Brevet FR2006397A1 — publié le 19691226

-1- 2006397 On connaît déjà des registres commandés par des arbres tournants pour régler l'écoulement d'un fluide en fonction des variations d'un paramètre choisi , mais dans la majorité de ces. dispositions à registres , le registre était rigidement fixé à l'ar-5 bre tournant qui se déplaçait en réponse à la variation du paramètre . Dans de telles dispositions , l'arbre tourne en réponse à la variation d'un paramètre choisi et le registre se déplace en conséquence sans tenir compte des variations d'autres paramètres . Plus particulièrement , les dispositions antérieures à registres ne com-10 portaient pas de moyens pour repositionner le registre indépendamment de l'arbre en fonction des variations de la température du fluide . La présente invention propose une disposition à registres ayant une grande souplesse d'utilisation pour régler l'écoulement 15 d'un fluide , par exemple de l'air , à travers un conduit , dans lequel le registre peut tourner librement autour d'un arbre,et dans lequel un élément thermosensible , sensible aux variations de la température du fluide , est relié au registre et àr son arbre pour permettre un réglage secondaire du registre indépendamment de la 20 position de l'arbre . Dans une se ses applications, la présente invention propose une disposition à registres pour régler un écoulement d'air , comportant des registres reliés entre eux situés dans différents passages pour répartir le débit d'air à D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront à l'homme de l'art à la lecture de la description ci-après . De façon plus particulière , la présente invention pro-30 pose une disposition à registres comportant un arbre tournant ,u-ne plaque de registres montée sur l'arbre de façon à tourner li -brement autour de cet arbre , ainsi que des moyens thermosensibles reliés à l'arbre et à la plaque , de façon que le registre tourne avec l'arbre , et qu'il puisse tourner indépendamment de l'arbre 35 sous l'effet d'une variation de la configuration de 1'élémen/ther-mosensible en réponse à une variation de la température de l'élément . Des dispositions à registre selon la présente invention peuvent être incorporées dans des appareils comportant : un con -40 duit ayant un premier passage d'air et Tin deuxième passage d'air ; 69 04904 -2- 2006397 un premier assemblage de registres disposé dans le premier passage' d'air et comportant un artire tournant disposé dans le passage f un premier registre fixé à ce premier arbre et tournant librement autour de lui , et un premier élément thermosensible fixé au premier 5 registre et au premier arbre tournant, de telle sorte que le premier registre tourne en même temps que le premier arbre , Et qu'il puisse tourner par rapport à ce premier arbre en réponse à une variation de la température du premier élément thermosensible ; un deuxième assemblage de registres , disposé dans le deuxième passage 10 d'air du conduit et comportant un deuxième arbre tournant, line deuxième plaque de registre fixée à ce deuxième arbre et pouvant tourner librement autour de lui , et un deuxième élément thermosensible relié au deuxième arbre et à la deuxième plaque de registre, de telle sorte que cette deuxième plaque tourne en même temps que le 15 deuxième arbre , et qu'il puisse tourner par rapport à ce deuxième arbre en réponse aux variations de la température du deuxième élément thermosensible ; une transmission de registre reliée , à l'une de ses extrémités , à la première plaque de registre , et , à l'autre de ses extrémités , au deuxième arbre , de telle sorte que le 20 deuxième arbre tourne en réponse au mouvement de la première plaque de registre ; et des moyens pour faire tourner le premier arbre tournant en réponse à une variation d'un paramètre sélectionné . Il est bien entendu que la description d'un exemple de la présente invention donnée ci-après n'est en aucun cas limitati-25 ve , et que l'on peut apporter de nombreuses modifications,dans la disposition , la forme ou la configuration de l'appareil décrit, sans s'écarter de la portée ou de l'esprit de la présente invention. En se référant maintenant au dessin qui montre un exemple