compression 49 établi entre le pistcn 46 et le capuchon 48 pour serrer le joint 42 oontre la jante 39. Les extrémités des joints 42 sont reliées entre-elles par des rai- nures et languettes, comme montré en 54, afin que leur en- semble puisse former une bague d'étanohéité (fig. 2).
Suivant une variante, montrée sur les figs. 2 et 3, des disques régénérateurs 19 et 20, on constitue la jante 39 en deux pièces 39a et 39b reliées entre-elles par des boulons ou des vis 39c. Chaque pièce 39a ou 39b comporte une faoe in- terne oonique 50 de sorte que l'on obtient une gorge peu pro- fonde et en forme de V quand les deux pièces 39a et 39b cent reliées entre-elles. Entre la jante 39 et les bandes 36 et 37, enroulées en spirale, on intercale plusieurs coins ourvi- lignes distincts 51, formant un anneau complet. Chaque coin 51 comporte une face externe 52 dont la forme de V correspond à @ oelle de la gorge peu profonde de la jante 39.
Pour assembler le disque régénérateur 19 ou 20 en place les coins 51 autour des bandes 36 et 37, enroulées en spirale,et en engage sur l'ensemble, de part et d'autre de celui-ci, les deux parties 39a et 39b de la jante et que l'on serre l'une centre l'autre
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par les boulons ou vis 39c. Les faoes coniques 50 des pièces 39a et 39b glissent sur les faoes inclinées 52 des cpins 51 en refoulant ceux-ci vers l'intérieur afin qu'ils soient ap- pliqués fortement contre les bandes 36 et 37 du régénérateur.
Les disques 19 et 20 sont renforoés par des rayons 40 qui s'étendent depuis la jante 39 jusqu'au moyeu central 38. Si une solidité plus grande est nécessaire, on fait intervenir un anneau intermédiaire 53 (fig. 2) et les rayons 40 sont alors imbriqués comme montré sur la fig. 2. Il est préférable de se servir de deux rayons 40 de petite seotion transversale et comme montré sur la fig. 3, car on perd ainsi moins de surface utile pour l'échange de la chaleur dais le disque 19 ou 20. Les coins 51 ne comportent pas des rainures ou lan- guettes à leurs extrémités pour être reliés entre-eu puisque les parties 39a et 39b de la jante comportent des rebords in- térieurs 55 qui les maintiennent le long de leur périphérie.
Sur la fige 4 on a montré une variante de la pla- que d'étanchéité ou de séparation 26, 27 ou 28. Cette plaque comporte, dans la région adjacente à une face du disque ro- tatif 19 ou 20 pour la régénération, plusieurs éléments d' étanchéité 60 appliqués les uns sur les autres et qui sont disposés diamétralement en travers de la faoe du disque 19 ou 20. Les éléments 60 sont, de préférence, disposés de ma- nière à être en contact frottant avec les disques et le ou les éléments centraux peuvent comprendre une ouverture pour le passage de l'arbre 21 portant les disques régénérateurs 19 et 20.
Suivant une variante, toutefois, on peut faire compor- ter à chaque élément d'étanohéité das galets d'écartement (fig. 1) qui roulent sur les faoes du disque 19 ou 20 de manière qu'un petit intervalle subsiste au tre chaque élément 60 et la face voisine du disque régénérateur mais on préfère un contact par frottement quand la constitution de la face du disque le permet puisque la vitesse de rotation du disque 19
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ou 20 est généralement faible. Les éléments 60 sont relati- vement courts par rapport au diamètre des disques 19 et 20 afin que l'ensemble du joint soit maintenu élastiquement et puisse donc s'adapter de lui-même à toute déformation de la face du disque.
Chaque élément 60 comporte une nervure 61, orientée axialement et qui peut coulisser librement dans une rainure 62 ménagée dans la plaque 26, 27 ou 28. Chaque élé- ment comporte également des joints 64 et 65 sur ses faces de contact pour empêcher que du fluide à pression élevée puisse passer entre-eux. A cet effet on peut munir bhaque élément d' un joint 64 à rainure et languette dans un plan, par exemple la plan horizontal, et d'un joint différent 65 dans un autre plan, par exemple le plan vertical, ce dernier joint pouvant avoir la forme d'haltères dont une moitié est engagée dans un logement 66 ménagé dans un élément 60 alors que l'autre moitié se trouve dans un logement 66 de l'élément adjacent.
