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Les échangeurs thermiques rotatifs présentent de très grands avantages par rapport aux échangeurs thermiques fixes, parce que les couches limites déterminantes pour la transmis- sion de la chaleur sont projetées dans les machines rotatives sous l'action de la force centrifuge. Ceci élève considéra- blement les indices de transmission thermique, de sorte que la surface de l'appareil nécessaire pour l'échange thermique àune différence de température donnée est réduite de façon correspondante. L'absorption de puissance hydraulique du circuit d'air de refroidissement diminue simultanément avec les surfaces nécessaires. Un autre moyen pour augmenter la transmission thermique, pour un débit d'air donnée consiste à utiliser un oourant d'air puisé.
On compte par exemple, parmi les échangeurs thermi- ques rotatifs connus, les rotors de grandes machines élec- -triques tournantes dans lesquelles de@ l'air ou lui gaz est amené à passer par des trous ou fentes, puis des collecteurs comportant des fentes de guidage d'air, des freins à disques présentant des boîtiers nervures servsant à faire passer l'air, etc. Tous len échangeurs thermiques rotatifs connus dans la technique peuvent;
être considérée,du point de vue du construc- teur de Machines à courant, également comme des souffleries présentant des indices caractéristiques extrêmement mauvais.
C'est ainsi que les indices volumétriques de rotors de grandes génératrices s'établissent à < 0,001., Dans d'au- tres constructions,dans lesquelles desgrilles d'aubes axia- les doivent assumer la conduite du courant d'air, les indi- ces de pression sont très faibles,de sorte que de larges canaux d'amenée d'air sont nécessaires. Les échangeurs ther. miques rotatifs connus, assumant en même temps la fonction de machines à courant transportant le fluide de refroidisse.- ment; sont dans chaque cas, selon la définition du construc- @eur de machines à courant, soit des souffleries radiales,
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soit des souffleries axiales.
Ils travaillent avec des indices volumétriques extrêmement faibles et, sur la base de grandes pertes dans le dispositif, avec de très mauvais rendements ou bien ils rendent nécessaires des machines très volumi- neuses, ce qui fait perdre les avantages de l'utilisation simultanée d'un échangeur thermique comme machine à cou- rant assurant le passage de l'air de refroidissement. Une étude très poussée a montré qu'une autre influence, en rè- gle générale d'importance secondaire dans la construction de machines à courant, est considérable dans les échangeurs thermiques rotatifs de ce genre, Il s'agit de la puissance minimum connue en fonction du nombre Re.
On sait que les machines à courant dépendent dans une mesure extrêmement grande du nombre Re dans la gamme des nombres Reynolds re < 105 quant à leurs caractéristiques sans dimension #, # et #. CI est ainsi par exemple que/le rendement # dimi- nue dans cette gamme à peu.près linéairement avec le nombre de tours en allant vers zéro. Le nombre'Re est défini de la façon suivantes Re= d.c/8, étant la dimension du canal à courant, .± la -vitesse à l'intérieur du canal et '1 la viscosité cinématique.
Dans presque tous les cas dans les- quels un échangéur thermique est constitué suivant l'état de la technique en même temps comme ventilateur, on constate qu'il y a des canaux très étroits par rapport à la grandeur de la maohine et qu'on obtient de très faibles rendements d'ensemble, eu égard aux pertes par frottement des filets à l'intérieur de ces canaux, tandis qu'en même temps, par suite du grand chauffage de l'air, la viscosité cinématique devient beaucoup plus grande que dans le cas de machines à courant travaillant avec de l'air froid. Ceci permet d'ex- pliquer que les nombres Re sont encore extrêmement bas avec des machines relativement grandes et tournant rapidement.
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Le but de l'inventiion est l'intégration d'échangeurs thermiques et de machines à oourant dans lesquels ces incon- vénients ne se produisent pas.
Avec des machines rotatives,dans lesquelles l'inté- gration ne peut pas être réalisée pour des raisons onstruc- tives l'invention prévoit un dispositif de soufflerie constitué suivant le même principe que les machines à cou- rant, ce dispositif permettant d'obtenir, même dans la gam- me des plus petits nombres Re, des indices de transmission thermique encore extrêmement favorables qui ne pouvaient pas être obtenus avec des dispositifs de refroidissement selon l'état antérieur de la technique.
Afin de maintenir faibles les résistances à l'in- 'trieur de l'échangeur thermique, les trajets d'air doi- vent être établis aussi courts que possible. Si les canaux d@ guidage d'air et les aubes ou appareils directeurs né @@ssaires au transport de l'air ou au transport de l'agent @ '-échange thermique ont un petit volume par rapport à ce @ de la machine, cela signifie qu'il faut tendre à des indices de pression et volumétriques aussi grande que pos- sible,parce que la valeur 1/# est déterminante pour la grandeur d'une machine à courant.
'
Si, de plus, les nombres Re deviennent grands, tout au, moins dans des régions partielles de la machine,il est en outre nécessaire que le chauffage de 'l'air soit maintenu faible au moins dans des zones déterminées,ce qui n'est possible que par un grand débit -d'air avec 'Un courant thermique donné, et surtout que le fluide de passage soit dirigé de façon qu'au moins une étroite zone de la grille l'aubes soit parcourue à vitesse relativement grande,
Pour résoudre ces problèmes, l'invention prévoie de faire passer le courant transversalement a. l'axe de l'échan-
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geur thermique.
Ainsi, le courant est influencé, lors d'une double traversée de la grille d'aubes, par des mesures décri- tes plus .'loin ou aussi par des mesures déjà connues en soi, avec le but de faire passer le fluide de'traversée pendant l'échange d'impulsions dans les canaux de la grille d'aubes pour une partie à grande vitesse, en établissant un diagram- me de vitesse du courant, autant que possible avec forma- tion prononcée d'un maximum, de telle manière que la quanti- au moins lors d'une traversée de la grille d'aubes, té principale de l'air passe à grande vitesse,/en filets de courant n'occupant qu'une fraction de la section de pas- sage;
on choisit alors avantageusement, avec un échange d'- impulsions, un degré de réaotion négatif et, si besoin, une élévation du degré de turbulence 'peut également être produite par des mesures oonnues en soi. Dans ce cas, selon l'invention, la forme et la disposition des aubes rotatives et, le cas échéant, des aubes fixes ou de par- ties de l'appareil directeur, servant à l'accélération de l'air, sont choisies de façon qu'en tenant compte de la direction du courant et de la vitesse des filets du oourant immédiatement devant la grille d'aubes, une vitesse aussi grande que possible soit obtenue aveo au moins une traver- sée de la grille sur une gamme partielle du domaine de traversée à travers la ou les grilles d'aubes, donc, en d'autres termes, que l'on se place, dans une gamme par- tielle décisive du processus interne de courant,
dans un domaine de nombres Re élevés, car ici les vitesse sont grandes, tandis qu'en même temps le chauffage de ces .fi- lets de courant reste faible.Pour obtenir un rendement favorable, ainsi que des indices- de pression et volumétri- ques élevés il faut, selon l'invention, prendre en considé- ration, dans le choix des paramètres des aubes, le fait que la grille d'aubes est frappée par le courant ou traver- sée par celui-ci, une :
Cois d'un côté et une autre fois de l'autre, en prévoyant au moins deux traversées de l'air,
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Etant donné qu'il est impossible de trouver une réalisation de cette nature des aubes pour la totalité des gammes de passage (avecune grille d'aubes radiales), il est essen- @iel de ne prendre pratiquement en considération que la zone des filets rapides de courant, en raison du décalage de la traversée mentionnée au début (variation de la carac- térstique de vitesse), donc de ne prévoir l'adaptation qu'- .aux zones de très petits angles au centre.
Comme on le sait, le diagramme de vitesse d'un courant dit en canal a sensiblement la forme d'un rectangle dont les angles extérieurs supérieurs sont un peu arrondis, tandis que les courbes dépassent légèrement, à la partie médiane, la limite supérieure de la forme rectangulaire idéale, comme cela est indiqué à la fig.1. o Par le décala- ge du passage à effectuer selon l'invention, le diagramme de vitesse reçoit dans la section de passage de la grille d'aubes sensiblement la forme représentée à la fig.2, par laquelle on se rend bien compte que,lorsque A-B et E-D correspondent à la vitesse moyenne, plus de 80% du débit passent par la surface délimitée par la ligne A-B-C-D-A, de sorte que dans la section dite de passage, qui est dé- signée par la droite F-G,
seule est intéressante la région de la grille d'aubes qui ne fait pas 30% dans les exemples de réalisation représentés;. Dans ce domaine, c'est en particulier également la région qui est associée aux fi- lets de courant les plus rapides qui est intéressante.
Avec un diagramme de vitesse de ce genre, on peut négli- ger, sans réactions nuisibles sur le rendement d'ensemble de la machine, les paramètres des zones de la grille d'- aubes placées dans les parties de section F-A et E-G, autant qu'il ne se produit pas de ce fait de perturbation importante de l'allure de courant désirée dans un sens affectant le rendement.
Une partie importante de l'inven- tion réside, en ce qui concerne les dimensions à donner à
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la grille d'aubes, en ce qu'on peut se limiter dans le calcul aux zones des filets rapides de courant absorbant la partie principale du débit ,et on peut négliger les lents filets de courant ne représentant qu'une faible fraction du débit, ce qui rend possible, pour la première fois, une utilisation d'éléments de machine ne servant pas au trans- port de l'air, par exemple des barres rainurées de machines électriques, pour le transport do l'air.
Il faut ainsi pren- dre soin en premier lieu, selon l'invention, que la direc- tion de traversée du fluide hydraulique soit choisie uni- quement dans les zones des rapides filets de courant,de façon que le vecteur de vitesse absolue résultant de la vitesse périphérique et de la vitesse relative dans le triangle de sortie lors du premier passage et le vecteur de vitesse absolue résultant du triangle d'entrée lors du second passage coïncident en direction et grandeur avec les lignes de courant moyennes qui y sont associées des filets de' courant les plus rapides, l'angle formé entre la direction du courant d'entrée et la corde du profil des aubes étant avantageusement choisi de grandeur telle qu'il ne se produise précisément pas de décollage.
La production de ce courant de circulation peut se faire, selon l'inven- tion, par des appareils directeurs fixes quisont disposés entre la première et la seconde traversée de la grille d'- aubes, par conséquent à l'intérieur du rotor dans le cas de grilles d'aubes radiales. Il faut alors prendre soin que la constitution des appareils directeurs soit effectuée de façon que la traversée subite un décalage dans le sens du diagramme de vitesse selon la fig.2.
Mais,étant donné que des appareils directeurs dispo- sés à l'intérieur du rotor produisent souvent des perturba- tions, l'invention ne prévoit pas, en règle générale, d'- appareil directeur intérieur,mais produit le diagramme de
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vitesse désiré et la déviation à l'intérieur du rotor par le champ d'un tourbillon potentiel à son axe parallèle à l'axe de la machine, qui est induit par des appareils di- recteurs particuliers disposés à l'extérieur du rotor.
On obtient ainsi un autre avantage important du fait qu'il se forme par le champ du tourbillon potentiel une dépres- sion qui augmente vers l'axe du noyau et qui a pour effet que l'air subit aussi du côté entrée un décalage de traver- sée dans.le sens du diagramme de vitesse avantageux avec formation maximum prononcée..
