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%'invention concerne un procédé et une installation où l'on emploie comme matière servant à la transmission de la cha- leur entre des agents gazeux une substance granulaire solide à grains de petit calibre. Dans les installations connues de ce genre la substance gazeuse de transmission de la chaleur (ci- après appelé gaz cédant la chaleur) passe à travers la matière granulaire fixe ou au travers la matière granulaire tombant en contre-courant le long de surfaces directrices. Lorsque cette dernière matière a absorbé la quantité de chaleur correspondant à sa capacité thermique, l'agent gazeux d'absorption de la cha- leur (ci-après appelé gaz absorbant la chaleur) passe à travers la matière granulaire.
Si celle-ci se trouve en mouvement, ou la maintient généralement en circulation par un élévateur méoa- nique ou hydraulique.
L'invention a pour but, avant touta d'augmenter le rende- ment de la transmission de la chaleur dans ces installations connues,de réduire considérablement la quantité de matière de
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transmission de la chaleur, ainsi que de simplifier l'installa- tion et d'augmenter la sûreté de fonctionnement de celle-ci.
Suivant l'invention les dimensions des grains sont choisies dans ce but en fonction de la qualité de la matière intermédiai- re et de la vitesse de circulation des gaz de telle manière que les grains sous l'action des forces résultant de leur poids propre et de l'entraînement des gaz en circulation se déplacent dans le gaz en circulation - de préférence en contre-courant - à une vitesse à laquelle ils parcourent les chambres d'échange de la chaleur pendant le temps nécessaire à l'absorption ou la cession de la chaleur et peuvent être séparés automatiquement (sans dispositif séparateur distinct) des courants gazeux qui s'échappent de l'installation après achèvement de l'absorption ou de la cession de chaleur.
Pour permettre d'atteindre ce but plus facilement, les grains employés sont préalablement sélec- tionnés suivant un autre procédé décrit, conformément à la vitesse de suspension nécessaire.
Parmi.les propriétés caractérisant la qualité il faut citer avant tout, à ce point de vue, la densité, la chaleur spécifique de la matière ainsi que la configuration de la surface du grain.
Lorsque les conditions mentionnées ci-dessus sont observées la vitesse de déplacement des grains est tellement faible qu'ils peuvent être considérés comme étant en suspension dans le cou- rant de gaz. Les parois latérales de la chambre d'échange de chaleur présentent en coupe transversale des dimensions d2termi- nées suivant le changement de la température pour imprimer au courant de gaz parcourant la chambre généralement une vitesse uniforme, à laquelle la vitesse de passage des grains devient également uniforme. Des essais ont montré que la grosseur la plus avantageuse des grains est de 0,1 à 0,5 mm.; toutefois, dans des cas spéciaux les dimensions des grains peuvent dépasser ces limites aussi bien en plus ou en moins.
L'essentiel est
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uniquement que les conditions ci-dessus mentionnées au point (de vue de l'état de suspension et de la sélection soient remplies.
Etes avantages qui peuvent être obtenus par le procédé exposé ,et les installations décrites ci-après en détails au moyen de quelques exemples d'exécution ont principalement les suivants
1) Somme les grains peuvent être choisis en une matière qui réponde aux conditions mentionnées, mais qui présente toute- fois une résistance quelconque à la chaleur, la température du gaz absorbant la chaleur est,, par suite de l'augmentation du rendement de la transmission de chaleur à celui-ci, plus élevée que les températures qui pouvaient être atteintes par les instal- lations connues jusqu'ici.
2) Comme la capacité calorifique des grains minuscules ou granules mis en circulation dans l'installation est faible le gaz absorbant la chaleur atteint sa température maximum en quel- ques minutes.
3) La grandeur des surfaces d'échange de la chaleur peut être modifiée dans de grandes limites par le changement des di- mensions des grains et de la vitesse de circulation des gaz.
4) La vitesse de chute des grains peut être déterminée'préa- lablement, au cours de la construction et par conséquent la durée du séjour des grains dans la chambre de transmission de la cha- leur peut être choisie de manière à être la plus favorable. On peut obtenir ainsi entre les gaz absorbant la chaleur et les grains une très faible différence de température, ce qui a pour effet d'augmenter considérablement le rendement.
5) Les dimensions de l'installation et la consommation en matière interposée sont notablement plus.faibles pour une même capacité que dans les installations connues. L'élévateur hydrau- lique ou pneumatique (ventilateur) qui sert à. arrêter la circu- lation peut dans certains cas décrits ultérieurement être sup-
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primé.
6) Si l'installation est employée au lieu de récupérateurs et de réchauffeurs Cowper, elle peut être amenée en peu de temps à 1 état prêt au fonctionnement, l'équilibre de chaleur s'éta- blissant sans le cha ffage de longue durée appliqué jusqu'à présent.
7) L'installation peut être adaptée facilement aux fluctua- tions de la ch@rge si l'on détermine les dimensions des grains et les vitesses de circulation du gaz d'une manière appropriée.
En outre, l'installation est insensible à un arrêt de l'arrivée du gaz absorbant la chaleur et à l'interruption qui en résulte du courant de grains, lorsque la chambre de transmission de la chaleur est pourvue il un revêtement résistant à la chaleur (par exemple de la terre réfractaire peu coûteuse), qui contrai- rement aux récupérateurs connus jusqu'ici supporte sans pertur- bation les hautes températures qui sont atteintes dans ce cas.
8) Si l'on emploie des grains de faible grosseur en une matière résistant à l'attaque des acides, le gaz absorbant la ohaleur peut être refroidi jusqu'à une température inférieure au point'de rosée.
Les dessins annexés représentent schématiquement, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution avantageuses de l'in- stallation suivant l'invention.
Il est supposé que le gaz cédant la chaleur est constitué par le gaz de fumée, ou de combustion d'un foyer, tandis que comme gaz absorbant la chaleur on se sert de l'air (ou les gaz de gazogène, les gaz de hauts fourneaux, etc) qui est envoyé comme agent comburant réchauffé au même foyer. La matière granu- laire qui transmet la chaleur circule conjointement avec les gaz en courants parallèles ou de préférence en contre-courant et, dans beaucoup d'installations en mélange en courants parallèles et en contre-courant.
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Les chambres d'échange de chaleur peuvent être disposées les unes au-dessus des autres ou être situées à la même hauteur.
Si l'on emploie deux chambres d'échange de la chaleur, on fait passer les gaz de fumée dans l'une d'elles et l'air dans l'autre.
Dans beaucoup de cas on prévoit encore une troisième chambre d'échange de la chaleur dans laquelle on fait passer par exemple les gaz de gazogène (ou les gaz de hauts-fourneaux) comme gaz absorbant la chaleur.
L'installation comporte aussi dans beaucoup de cas un dispositif au moyen duquel les grains de la grosseur voulue dans le cas considéré, peuvent être sélectionnés automatiquement d'un mélange de grains de différentes grosseurs dans un réservoir d'emmagasinage. Dans la description qui suit les termes"vitesse de chute" des grains signifient toute vitesse des grains en chute libre, tandis que les termes "vitesse de suspension" des grains désignent toute vitesse à laquelle les grains tombent ou s'élèvent dans une chambre parcourue par un gaz.
Dans l'exemple d'exécution suivant la Fig. 1, deux puits A et F sont disposés l'un au-dessus de l'autre. L'agent de chauffe est constitué par un gaz de fumée chaud qui est amené à la partie inférieure du puits supérieur A en B dans le sens de la flèche à travers une poussière de matière, cette poussière étant envoyée par une trémie 6 dans le puits A ou par un dispo- sitif distributeur approprié et constituée si possible par des grains de même grosseur. Cette poussière de matière en raison de sa surface considérable absorbe rapidement la chaleur conte- nue dans les gaz de fumée qui circulent de bas en haut dans le puits et s'en échappent en E dans le sens de la flèche. Les grains chauds se réunissent à la partie inférieure du puits A.
La vitesse de suspension des grains doit être assez grande pour que les grains puissent séjourner dans le oourant de gaz pendant les quelques secondes nécessaires à leur chauffage ou en tout
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cas plus longtemps. Les grains réchauffés sortent de la trémie D par un distributeur de type quelconque par exemple un cane d'épandage pour pénétrer dans le puits inférieur F dans lequel de l'air froid est envoyé en G dans la direction de la flèche G.
Cet air froid absorbe la chaleur précédemment absorbée par les grains et s'échappe,après avoir été réchauffé,dans le sens de la flèche, au point supérieur J du puits F, tandis que, les grains refroidis quittent l'installation par la trémie H.
La transmission de chaleur se fait ainsi en contre-courant et par suite des grandes dimensions du puits il peut y avoir en outre de la transmission de chaleur par convection également une transmission par rayonnement libre.
La séparation des grains de l'air véhiculant peut être effectuée par des cyclones. Toutefois des essais ont montré que l'emploi de tambours de précipitation du lieu de cyclones est plus avantageux parce qu'alors la résistance de l'air et par conséquent aussi l'énergie nécessaire au transport des grains sont plus faibles. En outre on peut aussi choisir une section transversale plus grande pour le tube, car la vitesse de circu- lation de l'air véhiculant doit à peine dépasser la vitesse de chute des grains transportés. Par suite de l'augmentation du diamètre du tube la :résistance'par frottement du tube est égale- ment réduite. La séparation des grains du courant de gaz dans les chambres d'échange de la chaleur se fait par une configura- tion appropriée de la section transversale.