Il peut être nécessaire d'établir des joints entre les nervures 61 des éléments d'étanohéité 60 et qui coulis- sent dans les rainures 62 des plaques 26, 27 ou 28. Des ban- des d'étanohéité 67, logées dans des rainures 68 ménagées dans la nervure 61 de chaque élément 60, sont suffisantes. Ces ban- des 67 sont refoulées par des ressorts 69.
Les éléments 60 sont refoulés contre la face du dis- que régénérateur 19 ou 20 par la pression de ressorts et/ou du fluide. Les ressorts peuvent être des ressorts à compression 70 établis entre la nervure 61 et le fond de la rainure 62.
Les bouts des ressorts 70 peuvent être logés dans des enco- ches circulaires 71 ménagées dans la nervure 61 (fig. 4) ou @@ dans la plaque 26, 27 ou 28 pour que les ressorts soient main- tenus en place.
Quand on se sert de la pression du fluide pour re- fouler les éléments 60 contre la face du disque 19 ou 20, on peut avoir recours au fluide à haute pression qui traverse l'échangeur de chaleur.
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A cet effet un passage 72 est ménagé dans un ou et plusieurs des éléments 60/qui traverse chaque élément depuis sa face avant, c'est-à-dire celle qui frotte sur le disque, jusqu'à sa face arrière, ce passage 72 ayant pour fonction de permettre à la pression d'agir sur l'arrière de l'élément 60 pour refouler celui-ci vers la faoe adjacente du disque 19 ou 20 à une valeur égale à celle existant en un point appro- prié à l'avant de l'élément d'étanohéité 60 où il bute sur la face du disque ou est très proohe de celle-ci, pour des vites- ses angulaires et des différences de pressions variables entre les deux courants fluides.
L'emplacement du débouohé du passage 72 du côté de la pression élevée peut être choisi de manière que l'on ob- tienne l'effet de pression nécessaire pour appliquer l'élément 60 d'une manière étanche sur la face adjacente du disque régé- nérateur, tout en tenant compte de la chute de pression qui se produit sur toute l'étendue de la face active de l'élé- ment 60.
Les éléments d'étanohéité, construits de la manière susindiquée, peuvent s'adapter aisément et avec préoision à toute déformation de la face du régénérateur en réduisant les fuites au minimum.
Quand le régénérateur a la forme d'un tambour dont les parois sent traversées par les gaz dans une direction ra- diale, le joint est établi le long de la surface cylindrique du tambour et il cède dans une direction radiale.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Improvements to regenerative heat exchangers."
The present invention relates to regenerative heat exchangers and. kind of those in which a regenerator, suitable for transmitting and absorbing heat and having the form of a disc or drum, passes successively, while rotating, in a chamber, which contains a fluid at a higher temperature , and in a second chamber, which contains another fluid at a lower temperature, so that it can absorb the heat supplied by the first fluid and transmit it to the second fluid.
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Bile aims, among other things, to make these exchangers such that they have a reduced enoombremebt and a compact and rational form, to achieve a suitable etanoheity between the two chambers in order to compensate for the deformations due to heat and to give the regenerator an advantageous constructive form.
The object of the invention is mainly to provide a regenerative heat exchanger of the speci fi ed type and which is made to include at least one regenerator in the form of a disc or drum and which is mounted so as to be able to turn in a housing, the or the regenerators and the casing cooperating in such a way with sealing or separating members that the formation of au.
at least two chambers in which separate fluids constantly circulate, with a reduced loss of these fluids between said chambers, at least one of the sealing or separating members or a part thereof, which is in contact with a face of the regenerator, being capable of moving in a plane perpendicular to said face to allow the deformation of the aforesaid member (s).
Advantageously, the sealing or separation members are formed by metal plates or sheets established diametrically on each faoe 'of the regenerating disc or drum.
The movable members can be housed, ensuring sealing or separation, in slots made in the casing and in slots provided in the covers or end walls of said casing to allow displacement @ perpendicular to the face of the disc. or regenerative drum and to maintain an etanoheity at the edges of said members.
