Brevet FR2377601A1 — publié le 19780811

L'invention concerne les régénérateurs rotatifs échangeurs de chaleur. Dans un échangeur de chaleur de récupération ou régénérateur, une masse d'échange de chaleur, couramment formée d'une garniture serrée en empilage ou faisceau de plaques métalliques absorbant la chaleur, est d'abord interposée dans un passage de gaz chaud pour prélever de la chaleur sur un courant de gaz chaud traversant ce passage.Une fois échauffées, les plaques d'absorption de chaleur passent dans un passage espacé du premier et traversé par de l'air ou autre gaz plus froid et transmettent la chaleur qu'elles ont absorbée au courant gazeux frais. Lorsqu'unie masse d'éléments absorbant la chaleur doit tourner autour d'un axe horizontal, chaque mouvement angulaire qu'elle décrit confère aux plaques élémentaires une agitation plus ou moins importante selon que ces plaques ont été plus ou moins serrées les unes contre les autres lors de leur pose dans l'appareil. Etant donné que les plaques fonctionnent souvent en milieu corrosif et subissent usuellement une agitation continuelle, elles se trouvent corrodées et érodées et, fréquemment, se cassent et deviennent inutilisables. Pour pallier ces difficultés,on a tenté de étroitement maintenir les plaques élémentaires/serrées pour leur épargner des secousses et éviter leur destruction prématurée.Toutefois, prati- quement, on a déterminé que seules quelques plaques situées aux extrémités de chaque compartiment sont étroitement maintenues, celles situées au milieu de chaque compartiment demeurant laches et subissant une agitation continuelle. Ainsi, toutes les plaques de garniture soumises aux conditions de service normales se détériorent rapidement parce qu'elles prennent du jeu et subissent des secousses incontrôlées. Un procédé consistant à déformer les plaques élastiques, sans atteindre leur limite d'élasticité, et à les appliquer à force, sous pression, contre une série de plaques plates intermédiaires, s'est avéré très efficace pour mettre les plaques élémentaires sous contrainte de compression préfixée.Ainsi, chaque plaque en elle-même agit comme un ressort appliquant à la plaque voisine une pression grace à laquelle toutes les plaques demeurent étroitement serrées dans chaque compartiment et cessent de subir des déplacements ou secousses. L'un des objets essentiels de l'invention est d'imposer une courbure constante à des plaques élémentaires voisines afin qutel- les constituent un empilage d'éléments arqués soumis à une pres sionde tassement constante. Toutefois, il est difficile de prévoir un procédé et un appareil de fabrication assurant ce résultat parce que les plaques d'absorption de chaleur à insérer dans les nacelles en forme de secteur peuvent différer par leurs dimensions, leur forme, leur degré de courbure et par leur matériau constitutif. La présente invention a donc pour objet un procédé et un appareil d'assemblage permettant de maintenir les plaques élémentaires d'un ensemble ou faisceau de plaques juxtaposées constamment serrées les unes contre les autres, du fait de leur élasticité propre, sans jamais appliquer à aucune des plaques une déforma tion excédant sa limite d'élasticité. On va maintenant décrire à titre d'exemple un mode de mise en oeuvre de l'invention en se référant au dessin annexé, sur lequel: Fig. 1 est une vue en coupe d'un régénérateur rotatif selon l'invention. Fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1. Fig. 3 représente en perspective, à plus grande échelle, une nacelle compartimentée réalisée selon l'invention. Fig. 4 représente à grande échelle un appareil propre à tasser les plaques d'absorption de chaleur d'une des nacelles constituant un régénérateur rotatif de réchauffage d'air. Le régénérateur échangeur de chaleur comprend essentiellement une enveloppe ou carter 10 renfermant un organe rotatif ou rotor 12 qui contient une masse de matériau 14 absorbant la chaleur, balayé par un courant de gaz chaud qui pénètre dans l'enve- loppe par un conduit d'entrée 16 et s'en échappe par un conduit de sortie 18 après avoir traversé le matériau d'échange situé dans les compartiments intermédiaires.De l'air ou autre gaz froid arrive dans l'enveloppe par un conduit d'entrée 22 et s'en échappe par un conduit de sortie 24 après avoir aussi balayé le matériau d'-échange logé dans les compartiments intermédia7ires.Pendant que les gaz parcourent les trajets respectifs, le rotor 12 tourne autour de son axe sur un