Brevet FR2272361A1 — publié le 19751219

Da présente invention concerne généralement et a essentiellement pour objet un dispositif formant échangeur de chaleur rotatif ou tournant, régénérateur ou récupérateur ou analogue, en particulier pour préchauffer des gaz d'échappement bruts dans des systèmes de post-combustion de gaz d'échappement ou analogues ainsi que les diverses applications et utilisations résultant de sa mise en oeuvre et les ensembles, appareils, nachines, équiperents et installations pourvus de tels dispositifs. Des échangeurs de chaleur régénératifs ou récupérateurs corportent une chambre cylindrique dans laquelle la chambre régénératrice ou récupératrice et les fluides ou agents échangeurs de chaleur en écoulement entrants et sortants exécutent un mouvement continu les uns relativement aux autres La chambre cylindrique est partagée en des subdivisions en forme de secteurs occupées par un corps échangeur de chaleur consistant en des éléments riétalliques et/ou en céramique séparés, isolés ou discrets ou, en particulier dans le présent dondaine d'intérêt, en une nasse en forme de particules.La chambre peut tourner ou bien peut être fixe Des conduits de liaison, pour les agents ou fluides échangeurs de chaleur1 qui sont adjacents aux deux faces extrêmes de la chambre régénératrice ou récupératrice, sont séparés ou isolés hermé- tiquement les uns des autres au moyen d'éléments de jonction, de fermeture ou d > obturation étanche. Si du gaz brut, qu est sous une pression plus grande, est amené à etre mélangé avec le gaz propre, épuré ou dépoussièré (qui est à une pression inférieure à celle du gaz brut dans des installations de post-combustion), ie gaz propre, épuré ou dépoussiéré devient contamine ou pollué.Une contamination ou pollution de ce genre et l'évacuation résultante de matière nocive ou nuisible sont essentielle ent provoquées jar le fait qu > à chaque tour de rotation des conduits de liaison de la chambre régénératrice, a charge de gaz brut, emprisonnée dans un secteur donné quelconque au mo@ent où il parvient entre des elerlents de joint d'étanchéité opposés. est expulsée ou refoulée hors du secteur de la chambre régénératrice pour parvenir dans le courant de gaz propre, épuré ou dépoussiéré, par l'écoulement subséquent de gaz propre ou dépoussiéré au fur et à @esure que le secteur se dégage ou s'éloigne des éléments d'obturation étanche.Ceci a lieu continuellement à une face extrême de la chambre régénératrice le long de la bande radiale de joint d'étanchéité particulière en dessous de laquelle la surface chauffante se déplace pour passer du gaz brut au gaz épuré ou dépoussiéré. I1 est connu de prévoir une chambre à gaz formant écluse ou canal de décharge ou de vannage dans un échangeur de chaleur régénératif (par exemple conformément à la de--ande de brevet fédéral allemand n P 23 64 273.1) qui relie la masse régénératrice à travers des ouvertures à des orifices réglables. Au moyen de ces ouvertures, il est possible d'éliminer continuellement le contenu de la chambre for.ant écluse Qu canal de vannage ou de décharge par aspiration ou succion et en des quantités contrôlées. Cependant dans des installations de post-combustion, un tei dispositif ne peut pas être employé pour empêcher le gaz brut sous pression plus élevée de s'écouler dans le gaz dépoussiéré à refroidir. Par ailleurs, il n'est pas désirable, dans ces installations, d'utiliser des gaz dépoussiérés chauds qui constituent l'un des agents.ou fluides échangeurs de chaleur comme gaz de balayage, de refoulement ou d'expulsion puisque cela nécessiterait un ventilateur soufflant à gaz chaud coûteux D'autre part, une contamination ou pollution du gaz dépoussiéré peut être empêchée seulement si la chambre formant écluse est balayée par un autre agent ou fluide de balayage approprié (par exemple de l'air). En résumé, c'est par conséquent un but de l'invention d'empêcher l'échappement du gaz brut à pression plus élevée dans le gaz dépoussiéré en cours de refroidisse. eiit. Un autre but de l'invention est de créer une structure perfectionnée de fermeture étanche ou de jonction ou d'obturation hem@étique et en même temps d'empêcher une conta@ination du gaz dépoussiéré pendant l'élimination par aspiration de la charge de gaz brut de la chambre régénératrice. Conformément à l'invention, il est prévu un échangeur de chaleur régénérateur rotatif pour échange de chaleur entre deux agents ou fluides, l'échangeur comportant une chambre régénératrice cylindrique ayant deux faces axiales extrêmes, un conduit pour amener au moins l'un des fluides d'échange thermique à chacune des