Brevet FR2131878A1 — publié le 19721117

La présente invention concerne un rotor tournant constituant un organe de transfert à régénération, destiné notamment à tra-nsférer la chaleur. Les rotors ou tambours de ce type contiennent un agent de transfert permettant de modifier les conditions de l'air s'écoulant dans un canal de passage, en fonction des conditions de l'air circulant dans un autre passage. En d'autres termes, un tel rotor de transfert peut modifier par exemple les conditions de température ou d'hygrométrie de l'air s'écoulant dans un canal de passage en fonction des conditions correspondantes de l'air s 'écou- lant dans l'autre canal de passage. Un dispositif de ce type est décrit dans les brevets des E.U.A. NO 2.723.837 et 3.251.402. L'invention permet de résoudre le problème du positionnement des lames du rotoret de leurmaintien dans une orientation désirée à l'intérieur de celui-ci, de manière à assurer une étanchéité convenable dans la zone du rotor. Un rotor suivant l'invention comprend un arbre tournant, un moyeu monté sur l'arbre tournant et plusieurs lames orientées radialement par rapport à l'axe de rotation de l'arbre, chaque bord latéral de chaque lame comportant une section décalée axialement et opposée à la section correspondante de l'autre bord.Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les lames sont solidarisées au rotor grâce à un système de verrouillage par cran en relief engagé dans une encoche qui permet de maintenir les lames en position radiale fixe prédéterminée par rapport à l'axe de rotation du rotor, les éléments du système de verrouillagè ménagés dans les lames étant disposés à une position prédéterminée par rapport au bord extérieur de chaque lame, et les éléments du système d'accrochage solidaires du moyeu étant disposés à une position prédéterminée par rapport à l'arbre du rotor. Les encoches sont ménagées dans les bords latéraux des lames. Ces encoches délimitent un point de référence qui est utilisé pour découper les lames à la longueur convenable et permettent en outre de solidariser celles-ci au moyeu Support. Les encoches ont une orientation prédéterminée par rapport aux extrémités des lames. Le moyeu comporte des parties en relief ménagées selon une orientation predéterminée par rapport à l'axe de rotation du rotor. Ces parties en relief ou bossages s'encastrent dans les encoches et en coopération avec celles-ci constituent un système de liaison précis qui détermine l'orientation précise des lames dans le rotor et maintient cette orientation pendant le fonctionnement de ce dernier. I1 faut noter que ce système de liaison peut etre inversé, c'est-à-dire que les encoches peuvent être ménagées dans le rotor et que les parties en relief peuvent être solidaires des lames.En outre, le moyeu peut comprendre plusieurs bossages radiaux éloignés des parties en relief qui constituent un des éléments du système de verrouillage, et ces bossages sont séparés circonférentiellement l'un de l'autre. Chaque lame est disposée entre deux paires de ces bossages radiaux et est maintenue entre les surfaces de ces derniers, ce qui constitue un second système de positionnement qui maintient les lames à leur orientation désirée dans le rotor. De préférence, lors de la fabrication du rotor, un bord longitudinal de chaque lame est choisi comme point de référence. Les encoches sont ménagées dans les bords de la lame, à partir de ce bord constituant le point de référence. Ensuite, les encoches ainsi usinées constituent un nouveau point de référence à partir duquel les extrémités extérieures des lames sont usinées. Les points de fixation des supports solidarisant les bandes d'étanchéité sont délimités avec précision en utilisant le bord de référence pour positionner un jeu de points de fixation sur un bord latéral de la lame, puis en utilisant ensuite ce jeu de points de fixation comme point de référence pour positionner les points de fixation des supports des lames d'étanchéité sur l'autre bord latéral de la lame. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa raîtront à l'examen de la description détaillée, donnée à titre d'exemple non limitatif, qui va suivre et faite en regard des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique représentant une partie d'une installation d'air conditionnée comportant un rotor de transfert de l'invention; - la figure 2 est une coupe axiale d'une partie du rotor de transfert; - la figure 3 est une élévation frontale d'une partie du rotor de transfert; - la figure 4 est une élévation frontale d'une partie du moyeu du rotor; et - la figure 5 est une coupe selon la ligne 5-5 de la figure 4. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le rotor 10 de l'invention est un échangeur de chaleur à régénération, et il tourne à la fois dans deux zonaux de passage d'air séparés 12 et 14 ménagés dans une tubulure. Ces canaux de passage peuvent être délimités par ure enveloppe circulaire 16 et par une paroi commune diamétrale 18. Dans ce cas, l'enveloppe 16 constitue une gaine autour du rotor de transfert et permet à l'air de circuler en traversant le rotor. Cette forme des passages et de l'enveloppe n'est pas obligatoire dans le cadre de l'invention. Par exemple, l'enveloppe 16 peut être de section carrée et comporter une paroi transversale interne présentant une ouverture circulaire dans laquelle tourne le rotor. Le rotor de transfert a pour fonction de modifier les conditions de température ou d'hygrométrie de l'air circulant dans un des passages 12 ou 14 en fonction des conditions de température ou d'hygrométrie de l'air circulant dans l'autre canal de passage.Le rotor de transfert comporte un arbre 20 tournant dans des paliers 22 et 24 fixés sur la paroi diamétrale commune 18. Le rotor comporte un moyeu 26 monté sur l'arbre 20, et plusieurs lames pleines 28 orientées radialement à par-tir du moyeu. Ces lames étant toutes identiques,une seule d'entre elles Sera décrite en détail ci-après. La lame 28 est plane et allongée et présente deux faces principales 30 et 32 qui ont à la fois une dimension axiale et une dimension radiale. Les bords longitudinaux 34 et 36 de la lame comportent une encoche 38. Lors de la fabrication de la lame, un de ces bords longitudinaux est choisi comme ligne de référence. Dans cet exemple, le bord choisi est le bord 34 et il est repéré par un trou 40 poinçonné dans la lame au voisinage du bord de référence. Toutes les lames comportent un trou de référence ainsi positionné. Les encoches 34 sont taillées en utilisant le bord 34 comme ligne de référence, puis en prenant ces encoches comme points de référence, les extrémités extérieures 42 des lames sont sectionnées pour usiner la lame à sa longueur correcte. En d'autres termes, l'encoche est utilisée comme point de calibrage pour délimiter avec précision la longueur de. la lame. Le moyeu 26 est constitué par deux flasques identiques 44 et 46. Ces flasques étant identiques, seul un de ceux-ci sera décrit en détail ci-après. On voit sur les figures 4 et 5 que le flasque 44 est circulaire et comporte une collerette annulaire en relief 48. Cette collerette annulaire est usinée avec précision par rapport à l'axe du moyeu, et, de ce fait lorsque ce dernier est assemblé sur l'arbre 20, la collerette annulaire est également positionnée avec précision par rapport à l'arbre et donc à l'axe de rotation du rotor, c'est-à-dire qu'elle est concentrique à cet axe. Les deux flasques 44 et 46 sont reliés par des boulons 50. Lorsque le rotor est assemblé, les flasques et par conséquent leurs collerettes annulaires respectives 48 et 48' sont espacés axialement l'un par rapport à l'autre. Les collerettes 48 et 48' sont orientées l'une vers l'autre et leur section est complémentaire du profilé des encoches respectives dans lesquelles elles sont encastrées. Lorsque les flasques 44 et 46 sont assemblés, comme on le voit sur la figure 2, les lames sont maintenues positivement par rapport à l'arbre 20 et donc par rapport à l'axe de rotation du rotor grâce au système de liaison par crans et encoches constitué par les collerettes 48 et 48' et les encoches 38 Le verrouillage effectué par cette liaison définit une dimension radiale maximale des lames à partir de l'axe de rotation et maintient également l'orientation radiale désirée des lames perpendiculairement à l'axe du rotor. Les bords des lames sont de préférence dégagés des autres éléments sur toute leur longueur sauf à leur point de contact avec les collerettes 48 et 48' pour que la liaison ne soit assurée qu'au voisinage de ces dernières. Pour perfectionner l'orientation précise des lames par rapport à l'axe de rotation et pour la maintenir, les flasques 44 et 46 comportent en outre des bossages 52 visibles sur les figures 4 et 5. Ces bossages sont écartés les uns des autres et répartis circuiairement autour de l'axe de rotation et ils sont en outre décalés radialement par rapport aux collerettes 48 et 48'. Chaque bossage 52 comporte une surface radiale 54 qui, avec la surface correspondante opposée du bossage voisinadélimite un espace 55. Lors du montage, chaque bord de l'extrémité radiale intérieure de chaque lame est encastré dans un des espaces 55 ménagés entre une paire de bossages 52. Les surfaces opposées 54 des bossages s'appliquent contre les surfaces opposées 30 et 34 de la lame correspondante.Cet encastrement de la lame entre les bossages 52 assure une liaison supplémentaire de chaque lame qui participe à l'orientation correcte de celles-ci. Plus particulièrement, les bossages coopèrent au maintien des lames dans un plan radial prédéterminé par rapport à l'axe de rotation. I1 faut également noter que les flasques 44 et 46 comportent des rainures