Pour cette raison on a employé dans les exemples d'exécution représentés sur les dessins et décrits ci-après, exceptionnellement un tambour de précipitation,
Sur la Fig. 2 on. a représenté trois chambres d'échange de la chaleur I, II, III. En 1 se trouve la chambre d'échange de chaleur pour le gaz de fumée ou gaz de combustion. Des deux chambres d'échange de chaleur II et III situées à la même hau-
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teur en dessous de la première, l'une d'elles, la chambre II reçoit du gaz de gazogène ou des gaz de hauts-fourneaux, etc, comme gaz absorbant la ohaleur, tandis que la chambre d'échange de chaleur III est prévue pour l'air.
Les gaz de combustion arrivant dans le sens de la flèche 1 cèdent leur chaleur dans la chambre d'échange de chaleur (puits) 1 à la matière finement granulaire qui tombe par le tuyau 15 et les branchements 13 et 14 dans les chambres d'échange de chaleur II et III. L'air froid arrive dans le sens de la flèche 5 à la partie inférieure de la chambre d'échange de chaleur III et s'échappe, après avoir été réchauffé, dans le sens de la flèche 6 aux points d'utilisation.
Le gaz à réchauffer, arrivant dans le sens de la flèche 3 absorba la chaleur de la matière finement granulaire tombant et s'échap- pe après réchauffage dans la;direction de la flèche 4. La matiè- re finement granulaire qui s'échappe à la partie inférieure des chambres d'échange de chaleur II et III passent, dans un tuyau incliné 16 dont l'extrémité inférieure débouche dans une colonne montante 8. Cette dernière est alimentée par un ventilateur 7 en air comprimé qui laisse tomber la matière finement granulaire froide dans un tambour 9. De ce tambour de précipitation 9 part un tuyau 10 dont l'extrémité inférieure s'ouvre dans la chambre d'échange de chaleur 1 et ramène 'donc dans le circuit la matière granulaire refroidie. L'installation est desservie par le seul ventilateur 7.
Si la vitesse de l'air insufflé dans le tube transporteur pneumatique dans le cas d'installations de transmission de cha- leur utilisant une matière finement granulaire venait à tomber pour une cause quelconque en dessous de la vitesse de chute des grains.les grains ne pourraient pas être refoulés vers le haut par le tube pneumatique, de telle sorte qu'une partie des grains qui se trouvent en circuit dans l'installation retomberait à la partie inférieure du tube transporteur et pourrait provoquer une
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perturbation dans le service. Pour éviter ceci on place en dessous du. coude du 'tuyau: de refoulement pneumatique 8 un réci- pient 12.
Pour éviter de telles perturbations dans le service on emploie aussi un récipient de précipitation 11 qui est aména- gé sur un embranchement à la partie inférieure de la colonne pneumatique 8.
Les installations utilisant une matière finement granulaire ont des dimensions telles et présentent, malgré les fluctuations de la température, des rapports de circulation tels que la vites- se du gaz qui y circule reste constante sur toute la longueur de la chambre d'échange de chaleur, de telle sorte qu'on arrive pour une production donnée au meilleur résultant au moyen de grains d'une certaine grosseur. La grandeur nécessaire des grains est obtenue par tamisage (criblage). Dans ce but, des installations de criblage spéciales étaient nécessaires jusqu' ici. L'invention a pour but d'éviter ces installations et d'évi- ter la main d'oeuvre qu'exige leur fonctionnement et elle pré- voit un dispositif de transport pneumatique pour la matière fine- ment granulaire qui est établi de manière à effectuer en même temps le tamisage.
Le principe du fonctionnement de ce disposi- tif est le suivant :
Pour une charge donnée, on fait circuler de bas en haut dans la colonne montante du dispositif transporteur jusqu'au tambour de précipitation une quantité d'air à une vitesse déter- minée, la vitesse de l'air étant d'autant plus élevée que la charge est plus grande et étant plus faible à des charges rédui- tes. Par conséquent aux charges élevées l'installation doit fonctionner avec des grains de plus grandes grosseurs que pour les faibles charges.
Il en résulte que si l'on envoie à la colonne montante pneumatique des grains de grosseur supérieure à celle qui était nécessaire pour la charge le courant d'air ascendant laisse tomber ces grains du tube 8, à la partie
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inférieure de celui-ci, tandis que les grains dont la grosseur est inférieure à celle qui aurait été nécessaire, sont entraînes au-delà du tambour de précipitation 9 et se déposent dans un tambour de précipitation ou tambour collecteur spécial.
Lorsqu'on emploie les connexions indiquées en traits inter- rompus sur le dessin, l'installation permet alors d'employer des grains menus non tamisés comme matière d'échange de la cha- leur. Si cette matière est répandue dans la colonne montante pneumatique elle est divisée par le courant d'air lui-même en trois parties, seuls les grains dont la grosseur correspond à la ,charge tombant dans.le tambour collecteur normal. Ces grains en quittant le tambour de précipitation 9 arrivent dans une chambre spéciale de l'installation.
Les grains non tamisés tombent d'un récipient d'emmagasine- ment 20 dans la colonne montante pneumatique 8. L'air arrive du ventilateur 7 par la colonne de refoulement 8 dans un cône 81 qui s'évase vers le haut, ce qui a pour effet de réduire la vitesse de l'air. La tubulure conique 81 raccordée à la partie supérieure du tube 8 permet de réduire la hauteur du tambour de précipitation 9, étant donné que la vitesse de circulation dans le tube 8 est réduite de ce chef à une valeur minimum.
Chaque quantité de matière finement granulaire correspondant à la char- ge, qui tombe du récipient d'alimentation 20 dans ce tube 8 est abandonnée par le courant d'air dans le tambour de précipitation, tandis que les grains de plus grande grosseur tombent, comme c'est nécessaire,en partie au fond de la colonne montante 8 et en partie dans l'extrémité coudée du tuyau 19 d'où ils sont entraînés par le tuyau 17. dans le tambour collecteur de grains Il ou 12. Les graine qui sont plus petits que ceux qui corres- pondent à. la charge, sont entraînés par le courant d'air hors du tambour 9 dans le tuyau 23' qui débouche dans un récipient 25 qu'on peut vider par un tuyau 57. Le conduit de communication
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pour l'air nécessaire à l'installation d'échange de la chaleur est désigné par 23".
Bien que l'installation d'échange de chaleur utilisant des grains menus ou granulles fasse une consommation relativement très faible de matière granulaire et que le coût de la pulvéri- sation et de la distribution des grains soit négligeable il est nécessaire en vue d'augmenter la sécurité du fonctionnement d'emmagasiner et de contr8ler une plus grande quantité de grains dans l'installation. Ce problème est résolu de la manière décri- te ci-après :
L'emmagasinement des grains se fait dans le tambour de précipitation 9, tandis que le chargement et le remplacement des grains s'effectuent par prélèvement au récipient 20, dont le degré de remplissage est visible par une fenêtre 26. Les grains arrivent du récipient 20 par une tubulure de chargement réglable 27 dans le tuyau d'amenée des grains 16, d'où ils pénètrent dans la colonne montante 8.
Les grains sont amenés au récipient 20 aussi longtemps que le tambour 9 est rempli jusqu'à la partie supérieure de l'embouchure d'un tube de retour 28; si l'on char- ge davantage les grains passent continuellement par le tube 28 pour revenir dans le récipient de chargement 20. Comme ce der- nier se trouve près du sol et est par conséquent facilement accessible, on peut vérifier continuellement son degré de rem- plissage par la fenêtre 26. Lorsque la provision de grains dans le tambour de remplissage 9 descend au-dessous de la.partie supérieure de l'embouchure du tuyau d'évacuation 28, le manquant est remplacé immédiatement par le récipient 20.
Les grains qui quittent ce dernier de cette manière peuvent être remplacés par l'ouverture de remplissage 29, de telle sorte qu'une perturbati- on du service provoquée par une insuffisance de grains ou par un engorgement ne peut pas se produire.
Dans les installations de transmission de la chaleur, il se
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produit, comme on sait, des coups de bélier ou des à-coups mo- mentanés. Ceci est dû à ce que dans les chambres d'échange de chaleur il ne se produit pas de courants gazeux laminés, que la vitesse de chute des grains employés n'est pas entièrement uni- forme et que finalement le courant ascensionnel de gaz ou d'air est plus fort au milieu des chambres d'échange de la chaleur.
Des à-coups du gaz peuvent toutefois être provoqués aussi par un réglage inexact du distributeur des grains, ce qui a pour effet qu'une partie des grains est rejetée par intervalles sur les cotés du tambour de précipitation par ces à-coups.
Pour éviter les pertes de grains, les grains rejetés doi- vent être ramenés dans la chambre d'échange de chaleur. Dans ce but l'angle d'inclinaison des parois intérieures des chambres d'échange de la chaleur et des tubes de circulation des grains doit avoir une grandeur pour laquelle il ne peut se produire en aucun point de l'installation un dépôt ou une obstruction de grains où cela n'est pas nécessaire.
Lorsque pendant le service la charge ne varie pas fortement et que par conséquent les dimensions des grains ne doivent pas être changées, il faut veiller à ce que les mêmes quantités d'air passent dans le tube pneumatique 8 malgré les variations de la charge. Pour atteindre ce résultat on intercale dans les tubulures d'embranchement 24 du tube de retour 23 qui relie le tambour 9 à la chambre d'échange de chaleur de l'air III, une soupape de réglage de l'air ou un clapet par lequel l'air en excès peut être évacué lors d'une réduction de la charge. De cette façon, la quantité d'air refoulée dans la colonne montants pneumatique 8 sera toujours suffisante pour amener de bas en haut la quantité nécessaire de matière assurant l'échange de chaleur.
