BE501625A - - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  AGENCEMENT-POUR MAINTENIR   L"ETANGHEITE   DANS DES ECHANGEURS DE CHALEUR. 



   La présente invention est relative à des échangeurs de chaleur ro- tatifs à régénération et particulièrement aux parties du rotor qui portent des éléments d'étanchéité entre le rotor et le carter du rotor. Les chauffage et refroidissement alternatifs et non uniformes produisent la déformation du rotor, en sorte que des difficultés considérables se présentent pour maintenir une étanchéité satisfaisante entre parties fixes et tournantes de l'échangeur de chaleur. Pour vaincre ces difficultés, on a   proposé   jusqu'à   présent;-.de   procu- rer des dispositifs   d'étanchéité   qui s'adaptent automatiquement lorsque le rotor change ses dimensions.

   Au lieu d'essayer   d'obtenir   des dispositifs d'é- tanchéitéà ajustement automatique plus effectifs, la présente invention a atta- quéle problème plus   centralement,   en ce sens que les parois de division diri- gées radialement,, qui portent des éléments d'étanchéité, sont refroidis de ma- nière convenable se traduisant par des différences de   température;

  réduites   dans ces parois de divisiono En faisant cela, la déformation du rotor est réduite et par conséquent une fermeture étanche effective est considérablement   facili-   téeo Suivant la présente invention, ce refroidissement est obtenu par le fait que les parois de division divisant le rotor en plusieurs compartiments ayant la forme de secteurs contenant des éléments de transfert de chaleur, sont construites de telle manière   qu'un   gaz, de préférence de   l'airs   servant d'agent   refroidisseur,   peut être-conduit le long des parois de division en des endroits convenables, en direction soit radiale., soit axiale. 



   Une forme de réalisation convenable de l'invention est caractérisée essentiellement en ce que les parois de division radiales sont composées d'une plaque en tôle intermédiaire qui peut être pourvue d'éléments d'étanchéité à ses extrémités supérieure et inférieures et deparois latérales en matériau thermiquement isolant qui sont placés de chaque côté de la dite plaque et en sont écartées pour former deux canaux d'écoulement qui à un bout son pourvus d'ouvertures et qui à l'autre bout sont en communication l'un avec   l'antre   au moyen d'ouvertures dans la plaque intermédiaire de telle sorte que   lorqu'un   

 <Desc/Clms Page number 2> 

 côté des parois de division fait face au côté air de l'échangeur de chaleur,

   de l'air à pression plus haute que celle du gaz du côté opposé de la paroi de division est amené à s'écouler vers le côté gaz à travers lesdits canaux, ce qui fait que le balayage des deux faces de la plaque intermédiaire a pour con- séquence une diminution désirée de la différence de température dans la dite plaque. 



   Cette forme de réalisation de l'invention et d'autres sont montrées sur les dessins ci-annexés, qui, avec la description subséquente, expliquent plus en détails la nature de l'invention. 



   - Figure 1 illustre, vu d'en haut, le carter d'un préchauffeur d'air à régénération avec son rotor. 



   - Figure 2 est une coupe d'une paroi de division, suivant la ligne II-II de la figure 1. 



   - Figure 3 est une autre, forme de réalisation d'une paroi de divi- sion, suivant la figure 2. 



   - Figure 4 illustre à échelle agrandie la partie supérieure et in- férieure de la paroi de division montrée à la figure 2. 



   - Figure 5 montre en coupe un préchauffeur d'air à régénération ayant des parois de division construit suivant l'une des formes de réalisation de   l'invention.   



   - Figure 6 est une vue partielle d'une coupe transversale du pré- chauffeur, faite suivant la ligne III-III de la figure 5. 



   - Figure 7 est une vue en coupe d'une forme de réalisation de   l'en-   veloppe du rotoro - Figure 8 illustre la relation entre une paroi de division et l'en- veloppe du rotor. 



   - Figure 9 montre l'enveloppe du rotor vue de l'intérieur du rotor, dans laquelle l'enveloppe est pourvue de fentes pour éviter les tensions calorifiques. 



