FR2513776A1

FR2513776A1 -

Info

Publication number: FR2513776A1
Application number: FR8216136A
Authority: FR
Original assignee: Occidental Chemical Corp
Current assignee: Occidental Chemical Corp
Priority date: 1981-09-29
Filing date: 1982-09-24
Publication date: 1983-04-01
Also published as: GB2107042B; JPS5869331A; NL8203787A; DE3233577A1; GB2107042A; ES8400614A1; ES516032A0

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE CONTROLE DE LA TEMPERATURE D'UN FLUIDE, QUI COMPREND UN AGITATEUR 13 PROVOQUANT A LA FOIS L'AGITATION DU FLUIDE A, B ET SON CHAUFFAGE. LE CHAUFFAGE EST EFFECTUE PAR DES ELEMENTS CHAUFFANTS SITUES A L'INTERIEUR DES PALES DE L'AGITATEUR. LE DISPOSITIF CONVIENT PARTICULIEREMENT A UN FOUR A CIRCULATION D'AIR 31.The invention relates to a device for controlling the temperature of a fluid, which comprises an agitator 13 causing both the agitation of the fluid A, B and its heating. HEATING IS PERFORMED BY HEATING ELEMENTS LOCATED INSIDE THE AGITATOR BLADES. THE DEVICE IS PARTICULARLY SUITABLE FOR AN AIR CIRCULATION OVEN 31.

Description

La présente invention concerne un dispositif deThe present invention relates to a device for

contrôle de la température d'un fluide et, plus particuliè- control of the temperature of a fluid and, more particularly

rement un dispositif de contrôle de la température d'un flui- a device for controlling the temperature of a fluid

de qui est maintenu a l'état d'agitation. of which is kept in a state of agitation.

On connait dans l'art antérieur des dispositifs permettant d'agiter ou d'animer de mouvements des fluides Devices known for agitating or animating fluid movements are known in the prior art

liquides ou gazeux, dans lesquels on désire procéder au con- liquids or gases, in which one wishes to carry out the

tr 8 le de la température du fluide en mouvement ou agité Ty- tr 8 le of the temperature of the moving or agitated fluid Ty-

piquement, de tels dispositifs comprendront un agitateur ou roue pour effectuer le mouvement souhaité du fluide, et des éléments de chauffage ou de refroidissement permettant de pically, such devices will include an agitator or wheel to effect the desired movement of the fluid, and heating or cooling elements for

contrôler la température désirée. control the desired temperature.

Dans des fours comportant un ventilateur de circu- In ovens with a circulating fan

lation d'air,par exemple, la chaleur est fournie par des éléments chauffants classiques montés dans le four, éléments qui sont fréquemment placés dans ses parois De même, dans d'autres appareils de ce type, tels que des réservoirs de liquide équipés d'agitateurs, les climatiseurs, les séchoirs, les appareils de chauffage et de refroidissement mobiles et air, for example, heat is supplied by conventional heating elements mounted in the oven, elements which are frequently placed in its walls Similarly, in other devices of this type, such as liquid tanks equipped with agitators, air conditioners, dryers, portable heaters and coolers and

analogues, on utilise des éléments chauffants ou des élé- similar, heating elements or elements are used.

ments de refroidissement séparés en contact avec le fluide, ces éléments étant fréquemment installés dans les parois de l'enceinte ou de la chambre renfermant le fluide ou que le fluide traverse ' 2. Dans un appareil de ce type, il est la plupart separate cooling elements in contact with the fluid, these elements being frequently installed in the walls of the enclosure or of the chamber containing the fluid or which the fluid passes through. 2. In an apparatus of this type, it is most

du temps difficile d'obtenir un bon transfert de la cha- difficult time to get a good heat transfer

leur se dirigeant vers le fluide ou en provenant De plus, il n'est pas aisé d'obtenir une température véritablement their moving towards or from the fluid In addition, it is not easy to obtain a truly temperature

uniforme dans la totalité du fluide, ce qui se traduit sou- uniform throughout the fluid, which often results

vent par la présence de points chauds En outre, la défàil- wind by the presence of hot spots In addition, the defect

lance ou le mauvais fonctionnement, soit de l'agitateur, launches or malfunctions, either from the agitator,

soit du moyen de chauffage/refroidissement peuvent se tra- either heating / cooling means can work

duire par une surchauffe ou un sur-refroidissement du flui- due to overheating or super-cooling of the fluid

de à moins que des mécanismes de couplage ou de coupure ap- unless coupling or cut-off mechanisms are used

propriés ne soient prévus entre ces éléments Enfin, le moyen d'agitation et le moyen de chauffage/refroidissement properties are not provided between these elements Finally, the stirring means and the heating / cooling means

utilisé dans un équipement classique de cette nature provo- used in conventional equipment of this provo-

quent souvent une croissance excessive des coûts de fabrica- often an excessive growth in manufacturing costs

tion de l'équipement, ainsi que de ses coûts d'exploitation. tion of the equipment, as well as its operating costs.