arbre de rotor 15, sous l'action d'un moyen moteur 20, afin que chaque partie de la masse d'échange qu'il contient soit alternativement exposée aux gaz chaud et froid. Le matériau d'échange de chaleur porté par le rotor est constitué par une masse de plaques d'absorption de chaleur 26, cannelées ou ondulées, définissant entre elles des passages d'écoulement des gaz chaud et froid. Habituellement, des plaques ondulées alternent avec des plaques plates, un empilage de plaques étant comprimé dans un bâti ou nacelle qui immobilise fermement les plaques les unes par rapport aux autres afin qu'on puisse les manipuler sous forte de masse d'un seul tenant pour les disposer dans un rotor de régénérateur. Chaque nacelle comporte deux plaques d'extrémité cintrées, reliant deux à deux les extrémités intérieures et extérieures de deux parois latérales disposées radialement. Chaque nacelle est garnie d'une série de plaques élémentaires, sensiblement normales à la direction radiale, afin que les passages définis entre plaques s'étendent suivant la direction de traversée du régénérateur par les courants de gaz et d'air. I1 arrive soupent que seules les plaques 26 très voisines des plaques d'extrémité cintrées soient suffisamment déformées pour presser les plaques voisines et les tasser par effet d'élasticité. Cet effet n'atteint pas les plaques 26 situées dans la zone moyenne de chaque nacelle qui, en conséquence, sont bientôt érodées, prennent du jeu, puis deviennent inutilisables. Selon la présente invention, on divise chaque nacelle en plusieurs compartiments concentriques au moyen de plaques de compression cintrées 28, 28A, 28B et 28C. On garnit un à un les compartiments de la nacelle, dont chacun a les dimensions voulues pour que toutes les plaques 26 qu'il contient soient déformées par la compression que leur appliquent les plaques cintrées 28. Pour fabriquer une nacelle du genre décrit, on place une plaque cintrée 28, en dirigeant sa convexité vers le haut, au fond d'un support en U, comme illustré par la figure 3. Le support en U constitue ainsi un râtelier ouvert à une extrémité, dans lequel on empile un certain nombre de plaques élastiques 26. Après avoir ainsi assemblé un nombre préfixé de plaques, on superpose à ltem- pilage de plaques 26 une seconde plaque convexe 28A, sensiblement concentrique à la plaque 28. On applique alors à la plaque 28A une force de compression suffisante pour que les plaques 26 fléchissent, sans dépasser leur limite d'élasticité, et prennent une courbure analogue. Sans cesser d'appliquer la compression à la plaque cintrée 28A, on soude en 33 les bords opposés de cette plaque aux parois latérales 30 de la nacelle.Une fois la plaque cintrée 28A réunie à ces parois 30, on cesse d'exercer la compression et la tendance normale des plaques 26 à sé redresser suffit à maintenir en permanence ces plaques serrées les unes contre les au tres. On pose ensuite dans le compartiment B un second empilage de plaques 26, auxquelles on superpose une plaque pré-cintrée 28B. On presse encore la plaque 28B jusqu'à déformer toutes les plaques 26 contenues dans le compartiment, sans dépasser leur limite élastique, puis on soude par ses bords la plaque 28B aux parois 30 pour rendre permanent le cintrage des plaques 26. On pose encore d'autres empilages dans des compartiments suivants C, D, prévus en nombre voulu, et on les recouvre de plaques cintrées 28C et 28D qu'on soude pour assurer le cintrage permanent de toutes les plaques 26 de la nacelle, qui sont ainsi suffisamment déformées pour porter étroitement les unes contre les autres. On estime qu'en général, une pression de 55 à 85 kPa, appliquée aux plaques assemblées normalement à leur plan, est adéquate pour maintenir toutes les plaques étroitement serrées pendant un temps de service normal. Toutefois, il est facile d'appliquer aux empilages de plaques une pression moindre ou supérieure pour obtenir le'degré souhaité de tassement des plaques. L'invention est encore relative à un tréteau de montage destiné à maintenir empilées une série de plaques d'absorption de chaleur, en combinaison avec un dispositif propre à appliquer aux plaques une pression préfixée à l'aide d'un piston cintré. Le piston a une largeurangulaire réglable, ce qui lui permet de pénétrer plus ou moins profondément en direction radiale entre les parois latérales divergentes de chaque nacelle, tout en demeurant toujours à une distance préfixée de ces parois. Le tréteau de support de nacelle comprend deux parois 36 latérales divergentes, faisant ensemble un angle de 30 , afin de jouer le rôle de gabarit extérieur vis-à-vis de la nacelle destinée à former, par assemblage avec d'autres nacelles semblables, un rotor complet du type indiqué sur la figure 2. On pourra modifier l'inclinaison relative de 300 choisie à titre d'exemple, ainsi que les dimensions et formes des nacelles sans modifier la conception essentielle de l'assemblage. Un organe horizontal 38 reliant les parois latérales 36 cons titue un fond destiné à soutenir l'extrémité intérieure de chaque nacelle. 