Pour amener l'air en quantité voulue pour le service, un manomètre à tube incliné est raccordé à un bord ou une colleret- te de mesurage 30 dans la conduite de refoulement du ventilateur
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7 et un manomètre à tube inoliné 33 est raccordé à un bord ou une collerette de mesurage 32 dans la conduite de retour 23. La soupape de réglage qui permet l'évacuation de l'air en excès par la tubulure 24 est montée en avant de l'ajutage de mesurage 32 et est de préférence réglable par la partie inférieure.
L'invention assure aussi l'élimination d'un engorgement dans le courant des grains, provoqué entièrement par les scories et impuretés qui tombent de la cheminée.
Dans la forme d'exécution représentée, un entonnoir 37 est disposé en dessous de la cheminée calorifugée 36; un tuyau 38 part de cet entonnoir 37. L'angle d'inclinaison de l'entonnoir 37 et du tuyau 38 est choisi de telle manière que les scories ou autres impuretés qui tombent de la cheminée 36 sont évacuées automatiquement. L'enlèvement des matières recueillies dans l'entonnoir 37 est effectué par un dispositif racleur 39 dans le tuyau 38, le dispositif racleur exécutant par intermittence un mouvement de va-et-vient qui lui est transmis par un fil métal- lique s'étendant jusqu'au sol de la construction, de telle sorte que les obstructions éventuelles sont supprimées.
Le diamètre supérieur de l'entonnoir 37 doit toujours être supérieur au diamètre inférieur de la cheminée, car ce n'est que de cette façon qu'on peut garantir que les impuretés qui se détachent de la paroi de la cheminée pour tomber parviennent dans l'entonnoir
On doit isoler convenablement la cheminée pour empêcher le plus possible le refroidissement des gaz de fumée. De cette manière on peut réduire le précipitation de la vapeur et la souillure provenant de'la poussière existant dans la vapeur.
Contre la rouille et la corrosion on emploie pour le faibles températures une tôle en aluminium ou une autre matière résis- tant à la corrosion, pourvue d'un revêtement intérieur et d'un bon calorifuge extérieur. Pour renforcer le tirage, la cheminée présente une section transversale qui s'évase vers le haut.
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Comme les dispositifs de filtrage aménagés en différents points de l'installation d'échange de la chaleur s'obstruent avec le temps, il est nécessaire d'effectuer à certains inter- valles leur nettoyage. Dans ce but on place, de la manière représentée sur la Fig. 2, à chacun des dispositifs de filtrage 41, 42, 43 une porte 44, 45, 46 qu'on peut ouvrir de l'extérieur et par laquelle on peut enlever les impuretés pendant le service, tandis que pour le placement ou l'ajustement des têtes de dis- tribution, on a prévu des portes 44/a et 46/a.
Dans les grandes installations les différentes chambres d'échange de chaleur doivent également être pourvues d'une porte, dont la grandeur doit permettre à un ouvrier de pénétrer à l'in- térieur de l'installation pour exécuter des travaux de perfec- tionnement ou de montage. Dans ce but, dans les échangeurs de chaleur à fonctionnement périodique, par exemple dans les cubi- lots, on emploiera au lieu de portes ou de portes extérieures également une grande porte.
L'installation suivant la Fig. 2 permet, en cas de varia- tion de la charge, de changer aussi la grosseur des grains.
Ceci est indispensable si le rendement de l'installation d'échan- ge de chaleur doit rester invariable lorsque la charge change.
Deux ou trois grosseurs de grains suffisent.
Dans ce cas, on peut en premier lieu déterminer, à l'aide de renseignements obtenus par des essais de fonctionnement, le diamètre des grains généralement le plus approprié, amener alors les grains de ces dimensions dans des récipients dont le nombre est égal à celui des différents grosseurs de grains.
Dans l'exemple d'exécution de la Fig. 2 il existe trois réservoirs 47, 48, 49 du fond desquels partent des tuyaux 54, 55, 56 pourvus de soupapes;51, 52, 53 qui permettent le passage des grains ayant les grosseurs exigées. Le tuyau 50 ' débouche dans le tuyau 16 qui débouche à son tour dans le tube
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transporteur pneumatique 8.
En cas de variations du fonctionnement, le changement des grains se fait comme suit ;
Lorsque la charge décroît les grains les plus gros qui se trouvent en circuit dans l'installation s'échappent par le tuyau d'évacuation 17 établi à la partie inférieure du tube pneumatique 8 et se retirent du circuit, tandis que si la charge augmente les grains de dimensions trop réduites passent par le tuyau 23' raccordé à l'extrémité supérieure du tambour de préci-' pitation 9 dans la chambre 25 prévue pour la séparation des grains et se retirent ici du circuit. Les grains séparés sont envoyés par des tuyaux 58, 59, 60 raccordés au tube 57 et par les soupapes 61,62, 63 dans les réservoirs à.grains correspon- dants 47, 48 et 49.
Dans la cheminée également, on peut monter un organe permettant la chute des grains, d'où les grains les plus gros sont conduits à un réservoir approprié.
Lorsque la hauteur des bâtiments dont on dispose ne suffit pas pour superposer les chambres d'échange de la chaleur, on place oelle-ci en substance au même niveau.
Une pareille forme d'exécution est représentée sur la Fig. 3, où I désigne la chambre d'échange de chaleur des gaz de fumée, II celle des gaz de gazogènes et III celle de l'air. Les gaz de fumée passent par le tube 1 dans la chambre d'échange de chaleur 1 où la matière finement granulaire amenée par le tuyau incliné 10 qui part du tambour de précipitation 9 circule de haut en bas en absorbant la chaleur contenue dans les gaz de fumée. Les grains menus ainsi chauffés qui s'échappent de la chambre f à la partie inférieure de celle-ci tombent dans la branche 64 d'un tube 65,64 en forme de U qui part de la partie supérieure de la chambre d'échange de ohaleur III de l'air.
Dans la branche 64, les grains menus qui y arrivent, sont re- foulés vers le haut par l'air chaud venant de la partie supé-
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rieure de la chambre d'échange de chaleur III. l'air chaud s'échappe dans le sens de la flèche 66 aux endroits d'utilisa- tion. L'extrémité supérieure 67 de la branche de tube 64 est entourée par un tambour de précipitation. La matière granulaire chaude répartie en proportion appropriée passe du tambour de précipitation 67 par le tuyau 68 dans la chambre II,,et arrive par un embranchement 14 de ce tuyau dans la chambre III.
De la partie inférieure des chambres d'échange II et III la matière finement granulaire refroidie passe par letube incliné 16 dans la colonne montante pneumatique 8 d'où elle est déchargée dans le tambour 9 au moyen de l'air froid insufflé par le ventilateur 7. L'air froid s'échappe de la partie supérieure du tambour 9 par le tuyau 23 dans la zone inférieure de la chambre d'échange III. Dans cette forme d'exécution:, un seul ventilateur 7 suffit.
Pour faciliter la mise en marche et la mise à l'arrêt de l'installation d'échange de chaleur,il est fait usage d'organes de fermeture électromagnétiques 21, 22.Le circuit parcouru par les grains peut être établi à partirdu sol de la manière sui- vante
Lors de la mise en marche,le ventilateur 7 est embrayée après quoi, au bout de 1 à 2 minutes pour assurer la circulatioN des grains, 1'électro-aimant est mis en circuit pour ouvrir les organes de fermeture 21 et 22 de manière à dégager le trajet que doivent parcourir les grains.En ouvrant la bonde des gaz de fumée,
on met l'installation en ordre de marche. On évite ainsi que la totalité des grains qui se trouvent dans l'instal- lation se rassemble dans la partie inférieure du tube pneumati- que 8 et gêne la remise en marche.Lors de la remise en marche on ouvre les organes obturateurs et les grains qui se sont ras- semblés à la partie inférieure de la chambre d'échange de cha- leur de l'air entrent graduellement en circuit.
Dans la forme d'exécution suivant la Fig.4,aucun ventila-
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teur n'est prévu. En ce qui concerne la disposition des chambres d'échange de la chaleur cette forme d'exécution est semblable à celle de la Fig.2.
I désigne la chambre d'échange de chaleur des gaz de fumée, II celle des gaz de gazogène et III celle de l'air. Les gaz de fumée, en quantités correspondant aux conditions du service pénètrent par le bas dans le tube de refoulement pneumatique 8, s'élèvent dans celle-ci et entraînent les grains menus froids.
L'arrivée de la quantité d'air nécessaire au fonctionnement du four se fait sous l'action aspiratrice de la chambre à gaz de fumée I qui se trouve en activité au-dessus du four IV.
La conduite 23 qui part de la partie supérieuredu tambour de précipitation 9 débouche à la partie inférieure de la chambre d'échange de chaleur II des gaz de gazogène. Les gaz chauffés par la matière granulaire chaude et qui, de la partie inférieure de la chambre d'échange II, s'élèvent dans celle-ci, arrivent par la conduite 4 aux endroits d'utilisation.
Une forme d'exécution très simple à circulation automatique est représentée sur la Fig. 5 et ne comporte pas non plus de ventilateur. Dans ce cas, les gaz de fumée passent en vue du renforcement du tirage de bas en haut dans une haute chambre d'échange de chaleur i située au-dessus de la voûte du four.
