Brevet FR2195783A1 — publié le 19740308

La présente invention concerne des perfectionnements aux échangeurs thermiques rotatifs. On connut déåd des échangeurs de température caractérisés essentiellement par un ventilateur hélicordal dans ou au contact des ailes duquel circule un liquide dont le déplacement peut être provoqué soit par tout dispositif indépendant du ventilateur, soit par le ventilateur luimeAme disposé de manière à former pompe centrifuge. Plus particulièrement on connait de tels échangeurs constitués par des conduits tubulaires juxtaposés groupés de manière à former un certain nombre d'ailettes hélicot- dales et reliés à leur extrémité externe par un collecteur annulaire, le liquide réfrigérant circulant sous l'action dtune pompe ou autre du centre à la périphérie puis de la périphérie à une évacuation centrale.On a aussi proposé un dispositif comportant des ailettes creuses closes à une extrémité, montées par leur autre extrémité sur un arbre entraîné en rotation par tous moyens et à la vitesse appropriés, deux alésages concentriques ménagés dans ledit arbre, une cloison dans chaque ailette, ladite cloison fermant deux chambres qui communiquent entre elles à leur extrémité éloignée de 11 arbre et respectivement chacune avec l'un desdits alésages concentriques. Ces divers dispositifs connus sont relativement effioa- ces lorsqu'ils sont neufs, mais leur construction est assezdéli- cate et ils exigent un entretien soigneux à cause des nombreux canaux qu'ils comportent et dont la section diminue du fait des dépôts qui s'y produisent (tartre ...) en fonctionnement. I1 en résulte qu'après une certaine durée de service, le refroidissement obtenu devient insuffisant et qu'il est indispensable de nettoyer les conduits ou canaux pour obtenir de nouveau le refroidissement normal. On a d'ailleurs constaté que ces échangeurs thermiques n'ont en moyenne qu'un effet assez faible puisque pour une température de 3000 à leur entrée, on n'obtient à la sortie pour un jeu de quatre ailettes qu'une température de 2900, par le fonctionnement de l'échangeur. Or, il a été constaté que les divers inconvénients précités pouvaient être éliminés d'une manière très simple lorsque, selon la présente invention l'échangeur rotatif est constitué par un certain nombre d'ailettes creuses montées sur un arbre en rotation et fermées à leurs extrémités externes, l'entrée de la- gent servant à l'échange thermique étant axiale et en communica tion avec la chambre formée dans la première ailette, ladite ailette étant reliée du côté de l'axe à la seconde ailette et ainsi de suite jusqu'à la dernière ailette qui est, du côté de l'axe de rotation, reliée à la sortie de l'agent échangeur. Le dispositif selon l'invention peut fonctionner en circuit fermé, c'est-à-dire qu'une pompe ou autre, par exemple entratnée par le moteur dont il y a lieu d'assurer le refroidissement, assure le déplacement de l'agent à travers les chambres des ailettes jusqu'à la sortie de celles-ci d'où il est ramené, refroidi, à l'admission de la pompe; le dispositif pourrait aussi fonctionner en circuit ouvert, la pompe aspirant alors dans un réservoir de l'agent froid (ou chaud) et l'agent refroidi (ou réchauffé) à travers l'échangeur rotatif étant envoyé dans un second réservoir. On a constaté que dans un tel dispositif, recevant un agent échangeur thermique en circulation pour une température de 3000 à l'entrée et comportant le meme nombre d'ailettes que le dispositif connu précité, on obtenait à la sortie une tempérFture de 2500, c'est-à-dire que, toutes choses étant égales par ailleurs, la diminution de température obtenue est 4 fois plus élevée dans le dispositif de l'invention. On a décrit ci-après en se référant au dessin annexé un exemple de réalisation de l'échangeur rotatif selon l'invention, appliqué au refroidissement d'un moteur thermique. Dans ce dessin Fig. 1 est une vue schématique en coupe de l'échangeur selon l'invention; Fig. 2 en est une vue développée dudit échangeur; Fig. 3 représente une vue en bout de l'ensemble ailettes. Le liquide de refroidissement d'un moteur est contenu dans une chambre 1 entourant les parties chaudes du moteur; cette chambre est reliée à un alésage central 2 et un alésage annulaire 3 ramène le liquide refroidi dans une chambre 4 d'où il retourne dans le circuit d'utilisation. Des joints tournants 5 et 6 sont ménagés autour de l'arbre 7 coaxial aux alésages 2 et 3. Sur l'enveloppe extérieure de l'arbre 7 sont montées un certain nombre d'ailettes creuses 81 à 86, fermées à leurs extrémités opposées à l'arbre. L'une des ailettes, 81 dans l'exemple, est directement reliée à l'alésage central 2; la dernière ailette, 86 dans l'exemple, est directement reliée à l'alésage annulaire 3.Dans ces conditions, sous 11 effet d'une pompe non représentée de type connu et entraînée par l'arbre 7, le liquide circule suivant les flèches de la chambre 1 dans l'alésage central 2, pénè- tre dans l'ailette 81, s'écoule ensuite successivement et simultanément dans les ailettes 82 à 86 d'où il ressort dans l'alésage 3 pour regagner la chambre 4 où il est repris par la pompe, envoyé dans la chambre 1 et le cycle d'échange se reproduit ensuite. Â la figure 3, toutes les ailettes h Q 86 comportent une cloison intérieure 9 fixée sur la paroi de 1' alésage central 2. On pourrait aussi ne prévoir une telle cloison que dans les première (81) et dernière (86) ailettes. L'échangeur selon l'invention peut traiter des milieux solides pulvérulents et des milieux fluides; l'écoulement peut 8- tre combiné avec une compression ou une détente de l'un au moins des milieux. L'échangeur peut servir à refroidir ou à mettre en température l'un des milieux. La forme et le pas des ailettes ainsi que leurs dimensions, la vitesse de rotation de l'arbre sont choisis dans chaque cas en fonction des résultats recherchés et des volumes à traiter dans un temps donné. L'invention permet d'obtenir des traitements efficaces sans nécessiter un entretien particulier. REVENDlCAIONS. 1. Perfectionnements aux échangeurs thermiques munis de moyens rotatifs de circulation d'un agent échangeur et entraînés en rotation, par exemple par un moteur à refroidir, caractérisés en ce que les moyens sont constitués par un certain nombre d'ailettes creuses solidaires de l'arbre de rotation et fermées à leurs extrémités éloignées dudit arbre, et communiquant entre elles du côté de cet arbre, la première ailette étant reliée à 1'entrée de l'agent échangeur et la dernière à sa sortie. 2. Perfectionnements selon la revendication 1, caractérisés en ce que au moins les première et dernière ailettes sont séparées en deux chambres par une cloison s'arretant à une certaine distance de ltextrémité libre des ailettes.