Un objet de la présente invention est, par consé- An object of the present invention is therefore

quent, un dispositif permettant le contrôle de la températu- quent, a device for controlling the temperature

re d'un fluide dans lequel la chaleur est transférée d'une re of a fluid in which heat is transferred from a

manière plus efficace alors que, simultanément, une réparti- more efficiently while simultaneously distributing

tion sensiblement uniforme de la température est assurée. substantially uniform temperature is ensured.

Un autre objet de la présente invention est un dispositif de contrôle de la température d'un fluide, qui est compact et d'une fabrication et d'un fonctionnement Another object of the present invention is a device for controlling the temperature of a fluid, which is compact and of a manufacturing and operating

moins coûteux que les appareils actuellement disponibles. less expensive than the devices currently available.

La présente invention sera bien comprise lors de The present invention will be well understood during

la description suivante faite en liaison avec les dessins the following description made in conjunction with the drawings

ci-joints dans lesquels:attached in which:

La figure 1 est une vue schématique en coupe ver- FIG. 1 is a schematic view in cross section

ticale de la moitié droite d'un ensemble comportant un ven- ticale of the right half of a set comprising a ven-

tilateur selon la présente invention; et tiller according to the present invention; and

La figure 2 est une vue schématique en coupe ver- FIG. 2 is a schematic view in cross section

ticale d'un four à circulation d'air qui incorpore l'ensem- roof of an air circulation oven which incorporates the whole

ble de ventilation représenté en figure 1. ble of ventilation represented in figure 1.

Pour remplir les objets précédents, la présente To fulfill the foregoing objects, this

invention prévoit un dispositif de contrxle de la températu- invention provides a device for controlling the temperature

re d'un fluide et comprend un agitateur disposé de manière à agiter le fluide, agitateur auquel est associé un moyen re of a fluid and comprises an agitator arranged so as to agitate the fluid, agitator with which is associated a means

de chauffage ou de refroidissement placé de manière à per- heating or cooling system positioned so that

3.3.

mettre un échange de chaleur avec le fluide par l'intermé- put a heat exchange with the fluid through-

diaire de la surface de l'agitateur, Le fluide dont la tem- diary of the surface of the agitator, The fluid whose tem-

pérature est contrôlée par chauffage, refroidissement ou temperature is controlled by heating, cooling or

maintien à une valeur constante peut être un gaz, un liqui- maintenance at a constant value can be a gas, a liquid

de ou un solide fluidisé. L'agitateur qui peut être un ventilateur pour la mise en circulation d'un gaz ou, en variante, un rotor ou autre moyen d'agitation pour liquide, comportera typiquement une pluralité de pales, Ces pales comprendront des éléments chauffants électriques, ou, en variante, des canaux dans of or a fluidized solid. The agitator, which may be a fan for circulating a gas or, alternatively, a rotor or other stirring means for liquid, will typically comprise a plurality of blades, These blades will include electric heating elements, or, alternatively, channels in

lesquels circulera un milieu d'échange de chaleur pour ef- which will circulate a heat exchange medium for ef-

fectuer le chauffage ou le refroidissement En cas d'utili- heat or cool If used

sation d'éléments chauffants électriques, ceux-ci peuvent être reliés à une source extérieure d'énergie électrique ou of electric heating elements, these can be connected to an external source of electric energy or

être connectés à un générateur entraîné par un moteur d'en- be connected to a generator driven by a motor

tratnement du ventilateur Dans ce dernier cas, les éléments chauffants ne fonctionneront que lorsque le rotor est mis en rotation, de sorte que le dispositif sera effectivement fan rotation In the latter case, the heating elements will only operate when the rotor is rotated, so that the device will be effectively

auto-protégé ou à sécurité positive De plus, on peut pré- self-protected or positive security In addition, you can pre-

voir un moyen contigu aux pales pour comprimer le fluide, see a means adjacent to the blades to compress the fluid,

ce qui se traduira par un meilleur transfert de chaleur. which will result in better heat transfer.