30 Un bâti/de nacelle en forme de U, en feuille d'acier, est inséré dans le tréteau 36-38. On place alors au fond de ce bâti une plaque d'extrémité cintrée 28, dont on dirige la convexité vers le haut comme illustré par la figure 4. Par dessus la plaque cintrée 28, on empile des plaques élémentaires 26, auxquelles on superpose une plaque cintrée 28A. On amène alors un vérin hydraulique 44, monté à l'extrémité d'un support robuste non représenté, au-dessus de l'empilage de plaques. Le vérin 44 manoeuvre un piston 46, à largeur angulaire réglable grâce à des croisillons latéraux 50 coulissant radialement le long d'une tige de piston 48.On ajuste manuellement le piston arqué 46 pour faire porter fermement ses patins extrêmes 52 et médian 54 contre la plaque cintrée 28A; ainsi, quand le vérin 44 engendre une force préfixée, le piston se déplace radialement vers l'intérieur et confère aux plaques 26 une courbure épousant celles des plaques cintrées 28 et 28A. Quand la compression a rendu les plaques 26 concentriques, on soude suivant ses bords la plaque 28A aux parois latérales du bâti de nacelle 30, afin que les plaques 26 demeurent en permanence serrées l'une contre l'autre. Une fois la plaque cintrée 28A soudée en place, on remplit le compartiment radialement voisin de plaques 26 de longueur seulement un peu inférieure à l'espacement des parois 30 de la nacelle. Ainsi, sous l'effet de la compression, les plaques 26 viennent occuper tout l'espace séparant les parois 30. On soude ensuite une autre plaque cintrée 28B en position voulue pour que les plaques 26 demeurent arquées en permanence, réagissant ainsi élastiquement les unes sur les autres. On peut poser après la plaque 28B d'autres plaques cintrées en nombre voulu et les arquer par compression jusqu'à avoir garni tout le bâti de nacelle 30 de plaques 26 maintenues arquées en permanence par des plaques cintrées telles que 28, 28A et 28B. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de nacelle pour plaques d'absorption de chaleur élastiques, caractérisé en ce qu'on soutient deux parois (30) divergeant à partir d'un point fixe en définissant entre elles un espace en forme de secteur, on pose une première plaque (28) de compression cintrée près des extrémités intérieures de ces parois, on superpose face à face une série de plaques élastiques à la plaque de compression cintrée (28), on superpose face à face une seconde plaque de compression cintrée (28A) aux plaques élastiques, on presse les plaques de compression cintrées (28, 28A) pour faire épouser leur courbure par les plaques élastiques intermédiaires, on soude par ses bords opposés la seconde plaque de compression (28A) aux parois espacées (30) pour maintenir les plaques élémentaires arquées, et l'on répète le processus, avec d'autres plaques élémentaires et d'autres plaques de compression (28B, C, D) soudées, le nombre de fois voulu pour obtenir une nacelle d'échangeur de chaleur présentant plusieurs compartiments garnis de plaques d'absorption de chaleur et séparés par les plaques de compression soudées (28B, C, D). 2. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, dans lequel on tasse une série de plaques élémentaires élastiques (26) dans une nacelle en secteur qui présente des parois latérales (40), caractérisé en ce que chaque plaque est arquée sous l'effet d'une force de compression engendrée par un piston incurvé (46), l'appareil comprenant un tréteau en V (36) pour le soutien des parois latérales de la nacelle en secteur, un piston incurvé (46) disposé horizontalement au-dessus du tréteau en V-(36), des moyens permettant d'allonger horizontalement le piston arqué, pour compenser la variation d'espacement entre les côtés dudit tréteau, et un moyen (44) propre à déplacer verticalement le piston arqué pour comprimer les feuilles élémentaires élastiques (26)qui s'étendent horizontalement entre les côtés du tréteau en V.