Par rapport au système de référence tournant, la direction de traversée des canaux d'aubes s'inverse pé- riodiquement à chaque tour, de sorte que les avantages d'un courant d'agent refroidisseur pulsé peuvent aussi s'exercer par élévation des indices de transmission ther- mique.
On a en outre constaté que la production d'un tour- billon potentiel est possible non seulement avec des gril- les d'aubes parcourues transversalement à l'axe, mais aussi avoc des dispositifs de grilles d'aubes, dans lesquels l'- air entre de l'extérieur vers l'intérieur suivant un par- cours symétrique radial et-ressort de l'intérieur.vers l'extérieur, ce qui présente des avantages., Il est ainsi possible d'établir entre la zone d'entrée et la zone de sortie un tourbillon torique avec les mêmes avantages que le tourbillon potentiel redressé. Même lorsque ces sones de grilles d'aubes ne sont pas placées directement cote à cote, le décalage du passage selon l'invention se produit néanmoins par le courant coudé.
Les fig. 3a et 3b montrent l'allure du courant entre @eux traversées de grilles d'aubes avec des échangeurs @@ermiques parcourus transversalement à l'axe et la fig.
8c montre la grille d,'aube tournante
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la grille d'aubes, en ce qu'on peut se limiter dans le calcul aux zones des filets rapides de courant absorbant la partie principale du débit et on peut négliger les lents filets de courant ne représentant qu'une faible fraction du débit, ce qui rend possible, pour la première fois, une utilisation d'éléments de machine ne servant pas au trans- port de l'air, par exemple des barres rainurées de machines électriques, pour le transport de l'air. Il faut ainsi pren- dre soin en premier lieu, selon l'invention, que la direc- tion de traversée du fluide hydraulique soit choisie uni- quement dans les zones des rapides filets de courant,
de façon que le vecteur de vitesse absolue résultant de la vitesse périphérique et de la vitesse relative dans le triangle de sortie lors du premier passage et le vecteur de vitesse absolue résultant du triangle d'entrée lors du second passage coïncident en direction et grandeur avec les lignes de courant moyennes qui y sont associées des filets de:
courant les plus rapides, l'angle formé entre la direction du courant d'entrée et la corde du profil des aubes étant avantageusement choisi de grandeur telle qu'il ne se produise précisément pas de décollage,, La production de ce courant de circulation peut se faire,selon l'inven- tion, par des appareils directeurs fixes quisont disposés entre la première et la seconde traversée de la grille d'- aubes, par conséquent à l'intérieur du rotor dans le cas de grilles d'aubes radiales.
Il faut alors prendre soin que la constitution des appareils directeurs soit effectuée de façon que la traversée subibse un décalage dans le sens du diagramme de vitesse selon la fig.2
Mais,étant donné que des appareils directeurs dispo- sés à l'intérieur du rotor produisent souvent des perturba- tions, l'invention ne prévoit pas, en règle générale, d'- appareil directeur intérieur, mais produit le diagramme de
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traits pleins dans le sens de la flèche 400, de sorte qu'un -tourbillon fictif de sens contraire se produitpuis influence et stabilise le tourbillon de contrôle dans la grille d'aubes par induction suivant la position et le diamètre.
Si ce corps 401 est disposé de façon à être pivo- té dans la position 402, un courant partiel est 'dirigé à travers la grille d'aubes suivant la flèche 403, de sorte qu'un noyau tourbillonnaire est également,formé, puis est déterminé suivant la position et le diamètre. On peut fai- re varier dans de larges limites la position du tourbillon et avec elle la grandeur du débit par ce générateur de tourbillon.
La fig. 4b montre un générateur de tourbillon dans lequel un courant partiel est prélevé du côté refoulement en 404 et est dirigé suivant la flèche 405. Le réglage est effectué ici en faisant pivoter un corps fuselé 406.
La fige 4c représente une autre constitution dans laquelle il est toutefois produit dans un canal élargi 407 un changement de direction d'environ 180 , de sorte qu'un courant partiel accéléré sort en 408. Le papillon 409 sert à faire varier l'impulsion de. jeta
La fig. 4D montre une constitution avec contrôle par dépression. Il se forme dans la buse 410, au canal 411,une dépression, de sorte qu'un courant partiel est aspiré en 412.
La fige 5a montre un générateur de tourbillon analo- gue à celui suivant la fige 4a, mais dans lequel la lan.- guette 500 est montée de façon à pouvoir pivoter et forme, le cas échéant avec un poids supplémentaire 501, une masse d'inertie qui est accouplée à un ressort spiral 502. Ce générateur de tourbillon exécute des oscillations qui don- nent lieu à la production d'un débit puise,conformément à la fréquence propre déterminée par la masse d'inertie et la constante directionnelle du rendort.
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La fig. 5b montre d'autres réglages effectués en influençant les filets de courant proches du noyau du tourbillon à l'aide d'un volet 503 disposé du côté aspi- ration ou du volet 504 disposé du côté refoulement,
La fige 5c montre un autre mode de réglage par variation de la prétorsion au moyen des aubes 505, 506 ' ou 507 qui sont disposées du côté entrée.
La fig. 6 représente un corps directeur intérieur 601 pour produire un courant forcé. Dans ce cas, un régla- ge peut être effectué par des volets 600 disposés de fa- çon à pouvoir pivoter transversalement au sens du courant.
Ce corps directeur intérieur s'engage dans un rotor ouvert d'un coté, supporté en porte-à-faux, ou est disposé de façon à pouvoir tourner à l'intérieur d'un rotor fermé des deux cotés, de façon que la position dans l'espace soit déterminée par un arbre guidé vers l'extérieur ou par une armature placée d'un seul coté, par exemple du fait que l'élément 603 du corps directeur est fait en plomb, tandis que les autres éléments sont creux.
La fig. 7 montre la forme d'aubes pour une soufflerie selon l'invention, dans laquelle il est prévu en 700, vers la chambre de circulation, un bord obtus ou bien une rainure 701 pour élever le degré de turbulence,
La fig.8 est une coupe longitudinale d'un échangeur thermique rotatif, tandis que les fig. 8a à 8d sont des ooupes transversales suivant les lignes VII-VII, VIII-VIII et IX-IX de la fig.8. Les aubes tournantes 810 sont consti- tuées sous forme de profilés épais. L'intérieur des aubes 810 est creux et est parcouru par le véhicule de la cha- leur.
Aux très hautes pressions, telles qu'elles se pro- duisent par exemple dans le refroidissement de fluides chauds, les aubes 810 sont pleines, comme représenté au dessin, et elles comportent à l'intérieur un tube 811 résistant à la pression . Les parties des aubes 810 qui
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entourent le tube 811 sont, dans ce cas, en une matière bonne conductrice de la chaleur, par exemple en aluminium ou en cuivre. Les deux disques d'extrémité 812 et 813 sont constitués creux. Le véhicule de la chaleur entre par le tu- be fixe 814 dans le circuit et parvient, en passant par le joint ondulé 815, dans le disque d'extrêmité creux tournant 812, qui communique avec un sur deux des tubes 811 envelop- pés par les profilés d'aubes 810.
Un.grand nombre de pla- ques d'échange thermique 816 est prévu entre les deux dis- ques d'extrêmité 812 et 813, ces plaques 816 étant reliées de façon conductrices de la chaleur avec les tubes 811 et les aubes 810, ce qui peut se faire, par exemple suivant la technique usuelle dans les radiateurs--blocs connus, par soudure tendre.
Les aubes creuses 810 stétendant parallèlement à l'axe de rotation du rotor en forme de tambour ou les tubes 811 à axes parallèles, disposés dans ces aubes, servent au mouvement en avant et au mouvement en arrière du liquide à refroidir, A cet effet, un sur deux des tubes 811 se termi nant à l'intérieur du disque creux d'extrémité de droite 813 communique avec le tube 811 immédiatement voisin. Les tubes ,servant au mouvement en avant sont désignés par 811a- et ceux servant au mouvement en arrière par 811b. La mise en communication des extrémités des tubes à l'intérieur du disque d'extrêmité de droite 813 se fait au moyen de capots réniformes 817 qui sont posés sur la dernière plaque 816b de l'échangeur thermique, qui forme en même temps le fond du disque d'extrémité creux de droite 816.
Le capot en étoile 818 est disposé à l'intérieur du disque d'extrêmité de gau- che 812,dont le fond est formé par la plaque d'échange ther- mique 816a placée le plus loin à gauche, ce capot 818 est soudé sur la plaque d'échange thermique 816a et, comme le montre la fig. 8c, il ne recouvre à chaque fois que les tu- bes de retour 811b se terminant dans la plaque d'échange
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thermique 816a. lie capot en étoile 818 porte une tubulure coaxiale 819 qui est reliée par le joint ondulé 820 avec le. tube collecteur de retour fixe 821 disposé coaxialement à l'intérieur du tube collecteur d'allée 814.
Le plateau de 'torsion 822 représenté à la fig. 8b, qui est porté par l'ar- bre ooaxial 823, traversant la paroi du tube collecteur de mouvement en arrière 821 et du/tube collecteur de mouvement en avant 814 et étant fixe, est placé à l'intérieur du capot en étoile 818 à distance suffisante de sa paroi de couvercle et de la plaque d'échangeur thermique 816a for- mant son fond,
Le liquide entrant par le tube collecteur de mouve- ment en avant 814 est accéléré par action centrifuge vers l'extérieur au cours de son trajet le long de la flèche 824 et reçoit de ce fait une pression correspondante.
Cette pression du liquide passant dans le tube.811, donc à 1'- intérieur des aubes creuses 810, demeure jusqu'à ce que le mouvement tournant du liquide parvenant dans la chambre col- lectrice de retour du capot en étoile 818 soit supprimé par le plateau de torsion fixe 822 absorbant les tourbillons.
Une plus faible pression se forme donc sur te plateau, com- parativement à celle régnant dans l'ensemble de l'installa- tion. La différence de pression produit un refoulement du liquide quittant, dans la direction de la flèche 825,l'- échangeur thermique tournant.
Le générateur de tourbillon 826, représenté schéma- tiquement, constitue, ensemble avec le couvercle diffuseur 827, le carter de la soufflerie. L'air entre transversalement dans la direction indiquée par la flèche 828, dans le rotor en tambour et quitte la soufflerie sensiblement dans la dire)- tion de la flèche 8290
La commande de la quantité d'air traversant la sufflerie tangentielle peut se faire suivant une méthode
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quelconque. Dans l'exemple de réalisation, représenté, le générateur de tourbillon. 826 est disposé sur le bras de levier 830, qui peut pivoter autour d'un arbre 831 coaxial à l'axe de rotation du rotor en tambour.
Une paroi 832 est prévue à proximité du couvercle diffuseur 827 et renfer-
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;,ire, ens,a;nl>1e av<3c la paroi 833, un canal 834- s'élargissant <1 <;.--p t<#S: France a xre o....i.éi -.paz. o 1: 833'¯.z:u..oanal-...33q.¯..s.s.éla.r.isan-- de préférence en forme de diffuseur, qui est le cas échéant
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ancore ouvert lorsque le générateur de tourbillon 826 bute contre la face extérieure de la paroi 832, Par exemple de l'air chaud peut être prélevé dans le canal 834 pour des chauffages.,
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Là :t'j,co 9 qui correspond essentiellement 0. la cool pie tJ.'ano'J'0Y.'sal() de lA fie.. 8.±, 9 .rr 1 1 ' ; x e.