It is possible for each movable sealing or separating plate to include one or more rollers which bear on one face of the disc or drum of the regenerator.
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and the circumference of which projects slightly over the edge of the plate adjacent to this face so that, when said plate is urged towards the corresponding face of the regenerator, for example by springs or other elastic means, a reduced and determined interval remains between said edge and said face of the disc or drum.
When the regenerator is irregularly deformed, the etanoheity between the regenerator and the etanoheity or separation members or plates varies very strongly along the sealing faae which allows considerable leaks. important that such leaks can be kept to a minimum, more especially because of the large difference between the pressures of the two fluid streams, as occurs when such a heat exchanger is used for gas turbines in which case the cooler fluid stream is air delivered by the compressor and is, therefore,
at a higher pressure while the hotter fluid is formed by the exhaust gases which are at a considerably lower pressure.
To minimize leakage and in accordance with the invention, recourse is had to a regenerative heat exchanger of the kind specified which has sealing or separating members or plates established across the regenerator flaps to separate. the currents of hot and cold fluids, each member or plate comprising, in the vicinity of the corresponding face of the matrix, means of etanoheity capable of giving way locally in order to adapt. of themselves, to the deformation of said face of the matrix,
said means being positively biased towards this face to minimize the leakage between the two currents.
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Preferably, each sealing means is made to comprise at least two elements, each of which is capable of moving freely and axially with respect to the other in a direction perpendicular to the corresponding faae of the regenerating disc or drum. For this purpose, each element can be made to include a proper rib to slide freely in a groove made in the sealing member or separator or vice versa, The sealing elements can be made to include established joints. on the faces along which they are in contact and on their contact faces with the casing and the sealing or separating member (s).
They may, for example, be tongue-and-groove or have aligned notches in which are housed profiled or barbell-shaped joints. Each element can be clamped against the adjacent face of the generator by the pressure of a spring and / or of a fluid and, in the case of gas turbines, the pressure of the fluid can be supplied by the fluid to. high pressure which passes through the heat exchanger and which acts, for example, by a passage formed in a part of the seal and which passes through this element from the active face thereof! The location of the passage depends on the pressure required to achieve the desired etanoheity.
According to a preferred embodiment of the invention, the regenerator is made to include two disks, established in an outer casing with end walls so as to form in said casing three chambers, one of which occupies a central position between the disks, while the two others occupy external positions between the discs and the end walls of the casing, each of said chambers being subdivided into two semi-cylindrical compartments by etanoheity or separation plates, arranged diametrically across each disc to separate both
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fluid currents which succulently follow the desired directions.
For the preferred embodiment, use is made of three such plates, one of which is established between the two discs which delimit the central chamber fear subdividing this chamber into two compartments. while the other two plates are each established between a disc and an end wall or a housing cover to subdivide the corresponding outer chamber into two parts. The central plate can be fixed to the housing or it can be engaged in grooves formed therein while the outer plates are arranged so as to be movable axially in grooves provided in the wall of the housing. A groove can be made in each end wall or housing cover for each of the outer plates.
The temperature exchanger has inlet and outlet conduits for hot and cold fluids and which are arranged in such a way that the cold fluid enters the two outer chambers and passes through them before flowing through. passages formed in the disc to escape through the central ohambre while the hot fluid enters the casing through the central chamber and escapes through the outer chambers.
This results in the outer chambers and the springs being kept at a relatively low temperature while the hotter part is in the middle of the device, which is generally advantageous from a mechanical point of view, in particular so that the springs retain their elasticity. .
According to another characteristic of the invention, each regenerator element is constituted by a continuous strip of corrugated or ribbed metal which is brought into contact with a flat metal strip of the same width so that several transverse passages, of reduced cross section, are
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thus formed. Each disc of the regenerator is formed by several superimposed oouohes of two bands of this kind that the spiral wraps around a central hub, the turns of the spiral being held tight against each other by a bowl. It is then possible to establish an appropriate number of stiffening or supporting elements or spokes between the central boss and the rim.
A labyrinth seal may be machined into the rim or several sealing elements may be distributed around its circumference.
According to a variant, the aforementioned bmdes can be of a ceramic material instead of being of metal.