   - Figure 10 est une coupe vue de dessus suivant la ligne IV-IV de la figure 9 
Comme on le verra d'après les figures, les réalisations montrées sont adaptées à des   préhcuaffeurs   d'air à régénération du type Ljungstrom, ayant un rotor divisé en compartiments en forme de secteurs pourvus d'éléments d'étan- chéité sur les faces supérieures aussi bien qu'inférieures, le dit rotor étant - placé dans un carter de rotor ayant des ouvertures d'admission et d'évacuation dans ces plaques terminales pour une circulation de gaz et d'air en contre-cou-   rant.   



   Par 10 on indique l'une des parois de division du rotor qui sont reliées entre elles par deux parois 12 et 14, l'enveloppe extérieure 16 et le moyeu 17 du   rotoro   Le canal à gaz et le canal à air sont séparés par des pla- ques-secteurs 18 formant plaques d'extrémité du carter du rotor, l'une des dites plaques-secteurs étant montrée à la figure 1. Une coupe de cette plaqué- secteur faite suivant la ligne II-II de la figure 1 est montrée aux figures 2 et 3,montrant chacune une forme de réalisation des parois de division radiales suivant   l'invention.   Sur les dites figures, on voit comment les éléments d'é- tanchéité radiaux 20 séparent les côtés air-et gaz, lorsque la paroi de division 10 est placée entre les plaques-secteurs 18 d'une paire.

   Pour éviter que les parois de division 10 soient exposées à des variations de température si gran- des que l'étanchéité entre les plaques-secteurs 18 et les éléments d'étanchéi- té 20 soit compromise, les parois de division 10 montrées aux figures 2 et 3 sont pourvues sur chaque face d'une paroi extérieure thermiquement isolante. 



  Les dites parois extérieures sont écartées de la paroi intermédiaire 10 au moyen d'éléments distanceurs 22 de sorte que sont formées deux chambres qui communi- quent avec le canal à gaz d'un côté et avec le canal à air de l'autre côté de la paroi de division, simplement par des ouvertures dans le fond des dites cham- 

 <Desc/Clms Page number 3> 

   bres   c'est-à-dire des ouvertures d'admission   24   et des ouvertures d'évacuation 26. Ces ouvertures sont vues à la figure 4 montrant les parties supérieures et inférieures de la forme de réalisation de la figure   2,   à échelle agrandie. 



  A l'extrémité supérieure,? les deux chambres sont en communication par des ouver-   tures   28 dans la paroi intermédiaire 10. Comme la pression du côté air est plus grande que celle du côté gaz, de Pair   s'écoulera   à l'intérieur par les ouvertures d'admission 24 et passera à travers la chambre droite sur les   figu-   res 2-4, par   l'ouverture   28, et descendra par la chambre de gauche et sortira par les ouvertures   d'évacuation   26, grâce à quoi de la chaleur est absorbée par le   courant     d'air,

     venant de la plaque 10 et en partie des parois extérieu-   res.   Les différences de   température   dans la   plaque     intermédiaire 10   seront alors fortement réduites si bien que de grandes déformations de celle-ci seront évitées. 



   Les parois extérieures peuvent consister soit en parois de plaques ou tôles ordinaires 30, comme dans la forme de réalisation montrée à la figure   3,   ou être composées de plaques à double paroi 32, contenant du matériau iso- lant 34, qui isole de manière efficace la plaque intermédiaire 10. Dans les formes de réalisation montrées et décrites à présenta la circulation de   l'air   de refroidissement est réalisée au moyen de la différence de pressions entre les côtés air et gaz.