d'un appareil conforme à la présente invention : 30 la figure 1 est un schéma d'un réchauffeur d'air utilisé pour illustrer un exemple de disposition à registre selon la pré -sente invention ; la figure 2 est une vue d'un échangeur de chaleur comportant un exemple d'une disposition à registre selon la présente in-35 vention ; la figure 3 est une' série d'illustrations schématiques du fonctionnement d'une disposition à registres selon la présente invention ; . la figure 4 est une illustration d'un assemblage de re-40 gistres selon la présente invention;et •• 69 04904 -3- 2006397 la figure 5 est une vue d'un autre assemblage de registres selon la présente invention . Les figures montrent un exemple de dispositions à re - selon la présente invention, gistres , incluant des exemples d'assemblage de registres , ^puur 5 régler l'écoulement de l'air dans un échangeur de chaleur d'un dispositif réchauffeur d'air , dans lequel un fluide moteur circule à travers un circuit fermé pour être vaporisé et condensé,afin de fournir de l'énergie au système et de la chaleur à un courant d'air . 10 Le dispositif réchauffai r représenté sur la figure 1 comporte une. chaudière 1 chauffée par un brûleur à combustible 2 pour vaporiser le fluide moteur . Un conduit 3 amène le fluide vaporisé depuis la chaudière 2 jusqu'à un générateur de puissance , par exemple une turbine 4 , qui fournit une puissance mécanique 15 pour le fonctionnement des éléments associés du dispositif ré -chauffeçir , comme il sera décrit ci-après . La puissance est transmise de la turbine 4 à des moyens de réception et de transmission de puissance , par exemple un train d'engrenage 6 , par l'inter -médiaire d'un arbre d'entraînement 15 • Le fluide sortant de la 20 turbine 4 passe à travers le conduit 7 jusqu'à un échangeur de chaleur 8, décrit ci-après , dans lequel une partie de la chaleur sensible et latente du fluide est transférée à un courant d'air traversant 1'échangeur. Le fluide moteur refroidi sort du réchauf-. feur et retourne à la chaudière 1 à travers le conduit 9 . 25 Le train d'engrenage 6 est relié à un arbre 11 conçu pour entraîner un dispositif de mise en mouvement de l'air, par exemple un ventilateur 31 ( figure 2 ) disposé de façon à diriger un courant d'air à travers le ré chauffeur d'air 8 . TJn deuxième arbre 12 transmet la puissance du train d'engrenages 6 à une pom-30 pe à combustible 13 qui alimente en combustible le brûleur 2 à partir d'un réservoir à combustible 14 . Le train d'engrenage comporte une manivelle à main 5 pour la mise en route du circuit de réchauffage , comme il sera décrit ci-après . Une ouverture d'admission d'air à persiennes 18 per-35 met au courant d'air à chauffer de pénétrer dans le réchauffeur d'air 8 . Une partie de l'air admis dans 1'échangeur thermique 8 est amenée au brûleur 2 par le conduit 25 , de façon à être consommé comme air de combustion, tandis que le restant du courant d'air peut sortir par une ouverture de sortie 29 ( figure 2 ) 4° dans le volume à chauffer . BAD ORIGINAL 69 04904 -4- 2006397 En se référant à la figure 2, qui montre à grande échelle , le réchauffeur d'air 8 , un échangeur de chaleur 26 est disposé dans le réchauffair d'air à côté d'un registre 22 de façon à délimiter une chambre d'admission d'air 27 qui communique avec les 5 persiennes d'admission d'air 18 , comme on le voit sur la figure 1. Un autre assemblage de registres 20,21 est disposé en aval de l'é-changeur thermique 26 ; une chambre de circulation d'air chaud 28 est ainsi définie entre l'assemblage de registres 20,21 et 1'échangeur thermique en amont 26 , avec registres 22 . L'assemblage de 10 registres 20,21 est prévu pour régler le débit d'air à travers la sortie 29 , à l'extrémité du carter 8 opposée à l'admission 18. Une arrivée de fluide moteur 17 et une sortie de fluide moteur 9 sont raccordées à l1échangeur de chaleur 26, de telle sorte que le fluide moteur chauffé circule dans des conduits 15 ( non représentés ) dans 1'échangeur de chaleur 26, et l'air traversant 1'échangeur d'air est dirigé sur des surfaces développées 26a en relation de transfert thermique avec les conduits pour faciliter le transfert de la chaleur du fluide