faces axiales extrêmes, des élements d'obturation ou de jonction étanche adjacents aux faces axiales extrêmes pour isoler ou séparer les conduits de façon étanche de la chambre et renfermant ou entourant un secteur de la face extrême de la chambres, ces éléments de joint d'étanchéité comprenant des bandes s'étendant radialement par rapport à la chambre tandis qu'il est prévu deux telles bandes adjacentes à un bord, s'étendant radialement, de chaque conduit et définissant un intervalle entre celles-ci, une chambre de décharge formant écluse montée au-delà de chaque face axiale extrer.le relativement auxdites bandes pour être séparée des deux fluides et en communication gazeuse permanente avec l'intervalle ou l'espace intermédiaire compris entre celles-ci, et des tuyauteries ou canalisations pour amener le gaz de balayage aux chambres de décharge formant écluses et pour l'évacuer de celles-ci.Les bandes de joint d'étanchéité peuvent être prévues de telle manière que chaque bande de joint d'étanchéité s'étend suivant un angle de secteur d'approximativement 150 à 309 et elles sont.déplacées ou décalées l'une par rapport à l'autre d'une faible distancie angulaire d'approximativement 10 à 50 et ces deux bandes de joint d'étanchéité séparent respectivement, des canaux d'écoulement principaux des fluides échangeurs de chaleur, une chambre de décharge formant écluse en forme de secteur à laquelle sont reliés des tuyaux ou conduites de gaz de balayage dans lesquels est aménagé ou installé, d'un côté de l'agencement d'obturation étanche, un organe de commande ou de régulation pour régler la quantité de gaz de balayage tandis que la chambre fondant écluse, sur la face extrême, disposée du coté opposé, de la chambre régénératrice est reliée à une conduite qui permet à un gaz dépoussiéré froid non contaminé ou à un autre gaz de balayage approprié d'être fourni au secteur de chambre disposé dans la région d'isolement ou de fermeture étanche. Conformément à un autre mode de réalisation de l'invention, l'élimination par aspiration des gaz bruts de la chambre formant secteur disposée dans la zone d'isolement ou de fermeture étanche et le balayage simultané de cette chambre avec un agent ou fluide de balayage propre ou autre fluide approprié (par exemple de l'air)ait lieu continuellement au moyen d'un ventilateur soufflant qui, conjointement avec le gaz de balayage, ramène le gaz brut, éliminé par aspiration,par recyclage dans le courant de gaz brut. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre dexenbple non lir.litatif illustrant un mode de réalisation spécifique actuelJe..lent préféré de l'invention et dans lesquels - la figure 1 représente une vue de côté en élévation, partiellement en coupe transversale suivant la ligne de section I-I de la figure 2 ; et - la figure 2 est une vue de-dessus ou en plan d'une partie du mode de réalisation, en coupe transversale suivant la ligne de section II-II de la figure 1. Un chambre régénératrice 1 contient une masse d'échange thermique en forme de particules solides et des conduits de liaison sous la forme de capots 2 et 3 pour les fluides échangeurs de chaleur s'étendent des deux côtés des faces axiales extrêmes de la chambre, avec des châssis, bâtis ou cadres de fermeture étanche 4 pour empêcher le mélange des fluides autour des extrémités des apots 2 et 3. L'autre des fluides échangeurs de chaleur est contenu dans une enveloppe (non représentée) et est extérieur aux capots 2 et 3. Les châssis ou cadres 4 sont identiques (seul le châssis supérieur 4 étant représenté sur la figure 2) et chacun comporte, à un bord, une bande de joint d'étanchéité unique 5 s'étendant radialement et, à l'autre bord, des bandes de joint d'étanchéité jumelées 5' et 5" disposées à une faible distance angulaire relative d'approxi@ative@ent 1 1 -D l'une de l'autre pour définir un intervalle étroit entre cel es-ci Celles-ci comportent, montée sur elles, une chambre de décharge ou formant écluse G en forme de secteur, séparée des deux canaux d'écoulement principaux des fluides échangeurs de chaleur sur chaque face axiale extrême de la chambre régénératrice 1.Des tuyaux à gaz 7 sont reliés aux chambres de décharge formant écluses 6, dont chacune est en co@munica- tion avec l'intervalle compris entre les bandes 5 et 5" Un régulateur, tel qu'un papillon ou registre ou volet pivotant analogue 8 pour régler le débit ou a vitesse à laquel@e on fait passer le gaz de balayage à travers les chambres est monté dans l'une des conduites de gaz 7 qui est située au-dessus de la chambre de décharge formant écluse supérieure 6, entre cette dernière et