   Les avantages de ce système sont entre autres qu'il   n'est   pas, besoin de ventilateur auxiliaire pour   1:1 air   de refroidissement et que le même air de refroidissement balaye tout au long la plaque intermédiaire dans deux directions et sur les deux faces de celle-ci, par suite de quoi un très bon résultat est obtenu$ en ce qui concerne la réduction des différences de température dans la plaque   intermédiaire   
Quelques autres formes de réalisation convenables de parois de di- vision radiales suivant   l'invention   sont montrées aux figures 5 et 60 
Sur la figure 5 est illustré un préchauffeur d'air à régénération, en coupe longitudinale. Les flèches de la figure montrent le chemin de l'air de refroidissement s'écoulant radialement le long des parois de division.

   L'air de refroidissement fourni par un ventilateur à air de refroidissement séparé ou par le ventilateur d'air frais ordinaire est conduit   d"abord   dans une   cham-   bre annulaire 36 située en dessous du carter du rotor, d'où   l'air   s'échappe par des ouvertures 38 de la chambre annulaire 36 dans une autre chambre., qui est limitée par les éléments   d'étanchéité   intérieurs du rotor et du moyeu de rotor. Au moyen   d'ouvertures     44   dans le fond du rotor, cette chambre est en communication avec une chambre limitée par le moyeu de rotor   42,   une plaque ou tôle 46 et les plaques terminales du rotor. 



   Entre le moyeu 42 et l'enveloppe extérieure   16,   les parois,,de division radiales sont fixées par soudure. Comme on le voit d'après la figure 6, lesdites parois de division peuvent être construites de différentes manières,, dans lesquelles ce qui est caractéristique pour toutes est qu'elles sont compo- sées de parois formant des canaux pour être traversés par   1-'air   de refroidisse- ment.

   Par ces canaux dans les parois de   division,     l'air   de refroidissement   s'écoule   au dehors par les fentes 52 dans   ±L'enveloppe   extérieure 16, dans la chambre entre celle-ci et le carter du rotor, dans lequel des ouvertures d'é- vacuation 48 peuvent être prévues et reliées avec des conduits amenant   l'air   échauffé dans le canal à air derrière le préchauffeur.

   La chambre entourant le moyeu de rotor 42 est en communication avec les chambres des parois de di- vision par des ouvertures 50 en forme de fentes de la plaque   46.   Pour éviter que les parties   inférieures des     parois   de division soient refroidies excessive- ment, puisque l'air frais s'écoulant dans le canal de gauche dans le sens de la flèche de la figure 5 agit également comme air de refroidissement sur les parois de   division,   les ouvertures 46 en forme de fentes commencent à une certaine distance en haut. du rotor Les ouvertures d'évacuation en.

   forme de fentes 52 de la plaque d'enveloppe extérieure sont également formées de la même   maniérée   Gomme chaque paroi de division radiale est construite suivant l'invention, toutes les parois de division,   où.   quelles puissent   être   après un tour de rotor, seront exposées à   !-air   de refroidissement. En vue de per- mettre un certain réglage de cet air de refrcidissement, les ouvertures d'ad- 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 mission 38 dans la chambre annulaire 36 peuvent être faites plus grandes du côté gaz que du côté air. En outre, les ouvertures en forme de fentes 50 de la plaque 46 peuvent être à aire s'élargissant dans le sens de l'écoulement, en regardant dans le sens de l'écoulement principal d'air frais. 



   Le modèle de parois de division suivant cette forme de réalisation de l'invention, avec l'air de refroidissement s'écoulant sensiblement radiale- ment le long des parois de division, est montré à la figure 6 en plusieurs exem- ples. Ces divers exemples sont montrés en coupe suivant la ligne III-III de la figure 5. 



   - La plus simple de ces formes de réalisation consiste en deux pla- ques ou tôles espacées 54 et 56. Une forme de réalisation plus efficace et aussi plus coûteuse est prévue avec du matériau isolant 58 sur la face extérieu- re des plaques 54 et 56. Une autre forme de réalisation convenable peut consis- ter en deux parois isolantes 60 et 62, entre lesquelles on a prévu une paroi intermédiaire 64, au moyen de laquelle est réalisé un refroidissement de celle- ci sur les deux faces. Dans une quatrième forme de réalisation montrée à titre d'exemple, les parois isolantes 60 et 62 sont remplacées par des parois à pla- ques ou tôles ordinaires, 66 et 68.