F,s, r t e titre d'exemple une variante dans IHq1.'!.,Ùle u à la place du géné;r'at .?1X1:' de tour'-' billon :i;ot.,Ci:CI.' û26 la tôle directrice ou le COVV 'H" Clé 900 :pJ.:1cé dJ. oôté diffuseur peut ?tre pivote au';ou].' (1. l'axe 901 dans la position. 902 représentée en traits Ít1.tel'l'\'" pus. P'01).1 ue cas du réglase de la quantité de traversée il t;;!, i; lfrév., dans la partie 903 du générateur de tourbillon un canal 904 s'élargissant avantageusement en forme de diffusuer.
La fig. 10a est une coupe transversale schématique et la fig. 10b une coupe longitudinale d'un rotor en tambour
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1000 servant 0. l échrmgem' thermique rotatif, dans lequel un appareil directeur intérieur constitué par les aubes 1001 et
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1002 est utilisé à la place d'un appareil directeur extG"rlê--ur, Les aubes '1003 du rotor en tambour sont reliées de façon con-
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;luc-t:r:i¯oes de chaleur avec des plaques d'échange thermique constituées dans ce cas sous -::'orme de disques annulaires.
Un troisième papillon, mais pivotant et en forme d'aube, est dispos6 entre les deux aubes 1001 et 1002 du corps directeur
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intérieur, l'axe de pivober-toiit de ce papillon coïncidant avan- tageusement avec l'axe de rotation du rotor en tambour., Lors- que le papillon pivotant 1005 est tourné dans la position
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représentée, le débit baisse à zéro. les aubes peuvent être remplacées dans la zone périphérique par des barres 1006.
La fige 11 montre un exemple de réalisation analogue à celui des fige 10a et 106. Les aubes 1100, 1101 et 1102 formant l'appareil directeur sont disposées entre les dis- ques 1103 et 1104, qui sont reliés par l'arbre 1105 avec une partie fixe du carter 1106. Les aubes du corps directeur intérieur sont disposées en hélices de façon que les direc- tions de sortie soient décalées les unes par rapport aux autres sur la longueur axiale.
La fige 12 est une coupe longitudinale et la fig.
13 une coupe transversale d'un condenseur rotatif. Le canal annulaire '1200 amenant la vapeur, qui est coaxial à l'axe de rotation du rotor en tambour, est relié par le joint ondu- lé 1201 avec l'appendice 1202, en forme de tubulure, du fond creux 1203,qui est recouvert par la plaque inférieure 1204 de l'échangeur thermique. Les aubes creuses 1205 du rotor en tambour, constitué sous forme de rotor tangentiel parcouru transversalement, débouchent dans le fond creux 1203 du tambour, elles sont soudées sur champ à la plaque supérieure d'éohangeur thermique 1206 qui les enferme, tandis qu'elles sont reliées de façon conductrice de chaleur avec des plaques d'échangeurs thermiques 1207 placées entre elles, ce qui peut se faire par exemple par soudure tendre.
La paroi intérieure des aubes creuses 1205 peut être nervu- .
, rée, cannelée ou présenter'des saillies pour augmenter la surface servant à la condensation, comme on le voit en 1400 et 1401 à la fige 14. Les saillies et conformations de la surface servent à élever le degré de turbulence de la couchê limite et peuvent être utilisées partout rationnellement.
La vapeur cède sa chaleur de condensation et se con- de se dans l'intérieur des aubes creuses 1205 fortement re- froidies sur leur face extérieure. La condensation se pro- du@t ainsi sous des conditions très favorables de transmission
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de chaleur, car,contrairement à un condenseur fixe,la couche de liquide condensé est projetée vers l'extérieure Cette couche de liquide condensé,qui peut être d'une épais- seur allant jusqu'à quelques dixièmes de millimètres dans des condenseurs classiques et qui empêche dans une très grande mesure la transmission de la chaleur du métal à la vapeur, est pratiquement supprimée ici, étant donné que la couche n'a que quelques centièmes de millimètres et même seulement quelques aux très grandes vitesses.
Le liquide de condensation s'accumule à l'intérieur des aubes creuses 1205 en 1302, à proximité des bords exté- rieurs;, comme indiqué à la fig. 13, et il s'écoule dans la direction de la flèche 1208 en contre-courant à la vapeur qui s'élève, en particulier lorsque l'action de la gravité est assistée par une action centrifuge, du fait '.-.d'une faible inclinaison du bord extérieur par rapport à l'axe de rota- '%lion. Le bord du disque creux de roue, qui dépasse les bords extérieurs des aubes creuses 1205,forme une rigole annlai- re 1209 dans laquelle le liquide de condensation s'accumule sous l'action de la force centrifuge et prend part au mouve- ment sous la forme d'un( anneau liquide rotatif.
Une aile fixe 1210, constituée sous forme'de corps creux, s'engage dans cette rigole 1209 et reçoit le liquide qui tourne, ce liquide se trouvant pour ainsi dire raclé de la paroi in- térieure de la rigole. L'énergie cinéthique des particules liquides tournant jusqu'à présent dans la rigole est alors transformée en pression, de sorte qu'il s'établit dans le tube 1211, portant l'aile 1210, concentrique au canal annu- !aire 1200 et servant à l'évacuation du liquide de condensa- tion, une pression correspondante par laquelle le liquide
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condensé est ramené dans le circuit,
Pour régler le débit d'air, on peut, de façon ana- logue à ce qui a été décrit pour l'exemple de réalisation de la fig.
9, faire pivoter la paroi de diffuseur 1303 autour de l'axe de pivotement 1304 dans la position extrême représentée en..traits interrompus, ce qui permet de régler le débit en'continu de zéro à la valeur maximum,possible,,
La fig; 15 représente un groupe de machines fri- gorifiqueso Le stator 1500 du moteur à rdtor extérieur 1501 repose sur le pied creux, dont la chambre 1503 est reliée par les trous 1504 avec l'intérieur du moteur. Un joint on- dulé 1506 ferme la chambre intérieure de façon étanche avec le palier 1505; Le piston roulant 1507, disposé excentrique- ment, du compresseur rotatif 1508 forme un groupe avec le stator 1500 du moteur, puis le carter rotatif 1509 du compresseur 1508 est solidaire du rotor extérieur 1510 du moteur 1501.
Le tiroir 1511, poussé par'le ressort hé- licoidal 1512 ou un ressort-lame contre le piston roulant 1507, est monté dans ce carter, Le rotor de soufflerie tangentielle 1513 forme également un groupe avec le rotor extérieur 1510. Des tubes 1515 sont placés à l'intérieur des aubes creuses 1514 du rotor de soufflerie 1513. Les disques formant couvercles 1516,1517 du rotor 1513 de la soufflerie sont construits à double paroi; les chambres creuses 1518 et 1519 ainsi formées sont ensuite mises en communication avec les tubes 1515 des aubes.
En outre, la chambre creuse-1518 du disque-couvercle 1516 communique avec la chambre de pression 1520 du compresseur à piston roulant 1508 et les chambres creuses 1519 du disque-couvercle 1517 communiquent avec le tube 1521 disposé dans l'axe du groupe,ce tube 1521 conduisant à l'extérieur en passant par le rotor de soufflerie 1513, l'arbre creux fixe du compresseur 1508 à piston roulant, le stator creux 1500 du
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moteur à rotor extérieur 1501 et par son nid creux 1502,en traversant le joint ondulé 1522.
Le groupe fonctionne de la façon suivante.-
Le fluide à refroidir passe par la chambre creuse 1503 du pied 1502 et par les trous 1504 dans l'intérieur du moteur 1501 à'rotor extérieur, puis parvient, suivant les flèches dans la chambre d'aspiration du compresseur à piston roulant 1508 dans laquelle la compression est effectuée. En partant de la chambre de compression 1520 du compresseur 1508, le fluide passe dans la chambre creuse 1516 du disque 1518 et par les tubes 1515 placés à l'intérieur des aubes creuses 1514 du rotor 1513 de la soufflerie pour parvenir au disque-couvercle 1517 ; ce fluide parvient à travers 1'- espace 1519 de ce dernier au tube de retour 1521 disposé dans l'axe et sort par ce tube du groupe en passant par le joint ondulé 1522.
De l'air frais préalablement filtré est de préféren- ce refoulé transversalement à travers le rotor 1513 de la soufflerie et évacue la chaleur de compression. Des disques 1523 reliés de façon bonne conductrice de la chaleur sont disposés pour augmenter la surface.
Les figo 16a, 16b, 16c représentent un échangeur thermique construit de façon analogue, mais pouvant être utilisé comme chaudière rotative. Le rotor est constitué par deux corps creux 1600 et 1601, entre lesquels sont disposées les aubes creuses 1602, qui sont construites creuses sur la totalité de leur profil ou qui renferment un tube à haute pression.
L'eau à vaporiser (l'eau d'alimen- tation), qui est refoulée par la pompe 1605, passe par l'axe 1603 supporté dans les paliers 1604, puis par l'alésage 1606 et parvient dans le corps de roue 1600 d'où elle se distribue @r les aubes 1602. Ces dernières, qui sont garnies intérieu- ment de tubes à haute pression 1607, sont de nouveau mises
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en communication avec des disques intermédiaires 1608 en une matière bonne conductrice de la chaleur. Conformément à l'invention, il est possible de munir le corps de roue 1601 en même temps de tuyères de turbines 1609. à partir desquel- les la vapeur peut- sortir avec accélération.
Par la réaction des tuyères de turbines 1609 placées obliquement, la chau- dière est mise en rotation et refoule elle-même de cette manière l'air de combustion, Le mélange combustible entre par la buse 1610 dans le carter de chaudière 1611 et est refoulé vers la cheminée 1613 par l'aspiration de la chau- dière rotative suivant les flèches 1612. Le processus de courant peut être influencé par le pivotement du papillon 1614, ce qui permet de régler le débit des gaz et par suite le débit d'énergie. La vapeur sortant des buses 1609 frap- pe le rotor de turbine 1615 en rotation, qui est supporté en porte-à-faux, qui est relié à une boite de vitesses 1616 et qui travaille comme roue à action à très grand nombre de tours.
On peut, en liaison,avec le condenseur décrit dans ce qui précède, constituer un moteur à vapeur dans lequel la chaleur de condensation est ramenée en partie à la chaudière du fait que l'air parvenant à la buse 1610 a déjà été réchauf- fé par le condenseur.
Les fig. 17a et 17b représentent une autre appli- cation de l'échangeur thermique rotatif analogue aux réa- lisations décrites antérieurement et servant de brûleur pour combustible gazeux, liquides ou solides. La grille d'- aubes rotative 1700 est maintenue assemblée par des cou- ronnes d'échange: thermique 1701 en matière bonne conductrice de la chaleur. Ces couronnes 1701 sont disposées à des dis- tances axiales étroites les unes des autres. Un conduit d'- introduction de combustible 1702 est monté dans l'intérieur du rotor et est en fait fixe. Un tube 1704 passe par l'axe creux 1703. Le tube 1702 est perforé, le gaz combustible
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ou le mazout sort par ce tube et, avec des modifications appropriées, du combustible solide sort également.