moteur au courant d'air à chauffer . L'air sortant de 1'échangeur de chaleur 26 passe dans 20 la chambre de circulation d'air chaud 28, et une partie de l'air sort à travers le conduit 25 pour fournir au brûleur 2 l'air né -cessaire à la combustion . Comme on le voit , le ventilateur 31 est entraîné par l'arbre 12 relié au train d'engrenages 6, et le ventilateur est 25 disposé pour diriger un courant d'air de façon qu'il se chauffe en traversant 1'échangeur de chaleur 26 . Pour faciliter la recirculation de l'air depuis la chambre 28 jusqu'à 1'échangeur de chaleur 26 , un capot à moitié enclos 32 règle le débit d'air arrivant dans 1'échangeur 26 , et une ouverture 33 est prévue dans 30 le capot pour recevoir le ventilateur 31 . En se référant à la figure 4 qui montre , à grande é-chelle , le registre 22 représenté sur la figure 2 , ce registre est monté sur un arbre 35 par des colliers 34 qui , avantageusement , ne lient pas l'arbre au registre , de sorte que ce registre 35 peut tourner librement autour de l'arbre . Selon une caractéristique de la présente invention , un élément thermosensible, par exemple une bande bimétallique spiralée 36 est raccordée à ses extrémités opposées respectivement à l'arbre 35 et à la plaque de registre 22 r de sorte que la rotation de l'arbre fait tourner l'é-40 lément bimétallique 36 et le registre 22 . Conformément à une ca- ~'"r*n ' T| MU > II' 69 04904 -5- 2006397 ractéristique de la présente invention , une variation de la tem-' pérature de l'élément bimétallique 26 , qui peut résulter d'une variation de la température de l'air environnant l'élément bimétallique , entraîne une variation de la configuration de l'élé -5 ment bimétallique et , dans la réalisation représentée sur la figure 4 , cette variation de température fait tourner le registre 22 indépendamment de la rotation de l'arbre 35 . Le sens de rotation de la plaque de registre par rapport à l'arbre est bien en -tendu fonction de la configuration de l'élément thermosensible , 10 de la manière dont l'élément est fixé à la fois au registre et à l'arbre , et du sens de la variation de température ; l'on peut apporter les modifications appropriées au montage en fonction de l'application que l'on se propose de faire de l'assemblage de registres.Bans la plupart des applications , l'élément bimétalli-15 que 36 est avantageusement relié au registre 22 pour le faire tourner dans des sens différents par rapport à l'arbre 35 selon qu'il s'agit d'accroissements ou de diminutions de température de 1'air . On se réfère aux figures 2 et 5 ; des registres 20 et 20 21 conformes à la présente invention sont montés sur Tin arbre 40 disposé en travers du réchauffeur 8 et tourillonnant dans des .-paliers 42. de part et d'autre du réchauffeur . Dans l'exemple des figures , le registre 21 est fixé rigidement sur l'arbre 40,tandis que le registre 20 est fixé à l'arbre 40 par des colliers 41 25 qui font une boucle autour de l'arbre ; le diamètre interne de chaque collier est avantageusement supérieur au diamètre de l'arbre 40, de sorte que les colliers peuvent se déplacer librement autour de l'arbre pour permettre au registre 20 de tourner librement par rapport à l'arbre 40 • Un élément thermosensible, par 30 exemple l'élément bimétallique 43 représenté sur la figure 5,est fixé par l'une de ses extrémités 43a à l'arbre 40 et , par l'extrémité opposée 43b , au registre 20 . Oçi prévoit une butée 44 pour limiter le mouvement du registre 20 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre , et l'on prévoit une butée similaire (non 35 représentée ) pour entrer en contact avec le registre 21 et en limiter son mouvement dans le sens des aiguilles d'une montre . La configuration représentée sur la figure 2, dans laquelle lés registres sont dans une position verticale et bloquent le courant d'air ,correspond à la position * froid " quand la 40 température de l'air dans la chambre 28, ainsi que la température 69 04904 -6- 2006397 des éléments bimétalliques 36 et 43,est inférieure à une tempéra- -ture déterminée . Une bielle de liaison 38 est prévue pour relier entre eux le mouvement du registre 21 fixé sur l'arbre et de l'arbre 35. La 5 bielle est reliée