Le dispositif de la présente invention convient The device of the present invention is suitable

particulièrement aux fours Ces fours comprennent de préfé- particularly in ovens These ovens preferably include

rence un logement en combinaison avec l'appareil à agita- housing in combination with the agitator

teur tel que décrit,l'agitateur étant situé à l'intérieur as described, the agitator being located inside

du logement et entratné par un moteur se trouvant à l'exté- of the housing and driven by a motor located outside

rieur de celui-ci De tels fours peuvent comporter une cham- laughter thereof Such ovens may include a chamber

bre intérieure, située à une certaine distance du logement interior bre, located at a certain distance from the accommodation

extérieur, lavec l'agitateur placé dans cet espace *de sépa- outside, with the agitator placed in this space * of separation

ration L'agitateur sera positionné de façon à aspirer le ration The agitator will be positioned to vacuum the

gaz de la chambre intérieure, à effectuer un échange de cha- gas from the inner chamber, to exchange heat

leur avec le gaz, puis à ramener le gaz dans la chambre in- them with the gas and then bring the gas back into the chamber

térieure Des agencements similaires peuvent être utilisés Similar arrangements can be used

avec des appareils d'agitation et de contrôle de températu- with stirring and temperature control devices

re de fluides liquides, Grâce au dispositif de la présente invention, une répartition uniforme de la température dans l'ensemble du fluide -est obtenue avec des taux d'échange de chaleur 4. re of liquid fluids, Thanks to the device of the present invention, a uniform distribution of the temperature throughout the fluid -is obtained with heat exchange rates 4.

particulièrement efficace, car il y a une dissipation de cha- particularly effective, because there is a dissipation of

leur plus grande par unité de surface de l'élément chauffant. their largest per unit area of the heating element.

Ainsi, la zone de rayonnement peut être réduite et une sour- Thus, the radiation area can be reduced and a source

ce de chaleur plus petite utilisée De plus, le transfert sensiblement total de chaleur au fluide en mouvement se tra- duit par une élimination sensiblement complète des points this of smaller heat used In addition, the substantially total transfer of heat to the moving fluid results in a substantially complete elimination of the points

chauds et l'absence de rampes d'éléments chauffants/refroi- hot and no heating / cooling ramps

dissants par une réduction de la chute de pression dans le dispositif En outre, dans des applications o l'on souhaite un contrôle directionnel du fluide, cela est plus facilement obtenu avec le dispositif de la présente invention En outre, l'utilisation d'un seul ensemble pour obtenir le mouvement et le contrôle de la température du fluide permet d'obtenir dissants by reducing the pressure drop in the device In addition, in applications where directional control of the fluid is desired, this is more easily obtained with the device of the present invention In addition, the use of a only together to get the movement and the fluid temperature control allows to get

un système meilleur marché, ainsi que de dimensions plus pe- a cheaper system, as well as smaller

tites, d'oi une économie d'espace et une réduction du poids. tites, thus saving space and reducing weight.

En outre, la consommation d'énergie est moins grande et la standardisation simplifiée, ce qui permet de réduire les colts et de faciliter l'entretien D'autres économies seront In addition, the energy consumption is lower and the standardization simplified, which makes it possible to reduce the colts and to facilitate the maintenance Other savings will be

réalisées en employant une transformation de puissance in- achieved by employing a power transformation

corporée dans l'appareil.embedded in the device.

Plus spécifiquement, dans la présente invention, More specifically, in the present invention,

l'ensemble représenté en-figure 1 comprend un moteur électri- the assembly shown in FIG. 1 comprises an electric motor

que 11 équipé d'un arbre d'entratnement creux 12, à l'extré- that 11 equipped with a hollow drive shaft 12, at the end

mité inférieure duquel est monté un ventilateur 13 Le mo- lower half of which a fan is mounted 13 The mo-

teur 11 est alimenté par un agencement à collecteur 14 et relié à un bouchon 15 d'isolation thermique au moyen d'une 11 is fed by a collector arrangement 14 and connected to a plug 15 of thermal insulation by means of a

plaque 16 qui supporte une poignée de levage 17. plate 16 which supports a lifting handle 17.