Le re- foulement peut aussi se faire seulement sous l'action de la forte dépression qui est engendrée dans le noyau du tour- billon. Les particules qui sortent sont entraînées par le courant en rotation rapide dans le champ tourbillonnant 1705 et sont projetées vers l'extérieur sous l'action de la force centrifuge. Le mélange air-combustible entre dans la chambre du diffuseur 1706 et parvient alors dans/le brûleur 17070 Le mélange y est enflammé, de sorte que la flamme 1708 se forme derrière ce brûleur. La chaleur de rayonnement, qui est transmise par la flamme au rotor, est constamment évacuée et l'air de combustion est amené par les anneaux tournants 1701.
Des brûleurs conformes à l'in- vention présentent, par rapport aux brûleurs de la techni- que antérieure, l'avantage qu'on peut les construire sous une forme très allongée et peuvent, par suite, mieux s'- adapter aux conditions de grandes chaudières.
Les figo 18a et 18b représentent une autre forme d'un échangeur thermique rotatif. Un rotor 1800 balayé transversalement par le courant a ici pour rôle de relier un arbre chaud 1801, prévu par exemple dans une soufflerie de four 1802, avec l'arbre 1803 supporté par des roulements à billes, puis d'empêcher en même temps le passage de la chaleur de 1801 à 1803. A cet effet, on dispose un générateur de tourbillon 1804 et, le cas échéant, un diffuseur 1805 (représenté en traits interrompus), de façon que le rotor, dont les plateaux de roues 1806 sont reliés l'un à l'autre par des aubes pleines 1807, soit traversé par le courant dans le sens de la ligne 1808, de sorte que la chaleur amenée en 1801 est évacuée sur ce trajet.
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EMI20.1
Les figo 19a et 19b mon-brent une uisi sition ap- propriée pour des freins à disques de véhicules automobiles et pour d'autres applications. Dans ce cas, le rotor 1900 est constitué sous la forme d'un disque de freinage entouré par les mâchoires de freins 1901. Ces dernières sont reliés aux cylindres de freinage 1903 par une timonerie 1902 for- mant pince. La chaleur due au freinage est évacuée par un courant d'air entrant en 1901. Lorsque le frein n'est pas aotionné, le papillon 1905 se fermo avantageusement selon l'invention en venant dans la position 1906. Cela permet d'obtenir que le frein ne oonsomme pas d'énergie hydrauli- ' que, lorsqu'il n'est pas utilisé. Des disques intermédiaires 1907 peuvent être disposés pour augmenter la surface.
Les fige 20a et 20b représentent un frein à mâ- choires intérieures, dans lequel la grille d'aubes 2000 est constituée sous la forme d'une grille d'aubes axiales au-dessus de laquelle est monté le générateur de tourbillon 2001. Des chambres de circulation 2002 sont prévues derrière les générateurs de tourbillons 2001; l'air entre en 2003 et quitte la grille d'aubes en 2004 dans le secteur suivant.
Dans cette disposition aussi, la puissance hydraulique peut être réduite à un minimum lorsqu'il n'y a pas de chaleur à évacuer, du fait que le courant du générateur de tourbillon est amené à piyoter de 30 . Les échangeurs thermiques rota- tifs conformes à l'invention peuvent être utilisés d'une manière analogue dans d'autres cas où il y a lieu de guider des éléments de machine tournants dans lesquels de la cha- leur mécanique est produite.
La fig. 21a est une coupe et la fig. 21b un plan d'un collecteur d'une machine électrique, dans lequel il y a lieu d'évacuer de la chaleur d'origine mécanique et électri- que. Les. laines 2100 du collecteur sont appliquées sur un corpp isolant constitué par des sections cylindriques 2101
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et 2102 s'étendant sur les distances 2103 et 2104. Un inter- valle de largeur 2105 est laissé entre les zones 2103 et 2104 du cylindre. Une ligne de coupe VI-VI est représentée en cet endroit, La coupe transversale de la :fige 21a montre que les lames 2100 sont courbées en cet endroit par rapport aux aubes 2107.
L'élément de recouvrement 2108 produite avec les générateurs de tourbillons 2109, un courant transversal dans la région du collecteur dans le sens de la ligne de courant 2110, ce qui fait que la chaleur perdue du collec- teur est entravée/En 2111 on prévoit un second aubage qui est disposé à l'extrémité du collecteur et qui sert d'une manière analogue à l'évacuation de la chaleur. comme repré- senté à la fig. 21b. Conformément à l'invention, les zones d'aubes de ce genre sont avantageusement prévues entre deux balais voisins 2112 et 2113. lies fig. 22a et 22b montrent une disposition ana- logue d'un élément de contact tournant-, qui est toutefois monté comme corps à bagues de frottement.
Dans ce cas, il est avantageux de munir le corps isolant 2200 d'aubes 2201, alors que les bagues frottantes 2202 sont continues. Le tourbillon potentiel est produit à l'intérieur du corps à bagues de frottement par le générateur de tourbillon 2203 et les parois de recouvrement 2204, ce qui fait que le courant passe dans le sens de la flèche 2205.
La fig. 23a est une coupe et la fig. 23b un plan d'un collecteur plat. Les lames 2300 du collecteur sont fixées sur le corps isolant 2301 et portent des aubes 2302 qui forment avantageusement un ensemble unitaire avec les lames. Les balais de charbon 2304 sont guidés dans une pièce isolante 2303 formant un recouvrement pour la couronne d'- aubes. Deux corps directeurs 2305 et 2306 sont disposés sur cette pièce isolante 2303 et produisent un courant de cir- culation entre la surface de collecteur 2300 et la paroi de la pièce isolante 2303, ce qui fait que cet espace est par-
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couru par un courant dans le sens des flèches 2307 et 2308.
Les fig. 24 et 25 montrent -d'autres constitutions des corps directeurs 2401 à-, 2404,
Les fig. 26a et 26b représentent l'induit d'un mo- teur à rotor en court-circuit, Des aubes 2602 et 2603 sont disposées sur les bagues métalliques 2600 et 2601 se trou- vant sur le côté de la tête de bobinage. Un corps directeur intérieur 2605., formant avantageusement un ensemble unitaire avec le support 2604, est prévu à l'intérieur des aubes, ce corps étant constitué par des profilés différents et entou- rant l'arbre 2606. Les aubes produisent un courant de passage dans le sens des flèches 2607 et 2608.
A la gauche de l'in- duit de la fig. 26a, on a représenté une autre forme dans laquelle les aubes 2603, dont la section correspond à celle des aubes 2602, sont recouvertes par un disque de recouvre- ment 2609.D'une manière analogue aux autres figures, un tourbillon de potentiel conduisant à un courant de passage transversal est produit dans cette disposition.
Les fig, 27a et 27b représentent une machine élec- trique tournante à rotor extérieur 2700 dans laquelle celui- ci est percé de façon qu'il n'y ait des aubes 2701 qu'entre la partie cylindrique 2702 du rotor et les plateaux de roues 2703 et.2704. Des aubes 2707, 2708, 2709 et 2710 de corps directeurs sont disposées sur les têtes de bobinage de l'en- roulement 2705 du stator 2706 et produisent le passage du courant à travers la machine dans le sens des flèches 2711, 2712 et 2713,
Les fig. 28a et 28b représentent une génératrice de grandes dimensions, dans laquelle l'induit est traversé par le courant sous la forme décrite ci-dessus. L'induit bipolaire porte en 2801 l'enroulement, tandis que les au- tres aubes 2802 servent à l'assemblage des diverses parties 2803, 2804, 2805,etc.
de l'induit. Les générateurs de tour-
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billons 2806 et 2807 ainsi que les parois de recouvrement 2808 et 2809 sont décalés l'un par rapport à l'autre. Du fait que/le décalage s'effectue toujours dans le même sens, la direction d'entrée varie en continu, de sorte que l'entrée, se fait en 2811, ensuite en 2812, puis en 2813 et à l'autre extrémité de la machine en 2814. Les ouvertures d'entrée et de sortie sont donc décalées axialement suivant' des rayons, ce qui permet de donner à toutes les parties du stator un aspect uniforme. L'entrée de l'air steffectue en 2815 et sa sortie en 2816.
La paroi 2817 s'étend, conformément au dé- calage des zones d'entrée et de sortie; comme'une surface hélicoïdale et commence à gauche pour se terminer à droite, Conformément à l'invention, une telle disposition permet avantageusement de refroidir la tête de bobinage d'une ma- nière connue, étant donné qu'une sollicitation symétrique radiale est assurée dans ce caso
La fig. 29a est une élévation schématique en partie transparente dans le plan de rotation et la fig. 29b est une coupe suivant un plan contenant l'axe d'une variante de réa- lisation d'un dispositif de ventilation selon l'invention qui est également utilisé en liaison avec des machines élec- triques tournantes.
Ces figures montrent la façon dont sont associés des intervalles successifs et la façon dont les corps di- recteurs 2900 et 2901 des intervalles voisins 2902 et 2903 sont décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle déterminé, par exemple de 180 ,ce qui fait que toutes les régions de la machine sont soumises à un refroidissement uniforme. Le corps directeur 2900 comporte, dans ce cas, une partie ar- rière arrondie en direction du rotor 2904 et creusée en voû- te en 2905 sous la forme d'une selle,
La fig. 30 est une élévation de face schématique partie en coupe verticale, d'un autre exemple de réalisation
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d'un dispositif selon l'invention qui doit être utilisé en liaison avec des machines électriques de dimensions très grandes.
Cette figure montre une autre façon de contrôler le courant. Dans la région d'entrée 3000, les faisceaux de con- ducteurs 3001 du stator 3002 sont de préférence enrobés par des éléments profilés en matière isolante 3003 de façon à produire une torsion d'impulsion conduisant à une entrée sans chocs. Le tourbillon potentiel est avantageusement produit dans ce cas par le corps directeur 3004 délimitant avec le rotor 3005 une fente 3006 allant en se rétrécissant. Du côté sortie également, les faisceaux de conducteurs du sta- tor 3002 comportent avantageusement un. enrobage 3007 et des canaux 3008 agissant comme diffuseurs sont formés entre ces enrobages.
L'aubage est constitué ici par une grille d'au- bes 3009 en tôle de préférence amagnétique. 3010 désigne les faisceaux de conducteurs du rotor 30050
La fige 31a est une coupe longitudinale schématique et la fig. 31b une coupe transversale schématique d'un induit de machine de grandes dimensions, tel que celui pouvant être utilisé par exemple à la fige 30.
Cette figure représente un rotor creux 3100 qui est composé de sections telles que 3101 et 3102 reliées l'une à l'autre par des pièces intermédiaires 3103 en forme d'aubes, @our former des guides d'air dans le plan de rotation, Les faisceaux de conducteurs 3104 sont disposés de façon que l'air p@isse entrer en direction des canaux d'aubes 3105 et sortir deces canaux.
La fige 32 est une coupe schématique suivant un plan se trouvant dans le plan de rotation d'un dispositif aclon l'invention pour une machine électrique tournante agen- pour la marche à droite et la marche à gauche.
Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de prévoir un
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enrobage, étant donné que les faisceaux de conducteurs 3200 s'étendent suffisamment loin dans le sens radial. lies éléments directeurs 3201 et 3202 produisant un courant transversal sont symétriques par rapport au plan passant par le diamètre 3203 et l'axe. Un courant de retour, qui produit un tourbillon potentiel à l'intérieur de la grille deaubes, est établi par le canal 3204 ou 3205 suivant le'sens de ro- tation. 3206 désigne le stator de la machine, tandis que 3207 désigne le rotor. L'entrée de l'air 's'effectue, pour la marche à droite en 3208 et la sortie en 3209.