au registre 21 par une articulation 46, et est reliée à l'arbre 35 par l'intermédiaire d'un bras 37 et d'une articulation 37a ( figure 4 ) . On met en marche le dispositif de réchauffage de l'êxem-ple de la figure 1 en tournant à la main la manivelle 5 pour faire 10tourner le ventilateur 31 , et fournir de l'air^froid à la chambre 28 ; en conséquence , l'arrivée d'air dans l'unité de réchauffage est très faible pendant le démarrage . L'appareil de réchauffage est habituellement mis en marche lorsque la température de la chambre 28 de réchauffeur 8 se trouve en-dessous d'un minimum choisi , 15 de sorte que , comme on le voit sur la figure 3a , les registres 20-21 et le registre 22 se trouvent dans une position verticale de blocage d'air et tout l'air admis dans la chambre'28 traverse le conduit 25 pour amener de l'air de combustion au brûleur 2 . On doit noter que la manivelle 5 actionne également la 20 pompe à combustible 13 qui fournit du combustible au brûleur 2,mais avec un débit relativement faible . Après allumage d'une flamme dans le brûleur à combustible 1 , le fluide moteur est chauffé dans la chaudière 2, et le fluide moteur vaporisé circule jusqu'à la turbine 4 . Comme l'on 25 fournit de la chaleur supplémentaire à la chaudière 1 , le taux de vaporisation du fluide moteur s'accroit , et , après une certaine période de fonctionnement , la puissance engendrée par la turbine 4 est suffisante pour actionner le ventilateur 31 et la pompe 13 sans utiliser la manivelle à main . La température du flui-30 de moteur arrivant à 1'échangeur de chaleur s'accroit en même temps que s'accroit le taux de vaporisation, et la température du courant d'air au-delà de 1'échangeur de chaleur 26 s'accroit en conséquence. On se réfère maintenant au schéma de fonctionnement du réchauffeur tel qu'on le voit sur les figures 3b et 5 ; lorsque la 35 température de l'air passant à travers 1'échangeur de chaleur 26 augmente , la température de l'élément bimétallique 43 augmente é-galement, de sorte que l'élément bimétallique s'allonge pour permettre au registre 20 de se déplacer dans le sens des aiguilles d'une montre , et au registre 21 de se déplacer de façon correspon-40 dante en sens inverse des aiguilles d'une montre,comme il sera dé- 69 04904 -7* 2006397 'crit ci-après. Il faut noter que la rotation des registres 20-21 vers la position d'ouverture résulte d'une combinaison de forces xji comprend l'énergie cinétique de l'air passant à travers la chambre 28 qui repousse le registre 20 dans le sens des aiguilles d'orne mon-5 tre,et le registre 21 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, et les forces associées à 1'allongement de l'élément bimétallique du fait de l'augmentation de température,qui pousse également le registre 20 dans le sens des aiguilles d'une montre et crée une force de réaction qui entrâîne l'arbre 40, avec le registre 21 , lOdans le sens inverse des aiguilles d'une montre. L'élément bimétallique 43 peut être choisi de telle sorte que, aussi longtemps que la température de l'air dans la chambre 28 est inférieure à un minimum déterminé ,1'élément bimétallique 43 est en tension et repousse le registre 20 en sens inverse des aiguilles d'une montre dans une 15 position qui arrête l'écoulement de l'air,et que la force de réaction associée à la tension de l'élément 43 entraîne l'arbre 40.et le registre 21 dans le sens des aiguilles d'une montre,de telle sorte que les registres sont maintenus contre la butée 44 dans une position verticale arrêtant l'écoulement de l'air. Dans l'exemple re-20 présenté sur les figures, l'élément bimétallique 43 s'allonge en réponse à une augmentation de température et,lorsque la température de l'air dans la chambre 28,et par voie de conséquence la température de l'élément bimétallique 43,atteint un minimum déterminé, la tension agissant sur l'assemblage d^registres est libérée par l'al-25 longement ou toute autre variation de forme de l'élément. A ce moment , l'énergie cinétique du courant d'air frappant les registres repousse ces registres en position d'ouverture,et une augmentation supplémentaire de température entraîne un allongement supplémentaire de l'élément bimétallique, de telle