CH654651A5 - Appareil generateur de chaleur utilisant des moyens rotatifs multietages. - Google Patents
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Description
La présente invention se rapporte à un appareil générateur de chaleur utilisant des moyens rotatifs à plusieurs étages et comportant un carter tubulaire doté d'une entrée d'air et d'une sortie d'air.
On a déjà proposé un procédé de chauffage et un appareil pour réduire la pression de l'air à l'intérieur d'une chambre à un niveau équilibré, décrit dans la demande de brevet français N° 80.23685 et dans le brevet américain N° 4319408 et autres demandes de brevets apparentées. De plus, on a proposé un procédé de chauffage en amenant la pression de l'air à l'intérieur d'une chambre à un niveau équilibré, tel que décrit dans la demande de brevet japonais N° 127779/1982 non examinée.
Les appareils selon ces brevets comprennent des moyens rotatifs pour réduire ou augmenter la pression de l'air à l'intérieur de la chambre et une ouverture d'aspiration dans laquelle les moyens rotatifs sont disposés. La pression de l'air à l'intérieur de la chambre est réduite ou augmentée par la rotation continue -des moyens rotatifs, et une différence est maintenue à un niveau constant entre la pression de l'air réduite ou majorée à l'intérieur de la chambre et la pression de l'air normale à l'extérieur. Dans de telles circonstances, de la chaleur est générée par frottement de l'air dans un intervalle entre l'ouverture d'aspiration et les moyens rotatifs, par suite de leur rotation continue, et peut être utilisée dans des buts de séchage ou de chauffage.
On doit comprendre que les moyens pour aspirer et décharger l'air à l'intérieur de la chambre, ainsi que les moyens pour générer de la chaleur par frottement d'air, sont formés par les moyens rotatifs dotés d'une ouverture d'aspiration, si bien que l'effet de séchage ou de chauffage dépend beaucoup de l'efficacité opérationnelle des moyens rotatifs. C'est dans ce but que la présente invention a été réalisée.
A cet effet, la présente invention a pour objet un appareil générateur de chaleur, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux moyens rotatifs disposés dans ledit carter tubulaire de façon à
former une zone de génération de chaleur par frottement d'air dans un intervalle annulaire restreint d'une zone rotative de chacun des moyens rotatifs et à chauffer l'air aspiré au niveau de chaque étage, tout en réduisant ou en augmentant la pression de l'air à l'intérieur de la chambre à un niveau constant.
Selon un mode de réalisation, chacun des moyens rotatifs comporte un moteur électrique et des aubages rotatifs disposés en série, chacun des moyens rotatifs étant actionné par le moteur électrique.
Selon un autre mode de réalisation, ledit appareil comporte plusieurs sorties d'air disposées entre les moyens rotatifs adjacents.
Selon encore un autre mode de réalisation, le moteur électrique est entouré d'un corps de protection qui forme un espace entre l'extérieur du moteur et ledit corps de protection, et une conduite d'aspiration d'un moyen extérieur de refroidissement et une canalisation de décharge de l'air chaud sont reliées à l'espace à travers le corps de protection.
Selon un mode d'exécution, l'appareil générateur de chaleur utilisant des moyens rotatifs multiétagés, pour réaliser un effet d'aspiration et de décharge d'air, comporte des moyens permettant de modifier la forme des aubages. leur nombre, leur inclinaison et la distance entre des aubages adjacents.
Selon un autre mode d'exécution, l'appareil générateur de chaleur utilisant des moyens rotatifs multiétagés présente une pluralité d'entrées d'aspiration d'air qui sont disposées dans les carters tabulaires de chaque étage, de telle façon que de l'air chaud soit extrait de chaque étage des moyens rotatifs.
Selon encore un autre mode d'exécution de l'invention, l'appareil générateur de chaleur comporte des moyens rotatifs multiétagés dans lesquels chaque moyen rotatif est une unité séparée, une pluralité de tels éléments séparés étant reliés et fixés les uns aux autres.
Les caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description faite à titre d'exemple et en regard du dessin annexé dans lequel:
la fig. 1 est une vue en coupe d'un mode de réalisation de l'appareil générateur de chaleur selon l'invention utilisant des moyens rotatifs multiétagés;
la fig. 2 est une vue en coupe de l'un des moyens rotatifs multiétagés comportant le moyen rotatif et un carter tubulaire;
la fig. 3 est une vue en coupe d'un mode de réalisation dans lequel une pluralité d'unités sont reliées en série;
la fig. 4 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation de l'invention;
la fig. 5 est une vue en coupe longitudinale détaillée d'un mode de réalisation d'une structure unitaire comportant des moyens rotatifs et un carter tubulaire;
la fig. 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la fig. 5.
