Brevet FR2194931A1 — publié le 19740301

L'invention concerne des installations de combustion, en particulier pour grosses centrales thermiques et a pour but de répondre au désir de perfectionnements supplémentaires des réchauf- feurs d'air à récupération utilisés dans de telles installations. L'évolution technique des centrales thermiques a conduit au cours des dernières décennies à des unités de générateurs de plus en plus grandes et d'une capacité de production de plus en plus élevée. En parallèle à cette évolution, on a mis au point de la même manière des unités de plus en plus grandes pour le réchauffage de l'air. En ce qui concerne l'aménagement des installations de réchauffage dtair, il existe toutefois des avis différents entre les fabricants de chaudières, d'une part, et les exploitants, d'autre part.Les fabricants de chaudières ont tendance à n'utiliser qu'un gros réchauffeur d'air pour chaque installation de chaudières pour des raisons de normalisation0 Les exploitants de chaudières ont par contre intérêt à répartir la puissance totale sur deux réchauffeurs distincts pour ne pas être tributaires d'un réchauffeur d'air unique. La distance séparant ces réchauffeurs d'air l'un de l'autre est choisie suffisamment grande pour permettre l'accessibilité indispensable aux réchauffeurs d'air et à l'installation de chaudière correspondante.L'interposition de tels réchauffeurs d'air séparés dans les parcours des fumées de l'installation de chaudière entrasse toutefois une dépense importante de gaines, de compensateurs, de calorifuges de registres et de pièces de ramification, ce qui a pour conséquence un grand encombrement, ainsi que des frais d'installation élevés. Le soutien de réchauffeurs d'air séparés sur la charpente de la chaudière ou sur le bâtiment entourant la chaufferie entrasse de plus une dépense considérable. Un autre inconvénient réside en ce que deux réchauffeurs d'air séparés conduisent à une hauteur appréciable de la chaufferie, car ils doivent rester accessibles de même que la chaudière. Pour de petits réchauffeurs d'air de structure particulièrement simple, savoir pour des réchauffeurs d'air du type "package", il a été déjà proposé de juxtaposer directement plusieurs réchauffeurs d'air en une installation unique de chaudière (bre- vet USA NO 1.985.268, fig. 1). Cette proposition se fondait sur l'idée de se contenter d'une seule dimension ou d'un petit nombre de dimensions de réchauffeurs d'air pour un nombre aussi grand que possible de puissances de chaudières différentes.Cette propo sition se fondait également sur plusieurs réchauffeurs d'air totalement séparés les uns des autres, de sorte que les frais étaient proportionnels au nombre et aux dimensions de ces réchauffeurs d'airs Ce mode de couplage en parallèle de plusieurs réchaS- feurs d'air, proposé il y a déjà longtemps, ne s'est cependant pas répandu en pratique C'est pourquoi on n'a jamais associé à une chaudière qu'un seul réchauffeur d'air du type "package", même dans de petites installations0 L'invention repose sur l'observation que, en particulier pour des chaudières en tour, dont le principe est de réaliser une construction aussi compacte que possible sur une surface de base réduite de l'ensemble de l'installation, on peut réduire considérablementla place occupée par deux réchauffeurs d'air associés Si on les groupe. L'installation de réchauffeurs d'air conforme à l'invention résout ce problème, Elle part donc des installations connues en soi, qui se composent de deux ou plusieurs réchauffeurs d'air montés en parallèle avec masse d'accumulation rotative et raccordements de gaines au repos, et se distingue des installations connues de ce genre par le fait que les rotors des ré chauffeurs d'air sont disposés, avec les côtés des fumées tournés l'un vers l'autre, dans un carter commun, à l'intérieur duquel se trouvent les gaines de passage de fumées des deux rotors, formant une seule gaine de fumées cohérente, de grande section correspondante, cependant qu'entre les rotors sont assujetties des t8les directrices de recouvrement. Cet agencement a pour effet de raccourcir sensiblement les gaines parcourues par le courant de fumées et d'éviter des chan gements de direction. Il en résulte une simplification du calorifugeage de ces gaines, ainsi que des gains importants sur les longueurs des canalisations et, par suite, sur leurs calorifuges. Une importance particulière s'attache en outre à la suppression de pièces de ramification, qui étaient jusqu'à présent nécessaires pour répartir le courant de fumées sur les unités de réchauffeurs d'air séparées. Le soutènement des gaines est enfin simplifié aussi. te groupement de deux rotors à l'intérieur d'un carter en une unité entrasse en effet simultanément une diminution du nombre des points d'appui servant à supporter les gaines sur la charpente de la chaudière ou le bâtiment environnant. Une suspension de l'installation de réchauffeurs d'air dans la chaufferie