The accompanying drawings show, by way of example, some embodiments of the invention.
Fig. 1 shows, in perspective (after axial section and with certain elements separated from each other), a regenerating heat exchanger, established according to the invention, with elements or plates of etanoheity or separation and regenerating discs rotary.
Figs. 2 and 3 show, respectively in elevation (parts in section) and in axial section, a variant of a regenerator disc of a heat exchanger as shown in FIG. 1.
Fig. 4 shows, in perspective (on a larger scale), part of the organs or plates of etanoheity or separation, established according to a variant.
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L ------ 'Regulated heat exchanger #, shown in fig. l, comprises an outer cylindrical casing 10 with tangential connections for the inlet and outlet of the fluids. Two inlets 11 and 12 are provided as well as an outlet 13 for the cold fluid at high pressure and an inlet 14 as well as two outlets 15 and 16 for the hot fluid at low pressure. The cylindrical housing has removable covers 17 and 18.
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Two porous and similar regenerative elements
19 and 20, disc-shaped, can rotate in the housing
10 being driven by a shaft 21 on which they are wedged by long olavettes (not shown} so as to be able to slide axially along them. The discs 19 and 20 subdivide the housing 10 into three parts. chambers and each chamber is subdivided diametrically by sealing or separating members or plates 86, 27 and 28 housed in grooves 29 or 30 provided respectively in the housing 10 and canopy the lids 17 and 18.
The two plates
26 and 28, adjacent to the covers 17 and 18, are resiliently biased towards each other by compression springs 31 and 32 established around the shaft 21 respectively between the covers 17 and 18, as well as the plates 26 and 28. The two discs 19 and 20 are interposed between the central plate 27 and the two outer plates 26 and 28.
The plates 26, 27 and 28 respectively comprise hollow hubs 33, 34 and 35 for the passage of the shaft 21 and which are clamped against the discs 19 and 20 and the covers 17 and 18 to prevent any leakage between the high chambers. and at low pressure. The hubs 33 and 35 are arranged so as to be able to serve as a housing for the springs 31 and 32 respectively.
Each regenerator disc 19 or 20 consists of a corrugated or ribbed strip 36 and a flat strip
37, made of metal and wound in spirals around a central hub 38. A rim 39 is engaged on the spiral assembly of the bands 36 and 37 and several spokes 40, housed in holes 4-1 chapped in the bands 36 and 37, are screwed into the hub 38. A labyrinth seal (not shown) can be machined into the outer face of the rim 39. The plates 26, 27 and 28 can be arranged to rub the discs center.
19 and 20 for sealing in the diametral direction.
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They can also carry rollers 9, made of carbon, at their ends adjacent to the periphery of the discs 19 and 20 (fig. 1) in order to be able to roll on the rim 39. The rollers 9 protrude slightly on the corresponding face of the plates. 26, 27 and 28 so that a slight gap remains between this face and the neighboring face of the adjacent disc.
Several curvilinear joints 42 (figs. 2 and 3) can be established around the periphery of the rim 39 between two guide elements 43 formed by the flanges of an annular profile 44, with a U-section. section 44 are distributed several cylindrical plunger devices 45 each comprising a piston 46 connected by a rod 47 to the seal 42. Each device 45 comprises a threaded cap 48 and a compression spring 49 established between the piston 46 and the cap 48 to tighten the gasket 42 against the rim 39. The ends of the gaskets 42 are connected together by grooves and tongues, as shown at 54, so that the whole can form an etanoheity ring (fig. 2).
According to a variant, shown in figs. 2 and 3, regenerator discs 19 and 20, the rim 39 is formed in two parts 39a and 39b interconnected by bolts or screws 39c. Each part 39a or 39b has an oonic internal flap 50 so that a shallow V-shaped groove is obtained when the two parts 39a and 39b are connected together. Between the rim 39 and the bands 36 and 37, wound in a spiral, several distinct hemmed corners 51 are interposed, forming a complete ring. Each wedge 51 has an outer face 52, the V-shape of which corresponds to the shallow groove of the rim 39.