   Ces parois de division peuvent naturelle- ment être construites encore de diverses autres manières suivant l'invention, tout ayant pour objet de refroidir les parois de division et d'y réduire les différences de température. 



   Figure 7 montre en coupe une partie de l'enveloppe de rotor 16. 



  Celle-ci sera naturellement exposée à des variations de température considéra- bles et à des variations notables de dimensions. En vue de réduire grandement ces variations de température, l'enveloppe extérieure 16 est pourvue sur sa face intérieure de matériau thermiquement isolant 70. 



   Une manière de fixer les parois de division à l'enveloppe du rotor est montrée à la figure 8. 72 désigne une paroi de division, 16 l'enveloppe du rotor et 74 une soudure entre l'enveloppe et la paroi de division. La soudure ne porte que sur une partie du côté court de la paroi de division, puis- que celle-ci est coupée obliquement à la partie inférieure pour permettre à cette partie de la paroi de division de se dilater   librement.   Ce faisant, des flambages ou voilements plus ou moins brusques de l'enveloppe et des parois de division sont évités dans une large mesure, - flambages pouvant se produire en faisant tourner un échangeur de chaleur à régénération, qui ont pour consé- quence des difficultés considérables d'arriver à une étanchéité effective. 



   Une autre manière encore d'éviter le flambage de l'enveloppe 16 est montrée aux figures 9 et 10. Sur la figure 9, l'enveloppe est vue de l'in- térieur, où deux fentes 76 sont découpées depuis le bord de la tôle et en allant en descendant. Du côté extérieur de la tôle, deux fers cornières 78 sont fixés par soudure des deux côtés de la fente. Ces fers sont montrés à la figure 10 qui est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 9. Les fers sont montrés en coupe, et entre eux est introduite une plaque 80 empêchant l'air et le gaz de passer à travers les fentes. La largeur de la plaque 80 permet un certain mouvement relatif du fer lorsque l'enveloppe se contracte ou se dilate. 



   L'invention n'est naturellement pas limitée aux formes de réalisa- tion montrées à présent mais peut être modifiée, naturellement, en plusieurs formes de réalisation encore, tout en restant dans le champ de l'invention. 



   REVENDICATIONS.      

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

Claims (1)

1. 1. Echangeur de chaleur du type à régénération consistant en un rotor monté à rotation dans un carter de rotor, lequel rotor est divisé par des parois de division radiales en plusieurs compartiments en forme de secteurs contenant des éléments de transfert de chaleur, et de préférence pounvu d'élé- ments d'étanchéité entre les éléments fixe et tournant de l'échangeur de cha- leur, caractérisé en ce que les parois de division radiales formant les parois des chambres contenant les éléments de transfert de chaleur, sont pourvues de dispositifs pour qu'à travers elles se produise l'écoulement d'un fluide de refroidissement. <Desc/Clms Page number 5>

   2. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les parois de division radiales sont construites avec ou pourvues de au moins deux parois, maintenues à distance l'une de l'autre et formant ainsi des chambres dans lesquelles de l'air de refroidissement va être con- duit.

   3. Echangeur de chaleur suivant les revendications 1 - 2, carac- térisé en ce que les parois de division radiales consistent en une plaque in- termédiaire et en parois latérales maintenues à distance de celle-ci, et reliées à celle-ci, les deux chambres ainsi formées étant pourvues à une de leurs ex- trémités d'ouvertures, et étant mises en communication l'une avec l'autre par des ouvertures prévues à l'autre bout de la paroi intermédiaire.

   4. Echangeur de chaleur suivant la revendication 3 caractérisé. en ce que la plaque intermédiaire est prévue pour porter des éléments d'étan- chéité radiaux.

   5.Echangeur de chaleur suivant les revendications 1 - 3, caracté- risé en ce que les parois latérales consistent en plaqueso 6. Echangeur de chaleur suivant les revendications 1 et 5, carac- térisé en ce que les parois latérales sont pourvues de matériau thermiquement isolant.