sorte que les registres 20 30 et 21 sont ouverts,comme le montre la figure 3b. En se référant aux figures 2 et 3b,on voit que le registre 22 est relié à la vanne 21 et est amené en rotation à sa position d'ouverture par la bielle 38 , comme il sera décrit ci-après , en réponse au mouvement du registre 21 . Lors 69 04904 2006397 lève rapidement et qu'une partie de l'air chaud soit recyclée dans l'application représentée, car l'air de combustion chaud arrivant au brûleur 2 accroit le rendement de marche du brûleur et diminue le temps nécessaire pour atteindre la marche à pleine 5 puissance . Lorsque le réchauffeur est sur le point d'atteindre sa capacité de pointe , la température dans la chambre 28 s'accroit , la quantité d'air recyclé nécessaire pour une marche satisfaisante diminue en conséquence, et l'élément bimétallique 36 du registre 22 s'allonge pour repousser le registre 22 dans le 10 sens des aiguilles d'une montre afin de réduire la quantité d'air recyclé à la chambre 27 . En marche à pleine capacité , le registre 22 est ramenée par l'élément bimétallique 36 à une position verticale pour empêcher le recyclage de l'air , de sorte que tout-l'air aspiré dans 1'échangeur de chaleur 8, sauf la partie qui 15 est amenée au brûleur 25 , sort à travers 29 et , comme on le voit sur la figure 3c , les registres 20 et 21 sont en position de pleine ouverture pour permettre un débit maximal à travers la sortie 29 . Bien que l'on ait décrit ici des exemples d'assembla-20 ge de registres et de dispositions à registres en se référant à un certain agencement de réchauffeur , l'on notera que d'autres applications sont possibles , ainsi que diverses modifications, et il est bien entendu que les réalisations représentées ne le sont qu'à titre d'illustration . 69 04904 -9- 2006397 REVENDICATIONS 1 - Disposition à registre comportant un arbre de registre tournant , caractérisé en ce qu'une plaque de registre est montée sur l'arbre de façon à pouvoir tourner librement autour de l'arbre et qu'un élément thermosensible est relié audit arbre et 5 à la plaque de registre de telle sorte que le registre tourne a-vec l'arbre et puisse tourner indépendamment de l'arbre sous l'action d'un changement de forme de l'élément thermosensible en ré -ponse à une variation de température de l'élément . 2- Disposition suivant la revendication 1 , caractéri-10 sée en ce que l'élément thermosensible est un élément bimétallique spiralé , raccordé,à une extrémité, à l'arbre de registre et - , à l'autre extrémité , à ,1a plaque de registre, de sorte que la plaque de registre est poussée dans une direction par rapport à l'arbre en réponse à une élévation de température, et est poussée en 15 sens inverse en réponse à une baisse de température . 3 - Assemblage- de registres caractérisé en ce qu'il comporte : un premier ensemble de registres avec un premier arbre tournant auquel est fixé un premier registre ; un deuxième ensemble de registre avec un deuxième arbre tournant, une deuxième pla-20 que de registre étant fixée sur le deuxiè me arbre et pouvant tourner librement autour de cet arbre et un élément thermosensible étant relié au deuxième arbre et à la deuxième plaque de registre de sorte que cette deuxième plaque est entraînée en rotation par la rotation du deuxième arbre , et est entraînée en rotation par rap-25 port à ce deuxième arbre en réponse à des variations de température de l'élément thermosensible ; des moyens de liaison raccordés, à une extrémité , au premier ensemble de registres et , à l'autre extrémité , au deuxième ensemble de registres , de telle sorte que le deuxième arbre est entraîné pn rotation par le mouvement 30 de la première plaque de registres ; enfin des moyens pour faire tourner le premier arbre en réponse à une variation d'un paramètre sélectionné . 