To assemble the regenerator disc 19 or 20 in place the wedges 51 around the bands 36 and 37, wound in a spiral, and engage on the assembly, on either side thereof, the two parts 39a and 39b of the rim and that we tighten one center the other
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by bolts or screws 39c. The conical faoes 50 of the parts 39a and 39b slide on the inclined faoes 52 of the pins 51, pushing the latter towards the interior so that they are pressed strongly against the bands 36 and 37 of the regenerator.
The discs 19 and 20 are reinforced by spokes 40 which extend from the rim 39 to the central hub 38. If greater strength is required, an intermediate ring 53 (fig. 2) and the spokes 40 are used. are then nested as shown in fig. 2. It is preferable to use two spokes 40 of small transverse segment and as shown in fig. 3, because one thus loses less useful surface for the exchange of heat on the disc 19 or 20. The corners 51 do not have grooves or tabs at their ends to be connected together since the parts 39a and 39b of the rim have internal flanges 55 which hold them along their periphery.
Fig. 4 shows a variant of the sealing or separating plate 26, 27 or 28. This plate comprises, in the region adjacent to one face of the rotating disc 19 or 20 for regeneration, several sealing elements 60 applied to one another and which are arranged diametrically across the face of the disc 19 or 20. The elements 60 are preferably arranged so as to be in rubbing contact with the discs and the disc. or the central elements may comprise an opening for the passage of the shaft 21 carrying the regenerator discs 19 and 20.
According to a variant, however, it is possible to make each element of etanoheity include spacer rollers (fig. 1) which roll on the faoes of the disc 19 or 20 so that a small gap remains between each element. 60 and the neighboring face of the regenerator disc but a contact by friction is preferred when the constitution of the face of the disc allows it since the speed of rotation of the disc 19
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or 20 is generally low. The elements 60 are relatively short with respect to the diameter of the discs 19 and 20 so that the entire seal is resiliently held and can therefore adapt itself to any deformation of the face of the disc.
Each element 60 has a rib 61, oriented axially and which can slide freely in a groove 62 formed in the plate 26, 27 or 28. Each element also has seals 64 and 65 on its contact faces to prevent fluid from entering the plate. at high pressure can pass between them. To this end, each element can be provided with a tongue and groove seal 64 in one plane, for example the horizontal plane, and with a different seal 65 in another plane, for example the vertical plane, the latter seal possibly having the form of dumbbells, one half of which is engaged in a housing 66 provided in an element 60 while the other half is located in a housing 66 of the adjacent element.
It may be necessary to establish joints between the ribs 61 of the elements of etanoheity 60 and which slide in the grooves 62 of the plates 26, 27 or 28. Bands of etanoheity 67, housed in the grooves 68 formed in the rib 61 of each element 60, are sufficient. These bands 67 are pushed back by springs 69.
The elements 60 are forced against the face of the regenerator disc 19 or 20 by the pressure of the springs and / or of the fluid. The springs may be compression springs 70 established between the rib 61 and the bottom of the groove 62.
The tips of the springs 70 may be accommodated in circular notches 71 in the rib 61 (Fig. 4) or in the plate 26, 27 or 28 so that the springs are held in place.
When the pressure of the fluid is used to push the elements 60 back against the face of the disc 19 or 20, the high pressure fluid which passes through the heat exchanger can be used.
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For this purpose a passage 72 is made in one or more of the elements 60 / which passes through each element from its front face, that is to say that which rubs on the disc, to its rear face, this passage 72 having the function of allowing the pressure to act on the rear of the element 60 to force the latter towards the adjacent faoe of the disc 19 or 20 to a value equal to that existing at a point appropriate to the front of the etanoheity element 60 where it abuts on the face of the disc or is very close to the latter, for angular speeds and variable pressure differences between the two fluid streams.
The location of the outlet of the passage 72 on the high pressure side may be chosen so that the pressure effect necessary to apply the element 60 in a sealed manner to the adjacent face of the regulated disc is obtained. - generator, while taking into account the pressure drop which occurs over the entire extent of the active face of element 60.
The elements of etanoheity, constructed in the above-mentioned manner, can adapt easily and with preoision to any deformation of the face of the regenerator, reducing leaks to a minimum.
When the regenerator is in the form of a drum, the walls of which are crossed by gases in a radial direction, the seal is established along the cylindrical surface of the drum and yields in a radial direction.
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