La vitesse engendrée par la différence de température dans la chambre I des gaz de fumée suffit pour mettre les grains menus en circulation. Dans la chambre d'échange de chaleur I, la matière finement granulaire, qui tombe du tuyau 16 venant du fond de la chambre d'échange de chaleur de l'air II, est entral- née vers le haut par le courant de fumée de telle sorte qu'il se produit un échange de chaleur en courants parallèles.
Les gaz de fumée refroidis s'échappent à la partie supérieure dans la direction de la flèche 69, tandis que les grains menus passent du tambour de précipitation 70 par le tuyau 68 et les embranche-
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ments 13 et 14 dans les chambres d'échange de chaleur II et III à la partie inférieure desquelles on envoie respectivement de l'air froid et des gaz de gazogène froids qui absorbent la cha- leur des grains menus pendant leur parcours de bas en hauto Les fluides ainsi réchauffés passent par les conduits 71 et 72 aux endroits d'utilisation. Cette forme d'exécution de l'instal- lation sera principalement employée là où l'on ne doit récupérer qu'une partie seulement de la chaleur.
Les Figs 6 et 7 montrent en plan et en élévation de côté respectivement un dispositif servant à distribuer les grains menus entre deux chambres d'échange de chaleur approximativement à la même pression. Les granules ne parviennent pas par un seul trou et par un seul cône de distribution comme dans les formes d'exécution précédentes dans la chambre d'échange de la chaleur pour l'air mais par 20 à 100 trous 71 par exemple de 1 à 20 mm, les trous étant répartis sur une plaque 69 de forme quelconque, par exemple de forme circulaire, de telle sorte qu'on peut effectuer une distribution uniforme dans des chambres d'échange de chaleur de grand diamètre.
Un autre avantage de cette distribution est qu'elle permet de réduire la hauteur des installations de grande capacité, étant donné que d'une part la hauteur m (Fig.8) du déflecteur conique des matières, aménagé à la partie inférieure de la cham- bre d'échange de chaleur des gaz de fumée et d'autre part celle de l'espace mort 70 formé en dessous de la chambre d'échange de chaleur de l'air par le cône de distribution 13' disposé en cet endroit, qui forment une hauteur totale M peuvent être éliminées
Un autre avantage encore de ce type de distribution réside dans le fait que le cône de distribution, qui doit pouvoir résis ter à des températures atteignant 1000 à 1200 C, n'est plus nécessaire,
ce qui permet d'éviter la réduction de rendement due au réglage du cône distributeur. L'installation de distribution
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comprend par conséquent une plaque forgée ou une tôle laminée 69, ou une plaque calorisée ou résistant à la chaleur, ou une plaque en matière réfractaire, etc. sur la surface desquelles les trous 71 sont uniformément répartis. La configuration d'un trou est représentée à plus grande échelle sur la Fig. 8. A cha- cune des perforations 71 de la plaque 69 est raccordé un cône 72 se rétrécissant vers le bas. A la pointe de ce cône sont intro- duits des tubes calibrés interchangeables 73. Le passage de 1' air ou du gaz entre les chambres d'échange de la chaleur par les petits trous est insensible et s'élève à peine à 0,15 de la quantité de gaz prenant part à l'échange de chaleur.
La pièce conique 72 qui sépare les chambres d'échange de la chaleur les unes des autres peut aussi suivant l'invention être faite d'une tôle de fer, d'une plaque calorisée ou d'une tôle d'acier résistant à la chaleur. Pour que la taie de fer ou la plaque calorisée ne puisse pas fondre, on peut former sur son côté tourné vers le gaz de fumée un matelas de grains isolant 74 (Fig.9). L'épaisseur de ce matelas peut être réglée en déplaçant une petite buselure 73 passant au travers de la pointe du cône lorsque l'angle d'inclinaison du cône est égal à l'angle de talusage à roulement des granules.
Dans ce cas il n'est pas nécessaire que le cène de liaison soit fait en une matière lour- de très résistante à l'action de la chalett, par exemple en terre réfractaire ou chamotte car les dispositifs légers, peu coûteux et étanches aux gaz qui ont été décrits peuvent aussi très bien convenir à cet usage.
Une autre forme d'exécution de l'installation de refroidis- sement des gaz de fumée chauds est représentée sur la Fig. 10.
On retire ici la chaleur des gaz de fumée ou gaz de combustion chauds qui s'échappent de la chambre de travail 75 et dont la température dépasse 900 , avant-que-ces gaz ne soient amenés dans la chambre d'échange de chaleur des gaz de fumée et dans
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ce but on opère comme suit :
Les gaz de fumée passent de la chambre de travail 75 dans la conduite 76. Dans la moitié inférieure de cette conduite les grains sont amenés du récipient de chargement 26 et extraient des gaz de fumée qui y circulent de bas en haut, une telle quan- tité de chaleur par échange en courants parallèles que ces gaz se refroidissent à la température désirée de 800 à 900 C, avant qu'ils ne parviennent dans la chambre d'échange de chaleur I des gaz de fumée.
Le diamètre de la conduite 36 est déterminé de telle façon que les grains s'acheminent ici encore de bas en haut de manière absolument certaine. Les grains réchauffés dans la conduite et passant en direction de la flèche 77 dans la chambre conique 78 se séparent du courant de gaz de fumée et arrivent en même temps que les grains réchauffés à l'intérieur de la chambre d'échange de chaleur I dans la chambre d'échange de chaleur III de l'air ou dans une autre installation d'utili- sation de la chaleur. Les grains tombent sur un cône distribu- teur 79 dans la chambre III.
Si la conduite 76 est chargée de grains qui sont notable- ment plus petits que les grains de service, ces grains réchauf- fés dans la conduite 76 ne se séparent pas dans la chambre 78 du courant de gaz de fumée chauds, mais continuent à s'envoler vers le haut. Dans la chambre d'échange de chaleur des gaz de fumée se passe alors la double opération d'échange de chaleur indiquée ci-après a) Les grains de petites dimensions chauds rayonnent de la chaleur vers les grains en service de plus grandes dimensions; b) Les petits grains extraient du gaz de fumée qui est plus chaud que les grains, continuellement de la chaleur par conveo- tion. Les grains qui se déplacent de bas en haut dans la chambré d'échange de chaleur des gaz de fumée I se refroidissent de cette façon graduellement.
La séparation des grains de petites
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dimensions, ainsi amenés à l'échange de chaleur, d'avec le cou- rant de gaz se fait par le tuyau de chute 81 d'un tambour de précipitation genre cheminée 80, les grains venant du. tuyau 81 tombant continuellement sur le c8ne distributeur de grains 82.
L'installation décrite augmente encore le rapport d'échange de chaleur, de telle sorte qu'on peut obtenir le même rendement au moyen d'une installation de plus petites dimensions..
Si par une cause quelconque, par exemple une surcharge de gaz ou d'air, il. devait se produire une surchauffe ou encore si la partie inférieure et la partie supérieure de la chambre d'échange de chaleur des gaz de fumée devaient, par suite d'une insuffisance des quantités de grains circulant dans Pins.talla- tion atteindre une température inadmissiblement élevée, la cir- culation des grains passant dans l'installation s'arrêterait par suite des vitesses du gaz qui s'y produisent, l'échange de cha- leur nécessaire ne pouvant déjà plus avoir lieu dans l'installa- tion pour cette raison.
Bien que la chambre d'échange de chaleur et la cheminée proprement dites aient reçu des dimensions correspondant aux températures les plus élevées des gaz de fumée, ou a constaté qu'il était avantageux d'employer des dispositifs au moyen des- quels l'attention du personnel de service est attirée automati- quement sur les perturbations qui se produisent. Dans ce but on emploie des appareils indicateurs électriques lumineux et sonores qui déclenchent en même temps le fonctionnement de dis- positifs qui écartent la cause des perturbations.
Pour des raisons de sécurité de service, i3. y a lieu d'évi- ter qu'une quantité inopportunément élevée d'air et de gaz ne soit envoyée à l'installation. Dans ce but une soupape de régla- ge est montée dans la conduite d'air et la conduite de gaz (voir Fig.11).
Dans la conduite d'air 83 l'air circule dans le sens indi-
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qué par la flèche. Un ressort 85 tend à amener dans la position de fermeture représentée une soupape ou un clapet 84 disposé dans la conduite. Une butée 85 en saillie sur la face arrière du plateau de soupape empêche que la soupape dans son mouvement de pivotement ne dépasse la position de pleine ouverture. A la soupape 84 est articulée l'extrémité d'une tige de micromètre 87. La tige 87 est disposée dans un fourreau 88 pourvu d'un filetage pour écrou de manière que la soupape 81 puisse être réglée exactement. La fixation de la soupape dans la position réglée se fait au moyen d'une cheville 90 qu'on enfonce dans l'une des perforations 89 ménagées à la partie supérieure de la tige 87.
Dans le fourreau 88 est formée une fente longitudi- nale 91 qui permet d'effectuer différents ajustements entre la charge maximum et la charge minimum.
L'invention propose aussi l'emploi d'autres dispositifs de séparation des grains qui assurent une séparation efficace en ne donnant lieu qu'à une résistance extrêmement faible et une consommation d'énergie aussi basse que possible. On vise en outre à éviter autant que possible les heurts et frictions des grains les uns sur les autres lors de leur séparation du cou- rant d'air, ce qui a pour effet de prévenir l'émiettement et l'usure par frottement des grains. De tels éléments de construc- tion pour la séparation des grains sont représentés sur les Figs 12 et 13. Ils sont employés aux endroits où l'on se sert de grains mélangés.