facilite en outre tout particulièrement l'accès à la chaudière et à l'installation de réchauffeurs d'air. Sur le plan du fonctionnement, l'agencement conforme à l'invention procure également différents avantages qui seront exposés par la suite en référence aux exemples de réalisation. A la manière indiquée, on peut envisager en tout cas le groupement de deux, de trois ou même de quatre réchauffeurs d'air I1 peut être avantageux alors de disposer, dans chaque gaine de fumées commune, des cloisons de séparation qui offrent la possibilité non seulement de subdiviser les gaines groupées des divers réchauffeurs d'air, mais aussi d'améliorer l'alimentation en fumées des divers rotors. L'avantage résultant d'une économie sur les carters étanches au gaz, devant assumer en même temps des fonctions de support, ainsi que sur les appuis, est conservé dans ce cas.Un tel groupement par construction de plusieurs unités représente donc un progrès, même si les gaines juxtaposées sont subdivisées d'emblée par une telle cloison de séparation, de sorte que chacun des réchauffeurs d'air groupés dans l'installation forme, sur le plan du fonctionnement, une unité autonome. Pour illustrer l'invention, on a représenté dans le dessin trois exemples de réalisation ; savoir Fig. 1 une installation à deux réchauffeurs d'air groupés, Fig. 2 une installation à trois réchauffeurs d'air et Fig. 3 une installation à quatre réchauffeurs d'air. Dans l'installation selon la fig. 1, les deux rotors 1 et 2 sont groupés en un carter commun 3. Pour soutenir ce carter, il est prévu ici deux supports 4 et 5, qui sont orientés à 900 perpendiculairement à l1aIe longitudinal de l'installation et dont les extrémités en saillie 6,7 et 8,9 reposent sur des appuis ver tieaux (non représentés), ou sur des poutres horizontales de la charpente de la chaudière ou du bâtiment. tes deux moitiés du carter se soutiennent ainsi mutuellement. I1 est toutefois prévu dans ce cas deux autres appuis 10 et 11 assujettis aux deux moitiés du carter sur leurs lignes extrêmes. Les deux réchauffeurs d'air ont en commun un piètement de fumées rectangulaire 12, dans lequel s'engagent les rotors 1 et 2. Les deur piétements d'air 13 et 14 sont nécessairement séparés l'un de l'autre. A l'intérieur de la gaine de fumées sont dispo sées des tales directrices 15, transversales par rapport aux axes des rotors et sapsohant le courant de fumées de passer librement entre les rotors 1 et 2. Ces tales directrices sont montées de préférence du coté de l'entrée et inclinées vers les rotors pour leur amener le courant de fumées avec une turbulence aussi réduite que possible.De telles tôles directrices sont superflues du c8té de la sortie des fumées. il est prévu en outre dans ce cas une cloison de séparation 16, parallèle aux axes et à laquelle font suite les deux tôles directrices 15, de aorte que cette subdivision du courant de fumées assure l'alimentation en fumées des deux rotors. Cette cloison de séparation 16 peut s'étendre plus ou moins loin dans la gaine de fumées à l'opposé de la direction du courant pour effectuer prématurément une subdivision uniforme du courant de fumées. Cet élément de prolok6ement peut être toutefois mis hors circuit et même titre entièrement supprimé dans certaines conditions. il est prévu de plus deux volets 17, dont on n'a représenté que celui se trouvant du côté gauche. Ces volets, faciles à manosi- vrer de l'extérieur, servent à régler l'arrivée des fumées aux deux rotors, car il est souhaitable naturellement que les deux rotors soient alimentés uniformément0 tes arbres de ces volets 17 sont disposés pareillement transversalement, c'est-à-direparal- lèsent aux supports 4 et 5, de façon à Autre accessibles de l'extérieur et à permettre une manoeuvre facile des volets. L'installation de réchauffeurs d'air selon la fig. 2 repréaente un groupement de trois réchauffeurs d'air, dont les rotors 21,22 et 23 sont logés dans un carter commun 60. Comme précédemment, il est prévu dans ce cas deux supports 24 et 25, tendant le long des axes géométriques des rotors 21 et 22. Par leurs extrémités respectives 31,34 et 32,33, ces supports reposent sur des appuis verticaux ou sur des poutres horizontales. Pour le troisième réchauffeur d'air est inséré un support transversal 26, rigidement réuni aux supports 24 et 25. Un tel système de supports 24/25/26 peut entre disposé sur la face inférieure de l'installation, de sorte que les trois réchauffeurs d'air reposent sur ce système de supports.En supplément, il peut Titre prévu au-dessus de l'installation un système de supports correspondants, les appuis verticaux se prolongeant alors Jusqu't ce système supérieur de supports. Les fumées sont amenées par un piétement 27, à l'intérieur duquel sont disposées de nouveau des tôles directrices 38. Ces tôles directrices 38 recouvrent le passage libre entre les trois rotors et obligent de ce fait le courant de fumées à traverser complètement les trois