Brevet FR2415282A1 — publié le 19790817

La présente invention concerne un échangeur de chaleur rotatif à récupération comportant un axe vertical et dont le support de masses d'accumulation de chaleur est divisé en secteurs et parties de secteurs par des parois radiales et tangentielles. On connait des réchauffeurs d'air ( brevet allemand nO 1 298 231 ), dont le support de masses d'accumulation de chaleur se compose de deux anneaux disposés coaxialement l'un dans l'autre et qui servent à canaliser des courants gazeux à des températures différentes. Généralement, on utilise dans ce cas l'anneau extérieur pour chauffer de l'air de combustion utilisable comme air secondaire tandis que l'anneau intérieur coaxial permet de disposer d'air à plus haute température utilisable comme air primaire dans les broyeurs à charbon. Cet air destiné aux broyeurs à charbon peut en outre avoir une pression supérieure.On connait également des réchauffeurs d'air comportant un support de masses d'accumulation du type tournant ( demande de brevet en République Fédérale d'Allemagne n0 22 39 533 ), dont les secteurs sont suspendus au fût ou moyeu central sous la forme d'unités plus ou moins indépendantes. L'évolution technique donne lieu à des appareils de plus en plus gros et également à des différences de températures de plus en plus grandes entre les composants qui se suivent radialement, comme le fût et un ou plusieurs anneaux porteurs de masses d'accumulation de chaleur qui entourent coaxialement le fût. Lorsque par exemple l'anneau accumulateur extérieur est utilisé pour l'échauffement de l'air de combustion et l'anneau intérieur pour I'échauffement de l'air de broyeurs, qui a une température supérieure, les différences de températures provoquent des déformations thermiques différentes des deux composants dont l'un est placé au centre et l'autre sur la périphérie. Des structures pour lesquelles on n'a pas tenu compte de ces déformations sont soumises en cours de marche à des contraintes thermiques et déformations dangereuses qui limitent la grosseur des appareils.Pour les deux types de construction de réchauffeurs d'air, à savoir celui qui comporte des anneaux d'accumulation de chaleur placés coaxialement l'un dans l'autre et sollicités par des courants gazeux à des températures différentes ainsi que celui qui comporte des paniers en forme de secteur répartis autour du fût central et le cas échéant également suspendus indépendamment les uns des autres afin de simplifier le transport et le montage, on a proposé des organes de liaison qui assurent la jonction du composant intérieur avec le composant extérieur et qui glissent l'un sur ou dans l'autre. Ces éléments de liaison ont par exemple la forme de griffes ( p. ex. brevets allemands nO 1 237 150 et 1 298 231 ), de broches et de manchons ( demande de brevet allemand nO 22 38 140) ou de rotules et coquilles ( demande de brevet allemand nO 22 39 533 ). Dans d'autres modes de réalisation, il est prévu des éléments de liaison pour les composants du support de masses d'accumulation de chaleur, ces composants se présentant sous la forme de bandes d'articulation ( brevet allemand nO 1 776 166 ) ou bien de collets de dilatation ( brevet allemand nO 1 298 231), ces éléments s'étendant sur toute la hauteur du support de masses d'accumulation de chaleur, à la différence des structures précitées qui sont accrochées en plusieurs points. L'invention est basée sur le principe qu'il ne peut pas s'établir de point d'adaptation de températures pendant le processus d'échauffement et le processus de refroidissement - et également sous des charges différentes - dans un plan perpendiculaire à l'axe, où le composant extérieur et le composant intérieur ont des températures à peu près égales, l'invention ayant en conséquence pour fonction de relier les deux composants entre eux de manière qu'ils puissent se dilater librement, c'est à dire sans entrave mutuelle, avec augmentation et réduction de leur espacement radial et le cas échéant également de leur hauteur axiale. En partant d'un échanqeur de chaleur rotatif à récupération du type défini ci-dessus, ce problème est résolu en ce que les parties de parois radiales du composant porteur et les parties correspondantes du composant porté comportent des zones d'appui espacées axialement en