Fig. 12 montre un simple élément de construction pour la séparation des grains. De la conduite d'air 23 part un tuyau 92 qui est raccordé directement à la conduite d'air. Dans la cham- bre 93 se trouve une valve à clapet ou un papillon 94.
La Fig. 3 montre entre la conduite 23 et la tubulure 92 une jalousie 95 destinée à faciliter la séparation des grains.
Un autre perfectionnement réside dans la disposition pe-r-
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mettant aux installations d'échange de chaleur employant des grains menus ou granules et faites en tôles métalliques résis- tant à l'action de la chaleur de se dilater, principalement dans :la direction longitudinale.
Basque 1'-installation de transmission de la chaleur est composa d'éléments typiques, par exemple 5 à 10 bagues ou an-. neaux (Fig.14), les plaques de parois intérieures 96 constituées par des plaques d'acier résistant à la chaleur on dea plaques calorisées, se déplacent ou se dilatent librement dans la direc- tion longitudinale parce que les plaques de parois de bagues ou d'anneaux adjacents sont séparées l'une de l'autre par un inter- valle qui ne permet pas aux plaques de venir en contact récipro- que même dans le cas d'une dilatation extrêmement élevée. Entre les plaques extérieures 97 et les plaques intérieures 98 des dif férents éléments typiques est intercalée une matière isolante 98.
Pour que les éléments adjacents puissent présenter un joint lisse et sans saillies on ménage à l'une des extrémités de cha- que plaque un rebord 99 assurant un point d'obturation métalli- que contre la matière isolante 98.
L'installation suivant l'invention est de préférence com- plétée par divers dispositifs de chargement et de distribution des grains. Ces dispositifs sont soumis aux conditions ci- dessous. a) Le chargement des quantités de grains en circuit doit pouvoir se faire exactement; b) les quantités de grains doivent pouvoir être modifiées exactement suivant les fluctuations de la charge survenant pendant le service; c) les grains en cirou- lation doivent pouvoir être amenés aussi dans une chambre à diverses pressions, un chargement exact des grains étant égale- ment nécessaire dans ce cas.
On peut remplir ces conditions dans une mesure suffisante pour le fonctionnement pratique de la manière décrite ci-après.
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L'ouverture calibrée d'après la quantité maximum des grains en circulation est réglée suivant l'invention par une pièce angulaire ajustable, conique, de préférence doublement conique, dont la tige de support rétrécit ou élargit l'ouverture du calibre conformément à l'indication d'une échelle graduée lors d'un mouvement descendant ou ascendant. La finesse du ré- glage est d'autant plus grande que l'angle du cône est plus aigu. Le porte-calibre et la pièce coudée conique sont inter- changeables.
En vue d'augmenter la capacité de production ou la régula- rité de la distribution des installations fortement développées, entre des chambres d'échange de chaleur à peu près à la même pression, on a déjà proposé précédemment de distribuer des grains menus ou de fines granules par un grand nombre de trous, par exemple 20 à 100 trous d'un diamètre de 3 à 20 mm. Suivant l'invention, dans un dispositif distributeur comportant un cer- tain nombre de trous, chaque trou est pourvu d'une pièce angu- laire conique séparée, dont plusieurs,- et, au besoin la totalité sont suspendues à un organe de support commun.
Dans une forme d'exécution comportant un certain nombre de trous le réglage de la quantité des grains en circulation est effectué par un ajus- tement approprié des pièces angulaires coniques, le réglage même pouvant avoir lieu pendant le service.
Pour distribuer la matière finement granulée üniformément, on emploie des cônes distributeurs. Suivant l'invention ces cônes distributeurs sont faits en fer, en acier résistant à 1 action de la chaleur ou en matière céramique et pourvus de trous sur leur surface latérale. Dans une forme d'exécution de l'invention le cône distributeur est composé de plusieurs pièces tronconiques qui sont superposées, présentent une section trans- versale décroissante et sont faites en tôle.
La Fig. 15 montre un dispositif de chargement des grains
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dont le degré de chargement calibré peut être changé au moyen d'une pièce coudée conique.
La Fig. 16 montre un dispositif à l'aide duquel le passage des grains entre deux chambres d'échange de chaleur peut être réglé par une surpression artificielle.
Un exemple d'exécution du cône distributeur est représenté sur la Fig. 17.
Suivant la Fig. 15 les grains se déplacent dans un tuyau fermé 100 et un calibre 101. La pièce angulaire 102 peut être ajustée dans la mesure désirée par une tige 104 aménagée dans le tube intérieur 103.
Le réglage de la circulation des grains peut aussi se faire uniquement par une surpression produite artificiellement entre les deux chambres d'échange de la chaleur sans éléments mécani- ques. De cette manière le débit des grains peut être réglé avec une grande finesse. Le réglage est alors effectué en produisant la surpr@@sion dépassant la pression de fonctionnement initiale dans celle des deux chambres d'échange de chaleur qui contient l'agent à réchauffer préalablement. A cet effet, on monte sui- vant la Fig. 16 dans le tuyau 105 partant de la chambre d'échan- ge de chaleur de l'air III une valve d'étranglement 106 par l'ajustement de laquelle une surpression quelconque et par con- séquent un débit quelconque des grains peuvent être assurés.
Cette forme d'exécution peut être employée spécialement dans la zone des très hautes températures (au-delà de 1000 ).
Dans la forme d'exécution suivant la Fig. 17, plusieurs pièces tronconiques 107 à diamètres décroissants sont disposées les unes au-dessus des autres. Ces cônes tronqués sont emboités jusqu'à une certaine profondeur les unes dans les autres. La matière servant à transmettre la chaleur passent par les fentes ou intervalles intercalaires 108 entre les cônes, de telle sorte que la matière en circulation est distribuée à l'extérieur par
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les fentes en forme de cercles de différentes grandeurs.
En ce qui concerne les particularités de la construction de l'installation suivant l'invention, on peut y apporter de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention.
Ainsi, on peut faire varier par exemple la section transversale des chambres d'échange de chaleur suivant le changement de la température, de telle sorte que la vitesse de circulation de la matière reste pratiquement constante.
REVENDICATIONS.
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1.- Procédé pour la transmission de chaleur entre agents gazeux, où de la chaleur est extraite au gaz cédant la chaleur pendant la circulation de celui-ci à travers une matière d'échan- ge de chaleur finement granulaire et est transmise au gaz absor- bant la chaleur, également pendant la circulation, caractérisé en ce que les dimensions des grains sont choisies en fonction de la qualité de leur matière et de la vitesse de circulation des gaz de telle façon que les grains se déplacent dans le cou- rant de gaz, sous l'action de la résultante des forces dues à leur poids propre et à l'entraînement des gaz en circulation, à une vitesse à laquelle elles passent dans les chambres d'é- change de chaleur pendant le temps nécessaire à l'absorption ou la cession de chaleur.
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The invention relates to a method and an installation in which a solid granular substance with small grains is used as the material for the transmission of heat between gaseous agents. In known installations of this type the gaseous heat-transmitting substance (hereinafter referred to as heat-releasing gas) passes through the fixed granular material or through the granular material falling countercurrently along guiding surfaces. When the latter material has absorbed the amount of heat corresponding to its heat capacity, the gaseous heat-absorbing agent (hereinafter referred to as heat-absorbing gas) passes through the granular material.
If it is in motion, or generally keeps it in circulation by a mechanical or hydraulic lift.
The object of the invention is, above all, to increase the efficiency of heat transmission in these known installations, to considerably reduce the quantity of heat transfer material.
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heat transmission, as well as to simplify the installation and increase its operational reliability.
According to the invention, the dimensions of the grains are chosen for this purpose as a function of the quality of the intermediate material and of the gas circulation speed so that the grains under the action of the forces resulting from their own weight and entrainment of the circulating gases move through the circulating gas - preferably countercurrently - at a rate at which they travel through the heat exchange chambers for the time required for absorption or release of heat and can be separated automatically (without a separate separator device) from the gas streams which escape from the installation after completion of the absorption or transfer of heat.
In order to achieve this goal more easily, the grains used are pre-selected according to another described method, in accordance with the necessary suspension speed.
Among the properties characterizing the quality it is necessary to quote above all, from this point of view, the density, the specific heat of the material as well as the configuration of the surface of the grain.
When the above-mentioned conditions are observed the speed of movement of the grains is so low that they can be considered to be suspended in the gas stream. The sidewalls of the heat exchange chamber have in cross section dimensions determined by the change in temperature to impart to the gas stream passing through the chamber a generally uniform speed, at which the rate of passage of the grains also becomes. uniform. Tests have shown that the most advantageous grain size is 0.1 to 0.5 mm .; however, in special cases the grain sizes may exceed these limits either by plus or minus.
The main thing is
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only that the above-mentioned conditions from the point of view of the state of suspension and selection are fulfilled.
Are advantages which can be obtained by the disclosed method, and the installations described below in detail by means of some examples of execution mainly have the following
1) Since the grains can be chosen from a material which satisfies the conditions mentioned, but which nevertheless exhibits any resistance to heat, the temperature of the heat-absorbing gas is, owing to the increase in the efficiency of the gas. heat transmission thereto, higher than the temperatures which could be reached by the installations known hitherto.
2) As the calorific capacity of the tiny grains or granules circulating in the installation is low, the heat-absorbing gas reaches its maximum temperature in a few minutes.
3) The size of the heat exchange surfaces can be varied within wide limits by changing the grain sizes and the gas flow rate.
4) The rate of fall of the grains can be determined beforehand, during construction and therefore the length of stay of the grains in the heat transmitting chamber can be chosen so as to be most favorable. . A very small temperature difference can thus be obtained between the heat-absorbing gases and the grains, which has the effect of considerably increasing the efficiency.