rotors. Les tôles directrices 38 ne sont pas planes, mais avantageusement inclinées par rapport aux trois rotors, ce qui diminue le risque de formation de turbulences qui entraSneraient une subdivision irrégulière du courant de fumées et, par suite, une moins bonne utilisation de la chaleur, Outre les appuis précités aux extrémités des deux supports 24 et 25 qui soutiennent principalement les lourds rotors, il est prévu dans ce cas d'autres appuis particuliers 35,36 et 37 pour le carter commun 600 tes piètements d'air 28,29 et 30 sont comme précédemment séparés l'un de l'autre dans l'espace. Pour isoler la gaine de fumées des gaines d'air, des joints d'étanchéité 39 et 40 sont montés aux emplacements de transition. il est judicieux d'équiper ces joints de manettes d'actionnement accessibles de l'extérieur pour permettre un réglage exact en service. Il existe pour cela différentes possibilités de construction, sur lesquelles il est superflu de revenir de façon plus détaillée. Il est avantageux de grouper en une seule les manettes commandant deux joints d'étanchéité voisins et de munir cette manette commune d'un organe de manoeuvrez Dans le troisième exemple de réalisation selon la fig. 3, quatre réchauffeurs d'air sont groupés en une unité. il s'agit ici des quatre rotors 61a62,63 et 64, entourés d'un carter commun 650 tes deux rotors 61,62 sont soutenus sur le support 66 et les rotors 63,64 de la même manière sur le support 67. tes extrémités 68,69,70 et 71 de ces deux supports 66 et 67 reposent à leur tour sur des appuis verticaux ou sur des poutres horizontales. Bien que le poids du carter 65 soit absorbé en grande partie par les deux supports 66 et 67 auxquels sont fixés les rotors, il est prévu des appuis supplémentaires 72,73,74 et 75 pour les parties en surplomb du carter. Il peut s'agir là, comme précédemment, de deux supports 66 et 67 ou de deux paires de supports. Dans cet exemple de réalisation, il est prévu aussi des tôles directrices 76, qui amènent le courant de fumées aux rotors avec une turbulence aussi faible que possible. Une différence avec les deux exemples de réalisation susdécrits réside en ce que les gaines d'air sont supplémentairement groupées deux par deux. C'est ainsi que les gaines d'air des deux rotors 61 et 62 possèdent un piètement d'air commun 79. tes gaies d'air des rotors 63 et 64 sont groupées pareillement en un piètement d'air commun 80. il suffit par conséquent de deux gaines des pour amener l'air froid aux quatre réchauffeurs d'air, ainsi que de deux gaines du côté chaud pour évacuer l'air réchauffé. Bes tôles directrices sont montées dans la gaine d'air de préférence du c8té de ltentrée, c'est-à-dire du côté froid dans ce cas, et encore avec une inclinaison vers les rotors, pour assurer une admission d'air exempte de turbulence et une répartition uniforme de l'air. Pour assurer l'étanchéité entre les deux gaines d'air ainsi créées et la gaine de fumées commune, il est prévu comme précédemment des garnitures 77 et 78, savoir entre loe rotors 61 et 62 et entre les rotors 63 et 64. L'installation de réchauffeurs d'air conforme à l'invention peut être disposée à volonté dans le parcours descendant ou dans le parcours ascendant de la chaudière considérée. Diverses simplifications résultant de l'agencement selon l'invention se traduisent favorablement sur les frais de fabrication. Des parties importantes du carter, nécessaires pour des réchauffeurs d'air indépendants, sont supprimées. Le carter commun possède une surface de paroi plus petite. S'il est vrai que des tôles directrices sont indispensables entre les rotors à l'intérieur de la gaine de fumées commune, ces t8les directrices se trouvent dans la zone des pressions de fumées égales et ont pour seule mission d'empêcher les fumées de contourner les rotors. il en est de même des tôles directrices dans la gaine d'air.Ces t8les directrices ne sont par conséquent que des tôles relativement minces, qui n'exercent aucune fonction de portage et dont le prix de revient et le poids ne jouent de ce fait qu'un rôle secondaire. En raison du remplacement des carters individuels par un seul carter commun, le nombre des appuis de l'installation de réchauffeurs d'air est moindre, en particulier grâce à la possibilité de grouper les points d'appui du rotor et du carter. Cette diminution du nombre des points d'appui s' accompagne d'une réduction de la dépense, non seulement en ce qui concerne l'installation de réchauffeurs d'air elle-même, mais aussi dans une large mesure le soutènement de l'installation sur la charpente de la chaudière ou dans la chaufferie. Un avantage supplémentaire devant être souligné réside en ce que la construction compacte fait gagner de la largeur et de la profondeur de montage, d'autant plus que la place nécessaire pour soutenir le carter et pour les brides de carter, indispensables autrement entre les rotors, est supprimée. Un autre gain de place important résulte du tracé plus simple