de clavettes 53 et 53' engagées sur une clavette commune 51 pour que les bossages 52 et les espaces 55 déterminés entre ceux-ci soient alignés angulairement. Comme on le voit sur la figure 3, les lames sont disposées chacune dans un plan radial donné et sont séparées les unes des autres. De ce fait, elles délimitent entre elles un compartiment dont la section est un segment, et chaque compartiment est isolé du compartiment voisin par les deux lames pleines qui le délimitent. Ces compartiments sont remplis d'un agent de transfert pouvant transférer les conditions de température ou d'humidité d'un des courants de fluide à l'autre. Cet agent de transfert est par exemple constitué par des blocs de toiles métalliques comprimées. Les compartiments délimités par les lames voisines sont remplis de cet agent de transfert, et des fils 56 disposés sur les faces axiales du rotor maintiennent l'agent de transfert en place. En outre, des tirants 58 peuvent être disposés entre les lames voisines pour augmenter la rigidité de l'ensemble. Une jupe extérieure pleine et cylindrique 60 est disposée autour de l'ensemble et est fixée aux lames, par exemple par des points de soudure qui solidarisent la jupe 60 aux bords extérieurs des lames. Cette jupe 60 coopère à l'isolation entre les compartiments voisins. Des profilés constituant des supports 62 et 64 sont fixés aux bords latéraux 34 et 36 de chaque lame et portent des bandes élastiques d'étanchéité 66 et 68 qui portent contre la paroi diamétrale 18 lorsque le rotor tourne, de manière à isoler les passages d'air 12 et 14 l'un de l'autre et empêcher l'écoulement direct de l'air dans les canaux de passage et entre eux. Un autre support 70 est fixé à la jupe 60 et porte un joint éLastique 72 assurant l'étanchéité autour de la jupe 60 pour empêcher l'écoulement de l'air autour du rotor. Comme on le voit figure 1, le joint 72 porte contre un déflecteur annulaire 74 pour isoler le cotéamont du rotor de son côté aval afin que l'air ne puisse s'écouler qu'en traversant le rotor lui-même. Lors de la fabrication des lames, les trous de fixation 76 du support 62 sont ménagés dans la lame en utilisant son bord 34 comme ligne de référence. Ensuite, les trous de fixation 78 du support opposé 64 sont ménagés en utilisant les trous de fixation 76 comme points de référence. Grâce à cette disposition, le bord radial extérieur des lames est positionné avec précision et la liaison par crans et encoches entre la lame et le moyeu assure un développement radial fixe de la lame ainsi que son orientation précise. L'engagement des bords de la lame entre les bossages 52 participe au maintien des lames dans un plan radial précis. Non seulement, au montage, ce système de liaison entre le moyeu et la lame permet de positionner celle-ci avec précision, mais de plus il maintient la précision de son orientation pendant le fonctionnement du rotor. En outre, cette disposition permet de maintenir pendant le fonctionnement du rotor l'alignement précis des organes d'étanchéité 66, 68 et 72 par r-apport aux surfaces des canaux de passage contre lesquelles portent ces organes.On constate que dans le rotor de l'invention, la concentricité des lames et des joints par rapport à l'axe du rotor est assurée pendant une très longue période d'utilisation de ce dernier. Bien qu'un agent de transfert puisse être disposé dans chaque compartiment segmentaire, dans le cas d'un échangeur de chaleur par pression, une interaction directe doit s'effectuer entre deux agents de transfert à compression de fluide. Un échangeur par pression comprend des compartiments dans un desquels un volume de fluide compressible se dilate en comprimant un autre volume de fluide compressible avec lequel il est en contact direct. Un échangeur de ce type comporte également un conduit introduisant dans les compartiments ou évacuant de ceux-ci les fluides à des pression différentes sensiblement stabilisées, ainsi que des dispositifs provoquant un mouvement relatif entre les compartiments et le conduit. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Rotor à régénération constituant un échangeur de température ou un autre organe detransfert, comprenant un arbre tournant, un moyeu monté sur cet arbre, et plusieurs lames disposées radialement par rapport à l'axe de rotation de l'arbre, les bords de chaque lame comportant des sections axiales dirigées l'une vert l'autre et des sections opposées, caractérisé par un système de verrouillage par crans et encoches reliant le moyeu et les sections du bord de la lame de manière à maintenir ces dernières en position prédéterminée par rapport à l'axe de rotation, les éléments du système de liaison par crans et encoches qui sont solidaires des lames étant ménagés dans une position prédéterminée par rapport au bord extérieur de chaque lame, et les éléments de a liaison par crans et encoches qui sont solidaires du moyeu étant ménagés par une position prédéterminée par rapport à l'arbre du rotor. 