5) The dimensions of the installation and the consumption of interposed material are notably lower for the same capacity as in known installations. The hydraulic or pneumatic elevator (fan) used for. stopping the circulation can in certain cases described later be sup-
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premium.
6) If the installation is used instead of recuperators and Cowper heaters, it can be brought into a ready-to-operate state in a short time, with heat equilibrium being established without the long-term heating applied. until now.
7) The installation can be easily adapted to fluctuations in the load if the grain sizes and gas flow rates are determined in an appropriate manner.
In addition, the installation is insensitive to a shutdown of the supply of heat-absorbing gas and the resulting interruption of the grain flow, when the heat transfer chamber is provided with a heat-resistant coating. (for example inexpensive refractory earth), which unlike the recuperators known hitherto withstands without disturbance the high temperatures which are reached in this case.
8) If small grain size of a material resistant to acid attack is used, the heat-absorbing gas can be cooled to a temperature below the dew point.
The appended drawings represent schematically, by way of example, several advantageous embodiments of the installation according to the invention.
It is assumed that the heat-releasing gas is formed by the flue gas, or combustion gas of a fireplace, while as heat-absorbing gas we use air (or gasifier gases, gases from high furnaces, etc.) which is sent as an oxidizing agent heated to the same hearth. The granular material which transmits the heat circulates together with the gases in parallel or preferably countercurrent flows and, in many mixed installations in parallel and countercurrent flows.
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The heat exchange chambers can be arranged one above the other or be located at the same height.
If two heat exchange chambers are used, the flue gases are passed through one and the air through the other.
In many cases a third heat exchange chamber is also provided, in which, for example, the gasifier gases (or the gases from blast furnaces) are passed as heat absorbing gas.
The installation also includes in many cases a device by means of which the grains of the desired size in the given case can be automatically selected from a mixture of grains of different sizes in a storage tank. In the following description, the terms "falling speed" of the grains mean any speed of the grains in free fall, while the terms "speed of suspension" of the grains designate any speed at which the grains fall or rise in a traversed chamber. by a gas.
In the example of execution according to FIG. 1, two wells A and F are arranged one above the other. The heating agent is formed by a hot flue gas which is brought to the lower part of the upper well A in B in the direction of the arrow through a material dust, this dust being sent through a hopper 6 into the well A or by an appropriate dispensing device, consisting if possible of grains of the same size. This material dust, due to its considerable surface area, rapidly absorbs the heat contained in the flue gases which circulate from the bottom upwards in the well and escape at E in the direction of the arrow. Hot grains meet at the bottom of well A.
The speed of grain suspension must be high enough so that the grains can remain in the gas current for the few seconds necessary for their heating, or at all.
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longer case. The reheated grains leave the hopper D by a distributor of any type, for example a spreading rod, to enter the lower well F in which cold air is sent at G in the direction of the arrow G.
This cold air absorbs the heat previously absorbed by the grains and escapes, after being heated, in the direction of the arrow, at the upper point J of the well F, while the cooled grains leave the installation through the hopper H .
The heat transfer thus takes place in counter-current and due to the large dimensions of the well there can also be heat transmission by convection also transmission by free radiation.
The separation of the grains from the conveying air can be carried out by cyclones. However, tests have shown that the use of precipitation drums instead of cyclones is more advantageous because then the resistance of the air and consequently also the energy necessary for the transport of the grains are lower. In addition, it is also possible to choose a larger cross section for the tube, since the speed of circulation of the conveying air must hardly exceed the speed of fall of the transported grains. As a result of the increased diameter of the tube the frictional resistance of the tube is also reduced. The separation of the grains from the gas stream in the heat exchange chambers is effected by a suitable configuration of the cross section.
For this reason, in the examples of execution shown in the drawings and described below, exceptionally a precipitation drum,
In Fig. 2 on. has shown three heat exchange chambers I, II, III. In 1 is the heat exchange chamber for the flue gas or combustion gas. The two heat exchange chambers II and III located at the same height
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under the first one, one of them, chamber II receives gasifier gas or blast furnace gases, etc., as heat absorbing gas, while heat exchange chamber III is provided for air.
The combustion gases arriving in the direction of the arrow 1 give up their heat in the heat exchange chamber (well) 1 to the finely granular material which falls through the pipe 15 and the connections 13 and 14 into the exchange chambers heat II and III. The cold air arrives in the direction of arrow 5 at the lower part of the heat exchange chamber III and escapes, after being heated, in the direction of arrow 6 at the points of use.
The gas to be heated arriving in the direction of arrow 3 absorbs heat from the falling finely granular material and escapes after reheating in the direction of arrow 4. The finely granular material which escapes through the lower part of the heat exchange chambers II and III pass, in an inclined pipe 16, the lower end of which opens into a riser 8. The latter is fed by a fan 7 with compressed air which drops the finely granular material cold in a drum 9. From this precipitation drum 9 starts a pipe 10, the lower end of which opens into the heat exchange chamber 1 and therefore brings the cooled granular material back into the circuit. The installation is served by the single fan 7.
If the velocity of the air blown into the pneumatic conveyor tube in the case of heat transfer installations using finely granular material should for any reason fall below the falling velocity of the grains, the grains will not could not be forced upwards by the pneumatic tube, so that part of the grains which are in circuit in the installation would fall back to the lower part of the conveyor tube and could cause a
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disruption in service. To avoid this we place below the. elbow of the pipe: pneumatic discharge 8 a container 12.
In order to avoid such disturbances in the service, a precipitation vessel 11 is also used, which is arranged on a branch at the bottom of the pneumatic column 8.
Installations using a finely granular material have such dimensions and present, despite fluctuations in temperature, circulation ratios such that the speed of the gas flowing through them remains constant over the entire length of the heat exchange chamber. , so that for a given production the best result is obtained by means of grains of a certain size. The necessary grain size is obtained by sieving (screening). For this purpose, special screening facilities were required heretofore. The object of the invention is to avoid these installations and to avoid the labor required for their operation, and it provides a pneumatic conveying device for the finely granular material which is set up so as to carry out the sieving at the same time.
The operating principle of this device is as follows:
For a given load, a quantity of air is circulated from the bottom upwards in the riser of the conveyor device to the precipitation drum at a determined speed, the speed of the air being all the higher as the load is greater and being weaker at reduced loads. Therefore at high loads the installation must operate with larger grain sizes than for low loads.
It follows that if one sends to the pneumatic riser of the grains of size greater than that which was necessary for the charge, the ascending air current drops these grains from the tube 8, to the part
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lower thereof, while the grains whose size is smaller than that which would have been necessary, are carried beyond the precipitation drum 9 and are deposited in a special precipitation drum or collecting drum.
When the connections shown in broken lines in the drawing are used, the installation then allows the use of fine, unsifted grains as the heat exchange material. If this material is spilled in the pneumatic riser it is divided by the air stream itself into three parts, only the grains whose size corresponds to the load falling into the normal collecting drum. These grains, leaving the precipitation drum 9, arrive in a special chamber of the installation.
The unsifted grains fall from a storage vessel 20 into the pneumatic riser 8. The air arrives from the blower 7 through the discharge column 8 into a cone 81 which widens upwards, which has the effect of reducing the air speed. The conical tubing 81 connected to the upper part of the tube 8 makes it possible to reduce the height of the precipitation drum 9, since the speed of circulation in the tube 8 is thereby reduced to a minimum value.
Each quantity of finely granular material corresponding to the load, which falls from the supply vessel 20 into this tube 8 is abandoned by the air stream in the precipitation drum, while the larger grains fall, as. this is necessary, partly at the bottom of the riser 8 and partly in the bent end of the pipe 19 from where they are driven by the pipe 17. into the grain collecting drum II or 12. The seeds which are smaller than those corresponding to. load, are entrained by the air current out of the drum 9 in the pipe 23 'which opens into a receptacle 25 which can be emptied through a pipe 57. The communication duct
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for the air required for the heat exchange installation is designated as 23 ".
Although the heat exchange plant using fine grains or granules makes a relatively very low consumption of granular material and the cost of spraying and distributing the grains is negligible it is necessary in order to increase the operational safety of storing and controlling a greater quantity of grain in the installation. This problem is solved as described below:
The grain is stored in the precipitation drum 9, while the grain is loaded and replaced by sampling from the container 20, the degree of filling of which is visible through a window 26. The grains arrive from the container 20. by an adjustable loading tube 27 in the grain feed pipe 16, from where they enter the riser 8.
The beans are fed to the container 20 as long as the drum 9 is filled to the upper part of the mouth of a return tube 28; if more grain is loaded continuously through tube 28 back to loading container 20. As the latter is close to the ground and is therefore easily accessible, one can continuously check its degree of filling. - pleating through the window 26. When the supply of beans in the filling drum 9 descends below the upper part of the mouth of the discharge pipe 28, the missing is immediately replaced by the container 20.
The grains which leave the latter in this way can be replaced by the filling opening 29, so that a service disturbance caused by insufficient grain or by clogging cannot occur.
In heat transfer installations, it is
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produces, as we know, water hammers or momentary jerks. This is due to the fact that in the heat exchange chambers no laminated gas currents occur, that the falling velocity of the grains employed is not entirely uniform and that finally the upward current of gas or d air is stronger in the middle of the heat exchange chambers.
Gas surges can, however, also be caused by improper adjustment of the grain distributor, which causes a part of the grain to be discharged at intervals to the sides of the precipitation drum by these jolts.