   7. Echangeur de chaleur suivant les revendications 1 et 6, carac- térisé en ce que les parois latérales consistent en plaques doubles enfermant du matériau thermiquement isolant.

   8. Echangeur de chaleur suivant les revendications 1 et 2, carac- térisé en ce que comme agent de refroidissement on emploie un milieu gazeux.

   9Echangeur de chaleur suivant les revendications 1 et 4. carac- térisé en ce que comme agent de refroidissement on utilise de l'air à préchauf- fer par écoulement axial à travers l'échangeur de chaleur;, lequel air est à pression plus élevée que le gaz ce qui fait qu'un écoulement d'air réduisant la différence de pressions est produit à travers les chambres des deux côtés de la plaque intermédiaire de la plaque de division lorsque la plaque de divi- sion est située entre deux des plaques de secteurs du carter de rotor.

   10. Echangeur de chaleur suivant les revendications 1 et 3, carac- térisé en ce que le moyeu de rotor est entouré par une plaque montée concentri- quement, entre laquelle plaque et le moyeu de rotor sont prévues des parois de division radiales multiples, dans lequel la dite plaque concentrique ainsi que l'enveloppe du rotor sont pourvues d'ouvertures aux parois de division, par lesquelles l'agent de refroidissement peut s'écouler dans les et hors des chambres respectivement.

   11. Echangeur de chaleur suivant la revendication 10. caractérisé en ce que l'air de refroidissement est une partie de l'air à préchauffer dans l'échangeur de chaleur 12. Echangeur de chaleur suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'on prévoit que l'air de refroidissement soit conduit au moyen d'un ventilateur séparé dans la chambre entre le moyeu de rotor et la plaque ou tô - le de division (-,entourant le moyeu de rotor.

   13,Echangeur de chaleur suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'air de refroidissement ayant passé dans la chambre annulaire entre l'enveloppe de rotor et le carter de rotor doit être conduit au canal à air derrière l'échangeur de chaleur.

   14. Echangeur de chaleur suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les ouvertures dans la plaque montrée concentriquement et dans la plaque d'enveloppe sont en forme de fentes.

   15.Echangeur de chaleur suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'aire de passage des ouvertures des dites plaques va en croissant lorsqu'on regarde dans le sens de l'écoulement du courant principal d'air frais. <Desc/Clms Page number 6>

   16. Echangeur de chaleur suivant la revendication 14, caractérisé en ce que les ouvertures en forme de fentes sont faites avec une largeur varia- ble dans le sens de l'écoulement du courant principal d'air frais.

   17.Echangeur de chaleur suivant la revendication 14, caractérisé en ce que les ouvertures en forme de fentes commencent à une certaine distance dans l'échangeur de chaleur, en regardant dans le sens de l'écoulement du courant principal d'air frais.

   18. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe de rotor est pourvu à son intérieur de matériau thermi- quement isolant.

   19.Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe de rotor est pourvue de fentes pour éviter le flambage de l'enveloppe lorsque se produisent des variations de température.

   20. Echangeur de chaleur suivant la revendication 19, caractérisé en ce que les fentes sont situées au moins au bout du rotor où entrent les gaz chauds.

   21. Echangeur de chaleur suivant les revendications 19 et 20, ca- ractérisé en ce que les fentes sont couvertes par des bandes plates prévues à la face extérieure de l'enveloppe de rotor entre des baguettes de guidage., la largeur des bandes plates permettant un certain mouvement relatif entre les baguettes de guidage.

   22. Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les parois de division, à leurs côtés courts et dans la partie média- ne de ceux-ci seulement, sont reliées à l'enveloppe de rotor, en plus de quoi les parties extrêmes de ces côtés courts sont coupées obliquement.

   23. Toutes les particularités nouvelles telles que décrites dans la description ci-annexée et sur les dessins, non autrement revendiquées, considérées dans leurs aspects les plus larges.