L'arbre 12 tourne dans le moteur 11 sur un palier lisse 18 et supporte une plaque de dissipation de chaleur 19 The shaft 12 rotates in the motor 11 on a plain bearing 18 and supports a heat dissipation plate 19

qui s'étend radialement entre le moteur 11 et le bouchon 15. which extends radially between the motor 11 and the plug 15.

Le ventilateur 13 comprend six ailettes 21, dont une seule est représentée, Chaque ailette 21 porte une pale 22 qui renferme un élément chauffant électrique représenté schématiquement par le pointillé 23 Dans le présent mode de réalisation de l'invention, les pales 22 sont en matériau dit CHROMALOX, L'élément chauffant 23 est alimenté en courant par l'intermédiaire des cables 24 résistant à la chaleur qui The fan 13 comprises six fins 21, of which only one is shown. Each fin 21 carries a blade 22 which encloses an electric heating element represented schematically by the dotted line 23 In the present embodiment of the invention, the blades 22 are made of material says CHROMALOX, The heating element 23 is supplied with current by means of the heat-resistant cables 24 which

sont connectés à la même source que le moteur 11 Dans le pré- are connected to the same source as the motor 11 In the pre-

5. sent mode de réalisation de l'invention, les câbles sont en matériau dit PYROTENEX La quantité de chaleur qui est 5. feels embodiment of the invention, the cables are made of so-called PYROTENEX material The amount of heat which is

transmise au moteur 11 par l'arbre 12 est réduite à un ni- transmitted to the motor 11 by the shaft 12 is reduced to one ni-

veau acceptable par la plaque de dissipation 19. calf acceptable by the dissipation plate 19.

La figure 2 représente l'ensemble de la figure 1, alors qu'il est incorporé dans un four à circulation d'air Figure 2 shows the assembly of Figure 1, while it is incorporated in an air circulation oven

qui dans le cas présent est un four de recuit à basse tempé- which in this case is a low temperature annealing furnace

rature fonctionnant à une température allant jusqu'à 700 WC. erection operating at a temperature up to 700 WC.

Le four comprend une enceinte extérieure consti- The oven includes an outer enclosure

tuée de deux couches de matériau réfractaire pour assurer l'isolation thermique, et une chambre intérieure 32 en acier inoxydable 18/8 L'enceinte 31 comporte une ouverture dans sa paroi supérieure qui est obstruée par le bouchon isolant Le moteur 11 et le ventilateur 13 se trouvent dans des killed by two layers of refractory material to ensure thermal insulation, and an inner chamber 32 of 18/8 stainless steel The enclosure 31 has an opening in its upper wall which is obstructed by the insulating plug The motor 11 and the fan 13 are in

positions telles que le moteur 11 est à l'extérieur et au- positions such that the engine 11 is outside and

dessus de l'enceinte 31 et le ventilateur 13 à l'intérieur above the enclosure 31 and the fan 13 inside

du logement 31 mais au-dessus de la chambre 32 Le four re- of the housing 31 but above the chamber 32 The oven

pose sur des pieds 33, dont deux seulement sont représentés. poses on feet 33, only two of which are shown.

La chambre 32 est fixée à l'enceinte 31 et située à une certaine distance de tous les côtés de celle-ci, ce qui crée un espace 34, La chambre 32 comporte une ouverture dans sa surface supérieure immédiatement audessous du ventilateur 13, alors que sa base se présente sous la forme The chamber 32 is fixed to the enclosure 31 and located at a certain distance from all the sides thereof, which creates a space 34. The chamber 32 has an opening in its upper surface immediately below the fan 13, while its base is in the form

d'un tamis 36.a sieve 36.

En marche, le moteur 11 et les éléments chauffants 23 des pales 22 sont alimentés en énergie électrique, Par conséquent, pendant la rotation du ventilateur 13, les pales 22 chauffent l'air les entourant immédiatement et provoquent un mouvement de l'air vers l'extérieur et vers le bas dans le sens des flèches A,dans l'espace 34 séparant la chambre 32 de l'enceinte 31, Pour remplacer cet air chaud, de l'air est When running, the motor 11 and the heating elements 23 of the blades 22 are supplied with electrical energy. Consequently, during the rotation of the fan 13, the blades 22 heat the air surrounding them immediately and cause a movement of the air towards the outside and down in the direction of the arrows A, in the space 34 separating the chamber 32 from the enclosure 31, To replace this hot air, air is

entratné dans la chambre intérieure 32 dans le sens des flè- entered the inner chamber 32 in the direction of the arrows

ches B, ainsi que dans l'ouverture 35 Ce dernier air est ches B, as well as in opening 35 This last air is

alors remplac 6 par l'air chauffé précédemment qui se dépla- then replace 6 by the previously heated air which moves

ce dans l'espace 34 et entre dans la chambre 32 en passant this in space 34 and enters room 32 by the way

par le tamis 36, On voit ainsi que l'air du four est chauf- through the sieve 36, it can thus be seen that the air in the oven is heated

fé et mis en circulation par le ventilateur 13, chauffant fairy and circulated by fan 13, heating

ainsi le four et le contenu de la chambre 32. thus the oven and the contents of chamber 32.