Différents exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en référence aux figures.
Le repère 1 désigne des moyens rotatifs disposés dans un carter tubulaire 2 et comportant un moteur électrique la et une pluralité d'aubages rotatifs Ib. Le repère 3 indique une zone de génération de chaleur par frottement formée dans une zone rotative R des aubages rotatifs lb, dans laquelle la chaleur dégagée par frottement d'air est engendrée. Cette zone est constituée par un petit intervalle annulaire g formé entre le carter tubulaire 2 et les aubages rotatifs lb.
La fig. 1 montre un exemple typique de l'invention dans lequel trois moyens rotatifs 1 sont disposés en série dans le carter tubulaire 2 de la construction à trois étages, dans laquelle la zone 3 de génération de chaleur par frottement avec l'intervalle annulaire g est formée dans la zone de rotation R des aubages rotatifs lb de chaque moyen rotatif 1.
Les aubages rotatifs lb de chaque moyen rotatif 1 présentent la même forme, la même inclinaison et la même distance entre les aubages lb ainsi que le même nombre d'aubages, mais il est possible en option de modifier la forme, le nombre, l'inclinaison et la distance des aubages rotatifs 1 b en cas de besoin. Selon le mode de réalisation le plus courant, la puissance de sortie du moteur du premier étage situé en haut de la fig. 1 est la plus puissante et celle des
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moteurs des second et troisième étages est plus faible que celle du premier étage. Cependant, d'autres modes de répartition de la puissance peuvent être envisagés.
Les aubages rotatifs sont directement reliés au moteur la, mais leur vitesse peut varier en interposant une transmission ou un changement de vitesse entre le moteur et les aubages rotatifs. Il est également possible de disposer l'axe des moyens rotatifs 1 perpendiculairement à l'axe longitudinal du carter tubulaire 2. Dans un tel cas, la forme du carter tubulaire 2 est bien entendu modifiée en conséquence.
La référence 4 indique une entrée d'aspiration d'air disposée à l'extrémité frontale du carter tubulaire 2, tandis que la référence 5 indique une sortie d'air disposée à la partie arrière du carter tubulaire. La référence 6 indique une vanne disposée sur l'entrée d'aspiration d'air 4, dont les dimensions et/ou le diamètre de l'ouverture d'aspiration 4 et/ou de l'ouverture de décharge 5 sont réduits de telle façon que la quantité d'air qui s'écoule soit réduite et qu'il soit plus aisé de réduire ou d'augmenter la pression d'air à l'intérieur du carter tubulaire à un niveau constant.
On va maintenant décrire le fonctionnement de ce premier mode de réalisation. Lorsque chaque moteur la est mis sous tension, les aubages rotatifs lb sont entraînés en rotation selon la direction de la flèche, comme représenté sur la fig. 1. Lorsque la vanne 6 est ouverte, l'air à l'intérieur du carter tubulaire 2 est déchargé vers l'extérieur depuis la sortie d'air 5 à travers les premier, second et troisième étages des moyens rotatifs.
Les moyens rotatifs 1 tournant à vitesse élevée dans la zone 3 de génération de chaleur par frottement d'air formée par l'intervalle g à l'intérieur de la zone de rotation R, l'air qui se trouve dans l'intervalle g voit sa température augmentée à un niveau élevé par suite de l'intense effet de frottement d'air, d'où il s'ensuit qu'une température d'air élevée est produite. Du fait que la pression d'air à l'intérieur du carter tubulaire 2 est maintenue à un niveau réduit par suite de l'aspiration d'air et de sa décharge, l'effet de génération de chaleur est très élevé. En d'autres termes, la réduction de la pression d'air est maintenue à un niveau constant, de façon dynamique de telle façon que l'air soit continuellement aspiré (la vanne 6 est ouverte) et déchargé. Plus le niveau des moyens rotatifs 1 est bas (sur la fig. 1),
plus l'effet de génération de chaleur est élevé.