Les figures précédentes représentent des échangeurs thermiques rotatifs différents en liaison avec des disposi- tifsdifférents conformes à l'invention. En principe,l'in- vention concerne toutes les applications de ce procédé et en particulier toutes les combinaisons possibles de la forme de réalisation représentée. En outre, l'invention n'est pas limitée uniquement à des échangeurs thermiquesrotatifs, mais concerne également des machines dans lesquelles une utilisa- tion simultanée de la partie de machine tournante, produisant de la chaleur,comme ventilateur ne peut pas être réalisée pour des raisons de construction.
La disposition conforme à l'invention du ventilateur conduit également à des avan,- tages importants par rapport aux dispositifs de ventilation connus, lorsqu'il faut utiliser, en plus de l'élément de machine tournant produisant de la chaleur,par exemple un induit de moteur électrique, des roues de ventilateurs con- formes à l'invention entraînées en rotation, qui ne sont reliées que partiellement ou même pas du tout dans un cas limite avec l'élément de machine produisant de la chaleur d'une façon assurant une bonne conduction de celle-ci.
-Les cas d'application de ce genre peuvent être prévus en premier lieu dans les moteurs électriques extrêmement petits, dans lesquels les souffleries donnent des rendements extrêmement
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faibles suivant l'état actuel de la technique, do sorte que leur utilisation n'apparaît pas souvent économiquement jus- tifiée. En raison des relations physiques décrites, la souf- flerie conforme à l'invention est également appropriée à des machines extrêmement petites ou tournant très lentement. On a constaté que,par exemple dans le cas de la ventilation de moteurs extrêmement petits tournant lentement, le rende- ment est cent fois supérieur aux rendements pouvant être ob- tenus jusqu'à présent.
La figo 33a est une élévation parallèle à l'axe et la fig. 33b une coupe suivant la ligne 3300-3300 se trouvant dans le plan de rotation d'un petit moteur refroidi suivant le procédé de l'invention.
L'air entre en 3301 dans le carter 3302 du moteur et sa direction est changée comme représenté en 3303, cet air entrant ensuite en 3304 dans la roue mobile 3305. Le bourrelet 3306 empêche dans ce cas une contraction du jet, Le corps profilé 3307 produit à l'intérieur de la roue mobi- le un tourbillon de changement de direction, de sorte que l'air passe dans le secteur 3308 une seconde fois à travers la roue mobile, pour quitter le moteur en 33090
La fig. 34a est une élévation latérale partie en coupe et la fig. 34b est une coupe suivant la ligne 3400- 3400 de la fig. 34a d'un moteur refroidi par une chemise et comportant un dispositif de ventilation selon l'invention suivant une disposition symétrique.
Le rotor 3401 garni d'aubes radiales aspire de l'air dans le secteur 3402 lors de la marche à droite et le refoule dans le secteur 3403. Un courant partiel est ramené à travers la grille d'aubes par le corps 3404 pour produire le tourbil- lon potentiel. L'air entre en 3405 à travers les nervures 3406 et quitte le carter du moteur en 3407 sur l'autre côté de la chemise. En cas de marche à gauche du moteur, un cou- rant est produit dans le sens inverse et à 1a même vitesse
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en raison du montage symétrique du dispositif de ventilation.
La fige 35a est une coupe longitudinale et la fig.
35b est une coupe transversale suivant la ligne 3500-3500 de la fige 35a d'un autre exemple de réalisation de l'objet de l'invention.
Aux fig. 35a et 35b, la roue mobile 3501 est reliée à l'induit 3502 pour assurer une bonne conduction de la chaleur,, L'air entre dans le secteur 3503 dans la roue mobi le 3501 et sa direction est changée dans-le sens 3505 par l'aubage 3504 de l'appareil directeur. En 3506 l'air subit un autre changement de direction et reçoit, après avoir tra- versé le moteur, une impulsion par l'aubage 3507, pour être de nouveau accéléré dans le secteur 3508, La transformation de la pression s'effectue dans un diffuseur 3509 placé à la suite qui peut notamment être constitué sous la forme d'une poignée dans les appareils manuels. Dans le cas pré- sent,l'intérieur à refroidir du moteur'forme done la cham- bre de circulation.
La fig. 36a est une élévation latérale schématique et la fig. 36b est une coupe suivant la ligne 3600-3600 de la fig. 36a d'une variante de réalisation de l'objet de l'invention avec sollicitation symétrique dans le sens radial.
Le rotor 3601 du dispositif de ventilation est porté par trois rayons minces 3602 qui tournent avec le rotor 3603 du moteur à ventiler. Une aube d'impulsions 3605 est dispo- sée dans le flasque porte-palier 3604 et deux tourbillons dynamiques se forment dans cette aube. L'air entre suivant les flèches 3606 dans le moteur, dont le stator est représen- té en 3607, et subit, sous l'action de la seconde grille d'- aubes 3608, une autre accélération avec décalage du débit imposé par le courant dans le coude, pour sortir en 3609.
La fig. 37a est une élévation latérale schématique et la fig. 37b est une élévation de face, partie en coupe verticale, d'un moteur à rotor extérieur comportant un dis-
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positif de ventilation selon l'invention.
L'air entre dans le secteur 3700 et passe devant les têtes de bobinage 3701 pour sortir en 3702 sous la commande du champs d'un tourbillon potentiel induit par la languette 37030
La fig. 38a est une élévation latérale schématique et la fig. 38b est une coupe suivant la ligne 3800-3800 de la fige 38a d'un moteur refroidi par une chemise et comportant un dispositif de ventilation selon l'invention.
L'air 'entre en 3801,il subit un changement .de direc- tion sous l'action du corps directeur intérieur 3802 et s'- élève à travers le canal 3803. L'air revient par le canal 3804 pour quitter le carter du moteur en 3805.
La fig. 39a est une élévation latérale schématique et la fig. 39b est une coupe suivant la ligne 3900-3900 de la fige 39a d'un moteur à rotor extérieur comportant un dispositif de ventilation selon l'invention.
L'air entre en 3901. Un courant de circulation, qui est imposé par le corps directeur intérieur 3902, se superpose au débit, L'air sort en 3903. Ce type de refroidis- sement peut être utilisé d'une manière analogue dans les moteurs refroidis intérieurement. De même, les autres types de refroidissement décrits ci-dessus peuvent également être utilisés tant dans les moteurs refroidis extérieurement qui- également dans les moteurs refroidis intérieurement.
Diver-ses modifications peuvent d'ailleurs être ap- portées aux formes de réalisation, représentées et décrites en détail, sans sortir du cadre de l'invention.
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Rotary heat exchangers have great advantages over stationary heat exchangers, because the decisive boundary layers for heat transfer are projected into rotating machines under the action of centrifugal force. This considerably raises the heat transmittance indices, so that the area of the apparatus required for heat exchange at a given temperature difference is correspondingly reduced. The hydraulic power absorption of the cooling air circuit decreases simultaneously with the required surfaces. Another way to increase thermal transmission, for a given air flow, is to use a pulsed air current.
There are, for example, among the known rotary heat exchangers, the rotors of large rotary electric machines in which the air or gas is made to pass through holes or slots, then manifolds comprising slots. guiding air, disc brakes with ribbed housings used to pass air, etc. All rotary heat exchangers known in the art can;
be considered, from the point of view of the manufacturer of current machines, also as wind tunnels with extremely poor characteristic indices.
Thus, the volumetric indices of rotors of large generators are established at <0.001., In other constructions, in which the grids of axial vanes have to assume the conduct of the air current, the indi - These pressures are very low, so that large air supply channels are necessary. Ther exchangers. known rotary mics, simultaneously assuming the function of current machines transporting the coolant; are in each case, according to the definition of the manufacturer of current machines, either radial wind tunnels,
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or axial blowers.
They work with extremely low volumetric indices and, on the basis of large losses in the device, with very poor efficiencies or else they make very large machines necessary, thereby losing the advantages of the simultaneous use of the device. a heat exchanger as a current machine ensuring the passage of the cooling air. A very thorough study has shown that another influence, generally of secondary importance in the construction of current machines, is considerable in rotary heat exchangers of this kind. This is the minimum power known in function of the number Re.
It is known that current machines are extremely dependent on the Re number in the Reynolds number range re <105 for their dimensionless characteristics #, # and #. CI is thus for example that / the efficiency # decreases in this range approximately linearly with the number of revolutions towards zero. The number 'Re is defined in the following way Re = d.c / 8, being the dimension of the current channel, ± the speed inside the channel and' 1 the kinematic viscosity.
In almost all cases in which a heat exchanger is constituted according to the state of the art at the same time as a fan, it is observed that there are very narrow channels in relation to the size of the maohine and that we obtains very low overall yields, having regard to the losses by friction of the threads inside these channels, while at the same time, due to the great heating of the air, the kinematic viscosity becomes much greater than in the case of current machines working with cold air. This explains why the Re numbers are still extremely low with relatively large and rapidly rotating machines.
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The aim of the invention is the integration of heat exchangers and current machines in which these disadvantages do not occur.
With rotary machines, in which integration cannot be carried out for structural reasons, the invention provides a blower device formed according to the same principle as current machines, this device making it possible to obtain even in the range of the smallest Re numbers, still extremely favorable heat transmission indices which could not be obtained with cooling devices according to the prior art.
In order to keep the resistances to the heat exchanger insert low, the air paths should be made as short as possible. If the air guide channels and the vanes or guiding devices necessary for the transport of air or the transport of the heat exchange agent have a small volume compared to that of the machine, this means that it is necessary to aim for pressure and volumetric indices as large as possible, because the value 1 / # is decisive for the size of a current machine.
'
If, moreover, the Re numbers become large, at least in partial regions of the machine, it is further necessary that the heating of the air be kept low at least in certain areas, which is not necessary. It is possible that by a large flow -d'air with 'A given thermal current, and especially that the passing fluid is directed so that at least a narrow zone of the grid the blade is traversed at relatively high speed,
To solve these problems, the invention provides for passing the current transversely α. the axis of the exchange
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thermal manager.
Thus, the current is influenced, during a double crossing of the blade grid, by measurements further described or also by measurements already known per se, with the aim of causing the fluid to pass through. crossing during the exchange of pulses in the channels of the blade grid for a high speed part, drawing up a speed diagram of the current, as far as possible with pronounced formation of a maximum, of such so that the quantity, at least when passing through the blade grid, the main air duct passes at high speed, / in streams of current occupying only a fraction of the passage section;
a negative degree of reaction is then advantageously chosen with an exchange of pulses and, if necessary, an increase in the degree of turbulence can also be produced by measures known per se. In this case, according to the invention, the shape and arrangement of the rotary vanes and, where appropriate, of the fixed vanes or of parts of the directing apparatus, serving for the acceleration of the air, are chosen from so that by taking into account the direction of the current and the speed of the streams of the current immediately in front of the blade grid, as high a speed as possible is obtained with at least one crossing of the grid over a partial range of the blade. field of passage through the blade grid (s), so, in other words, that we place ourselves, in a decisive partial range of the internal current process,
in a range of high Re numbers, because here the speeds are high, while at the same time the heating of these current threads remains low. To obtain a favorable yield, as well as pressure and volume indices According to the invention, it is necessary, according to the invention, to take into consideration, in the choice of the parameters of the blades, the fact that the blade grid is struck by the current or crossed by it, a:
Cois on one side and another time on the other, providing for at least two air crossings,
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Since it is impossible to find an embodiment of this nature of the blades for all the passage ranges (with a grid of radial blades), it is essential to practically only take into account the area of the fast threads. of current, because of the offset of the crossing mentioned at the beginning (variation of the speed characteristic), therefore only to provide for adaptation to areas with very small angles in the center.