étant situées l'une au dessus de l'autre et qui sont reliées entre elles de façon articulée par des organes de jonction sollicités à la traction ou à la compression.Du fait de la liaison articulée prévue dans les zones d'appui, les charges et autres sollicitations thermiques différentes se produisant en cours de marche pendant les processus d'échauffement ou de refroidissement, en particulier également des modifications de longueur radiale et aussi de longueur axiale engendrées lors d'une canalisation en parallèle des courants d'air et de gaz, peuvent se produire sans entrave car les organes de liaison en forme d'éclisses modifient leur position relative par rapport à la verticale en fonction des variations de forme des composants.A cet effet, il est possible de donner aux zones d'appui les formes les plus différentes et on peut par exemple prévoir des griffes comportant des surfaces d'appui tournées l'une vers l'autre et entre lesquelles sont disposés les orqanes de jonction agencés sous la forme de profilés sollicités en compression, notamment des barreaux. Dans un mode avantageux de réalisation de l'invention, les organes de jonction sont agencés sous la forme d'éclisses portantes et ils sont montés sur les zones d'appui à l'aide d'un tourillon correspondant prévu sur les parties de parois radiales associées. A cet égard, il est avantageux que les selon tourillons soient divisés en deux parties / un plan de coupe situé à peu près au milieu et orienté perpendiculairement à l'axe du tourillon, dont les deux moitiés sont assemblées possible à l'aide d'organes de fixation séparables. Il est notamment possible de pourvoir les moitiés du tourillon d'un collet extérieur de manière que les éclisses portantes montées à pivotement sur le tourillon et disposées en particulier des deux côtés de celui-ci puissent aussi s'appuyer latéralement sur les parties de paroi radiale en vue d'établir une liaison entre le composant porteur et le composant porté. On obtient alors une solution particulièrement peu encombrante. De telles éclisses portantes remplissent simultanément des fonctions d'étanchéité s-i bien- que, dans le cas d'une sollitation alternée des masses d'accumulation de chaleur par les courants gazeux intervenant dans l'échange de chaleur, on conserve entre les différents secteurs du support de masses d'accumulation de chaleur un jeu séparateur admissible bien que l'intervalle existant entre les parties de parois radiales correspondantes s'ouvre ou se ferme sous l'effet de la dilatation thermique radiale. Les éclisses portantes peuvent par exemple être également pourvues de barres orientées transversalement et servant à soutenir des paquets de tôles dans un volume intercalaire et simultanément dans une zone de jonction des deux composants. Pour absorber le poids des couches de tôles supérieures, on peut utiliser à cet effet les barres supérieures qui sont orientées parallèlement tandis que les barres inférieures occupent une position de soutien placée du côté froid dans des paniers de tôles d'accumulation de chaleur pouvant être sortis radialement. Les surfaces d'appui des éclisses portantes ou des tourillons associés peuvent être pourvues, en vue d'éviter un grippage, de coussinets formés d'un matériau anti-friction, ces coussinets étant soit reliés rigidement aux parties de parois radiales soit montés de façon à se déplacer avec les éclisses. Les moitiés de tourillons sont reliées entre elles de façon séparable, après leur montage, de préférence à l'aide d'une ou plusieurs vis de fixation qui sont situées sur l'axe du tourillon ou qui sont orientées parallèlement à celui-ci. Dans le cas d'échangeurs de chaleur à récupération dont le support de masses d'accumulation de chaleur tourne autour d'un axe vertical, qui sont agencés pour laisser passer en parallèle des courants gazeux à des températures différentes et dans lesquels il est prévu différents anneaux d'accumulation de chaleur disposés coaxialement l'un dans l'autre, il est possible d'adopter la structure suivante : l'anneau intérieur d'accumulation de chaleur est-relié directement au fût afin de former un composant porteur et il est pourvu de premières parties de parois radiales qui font saillie radialement au dessus de sa rangée extérieure de parois tangentielles en portant les tourillons