On va maintenant décrire une situation dans laquelle la vanne 6 est fermée. Dans une telle circonstance, lorsque le moteur la tourne en entraînant les aubages rotatifs lb, l'air contenu à l'intérieur du carter tubulaire 2 est déchargé à l'extérieur et la pression de l'air diminue graduellement. Après une courte période de stabilisation, la différence entre la pression d'air réduite à l'intérieur du carter 2 et la pression d'air normale à l'extérieur est maintenue à un niveau constant. Lorsque l'air situé à l'intérieur du carter 2 a atteint une température élevée par suite de la pleine action de la génération de chaleur par frottement d'air, il est possible de maintenir la pression de l'air à l'intérieur du carter 2 à un niveau réduit, même si la vanne est ouverte et décharge continuellement par l'ouverture 5 de l'air à température élevée. La température de l'air chauffé par friction devient d'autant plus élevée que le niveau de la zone 3 de génération de chaleur par frottement est plus bas sur la figure. Ainsi, lorsque le carter tubulaire 2 est fermé dans des buts de génération de chaleur, il peut être utilisé comme une source de chaleur (le carter fermé n'a pas été représenté). Lorsque l'énergie engendrée par frottement d'air est déchargée de la façon qui vient d'être décrite, elle peut être utilisée dans différents buts tels que le chauffage des locaux, le séchage, etc.
Un deuxième exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en référence aux fig. 2 et 3.
Si l'on se réfère à la fig. 2, on voit que la structure unique A est telle que chacun des moyens rotatifs est disposé dans le carter 2a et est muni d'une zone d'introduction d'air 7 et d'une zone de décharge d'air 8. Le carter 2a comporte des organes de liaison 9 pour les deux zones 7 et 8. Ainsi, en reliant ensemble trois unités selon la structure A en fixant les organes de liaison adjacents 9 au moyen de vis 9a ou analogues, un appareil générateur de chaleur utilisant des moyens rotatifs multiétagés peut être réalisé comme représenté sur la fig. 3. Comme la structure de chacun des moyens rotatifs 1 et de chaque carter 2a est la même que celles décrites précédemment, elles ne 5 seront pas décrites à nouveau. Sur le carter 2a situé à la partie supérieure de la figure est rigidement monté un organe d'entrée d'air 10, présentant une entrée d'aspiration d'air 4, tandis qu'à la partie du carter situé en bas de la figure est fixé rigidement un organe de décharge d'air 11 comportant la décharge d'air 5. Lorsque tous les io moyens rotatifs sont entraînés, la chaleur par friction d'air est engendrée de la même façon que dans le premier exemple en permettant ainsi différents usages industriels. De plus, il est possible de produire une énergie calorifique suffisante en utilisant une seule structure A (telle que représentée à la fig. 2), ce qui constitue le type de 15 construction le plus simple, étant entendu que l'organe d'entrée d'air 10 et l'organe de décharge d'air 11 sont fixés à chacune des extrémités de la structure A.
Un quatrième exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en référence à la fig. 4. Le carter tubulaire 2 pré-20 sente, ici, une double épaisseur, un matériau d'accumulation de chaleur 12 étant disposé entre le carter tubulaire 2 et un boîtier afin d'accumuler l'énergie calorifique engendrée dans chacune des zones de génération de chaleur par friction 3 et de produire un chauffage à haute température plus efficace. La construction des moyens rotatifs 25 1, de la zone rotative 2, de l'espace g et de la zone de génération de chaleur par frottement d'air 3 est similaire à celle décrite précédemment et ne sera pas répétée. Dans ce mode de réalisation, la sortie de décharge d'air 5 est disposée à la partie inférieure du carter 2, tandis que deux sorties de décharge d'air 13, 14 sont disposées séparément 30 entre les moyens rotatifs; ces deux sorties d'air 13, 14 sont reliées à des moyens d'aspiration 16 d'une pompe rotative ou identique via des vannes 15, permettant ainsi de prélever de l'énergie calorifique au niveau de chaque étage. Comme l'énergie calorifique engendrée dans le carter tubulaire 2 présente des températures différentes au 35 niveau de chaque étage, on peut ainsi l'utiliser dans des buts différents.
Selon un aspect de ce mode de réalisation, la vanne 6 à l'entrée d'aspiration 4 peut être supprimée et disposée à la sortie de décharge * 5. Dans ce cas (non représenté), la pression de l'air à l'intérieur du 40 carter tubulaire 2 peut être amenée à un niveau prédéterminé en commandant la vanne 6 dispòsée sur la sortie de décharge 5. L'énergie calorifique obtenue sur les sorties de décharge d'air 13, 14 peut être fournie à un endroit déterminé sans utilisation des moyens ä'as-piration 16.