As we know, the speed diagram of a so-called channel current has approximately the shape of a rectangle, the upper exterior angles of which are somewhat rounded, while the curves slightly exceed, at the middle part, the upper limit of the ideal rectangular shape, as shown in fig. 1. By shifting the passage to be performed according to the invention, the speed diagram receives in the passage section of the blade grid substantially the shape shown in fig. 2, by which it is clear that, when AB and ED correspond to the average speed, more than 80% of the flow passes through the area delimited by the line ABCDA, so that in the so-called passage section, which is denoted by the line FG,
only the region of the blade grid which is not 30% in the embodiments shown is of interest ;. In this field, it is in particular also the region which is associated with the fastest streams of current which is of interest.
With a speed diagram of this kind, it is possible to disregard, without adverse reactions to the overall efficiency of the machine, the parameters of the areas of the vane grid placed in the section parts FA and EG, as much. that there is therefore no significant disturbance of the desired current pattern in a direction affecting the efficiency.
An important part of the invention resides, as regards the dimensions to be given to
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the blade grid, in that we can limit ourselves in the calculation to the areas of fast streams of current absorbing the main part of the flow, and we can neglect the slow streams of current representing only a small fraction of the flow, which makes it possible, for the first time, to use machine elements not serving for the transport of air, for example grooved bars of electric machines, for the transport of air.
It is thus necessary to take care in the first place, according to the invention, that the direction of flow of the hydraulic fluid is chosen only in the zones of the rapid streams of current, so that the absolute speed vector resulting from the peripheral speed and the relative speed in the exit triangle during the first pass and the absolute speed vector resulting from the entry triangle during the second pass coincide in direction and magnitude with the mean current lines associated with it of the threads of 'fastest current, the angle formed between the direction of the input current and the chord of the profile of the blades being advantageously chosen of a magnitude such that precisely no take-off occurs.
The production of this circulating current can be effected, according to the invention, by fixed directing devices which are arranged between the first and the second passage of the blade grid, consequently inside the rotor in the case of radial blade grids. It is then necessary to take care that the constitution of the steering devices is carried out so that the crossing undergoes an offset in the direction of the speed diagram according to fig. 2.
However, since directing apparatuses arranged inside the rotor often produce disturbances, the invention does not, as a rule, provide for an internal directing apparatus, but produces the flow diagram.
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desired speed and deflection inside the rotor by the field of a potential vortex at its axis parallel to the machine axis, which is induced by special steering devices placed outside the rotor.
Another important advantage is thus obtained, owing to the fact that a depression is formed by the field of the potential vortex which increases towards the axis of the core and which has the effect that the air also undergoes on the inlet side a displacement of through. - seated in the direction of the advantageous speed diagram with pronounced maximum formation.
Compared to the rotating reference system, the direction of passage of the vane channels is periodically reversed with each revolution, so that the advantages of a pulsed coolant stream can also be exerted by increasing the indices. thermal transmission.
It has furthermore been found that the production of a potential vortex is possible not only with grids of vanes traversed transversely to the axis, but also with vane grids devices, in which the- air enters from the outside to the inside along a radial symmetrical path and springs from the inside to the outside, which has advantages., It is thus possible to establish between the inlet zone and the output zone a toric vortex with the same advantages as the rectified potential vortex. Even when these blades of blade grids are not placed directly side by side, the shifting of the passage according to the invention nevertheless occurs by the bent current.
Figs. 3a and 3b show the shape of the current between them traversed by blade grids with ermal exchangers traversed transversely to the axis and FIG.
8c shows the rotating vane grid
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the blade grid, in that we can limit ourselves in the calculation to the areas of fast streams of current absorbing the main part of the flow and we can neglect the slow streams of current representing only a small fraction of the flow, this which makes it possible, for the first time, to use machine elements not serving for the transport of air, for example grooved bars of electric machines, for the transport of air. It is thus necessary to take care in the first place, according to the invention, that the direction of flow of the hydraulic fluid is chosen only in the zones of the rapid streams of current,
so that the absolute speed vector resulting from the peripheral speed and the relative speed in the exit triangle during the first pass and the absolute speed vector resulting from the entry triangle during the second pass coincide in direction and magnitude with the mean streamlines associated with them nets of:
the fastest currents, the angle formed between the direction of the input current and the chord of the profile of the blades being advantageously chosen of a magnitude such that precisely no take-off occurs, The production of this circulation current can be done, according to the invention, by fixed steering devices which are arranged between the first and the second passage of the blade grid, therefore inside the rotor in the case of radial blade grids.
It is then necessary to take care that the constitution of the steering devices is carried out so that the crossing undergoes an offset in the direction of the speed diagram according to fig. 2
However, since directing apparatuses arranged inside the rotor often produce disturbances, the invention does not, as a rule, provide for an internal directing apparatus, but produces the flow diagram.
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solid lines in the direction of arrow 400, so that a fictitious counter-direction vortex occurs and then influences and stabilizes the control vortex in the vane grid by induction depending on the position and the diameter.
If this body 401 is so arranged as to be pivoted into position 402, a partial stream is directed through the vane grid according to arrow 403, so that a vortex core is also formed and then is formed. determined by position and diameter. The position of the vortex and with it the magnitude of the flow rate by this vortex generator can be varied within wide limits.
Fig. 4b shows a vortex generator in which a partial current is taken from the discharge side at 404 and is directed along arrow 405. The adjustment is made here by rotating a tapered body 406.
Fig 4c shows another constitution in which however, in an enlarged channel 407 a change of direction of about 180 is produced, so that an accelerated partial current flows out at 408. The throttle 409 serves to vary the pulse of . threw
Fig. 4D shows a constitution with depression control. A vacuum forms in the nozzle 410, at channel 411, so that a partial current is drawn in at 412.
Fig. 5a shows a vortex generator similar to that following Fig. 4a, but in which the watchtower 500 is mounted so as to be able to pivot and forms, if necessary with an additional weight 501, a mass of inertia which is coupled to a spiral spring 502. This vortex generator performs oscillations which result in the production of a pulse flow, in accordance with the natural frequency determined by the inertia mass and the directional constant of the return.
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Fig. 5b shows other adjustments made by influencing the streams of current close to the core of the vortex with the aid of a shutter 503 placed on the suction side or of the shutter 504 placed on the discharge side,
Figure 5c shows another mode of adjustment by varying the pre-twist by means of vanes 505, 506 'or 507 which are arranged on the inlet side.
Fig. 6 shows an inner directing body 601 for producing a forced current. In this case, an adjustment can be effected by flaps 600 arranged so as to be able to pivot transversely in the direction of the current.
This inner steering body engages in a rotor open on one side, supported in a cantilever, or is arranged so as to be able to rotate inside a rotor closed on both sides, so that the position in space is determined by a shaft guided outwards or by a frame placed on one side only, for example because the element 603 of the steering body is made of lead, while the other elements are hollow.
Fig. 7 shows the shape of blades for a blower according to the invention, in which there is provided at 700, towards the circulation chamber, an obtuse edge or else a groove 701 to increase the degree of turbulence,
Fig. 8 is a longitudinal section of a rotary heat exchanger, while Figs. 8a to 8d are transverse sections along lines VII-VII, VIII-VIII and IX-IX of fig. 8. The rotating vanes 810 are made in the form of thick sections. The interior of the vanes 810 is hollow and is traversed by the heat vehicle.
At very high pressures, such as occurs for example in cooling hot fluids, the vanes 810 are solid, as shown in the drawing, and have a pressure-resistant tube 811 inside. The parts of vanes 810 which
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surrounding the tube 811 are, in this case, of a material which is a good conductor of heat, for example aluminum or copper. The two end discs 812 and 813 are made hollow. The heat vehicle enters through the fixed tube 814 in the circuit and arrives, via the corrugated seal 815, in the rotating hollow end disc 812, which communicates with one of two of the tubes 811 enveloped by the blade profiles 810.
A large number of heat exchange plates 816 are provided between the two end disks 812 and 813, these plates 816 being connected in a heat conductive manner with the tubes 811 and the vanes 810, which can be done, for example according to the usual technique in radiators - known blocks, by soft welding.
The hollow vanes 810 stextending parallel to the axis of rotation of the drum-shaped rotor or the tubes 811 with parallel axes, arranged in these vanes, serve for the forward movement and the backward movement of the liquid to be cooled. one in two of the tubes 811 terminating inside the right end hollow disc 813 communicates with the immediately adjacent tube 811. The tubes used for forward movement are designated by 811a and those used for backward movement by 811b. The ends of the tubes are placed in communication inside the right-hand end disc 813 by means of kidney-shaped covers 817 which are placed on the last plate 816b of the heat exchanger, which at the same time forms the bottom of the right hollow end disc 816.
The star-shaped cover 818 is placed inside the left end disc 812, the bottom of which is formed by the heat exchange plate 816a placed furthest to the left, this cover 818 is welded to the heat exchange plate 816a and, as shown in fig. 8c, it covers each time only the return tubes 811b ending in the exchange plate
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thermal 816a. binds star cover 818 carries a coaxial tubing 819 which is connected by the corrugated seal 820 with the. Fixed return header tube 821 coaxially arranged inside aisle header tube 814.
The torsion plate 822 shown in FIG. 8b, which is carried by the ooaxial shaft 823, passing through the wall of the back movement manifold tube 821 and forward movement manifold tube 814 and being fixed, is placed inside the star cover 818 at a sufficient distance from its cover wall and from the heat exchanger plate 816a forming its bottom,
The liquid entering through the forward movement manifold tube 814 is accelerated by centrifugal action outward as it travels along the boom 824 and thereby receives a corresponding pressure.
This pressure of the liquid passing through the tube 811, therefore inside the hollow vanes 810, remains until the rotating movement of the liquid entering the return collecting chamber of the star hood 818 is suppressed by the fixed torsion plate 822 absorbing the vortices.
A lower pressure is therefore formed on the plate, compared to that prevailing in the entire installation. The pressure difference causes a discharge of the liquid leaving, in the direction of arrow 825, the rotating heat exchanger.
The vortex generator 826, shown schematically, together with the diffuser cover 827 constitutes the blower housing. Air enters transversely in the direction indicated by arrow 828, into the drum rotor and leaves the blower substantially in the direction of arrow 8290
The control of the quantity of air passing through the tangential sufflery can be done according to a method
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any. In the exemplary embodiment, shown, the vortex generator. 826 is disposed on the lever arm 830, which can pivot about a shaft 831 coaxial with the axis of rotation of the drum rotor.