4 - Assemblage de registres caractérisé en ce qu'il comporte : un premier arbre tournant auquel est fixée un premier 35 registre pour tourner avec ce premier arbre tournant,un deuxième registre relié audit premier arbre pour pouvoir tourner librement 69 04904 -10- 2006397 autour de lui , et un premier moyen thermosensible fixé àu deu -xième registre et au premier arbre tournant de telle sorte que le deuxième registre est entraîné en rdation par la rotation du premier arbre et est entraîné en rotation par rapport au premier ar-5 bre en réponse à une variation de température du premier élément; un deuxième ensemble de registres avec un deuxième arbre tournant, une troisième plaque de registre fixée audit deuxième arbre et pouvant tourner librement autour de cet arbre, et un deuxième élément thermosensible relié au deuxième arbre et à la troisième pla-10 que de registre , de telle sorte que cette troisième plaque de registre est entrainée en rotation par la rotation du deuxième arbre, et est entrainée en rotation par rapport au deuxième arbre en ré -ponse à des variations de température du deuxième élément thermosensible ; des moyens de liaison de registres reliés , à une extré-15 mité , à la première plaque de registre '.:et , à 1*autre extrémité, au deuxième arbre, de telle sorte que le deuxième arbre est en -trainé en rotation en réponse au mouvement de la première plaque de registre ; enfin des moyens pour faire tourner le premier ar -bre tournant en réponse à des variations d'un paramètre sélection-20 né . 5 - Assemblage de registres suivant la revendication 4 caractérisé en ce que le premier ensemble de registres est disposé dans un passage d'écoulement du fluide pour régler le débit de gaz à travers ce premier passage, et que le deuxième ensemble de re-25 gistres est disposé dans un deuxième passage communiquant avec le premier passage , pour régler le débit d'air à travers le deuxième passage , le débit d'air étant réparti entre le premier et le deuxième passage en fonction de la position des premier et deuxième ensembles de registres . 30 6 - Assemblage de registres suivant la revendication 4 caractérisé en ce que le premier ensemble de registres comporte des moyens de butée pour limiter le déplacement du premier et du deu -xième registre dans des sens déterminés pour des températures in -férieures à un minimum déterminé , et que l'élément thermosensible 35 est en tension en-dessous de cette température minimale déterminée, de façon à repousser les premier et deuxième registres contre leuis butées . 7 - Echangeur de chaleur pour débit d'air, caractérisé en ce qu'il comporte : un carter avec une entrée d'air et une sor-40 tie d'air, ainsi que des moyens d'échange de chaleur ; des moyens 69 04904 - ii- 2006397 de propulsion d'air disposés pour diriger un courant d'air depuis l'entrée du carter à travers les moyens d'échange de chaleur ; un premier ensemble de registres disposé pour arrêter l'écoulement de l'air à travers la sortie du carter et incluant un arbre tournant 5 disposé à l'intérieur du carter , un premier registre étant fixé au premier arbre tournant pour tourner avec lui , m deuxième registre étant relié au premier arbre et pouvant tourner librement autour de lui , et un premier élément thermosensible étant relié au deuxième registre et au premier arbre tournant, de telle sorte que le deuxiè-JO me registre est entraîné en rotation par la rotation du premier arbre , et est entraîné en rotation par rapport au premier arbre en réponse à des variations de température du premier élément thermosensible ; un deuxième ensemble de registre disposé dans le carter pour arrêter 1'écoulement de 11 air et incluant un deuxième arbre 15 tournant, une troisième plaque de registre reliée au deuxième arbre tournant et pouvant tourner librement autour de cet arbre,ainsi qu'un deuxième élément thermosensible relié au deuxième arbre et à la troisième plaque de registre, de telle sorte que cette troisième plaque de registre est entraînée en rotation par la ro-20 tation du deuxième arbre, et est entraînée en rotation par rapport à ce deuxième arbre en réponse à des variations de température du deuxième élément thermosensible ; des moyens de liaison de registres reliés , à une extrémité , à une première plaque de registre: et , à l'autre extrémité , au deuxième arbre , de telle sorte que 25 le deuxième arbre est entraîné en rotation en réponse au déplacement de la première plaque de registre ; enfin des moyens pour félire tourner le premier arbre tournant en réponse à une variation d'un paramètre sélectionné .