To avoid grain loss, rejected grains must be returned to the heat exchange chamber. To this end, the angle of inclination of the interior walls of the heat exchange chambers and of the grain circulation tubes must be of a magnitude for which no deposit or obstruction can occur at any point of the installation. grains where it is not needed.
When during service the load does not vary greatly and therefore the grain dimensions must not be changed, it must be ensured that the same quantities of air pass through the pneumatic tube 8 despite the variations in the load. To achieve this result is interposed in the branch pipes 24 of the return tube 23 which connects the drum 9 to the heat exchange chamber of the air III, an air regulating valve or a valve through which excess air can be vented when reducing the load. In this way, the quantity of air delivered into the pneumatic upright column 8 will always be sufficient to bring from the bottom to the top the necessary quantity of material ensuring the heat exchange.
To supply the air in the required quantity for service, an inclined tube manometer is connected to a measuring flange or flange 30 in the discharge line of the fan.
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7 and an inolined tube manometer 33 is connected to an edge or a measuring flange 32 in the return line 23. The regulating valve which allows the discharge of the excess air through the pipe 24 is mounted in front of the measuring nozzle 32 and is preferably adjustable from the lower part.
The invention also ensures the elimination of a blockage in the grain flow, caused entirely by the slag and impurities which fall from the chimney.
In the embodiment shown, a funnel 37 is arranged below the heat-insulated chimney 36; a pipe 38 leaves from this funnel 37. The angle of inclination of the funnel 37 and the pipe 38 is chosen so that the slag or other impurities which fall from the chimney 36 are automatically discharged. The removal of the material collected in the funnel 37 is effected by a scraper device 39 in the pipe 38, the scraper device intermittently executing a reciprocating movement which is transmitted to it by a metal wire extending. to the floor of the building, so that any obstructions are removed.
The upper diameter of the funnel 37 must always be greater than the lower diameter of the chimney, because only in this way can it be ensured that the impurities which break off from the wall of the chimney to fall into the pipe. 'funnel
The chimney must be properly insulated to prevent cooling of the flue gases as much as possible. In this way the precipitation of the steam and the contamination from the dust existing in the steam can be reduced.
Against rust and corrosion, aluminum sheet or other corrosion-resistant material is used for low temperatures, provided with an internal coating and a good external thermal insulation. To strengthen the draft, the chimney has a cross section that widens upwards.
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As the filtering devices at different points of the heat exchange installation become clogged over time, it is necessary to clean them at certain intervals. For this purpose it is placed, in the manner shown in FIG. 2, to each of the filtering devices 41, 42, 43 a door 44, 45, 46 which can be opened from the outside and through which it is possible to remove the impurities during service, while for the placement or adjustment of the distribution heads, doors 44 / a and 46 / a are provided.
In large installations, the various heat exchange chambers must also be fitted with a door, the size of which must allow a worker to enter the interior of the installation to carry out improvement work or assembly. For this purpose, in periodically operating heat exchangers, for example in cubicles, instead of doors or exterior doors, a large door will also be employed.
The installation according to FIG. 2 allows, in the event of variation of the load, to change also the size of the grains.
This is essential if the efficiency of the heat exchange system is to remain unchanged when the load changes.
Two or three grain sizes are sufficient.
In this case, one can first of all determine, with the aid of information obtained by operational tests, the diameter of the grains generally the most suitable, then bring the grains of these dimensions in containers whose number is equal to that different grain sizes.
In the example of execution of FIG. 2 there are three reservoirs 47, 48, 49 from the bottom of which leave pipes 54, 55, 56 provided with valves; 51, 52, 53 which allow the passage of grains having the required sizes. Pipe 50 'opens into pipe 16 which in turn opens into the tube
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pneumatic conveyor 8.
In the event of variations in operation, the change of the grains is carried out as follows;
When the load decreases the larger grains which are in circuit in the installation escape through the discharge pipe 17 established at the lower part of the pneumatic tube 8 and withdraw from the circuit, while if the load increases the grains of too small dimensions pass through the pipe 23 'connected to the upper end of the precipitation drum 9 into the chamber 25 provided for the separation of the grains and here withdraw from the circuit. The separated grains are sent through pipes 58, 59, 60 connected to the tube 57 and through the valves 61, 62, 63 into the corresponding grain tanks 47, 48 and 49.
Also in the chimney, a member can be fitted to allow the grain to drop, from where the largest grains are led to a suitable reservoir.
When the height of the buildings available is not sufficient to superimpose the heat exchange chambers, it is placed essentially at the same level.
Such an embodiment is shown in FIG. 3, where I designates the heat exchange chamber of the flue gases, II that of the gas generating gases and III that of the air. The flue gases pass through the tube 1 into the heat exchange chamber 1 where the finely granular material supplied by the inclined pipe 10 which leaves the precipitation drum 9 circulates from top to bottom, absorbing the heat contained in the gases of smoke. The small grains thus heated which escape from the chamber f at the lower part thereof fall into the branch 64 of a U-shaped tube 65, 64 which starts from the upper part of the exchange chamber. air heat III.
In branch 64, the small grains which arrive there are returned upwards by the hot air coming from the upper part.
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top of the heat exchange chamber III. hot air escapes in the direction of arrow 66 at the places of use. The upper end 67 of the tube branch 64 is surrounded by a precipitation drum. The hot granular material distributed in an appropriate proportion passes from the precipitation drum 67 through the pipe 68 into the chamber II, and arrives through a branch 14 of this pipe into the chamber III.
From the lower part of the exchange chambers II and III the cooled finely granular material passes through the inclined tube 16 into the pneumatic riser 8 from where it is discharged into the drum 9 by means of the cold air blown by the fan 7. The cold air escapes from the upper part of the drum 9 through the pipe 23 in the lower zone of the exchange chamber III. In this embodiment: a single fan 7 is sufficient.
To facilitate the starting and stopping of the heat exchange installation, use is made of electromagnetic closing devices 21, 22 The circuit traversed by the grains can be established from the ground of the following way
When starting, the fan 7 is engaged after which, after 1 to 2 minutes to ensure the circulation of the grains, the electromagnet is switched on to open the closing members 21 and 22 so as to clear the path that the grains must travel By opening the flue gas plug,
the installation is put into working order. This prevents all the grains in the installation from collecting in the lower part of the pneumatic tube 8 and interfering with restarting. When restarting, the obturators and grains are opened. which have gathered at the lower part of the heat exchange chamber of the air gradually come on.
In the embodiment according to Fig. 4, no ventilation
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not expected. As regards the arrangement of the heat exchange chambers, this embodiment is similar to that of Fig.2.
I designates the heat exchange chamber of the flue gases, II that of the gasifier gases and III that of the air. The flue gases, in quantities corresponding to the operating conditions enter from below into the pneumatic delivery tube 8, rise therein and entrain the small cold grains.
The arrival of the quantity of air necessary for the operation of the furnace takes place under the suction action of the flue gas chamber I which is in operation above the furnace IV.
The pipe 23 which starts from the upper part of the precipitation drum 9 opens into the lower part of the heat exchange chamber II of the gasifier gases. The gases heated by the hot granular material and which, from the lower part of the exchange chamber II, rise therein, arrive via line 4 at the places of use.
A very simple embodiment with automatic circulation is shown in FIG. 5 and also does not have a fan. In this case, the flue gases pass with a view to strengthening the draft from the bottom up in a high heat exchange chamber i located above the roof of the furnace.
The speed generated by the temperature difference in the flue gas chamber I is sufficient to put the small grains into circulation. In the heat exchange chamber I, the finely granular material, which falls from the pipe 16 coming from the bottom of the air heat exchange chamber II, is entrained upwards by the flow of smoke from the air. such that there is an exchange of heat in parallel currents.
The cooled flue gases escape at the top in the direction of the arrow 69, while the fine grains pass from the precipitation drum 70 through the pipe 68 and branch them.
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elements 13 and 14 in the heat exchange chambers II and III to the lower part of which cold air and cold gasifier gases are sent respectively which absorb the heat of the small grains during their journey from bottom to top. The fluids thus heated pass through conduits 71 and 72 at the places of use. This embodiment of the installation will be mainly used where only part of the heat is to be recovered.
Figs 6 and 7 show in plan and side elevation respectively a device for distributing small grains between two heat exchange chambers at approximately the same pressure. The granules do not enter through a single hole and through a single distribution cone as in the previous embodiments into the heat exchange chamber for the air but through 20 to 100 holes 71 for example from 1 to 20 mm, the holes being distributed over a plate 69 of any shape, for example of circular shape, so that a uniform distribution can be effected in heat exchange chambers of large diameter.
Another advantage of this distribution is that it makes it possible to reduce the height of large capacity installations, given that, on the one hand, the height m (Fig. 8) of the conical material deflector, arranged at the lower part of the chamber - bre of heat exchange of the flue gases and on the other hand that of the dead space 70 formed below the air heat exchange chamber by the distribution cone 13 'disposed at this location, which form a total height M can be eliminated
Yet another advantage of this type of distribution lies in the fact that the distribution cone, which must be able to withstand temperatures of up to 1000 to 1200 C, is no longer necessary,
which makes it possible to avoid the reduction in efficiency due to the adjustment of the distributor cone. Distribution facility
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therefore comprises a forged plate or a rolled sheet 69, or a calorized or heat resistant plate, or a refractory plate, etc. on the surface of which the holes 71 are uniformly distributed. The configuration of a hole is shown on a larger scale in FIG. 8. To each of the perforations 71 of the plate 69 is connected a cone 72 tapering downwards. At the tip of this cone are introduced interchangeable calibrated tubes 73. The passage of air or gas between the heat exchange chambers through the small holes is insensitive and amounts to barely 0.15. the quantity of gas taking part in the heat exchange.