A wall 832 is provided near the diffuser cover 827 and contains
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;, ire, ens, a; nl> 1st av <3c the wall 833, a channel 834- widening <1 <; .-- pt <#S: France a xre o .... i.éi -. paz. o 1: 833'¯.z: u..oanal -... 33q.¯..s.s.éla.r.isan-- preferably in the shape of a diffuser, which is where appropriate
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still open when the vortex generator 826 abuts against the outer face of the wall 832, For example hot air can be taken from the channel 834 for heaters.,
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There: t'j, co 9 which essentially corresponds to 0. the cool pie tJ.'ano'J'0Y.'sal () of lA fie .. 8. ±, 9 .rr 1 1 '; x e.
F, s, rte as an example a variant in IHq1. '!., Ùle u instead of the general; r'at.? 1X1:' de tour'- 'billon: i; ot., Ci: CI. ' û26 the guide plate or the VOC 'H "Key 900: pJ.: 1cé dJ. o the diffuser side can be swiveled to'; or]. ' (1. the axis 901 in the position. 902 represented in lines Ít1.tel'l '\' "pus. P'01) .1 ue case of the regulation of the quantity of crossing it t ;;!, I; lfrév., in part 903 of the vortex generator, a channel 904 advantageously widens in the form of a diffuser.
Fig. 10a is a schematic cross section and FIG. 10b a longitudinal section of a drum rotor
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1000 serving 0. the rotary thermal ecrmgem ', in which an internal directing apparatus constituted by the blades 1001 and
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1002 is used in place of an extG "ruler steering apparatus. The vanes 1003 of the drum rotor are connected in a similar fashion.
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; luc-t: r: īoes of heat with heat exchange plates formed in this case under - :: 'elm of annular discs.
A third butterfly, but pivoting and in the form of a blade, is arranged between the two blades 1001 and 1002 of the directing body.
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inside, the pivot axis of this throttle coincides advantageously with the axis of rotation of the drum rotor., When the swivel throttle 1005 is rotated in the position
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shown, the flow drops to zero. the vanes can be replaced in the peripheral zone by bars 1006.
Fig 11 shows an exemplary embodiment similar to that of figs 10a and 106. The vanes 1100, 1101 and 1102 forming the directing apparatus are arranged between the disks 1103 and 1104, which are connected by the shaft 1105 with a fixed part of housing 1106. The vanes of the inner steering body are arranged in a helix such that the outlet directions are offset with respect to one another along the axial length.
The rod 12 is a longitudinal section and FIG.
13 a cross section of a rotary condenser. The annular steam channel '1200, which is coaxial with the axis of rotation of the drum rotor, is connected by the corrugated seal 1201 with the tubular-shaped appendage 1202 of the hollow bottom 1203, which is covered by the lower plate 1204 of the heat exchanger. The hollow vanes 1205 of the drum rotor, formed in the form of a tangential rotor traversed transversely, open into the hollow bottom 1203 of the drum, they are field welded to the upper heat exchanger plate 1206 which encloses them, while they are connected in a heat conductive manner with heat exchanger plates 1207 placed between them, which can be done for example by soft soldering.
The inner wall of the hollow vanes 1205 may be ribbed.
, rée, grooved or present 'protrusions to increase the surface used for condensation, as seen in 1400 and 1401 in fig 14. The protrusions and conformations of the surface serve to raise the degree of turbulence of the boundary layer and can be used rationally anywhere.
The steam releases its heat of condensation and condenses into the interior of the hollow vanes 1205 which are strongly cooled on their exterior face. Condensation thus occurs under very favorable transmission conditions.
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heat, because, unlike a fixed condenser, the layer of condensed liquid is projected outwards This layer of condensed liquid, which can be up to a few tenths of a millimeter thick in conventional condensers and which prevents to a very great extent the transmission of heat from the metal to the vapor, is practically eliminated here, since the layer has only a few hundredths of a millimeter and even only a few at very high speeds.
Condensation liquid accumulates inside the hollow vanes 1205 to 1302, near the outer edges ;, as shown in fig. 13, and it flows in the direction of arrow 1208 in countercurrent to the rising steam, particularly when the action of gravity is assisted by centrifugal action, due to the fact of. a slight inclination of the outer edge with respect to the axis of rotation. The edge of the hollow wheel disc, which protrudes from the outer edges of the hollow vanes 1205, forms an annular channel 1209 in which the condensation liquid accumulates under the action of centrifugal force and takes part in the movement under the shape of a (rotating liquid ring.
A fixed wing 1210, in the form of a hollow body, engages in this channel 1209 and receives the rotating liquid, this liquid being, so to speak, scraped from the interior wall of the channel. The kinetic energy of the liquid particles rotating so far in the channel is then transformed into pressure, so that it is established in the tube 1211, carrying the wing 1210, concentric with the annular channel 1200 and serving at the discharge of the condensate liquid, a corresponding pressure through which the liquid
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condensed is returned to the circuit,
To adjust the air flow, it is possible, in a manner analogous to what has been described for the exemplary embodiment of FIG.
9, rotate the diffuser wall 1303 around the pivot axis 1304 in the extreme position shown in ... interrupted strokes, which allows the flow to be continuously adjusted from zero to the maximum possible value ,,
Fig; 15 represents a group of refrigeration machines. The stator 1500 of the external rotor motor 1501 rests on the hollow foot, the chamber 1503 of which is connected by the holes 1504 with the interior of the motor. A corrugated seal 1506 seals the inner chamber with the bearing 1505; The rolling piston 1507, disposed eccentrically, of the rotary compressor 1508 forms a group with the stator 1500 of the motor, then the rotary casing 1509 of the compressor 1508 is integral with the outer rotor 1510 of the motor 1501.
The spool 1511, pushed by the helical spring 1512 or a leaf spring against the rolling piston 1507, is mounted in this housing. The tangential blower rotor 1513 also forms a group with the outer rotor 1510. Tubes 1515 are placed inside the hollow vanes 1514 of the blower rotor 1513. The discs forming the covers 1516,1517 of the rotor 1513 of the blower are double-walled; the hollow chambers 1518 and 1519 thus formed are then placed in communication with the tubes 1515 of the blades.
In addition, the hollow chamber-1518 of the cover disc 1516 communicates with the pressure chamber 1520 of the rolling piston compressor 1508 and the hollow chambers 1519 of the cover disc 1517 communicate with the tube 1521 disposed in the axis of the group, this tube 1521 leading to the outside through the blower rotor 1513, the fixed hollow shaft of the rolling piston compressor 1508, the hollow stator 1500 of the
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external rotor motor 1501 and by its hollow nest 1502, passing through the corrugated seal 1522.
The group works as follows:
The fluid to be cooled passes through the hollow chamber 1503 of the foot 1502 and through the holes 1504 in the interior of the motor 1501 to the outer rotor, then arrives, following the arrows in the suction chamber of the rolling piston compressor 1508 in which compression is performed. Starting from the compression chamber 1520 of the compressor 1508, the fluid passes into the hollow chamber 1516 of the disc 1518 and through the tubes 1515 placed inside the hollow vanes 1514 of the rotor 1513 of the blower to reach the disc-cover 1517 ; this fluid passes through the space 1519 of the latter to the return tube 1521 arranged in the axis and exits through this tube of the group passing through the corrugated seal 1522.
Pre-filtered fresh air is preferably forced transversely through the rotor 1513 of the blower and dissipates the heat of compression. Good heat conductor connected discs 1523 are arranged to increase the surface area.
Figures 16a, 16b, 16c represent a heat exchanger constructed in a similar fashion, but which can be used as a rotary boiler. The rotor is formed by two hollow bodies 1600 and 1601, between which are arranged the hollow vanes 1602, which are constructed hollow over their entire profile or which contain a high pressure tube.
The water to be vaporized (the feed water), which is delivered by the pump 1605, passes through the axle 1603 supported in the bearings 1604, then through the bore 1606 and reaches the wheel body 1600 from which it is distributed to the vanes 1602. These latter, which are internally lined with high pressure tubes 1607, are again placed.
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in communication with intermediate discs 1608 of a material which is a good conductor of heat. According to the invention, it is possible to provide the impeller body 1601 at the same time with turbine nozzles 1609, from which the steam can escape with acceleration.
By the reaction of the turbine nozzles 1609 placed obliquely, the boiler is set in rotation and in this way discharges the combustion air itself. The combustible mixture enters through the nozzle 1610 into the boiler casing 1611 and is discharged. towards the chimney 1613 by the suction of the rotary boiler according to the arrows 1612. The current process can be influenced by the pivoting of the butterfly 1614, which allows to regulate the gas flow and consequently the energy flow . Steam from the nozzles 1609 strikes the rotating turbine rotor 1615, which is cantilevered, which is connected to a gearbox 1616, and which works as a very high revolutions action wheel.
It is possible, in conjunction with the condenser described in the foregoing, to constitute a steam engine in which the heat of condensation is partly returned to the boiler because the air reaching the nozzle 1610 has already been reheated. by the condenser.
Figs. 17a and 17b represent another application of the rotary heat exchanger similar to the embodiments described previously and serving as a burner for gaseous, liquid or solid fuel. The rotary vane grid 1700 is held together by heat exchange crowns 1701 made of a material which is a good conductor of heat. These rings 1701 are arranged at close axial distances from each other. A fuel introduction duct 1702 is mounted in the interior of the rotor and is in fact stationary. A tube 1704 passes through the hollow axis 1703. The tube 1702 is perforated, the combustible gas
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or fuel oil exits through this tube and, with appropriate modifications, solid fuel also exits.
The backflow can also take place only under the action of the strong depression which is generated in the core of the vortex. The exiting particles are carried away by the rapidly rotating current in the swirling field 1705 and are thrown outward under the action of centrifugal force. The air-fuel mixture enters the chamber of the diffuser 1706 and then arrives in / the burner 17070 The mixture is ignited there, so that the flame 1708 forms behind this burner. The radiant heat, which is transmitted by the flame to the rotor, is constantly removed and the combustion air is supplied by the rotating rings 1701.
Burners according to the invention have, over burners of the prior art, the advantage that they can be constructed in a very elongated form and can therefore better adapt to the conditions of the invention. large boilers.
Figures 18a and 18b represent another form of a rotary heat exchanger. A rotor 1800 swept transversely by the current has the role here of connecting a hot shaft 1801, provided for example in a furnace blower 1802, with the shaft 1803 supported by ball bearings, then at the same time preventing the passage heat from 1801 to 1803. For this purpose, there is a tourbillon generator 1804 and, if necessary, a diffuser 1805 (shown in broken lines), so that the rotor, whose wheel plates 1806 are connected l 'one to the other by full vanes 1807, is crossed by the current in the direction of the line 1808, so that the heat brought in 1801 is removed on this path.
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Figures 19a and 19b show a suitable use for motor vehicle disc brakes and other applications. In this case, the rotor 1900 is formed in the form of a brake disc surrounded by the brake shoes 1901. The latter are connected to the brake cylinders 1903 by a linkage 1902 forming a clamp. The heat due to the braking is removed by a current of air entering in 1901. When the brake is not activated, the butterfly 1905 advantageously closes according to the invention by coming to the position 1906. This makes it possible to obtain that the brake does not consume hydraulic energy when not in use. Intermediate discs 1907 can be arranged to increase the surface.
The pins 20a and 20b represent an inner shoe brake, in which the blade grid 2000 is formed in the form of an axial blade grid above which the vortex generator 2001 is mounted. circulation 2002 are planned behind the 2001 vortex generators; air enters in 2003 and leaves the blade grid in 2004 in the following sector.