supérieurs d'appui tandis que l'anneau extérieur d'accumulation de chaleur est agencé sous la forme d'un composant porté et est pourvu de secondes parties de parois radiales venantprolonger les premières parties de parois radiales, en faisant saillie radialement vers l'intérieur légèrement au dessus de sa rangée intérieure de parois tangentielles de manière à porter les tourillons inférieurs d'appui, lesdits tourillons prévus sur les parties de parois radiales respectives étant alors reliés par les éclisses portantes précitées. On peut utiliser les mêmes moyens de jonction également pour assurer la liaison entre un fût et un anneau d'accumulation de chaleur. Lors du montage ou du démontage de l'anneau d'accumulation de chaleur qui est constitué d'unités individuelles en forme de secteurs, il faut alors soutenir ou bloquer d'une autre manière ces unités individuelles jusqu'à la fermeture de l'anneau d'accumulation de chaleur. Le fût peut être thermiquement isolé, auquel cas l'arbre et les paliers ne sont pratiquement pas soumis à des sollicitations thermiques et les différences de dilatations axiales des deux composants ne sont pas entravées par les éléments de jonction et ne peuvent par conséquent également pas provoquer des contraintes thermiques inadmissibles. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels la fig. 1 est une coupe verticale d'un support de masses d'accumulation de chaleur comportant un axe vertical de rotation et se composant d'un anneau intérieur et d'un anneau extérieur disposés coaxialement et reliés entre eux de la manière correspondant à la présente invention la fig. 2 est une vue en plan partielle du support de masses d'accumulation de chaleur représenté sur la fig. 1 la fig. 3 est une coupe partielle du support représenté sur les fig. 1 et 2, dans la zone des organes de Jonction, en forme d'éclisses, des deux composants, et la fig. 4 est une vue en plan de la partie du support de masses d'accumulation de chaleur qui est représentée en coupe sur la fig. 3. Sur la fig. 1, on a représenté une coupe verticale d'un support de masses d'accumulation de chaleur faisant partie d'un échangeur de chaleur à récupération dont l'arbre d'entraine- ment 1, orienté verticalement, est entouré par un fourreau 3 formant un fût. Sur ce fût sont fixées des parois radiales 5 qui sont reliées entre elles sur leur périphérie par l'intermédiaire d'une rangée extérieure de parois tangentielles 7 et qui consti tuent ainsi des volumes en forme de secteurs dans un anneau intérieur servant à recevoir des masses d'accumulation de chaleur.En regard des parois radiales 5 sont disposées des parois radiales correspondantes 9, qui sont reliées entre elles, de l'intérieur vers l'extérieur, par l'intermédiaire de trois rangées de parois tangentielles 11, 13 et 15 et qui constituent en coopération avec l'enveloppe extérieure 17 des volumes en forme de secteurs dans un anneau extérieur. L'anneau extérieur et l'anneau intérieur sont reliés entre eux par des parois radiales 5 et 9. La structure est agencée dans ce cas de manière que des tourillons 21 soient fixés sur des parties de parois radiales 5 faisant saillie radialement vers l'extérieur au dessus de la rangée de parois tangentielles 7 de l'anneau intérieur tandis que les tourillons inférieurs 23 sont fixés sur des parties de parois radiales 9 qui font saillie radialement vers l'intérieur au dessus de la rangée intérieure de parois tangentielles ll de l'anneau extérieur. Sur les tourillons 21 d'une part et les tourillons 23 d'autre part sont montés à rotation des organes de Jonction 19 en forme d'éclisses qui transmettent la charge de l'anneau extérieur à l'anneau intérieur et, par l'intermédiaire de celuici,à l'arbre d'entrainement 1. Sur la fig. 2, on a représenté schématiquement la moitié arrière de l'anneau porteur représenté sur la fig.1 des parties identiques étant désignées par des références correspondantes. Dans une direction orientée radialement de intérieur vers l'extérieur, on rencontre successivement sur les parois 3 du fût la ranaée de parois tanqentielles 7 correspondant à l'anneau intérieur et les rangées de parois tangentielles 11, 13 et 15 correspondant à l'anneau extérieur. L'obturation extérieure est assurée par la virole 17 qui entoure l'anneau porteur extérieur. La