des gaines de fumées et d'air. Les dessins servent seulement à illustrer le principe fondamental de l'invention en référence à des représentations simples. Il est possible évidemment d'y apporter des modifications. C'est ainsi, par exemple, que, dans la forme de réalisation selon la fig. 1, l'ensemble de la paroi du carter se compose de deux demi-enveloppes de cylindres de révolution et de deux surfaces planes réunissant tangentiellement entre elles ces deux demi-enveloppes. En pratique, il sera Judicieux de rétreindre ces deux surfaces planes en leur milieu, approximativement dans les intervalles libres subsistant entre les deux rotors. Des surfaces cintrées de ce genre permettent au carter d'absorber élastiquement les dilatations thermiques se produisant en service. Des retreints correspondants pourraient être envisagés aussi pour les parties de paroi, représentées à surface plane, des carters des exemples de réalisation selon les fig. 2 et 3. En ce qui concerne le soutènement des rotors et du carter, il a été dé signalé plus haut que les supports peuvent être disposés aussi bien au-dessous des rotors qu'audessus. En vue de l'obtention d'une stabilité particulièrement élevée, on peut utiliser également des paires de supports, de telle manière que le support inférieur de chaque paire absorbe la charge et porte dans ce but le palier de butée du rotor correspondant, tandis que le support supérieur de cette paire reçoit le palier de guidage et peut être par conséquent moins largement dimensionnd.On peut évidemment adopter aussi la fonction inverse. REVENDI CAT IONS 1. Installation de rêchauffeurs d'air avec chauffage par Qss fumées, qui se compose de deux ou plus de deux réchauffeurs d'air montés en parallèle avec masse d'accumulation rotative et raccordements de gaines au repos, ladite installation étant caractérisée en ce que les rotors des réchauffeurs d'air sont disposés, avec les côtés des fumées tournés l'un vers l'autre, dans un carter commun, à l'intérieur duquel se trouvent les gaines de passage de fumées des deux rotors formant une seule gaine de fumées cohéren- te, de grande section correspondante, et en ce qu'entre les rotors sont assujetties des tôles directrices de recouvrement. 2. Installation de réchauffeurs d'air selon la revendication 1, caractérisée en ce que le carter commun et les paliers des arbres de rotor sont portés par des rails, qui s'étendent en haut et'ou en bas le long des axes géométriques des réchauffeurs d'air. 3. Installation de réchauffeurs d'air selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant deux réchauffeurs d'air et caractérisée en ce que les deux carters et les deux rotors sont portés par deux rails ou paires de rails qui sont orientés transversalement à 900 par rapport à l'axe longitudinal du carter d'ensemble. 4. Installation de réchauffeurs d'air selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant trois réchauffeurs d'air et caractérisée en ce que les axes des trois rotors sont disposés symétriquement suivant les sommets d'un triangle, deux réchauffeurs d'air étant tournés l'un vers l'autre par les côtés des fumées, tandis que le troisième réchauffeur d'air est orienté, par son côté des fumées, perpendiculairement au plan joignant les axes des deux réchauffeurs d'air précités, et que le châssis porteur comprend deux rails ou paires de rails passant par les axes des deux premiers réchauffeurs d'air normalement à leur plan de jonction, tandis qu'un troisième rail (ou paire de rails) qui réunit entre eux les deux rails parallèles (ou paires de rails) et passe par l'axe du troisième réchauffeur d'air, porte le rotor de ce troisième réchauffeur d'air. 5. Installation de réchauffeurs d'air selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant quatre réchauffeurs d'air et caractérisée en ce que les axes géométriques des quatre réchauffeurs d'air sont disposés suivant les angles d'un carré, les réchauffeurs d'air voisins formant deux par deux une paire et étant tournés l'un vers autre par leurs côtés des fumées, tandis que le toids de chaque carter et rotor est absorbé par un rail ou une paire de rails, se trouvant dans le plan joignant les deux axes de chaque paire0 6. Installation de réchauffeurs d'air selon la revendication 5, caractérisée en ce que les deux gaines d'air de chacune des deux paires de réchauffeurs d'air sont également groupées et forment une gaine d'air commune de grande section correspondante. 7. Installation de réchauffeurs d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les tronçons de carter des divers réchauffeurs d'air sont chacun soutenus extérieurement par un support supplémentaire du côté de la gaine d'air. 8. Installation de réchauffeurs d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractériséeen ce que les parois latérales verticales du carter sont légèrement rétreintes vers l'intérieur entre deux rotors voisins pour épouser approximativement la forme cylindrique des rotors.