an ventilateur soufflant à gaz 9 comme cela est indique sur la figura 1. Chaque bande 5', 5" sous-tend un angle comparable à celui sous-tendu par les parois ou cloisons radiales subdivisant la chambre 1, soit un angle de 15 à 30 . Du gaz dépoussiéré est fourni à ia chambre régénératrice sur la figure 1 vers le haut ou en direction ascendante dans le sens de la flèche 10. Le gaz brut chaud s'écoule dans la direction opposée, c'est-à-dire dans le sens de la flèche il Quand la chambre régénératrice I est du type fixe, les capots de liaison 2 et 3 pour gaz dépoussiéré se déplacent dans le sens de rotation 12 tandis que, dans le type où la chambre régénératrice 1 est tournante, ia chambre régénératrice I se déplace dans le sens de la flèche 13 tracée en traits interrompus et les capots 2, 3 sont fixes Dans chaque cas, les chambres formant écluses 6 sont placées au-dessus de secteurs effectuant le transfert depuis un milieu environnant de gaz brut à un milieu ambiant de gaz dépoussiéré. On peut voir que le gaz brut, même s'ii est à une pression plus élevée que le gaz dépoussiéré, est empêché de se mélanger au gaz dépoussiéré J refroidir et que ceci empêche la contamination du gaz dépoussiéré pendant l'élimination, par aspiration, de la charge de gaz brut e@prisonnée successivement depuis les secteurs de la chambre récénératrice. Il est égale;lent avantageux que, pendant l'aspiration et le balayage sii-:ultanés de ces chaires, il soit possible de contrô@er ou de régler l'écoulement de gaz de balayage au moyen d'organes régulateurs tels que la vanne ou analogue Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'a' titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des oyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et rises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS I. Dispositif formant échangeur de chaleur rotatif régénérateur pour échange thermique entre deux fluides, ledit échangeur étant caractérisé en ce qu'il comporte : une chambre régénératrice cylindrique ayant deux faces axiales extrêmes ; un conduit pour amener au moins l'un des fluides d'échange thermique à chacune desdites faces axiales extrêres ; des éléments de fermeture ou de jonction étanche adjacentes auxdites faces axiales extrsmes pour isoler ou séparer lesdits conduits de façon étanche de ladite chambre et renfermer un secteur de la face extrême de ladite chambre, lesdits éléments de jonction étanche comprenant des bandes stétendant radialement par rapport à ladite chambre tandis qu'il est prévu deux telles bandes adjacentes à un bord, s'étendant radialement, de chaque conduit et définissant un intervalle entre celles-ci une chambre de décharge formant écluse montée au-delà de chaque face axiale extrême relativement auxdites bandes pour être séparée des deux fluides précités et en communication gazeuse permanente avec ledit intervalle entre celles-ci , et une tuyauterie ou canalisation pour amener du gaz de balayage auxdites chambres de décharge formant écluses et pour l'évacuer de celles-ci. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux bandes précitées s'étendent chacune suivant un angle, à l'axe central de la chambre cylindrique précitée, qui est du même ordre de grandeur que celui sous-tendu par des parois ou cloisons de subdivision, s'étendant radialement, de ladite chambre cylindrique. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle précité est compris entre environ 150 et environ 300. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'intervalle précité, entre les deux bandes précitées, sous-tend un angle,à l'axe central de la chambre cylindrique précitée, compris entre environ 1" et environ 5 . 5. Dispositif selon l'une des revendioations précédentes, caractérisé en ce que la tuyauterie précité, communiquant avec au moins l'une des chambres de décharge formant écluses précitées, comprend un élément régulateur pour contrôler ou régler l'écoulement de gaz à travers ladite tuyauterie. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un ventilateur soufflant ou analogue est monté dans la tuyauterie précitée provenant de l'une des chambres de décharge formant écluses précitées, pour extraire du gaz de balayage précité de ladite chambre et le ramener par recyclage à un écoulement entrant de gaz brut pénétrant dans le régénérateur précité. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans une installation destinée à la post-combustion de gaz d'échappement, caractérisé en ce que l'un des fluides d'échange de chaleur précités est un gaz d'échappement brut provenant d'une installation à chaudière tandis que l'autre est de l'air pur.