6.6.

Bien que non représenté, il peut y avoir des dé- Although not shown, there may be de-

flecteurs dans l'espace 34 de façon à obtenir une circula- flectors in space 34 so as to obtain a circulation

tion d'air ayant la configuration souhaitée En outre, un système de contrôle (non représente) est associé au four, qui comprend un certain nombre de capteurs de température en di- air with the desired configuration In addition, a control system (not shown) is associated with the oven, which includes a number of temperature sensors in di-

vers endroits du four, ces détecteurs étant reliés à un con- to places in the oven, these detectors being connected to a

trôleur Le contrôleur règle l'alimentation du moteur il et des éléments chauffants 23 en fonction de la température souhaitée et de la température détectée par les capteurs, trôleur The controller regulates the power supply to the engine il and the heating elements 23 according to the desired temperature and the temperature detected by the sensors,

de sorte que le degré de circulation et la quantité de cha- so the degree of circulation and the amount of each

leur fournie peuvent être augmentés ou diminués dans le but provided can be increased or decreased for the purpose

d'obtenir une répartition uniforme de la température au ni- to obtain a uniform temperature distribution at the ni-

veau désiré.desired calf.

Bien que l'on préfère que le moyen de chauffage ou de refroidissement soit situé à l'intérieur de l'agitateur, Although it is preferred that the heating or cooling means is located inside the agitator,

par exemple dans les pales d'un agitateur du type ventila- for example in the blades of a ventilator type agitator

teur, on notera que le moyen de chauffage ou de refroidisse- It will be noted that the means of heating or cooling

ment peut constituer une partie de la surface de l'agitateur. ment may constitute part of the surface of the agitator.

Le moyen de chauffage et de refroidissement peut, en varian- The heating and cooling means may, in varian-

te, être situé sur la surface de l'agitateur, constituant ainsi une partie de la surface de l'agitateur servant à te, be located on the surface of the agitator, thus constituting a part of the surface of the agitator used for

l'échange de chaleur.heat exchange.

Les matériaux dits CHRONALOX et PYROTENEX dont il The so-called CHRONALOX and PYROTENEX materials,

a été question ci-dessus sont des marques déposées de maté- has been discussed above are registered trademarks of material

riaux et comprennent un élément chauffant à l'intérieur d'une gaine résistant à la chaleur, avec un matériau isolant tel and include a heating element inside a heat resistant sheath, with an insulating material such

que le mica placé entre.that the mica placed between.

La présente invention n'est pas limitée aux exem- The present invention is not limited to the examples

ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes ples of realization which have just been described, it is on the contrary susceptible of modifications and variants

qui apparaîtront à l'homme de l'art. which will appear to those skilled in the art.

7.7.

Claims

1 Temperature control device of a

fluid, characterized in that it comprises a stirrer

posed so as to agitate the fluid, this agitator comprises

both a heating or cooling means mounted so as to carry out a heat exchange with the fluid by

through its surface.

2 Device according to claim 1, character-

laughed at in that the agitator is a fan causing the

circulation of a gas.

3 Device according to claim 2, character-

risé in that the ventilator comprises blades which contain-

electric heating elements.

4 Device according to claim 3, character-

that the elements are connected to an external source

electrical energy.

Device according to claim 3, characterized in that the elements are connected to a generator

integral with a fan drive motor.

6 Oven comprising an external enclosure in

combination with an agitator according to claims 1, 2,

3, 4 or 5, characterized in that the agitator is located inside the

inside the enclosure and is driven by a motor mounted

outside of it.

7 Oven comprising an external enclosure, a

interior chamber located some distance from the

outer belt, and an agitator according to the claims

1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that it is placed in the space separating the chamber from the enclosure and arranged

so as to draw gas into the inner chamber so

re to carry out a heat exchange with the gas and to ream-

gas in the interior chamber.