45 La fig. 5 représente une vue en coupe détaillée d'une structure unique A utilisée dans les exemples précédents. La structure A de la fig. 5 comporte des moyens B pour refroidir le moteur la, consistant en des moyens de protection à l'égard des effets destructifs que réchauffement pourrait provoquer sur le moteur la et en des 50 moyens pour introduire de l'air de refroidissement, le moteur la peut être ainsi entraîné de façon constante, même en cas d'utilisation d'air à une température très élevée.
La référence 17 indique un couvercle ou un carter de protection du moteur la et la référence 18 indique un espace dans lequel une 55 conduite 19 peut aspirer de l'air de refroidissement. L'une des extrémités de la conduite 19 est reliée à l'espace 18 et l'autre est reliée à l'atmosphère extérieure à travers le carter tubulaire 2a. La référence 20 indique une courte canalisation pour décharger l'air échauffé et dont l'une des extrémités est reliée à l'espace 18 et l'autre à l'inté-60 rieur du carter tubulaire 2a. La référence 21 indique un support du moteur 1 a permettant sa fixation au carter tubulaire 2a. Il est en outre possible de prévoir un ventilateur centrifuge 23 (représenté en ligne pointillée) afin de diminuer la surchauffe du moteur la. Un flasque du ventilateur centrifuge 23 est relié à un arbre 22 du moteur « la. Ainsi, la surchauffe du moteur la peut être aisément évitée par la rotation du ventilateur centrifuge 23. De plus, la canalisation courte 20 peut s'étendre à travers le carter tubulaire 2a comme représenté en pointillé. Le refroidissement de l'air introduit dans l'espace 18
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peut être remplacé par une introduction de Fréon (marque déposée) ou d'un autre moyen de refroidissement. Ainsi, grâce aux moyens de refroidissement B, le moteur la des moyens rotatifs multiétagés est toujours refroidi au cours de son actionnement et est protégé de toute surchauffe, ce qui permet de l'actionner en continu pendant une longue période.
Chacun des divers moyens rotatifs comporte une source motrice (telle qu'un moteur électrique) et des aubages rotatifs, et un échauf-fement par frottement d'air est engendré dans un intervalle de la zone rotative des aubages rotatifs, tandis que la pression de l'air à l'intérieur de la chambre est réduite ou augmentée jusqu'à un niveau prédéterminé constant. De plus, l'air qui a été chauffé de la manière qui vient d'être décrite peut être prélevé à un étage quelconque des 5 moyens rotatifs. Un niveau d'énergie calorifique prédéterminé peut être obtenu en reliant un nombre ad hoc de structures unitaires A les unes aux autres. On notera que l'énergie calorifique produite selon la présente invention est particulièrement propre et adaptée à diverses utilisations.
R
1 feuille dessins
Claims (5)
- 654 6512REVENDICATIONS1. Appareil générateur de chaleur utilisant des moyens rotatifs à plusieurs étages et comportant un carter tubulaire doté d'une entrée d'air et d'une sortie d'air, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux moyens rotatifs (1) disposés dans ledit carter tubulaire (2) de façon à former une zone de génération de chaleur par frottement d'air dans un intervalle annulaire restreint (g) d'une zone rotative (R) de chacun des moyens rotatifs (1) et à chauffer l'air aspiré au niveau de chaque étage tout en réduisant ou en augmentant la pression de l'air à l'intérieur de la chambre à un niveau constant.
- 2. Appareil générateur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des moyens rotatifs (1) comporte un moteur électrique (la) et des aubages rotatifs (lb) disposés en série, chacun des moyens rotatifs (1) étant actionné par le moteur électrique (la).
- 3. Appareil générateur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs sorties d'air (13, 14) disposées entre les moyens rotatifs adjacents (1).
- 4. Appareil générateur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carter tubulaire (2), qui comporte au moins une unité de moyens rotatifs (1), consiste en un ensemble formé d'une pluralité de structures (A) reliées les unes aux autres.
- 5. Appareil générateur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur électrique (la) est entouré d'un corps de protection (17) qui forme un espace (18) entre l'extérieur du moteur (la) et ledit corps de protection (17), et en ce qu'une conduite (19) d'aspiration d'un moyen extérieur de refroidissement et une canalisation (20) de décharge de l'air chaud sont reliées à l'espace (18) à travers le corps de protection (17).
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