In this arrangement, too, the hydraulic power can be reduced to a minimum when there is no heat to be removed, since the current from the vortex generator is made to draw 30. The rotary heat exchangers according to the invention can be used in a similar way in other cases where it is necessary to guide rotating machine elements in which mechanical heat is produced.
Fig. 21a is a section and FIG. 21b a plan of a collector of an electrical machine, in which heat of mechanical and electrical origin has to be evacuated. The. 2100 yarns of the collector are applied to an insulating body made up of cylindrical sections 2101
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and 2102 extending over distances 2103 and 2104. A width 2105 is left between areas 2103 and 2104 of the cylinder. A section line VI-VI is shown at this location. The cross section of the pin 21a shows that the blades 2100 are curved at this location relative to the vanes 2107.
The cover element 2108 produced with the vortex generators 2109, a cross current in the region of the collector in the direction of the current line 2110, so that the waste heat from the collector is impeded / In 2111 it is foreseen a second vane which is arranged at the end of the collector and which serves in a similar manner for the removal of heat. as shown in fig. 21b. According to the invention, the blade areas of this type are advantageously provided between two neighboring brushes 2112 and 2113. Figs. 22a and 22b show a similar arrangement of a rotating contact element, which is however mounted as a friction ring body.
In this case, it is advantageous to provide the insulating body 2200 with vanes 2201, while the friction rings 2202 are continuous. The potential vortex is produced inside the friction ring body by the vortex generator 2203 and the cover walls 2204, causing the current to flow in the direction of arrow 2205.
Fig. 23a is a section and FIG. 23b a plan of a flat collector. The blades 2300 of the manifold are fixed to the insulating body 2301 and carry blades 2302 which advantageously form a unitary assembly with the blades. The carbon brushes 2304 are guided in an insulating part 2303 forming a cover for the crown of blades. Two directing bodies 2305 and 2306 are arranged on this insulating part 2303 and produce a current of circulation between the collector surface 2300 and the wall of the insulating part 2303, so that this space is per-
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ran by a current in the direction of arrows 2307 and 2308.
Figs. 24 and 25 show -other constitutions of governing bodies 2401 to-, 2404,
Figs. 26a and 26b show the armature of a shorted rotor motor. Blades 2602 and 2603 are disposed on the metal rings 2600 and 2601 located on the side of the winding head. An internal directing body 2605., advantageously forming a unitary assembly with the support 2604, is provided inside the blades, this body being formed by different profiles and surrounding the shaft 2606. The blades produce a flow current. in the direction of arrows 2607 and 2608.
To the left of the lead in fig. 26a, another form has been shown in which the vanes 2603, the cross section of which corresponds to that of the vanes 2602, are covered by a covering disc 2609. In a manner analogous to the other figures, a potential vortex leading to a transverse flow is produced in this arrangement.
Figs, 27a and 27b show a rotating electrical machine with an outer rotor 2700 in which the latter is drilled so that there are blades 2701 only between the cylindrical part 2702 of the rotor and the wheel plates. 2703 and 2704. Directing body vanes 2707, 2708, 2709 and 2710 are disposed on the winding heads of stator winding 2705 2706 and produce the flow of current through the machine in the direction of arrows 2711, 2712 and 2713,
Figs. 28a and 28b represent a generatrix of large dimensions, in which the armature is traversed by the current in the form described above. The bipolar armature carries the winding at 2801, while the other vanes 2802 serve to assemble the various parts 2803, 2804, 2805, etc.
of the armature. Tower generators
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logs 2806 and 2807 as well as the covering walls 2808 and 2809 are offset with respect to one another. Since / the shift is always in the same direction, the direction of entry varies continuously, so that the entry is made at 2811, then at 2812, then at 2813 and at the other end of the machine in 2814. The inlet and outlet openings are therefore offset axially along the radii, which makes it possible to give all the parts of the stator a uniform appearance. The air inlet is carried out in 2815 and its exit in 2816.
The wall 2817 extends, in accordance with the offset of the entry and exit zones; As' a helical surface and starts on the left and ends on the right. According to the invention, such an arrangement advantageously makes it possible to cool the winding head in a known manner, given that a symmetrical radial stress is ensured. in this case
Fig. 29a is a partially transparent schematic elevation in the plane of rotation and FIG. 29b is a section along a plane containing the axis of an alternative embodiment of a ventilation device according to the invention which is also used in connection with rotating electric machines.
These figures show the way in which successive intervals are associated and the way in which the directing bodies 2900 and 2901 of the neighboring intervals 2902 and 2903 are offset with respect to each other by a determined angle, for example by 180 , so that all areas of the machine are subjected to uniform cooling. The steering body 2900 comprises, in this case, a rear part rounded in the direction of the rotor 2904 and hollowed out in a vault at 2905 in the form of a saddle,
Fig. 30 is a schematic front elevation, partly in vertical section, of another exemplary embodiment.
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of a device according to the invention which must be used in conjunction with electric machines of very large dimensions.
This figure shows another way to control the current. In the entry region 3000, the conductor bundles 3001 of the stator 3002 are preferably encased by profiled insulating material members 3003 so as to produce an impulse twist resulting in a shock-free entry. The potential vortex is advantageously produced in this case by the directing body 3004 defining with the rotor 3005 a slit 3006 which tapers off. Also on the output side, the conductor bundles of stator 3002 advantageously comprise a. coating 3007 and channels 3008 acting as diffusers are formed between these coatings.
The blading here consists of a blade grid 3009 made of preferably non-magnetic sheet metal. 3010 designates the wire harnesses of the rotor 30050
The rod 31a is a schematic longitudinal section and FIG. 31b, a schematic cross section of a large machine armature, such as that which can be used for example at the pin 30.
This figure shows a hollow rotor 3100 which is composed of sections such as 3101 and 3102 connected to each other by intermediate parts 3103 in the form of blades, to form air guides in the plane of rotation, The bundles of conductors 3104 are arranged so that air flows in the direction of the vane channels 3105 and out of these channels.
Fig 32 is a schematic section along a plane lying in the plane of rotation of a device according to the invention for a rotating electric machine arranged for right-hand and left-hand walking.
In this case, it is not necessary to provide a
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embedding, since the conductor bundles 3200 extend far enough in the radial direction. The directing elements 3201 and 3202 producing a transverse current are symmetrical with respect to the plane passing through the diameter 3203 and the axis. A return current, which produces a potential vortex inside the water grid, is established through channel 3204 or 3205 depending on the direction of rotation. 3206 designates the stator of the machine, while 3207 designates the rotor. The entry of the air is carried out, for the march on the right in 3208 and the exit in 3209.
The preceding figures represent different rotary heat exchangers in conjunction with different devices according to the invention. In principle, the invention relates to all applications of this process and in particular all possible combinations of the embodiment shown. Furthermore, the invention is not limited only to rotary heat exchangers, but also relates to machines in which simultaneous use of the rotating machine part, producing heat, as a fan cannot be realized for construction reasons.
The arrangement according to the invention of the fan also leads to significant advantages over known ventilation devices, when it is necessary to use, in addition to the rotating machine element producing heat, for example an armature electric motor, fan wheels according to the invention driven in rotation, which are only partially or not even at all connected in a limited case with the heat-producing machine element in a way ensuring a good conduction thereof.
-The applications of this kind can be foreseen in the first place in extremely small electric motors, in which the blowers give extremely efficient
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low according to the current state of the art, so that their use does not often appear economically justified. Due to the physical relationships described, the blower according to the invention is also suitable for extremely small or very slowly rotating machines. It has been found that, for example in the case of the ventilation of extremely small slowly rotating motors, the efficiency is a hundred times higher than the efficiencies obtainable hitherto.
Fig. 33a is an elevation parallel to the axis and fig. 33b a section along the line 3300-3300 lying in the plane of rotation of a small engine cooled according to the method of the invention.
The air enters 3301 in the crankcase 3302 of the motor and its direction is changed as shown in 3303, this air then entering 3304 in the movable wheel 3305. The bead 3306 in this case prevents a contraction of the jet, The profiled body 3307 produces inside the moving wheel a vortex of change of direction, so that the air passes in sector 3308 a second time through the moving wheel, to leave the motor in 33090
Fig. 34a is a side elevation partly in section and FIG. 34b is a section taken on line 3400-3400 of FIG. 34a of an engine cooled by a jacket and comprising a ventilation device according to the invention in a symmetrical arrangement.
The rotor 3401 fitted with radial vanes sucks air in sector 3402 when driving on the right and pushes it back into sector 3403. A partial current is returned through the blade grid by the body 3404 to produce the air. potential vortex. Air enters 3405 through ribs 3406 and leaves the motor housing at 3407 on the other side of the liner. If the motor runs to the left, a current is produced in the opposite direction and at the same speed.
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due to the symmetrical mounting of the ventilation device.
The rod 35a is a longitudinal section and FIG.
35b is a transverse section taken on line 3500-3500 of figure 35a of another exemplary embodiment of the object of the invention.
In fig. 35a and 35b, the movable wheel 3501 is connected to the armature 3502 to ensure good heat conduction ,, The air enters the sector 3503 in the wheel mobi the 3501 and its direction is changed in the direction 3505 by the blade 3504 of the steering apparatus. In 3506 the air undergoes another change of direction and receives, after having passed through the engine, an impulse by the blading 3507, to be again accelerated in the sector 3508. The transformation of the pressure takes place in a diffuser 3509 placed after which can in particular be constituted in the form of a handle in manual devices. In the present case, the interior of the engine to be cooled thus forms the circulation chamber.
Fig. 36a is a schematic side elevation and FIG. 36b is a section taken along line 3600-3600 of FIG. 36a of an alternative embodiment of the object of the invention with symmetrical bias in the radial direction.
The rotor 3601 of the ventilator is carried by three thin spokes 3602 which rotate with the rotor 3603 of the ventilator motor. A pulse vane 3605 is located in the bearing flange 3604 and two dynamic vortices form in this vane. The air enters according to the arrows 3606 in the motor, whose stator is represented in 3607, and undergoes, under the action of the second grid of blades 3608, another acceleration with offset of the flow imposed by the current in the elbow, to exit in 3609.
Fig. 37a is a schematic side elevation and FIG. 37b is a front elevation, partly in vertical section, of an outer rotor motor having a disc
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positive ventilation according to the invention.
The air enters sector 3700 and passes in front of winding heads 3701 to exit at 3702 under the control of the field of a potential vortex induced by the tongue 37030
Fig. 38a is a schematic side elevation and FIG. 38b is a section taken on line 3800-3800 of the fig 38a of a motor cooled by a jacket and comprising a ventilation device according to the invention.
The air enters 3801, undergoes a change of direction by the action of the inner steering body 3802 and rises through the channel 3803. The air returns through the channel 3804 to leave the housing of the valve. engine in 3805.
Fig. 39a is a schematic side elevation and FIG. 39b is a section taken on line 3900-3900 of the fig 39a of an external rotor motor comprising a ventilation device according to the invention.
The air enters 3901. A circulating current, which is imposed by the interior directing body 3902, superimposes the flow, the air exits at 3903. This type of cooling can be used in a similar way in internally cooled engines. Likewise, the other types of cooling described above can also be used both in externally cooled engines and also in internally cooled engines.
Various modifications can moreover be made to the embodiments, shown and described in detail, without departing from the scope of the invention.