The conical part 72 which separates the heat exchange chambers from one another can also according to the invention be made of an iron sheet, a heat-resistant plate or a heat-resistant steel sheet. . So that the iron cover or the calorized plate cannot melt, one can form on its side facing the flue gas a mattress of insulating grains 74 (Fig. 9). The thickness of this mat can be adjusted by moving a small nozzle 73 passing through the tip of the cone when the angle of inclination of the cone is equal to the angle of rolling slope of the granules.
In this case it is not necessary that the connecting ring be made of a heavy material very resistant to the action of the chalett, for example in refractory earth or chamotte because the light, inexpensive and gas-tight devices which have been described may also be very suitable for this use.
Another embodiment of the installation for cooling hot flue gases is shown in FIG. 10.
Here, the heat is removed from the flue gases or hot combustion gases which escape from the working chamber 75 and whose temperature exceeds 900, before these gases are brought into the gas heat exchange chamber. of smoke and in
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this goal we operate as follows:
The flue gases pass from the working chamber 75 into the duct 76. In the lower half of this duct the grains are brought from the loading container 26 and extract flue gases which circulate therein from the bottom up, such an amount. ity of heat by exchange in parallel currents that these gases cool to the desired temperature of 800 to 900 C, before they reach the heat exchange chamber I of the flue gases.
The diameter of the pipe 36 is determined in such a way that the grains here again travel from bottom to top in an absolutely certain manner. The reheated grains in the pipe and passing in the direction of the arrow 77 in the conical chamber 78 separate from the flue gas stream and arrive at the same time as the reheated grains inside the heat exchange chamber I in the air heat exchange chamber III or in another heat utilization installation. The grains fall onto a distributor cone 79 in chamber III.
If the line 76 is loaded with grains which are significantly smaller than the service grains, those reheated grains in the line 76 do not separate in the chamber 78 from the hot flue gas stream, but continue to s 'fly up. In the flue gas heat exchange chamber then takes place the double heat exchange operation indicated below a) The small hot grains radiate heat towards the larger grains in service; b) Small grains extract flue gas which is hotter than grains, continuously convection heat. The grains which move from bottom to top in the flue gas heat exchange chamber I are cooled gradually in this way.
Separation of small grains
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dimensions, thus brought to the heat exchange, with the gas stream takes place through the drop pipe 81 of a chimney-like precipitation drum 80, the grains coming from. pipe 81 falling continuously on the grain distributor c8ne 82.
The described installation further increases the heat exchange ratio, so that the same efficiency can be obtained by means of a smaller installation.
If by any cause, for example gas or air overload, it. overheating should occur or if the lower part and the upper part of the flue gas heat exchange chamber should, owing to insufficient quantities of grain circulating in the plant, reach an inadmissible temperature. high, the circulation of grains passing through the installation would stop as a result of the gas velocities which occur there, the necessary heat exchange no longer being able to take place in the installation for this. reason.
Although the heat exchange chamber and the chimney proper have been given dimensions corresponding to the highest flue gas temperatures, or have found it advantageous to employ devices by means of which attention of service personnel are automatically drawn to any disturbances that occur. For this purpose, electric light and sound indicating devices are used which simultaneously trigger the operation of devices which remove the cause of the disturbances.
For reasons of service security, i3. An inopportune large quantity of air and gas should be prevented from being sent to the installation. For this purpose a regulating valve is fitted in the air line and the gas line (see Fig. 11).
In the air line 83 the air flows in the opposite direction.
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qué by the arrow. A spring 85 tends to bring into the closed position shown a valve or a flap 84 disposed in the pipe. A stopper 85 protruding from the rear face of the valve plate prevents the valve in its pivoting movement from exceeding the fully open position. The end of a micrometer rod 87 is hinged to the valve 84. The rod 87 is arranged in a sleeve 88 provided with a nut thread so that the valve 81 can be adjusted exactly. The valve is fixed in the adjusted position by means of a pin 90 which is driven into one of the perforations 89 made in the upper part of the rod 87.
In the sleeve 88 is formed a longitudinal slot 91 which allows different adjustments to be made between the maximum load and the minimum load.
The invention also provides for the use of other grain separation devices which provide efficient separation with only extremely low resistance and as low energy consumption as possible. The aim is also to avoid as much as possible the collisions and friction of the grains on each other during their separation from the air stream, which has the effect of preventing the crumbling and wear by friction of the grains. . Such building blocks for grain separation are shown in Figures 12 and 13. They are employed where mixed grains are used.
Fig. 12 shows a simple construction element for grain separation. From the air line 23 leaves a pipe 92 which is connected directly to the air line. In chamber 93 is a flap valve or butterfly 94.
Fig. 3 shows between the pipe 23 and the pipe 92 a jealousy 95 intended to facilitate the separation of the grains.
Another improvement lies in the pe-r-
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using heat exchange installations employing fine grains or granules and made of metal sheets resistant to the action of heat to expand, mainly in the longitudinal direction.
Basque 1'-heat transmission installation is composed of typical elements, for example 5 to 10 rings or an-. (Fig. 14), the inner wall plates 96 made of heat-resistant steel plates or heat-insulated plates move or expand freely in the longitudinal direction because the ring wall plates or of adjacent rings are separated from each other by an interval which does not allow the plates to come into contact with each other even in the case of extremely high expansion. Between the outer plates 97 and the inner plates 98 of the various typical elements is interposed an insulating material 98.
So that the adjacent elements can present a smooth seal without protrusions, a rim 99 is provided at one of the ends of each plate, providing a point of metallic closure against the insulating material 98.
The installation according to the invention is preferably completed by various devices for loading and distributing the grains. These devices are subject to the conditions below. a) It must be possible to load the quantities of grain into the circuit exactly; (b) the quantities of grain must be capable of being changed exactly according to the fluctuations of the load occurring during service; (c) the circulating grains must also be able to be brought into a chamber at various pressures, exact loading of the grains also being necessary in this case.
These conditions can be fulfilled to an extent sufficient for practical operation as described below.
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The opening calibrated according to the maximum quantity of grains in circulation is regulated according to the invention by an adjustable angular piece, conical, preferably doubly conical, the support rod of which narrows or widens the opening of the gauge in accordance with the indication of a graduated scale during a downward or upward movement. The finer the adjustment the more acute the angle of the cone. The gauge holder and the conical elbow are interchangeable.
In order to increase the production capacity or the regularity of the distribution of highly developed installations, between heat exchange chambers at roughly the same pressure, it has already been proposed to distribute small grains or fine granules with a large number of holes, for example 20 to 100 holes with a diameter of 3 to 20 mm. According to the invention, in a dispensing device comprising a certain number of holes, each hole is provided with a separate conical angle piece, several of which, - and, if necessary, all of them are suspended from a common support member. .
In an embodiment having a number of holes the adjustment of the quantity of the circulating grains is effected by a suitable adjustment of the conical angular pieces, the adjustment itself being able to take place during operation.
In order to distribute the finely granulated material uniformly, dispensing cones are used. According to the invention these dispensing cones are made of iron, of steel resistant to the action of heat or of ceramic material and provided with holes on their lateral surface. In one embodiment of the invention, the distributor cone is composed of several frustoconical parts which are superimposed, have a decreasing cross section and are made of sheet metal.
Fig. 15 shows a grain loading device
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whose calibrated loading degree can be changed by means of a conical elbow piece.
Fig. 16 shows a device by means of which the passage of the grains between two heat exchange chambers can be regulated by an artificial overpressure.
An exemplary embodiment of the distributor cone is shown in FIG. 17.
According to FIG. The grains move through a closed pipe 100 and a gauge 101. The angle piece 102 can be adjusted to the desired extent by a rod 104 provided in the inner tube 103.
The grain circulation can also be regulated solely by an excess pressure produced artificially between the two heat exchange chambers without mechanical elements. In this way the grain flow can be regulated with great finesse. The adjustment is then effected by producing the surge exceeding the initial operating pressure in that of the two heat exchange chambers which contains the medium to be preheated. For this purpose, one ascends according to FIG. 16 in the pipe 105 from the air heat exchanging chamber III a throttle valve 106 by the adjustment of which any overpressure and hence any grain flow can be ensured.
This embodiment can be used especially in the area of very high temperatures (above 1000).
In the embodiment according to FIG. 17, several frustoconical pieces 107 with decreasing diameters are arranged one above the other. These truncated cones are nested to a certain depth within each other. The material for transmitting heat passes through the slots or spacers 108 between the cones, so that the circulating material is distributed to the outside through
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the slits in the form of circles of different sizes.
As regards the particular features of the construction of the installation according to the invention, numerous modifications can be made to it without departing from the scope of the invention.
Thus, for example, the cross section of the heat exchange chambers can be varied according to the change in temperature, so that the flow rate of the material remains practically constant.
CLAIMS.
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1.- A process for the transmission of heat between gaseous agents, where heat is extracted from the heat-releasing gas during its circulation through a finely granular heat-exchanging material and is transmitted to the absorbed gas. - bant heat, also during circulation, characterized in that the dimensions of the grains are chosen according to the quality of their material and the speed of circulation of the gases so that the grains move in the current of gases, under the action of the resultant forces due to their own weight and to the entrainment of circulating gases, at a rate at which they pass through the heat-exchange chambers for the time required for the absorption or transfer of heat.