2 - Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient un agent de transfert perméable à l'écoulement d'un fluide compressible et pouvant assurer un échange entre lui-même et un fluide compressible le traversant, l'agent de transfert étant séparés en parties distinctes par les lames, les parties de l'agent de transfert étant isolées les unes des autres par les lames pour qu'un échange ne puisse s'effectuer entre deux parties voisines de l'agent de transfert. 3 - Rotor selon la ic-vemdication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une jupe cylindrique fixée aux bords extérieurs des lames tourne avec ces dernières, cette jupe étant disposée autour du rotor et obturant sa périphérie délimitée par les bords extérieurs des lames. 4 - Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyeu comporte plusieurs paires de surfaces radiales opposées écartées radialement des organes de liaison par crans et encoches, chaque lame étant disposée entre une paire respective desdites surfaces radiales qui coopèrent au maintien de l'orientation radiale des lames. 5 - Rotor selon la revendication 4, caractérisé en ce que les lames sont planes dans le sens axial et comportent des surfaces planes opposées s'étendant à la fois axialement et radialement, des surfaces planes opposées de la lame étant engagées entre les surfaces radiales du moyeu. 6 - Rotor selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est disposé dans un conduit délimitant un premier et un second passage séparés par une paroi, le rotor pouvant tourner à la fois dans le premier et dans le second passage, et le rotor comportant des organes d'étanchéité reliés aux deux bords radiaux opposés de chacune des lames et portant sur la paroi de séparation. 7 - Rotor selon la revendication 6, caractérisé en ce que le conduit comporte un déflecteur annulaire solidaire de sa paroi intérieure, et en ce qu'un joint annulaire fixé autour du rotor au voisinage de sa surface extérieure porte contre le déflecteur et empêche l'écoulement du fluide autour du rotor. 8 - Rotor selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moyeu comporte un premier et un second flasque disposé de part et d'autre des lames et reliés l'un à l'autre par des boulons. 9 - Rotor selon la revendication 8, caractérisé en ce que les lames sont planes et comportent deux surfaces planes opposées s'étendant à la fois radialement et axialement, des encoches constituant un élément de la liaison par crans et encoches étant ménagées dans les bords opposés de chacune des lames, chaque flasque du moyeu comportant une partie axialement en relief dirigée vers la partie axialement en relief correspondante de l'autre flasque, ces parties en relief des flasques étant encastrées dans les encoches des lames de manière à empêcher le déplacement radial de ces dernières. 10 - Rotor selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque flasque du moyeu comporte des bossages répartis circulairement et décalés radialement par rapport aux premières parties en relief, les bossages d'un des flasques étant dirigés vers les bossages de l'autre flasque, et en ce que chacune des lames disposées entre le premier et le second flasque est engagée entre une paire de bossages voisins de chacun des flasques, ces bossages maintenant l'orientation radiale correcte des lames par rapport aux flasques du moyeu. 11 - Procédé de fabrication d'un rotor-échangeur tournant à régénération, caractérisé en ce qu'il consiste à fabriquer plusieurs lames allongées, à former des encoches dans les bords longitudinaux opposés de chaque lame, à utiliser au moins une des encoches comme point de référence pour usiner l'un des bords de chaque lame, à fabriquer un moyeu comportant des parties en relief espacées axialement, à assembler les lames sur le moyeu en engageant les parties en relief dans les encoches, et en disposant les lames radialement à partir du moyeu, de sorte que leur bord coupé soit situé radialement à l'extérieur du moyeu, et à disposer un agent de transfert perméable au gaz entre les lames voisines. 12 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il consiste à ménager sur le moyeu plusieurs bossages axiaux répartis circonfé rentiellement, espacés les uns des autres, et décalés radialement par rapport aux parties en relief du moyeu, et à disposer chaque lame entre une paire de ces bossages pour qu'elle soit maintenue par ceux-ci et que ces bossages coopèrent au maintien de l'orientation radiale correcte des lames s'étendant radialement à partir du moyeu. 13- Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il consiste à prendre un des bords longitudinaux de chaque lame comme bord de référence pour pratiquer les encoches dans les lames.