figure montre clairement que les organes de jonction 19 en forme d'éclisses sont disposés dans les deux composants, à savoir l'anneau intérieur et l'anneau extérieur, par paires de part et d'autre des parties de parois radiales qui font respectivement saillie vers l'extérieur à partir de la paroi tangentielle 7 et vers l'intérieur à partir de la paroi tangentielle 11. La coupe partielle représentée sur la fig. 3 et qui correspond à une échelle agrandie par rapport à celle des fig. 1 et 2 montre le mode de liaison entre l'anneau porteur intérieur et l'anneau porteur-extérieur par l'intermédiaire de leurs parois radiales ou de leurs parties dépassantes, l'éclisse portante représentée correspondant au côté gauche par rapport au dessin de la fig. 1. Sur les parois radiales 5 de l'anneau porteur intérieur sont ìxêes les parois 7 assurant leur liaison tangentielle et qui sont pourvues, à des fins d'étanchéité, de brides annulaires 6, 8 sur les deux surfaces frontales dudit anneau. Les parties de parois radiales 5a qui font saillie radialement vers l'extérieur au dessus de la rangée de parois tangentielles 7 avancent -~ vers l'extérieur dans la zone supérieure de la partie de jonction au dessus de son milieu et en correspondance les parties de parois radiales 9a, placées en regard, de l'anneau porteur extérieur avancent 15 vers l'intérieur au dessous du milieu de la partie de jonction dans la zone inférieure dudit anneau.La partie intérieure de paroi radiale Sa porte dans ce cas le tourillon supérieur 21 tandis que la partie extérieure de paroi radiale 9a porte le tourillon 23. Sur ces tourillons 21, 23 s'accrochent les orqanes de jonction 19 agencés sous la forme d'éclisses portantes de manière à établir ainsi entre les rangées de parois tangentielles 7 et ll une liaison articulée pour les deux anneaux d'accumulation de chaleur. La fig. 4 est une vue en plan de la partie représentée en coupe partielle sur la fig. 3 et on peut voir que les parois radiales 9 de l'anneau extérieur sont placées radialement en face Ues parois radiales 5 de l'anneau intérieur du support de masses d'accumulation de chaleur. Entre les rangées de parois tangentielles 7 et ll des deux composants, les organes de jonction 19 en forme d'éclisses sont disposés par paires des deux côtés des parties de parois radiales 5a et 9a. Ces paires d'éclisses sont montées à rotation sur les tourillons 21 et 23, le tourillon inférieur 23 étant masqué par le tourillon supérieur 21 sur la figure. L'intervalle existant entre les parties de parois radiales en saillie 5a, 9a est défini en fonction des variations dimensionnelles des anneaux du corps porteur sous l'effet des dilatations thermiques, les orqanes de jonction en forme d'éclisses assurant la fermeture dudit intervalle et empêchant ainsi un passage d'agents d'échange de chaleur d un secteur dans le secteur immédiatement adjacent dans la direction périphérique. Le volume intercalaire qui existe entre l'anneau extérieur et l'anneau intérieur et qui est divisé en secteurs peut ainsi également être rempli par des masses d'accumulation de chaleur de sorte que l'impératif consistant à réduire au minimum cet intervalle annulaire est alors supprimé. En conséquence, on peut également donner aux organes de jonction en forme d'éclisses la grande section droite nécessaire pour absorber de fortes charges. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur rotatif à récupération comportant un axe vertical et dont le support de masses d'accumulation de chaleur est divisé en secteurs et parties de secteurs par des parois radiales et tangentielles, caractérisé en ce que les parties de parois radiales X 5, 9 ) du composant porteur et les parties correspondantes du composant porté comportent des zones d'appui espacées axialement en étant situées l'une au dessus de l'autre et qui sont reliées entre elles de façon articulée parades organes de jonction ( 19 l9t)- solli- cités à la traction ou à la compression. 2. Echangeur de chaleur à récupération selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de jonction ( 19 ) sont agencés sous la forme d'éclisses portantes et sont montés sur les zones d'appui à l'aide d'un tourillon respectif ( 21 ; 23 sur les parties de parois radiales associées. 3. Echangeur de chaleur à récupération selon la revendication 2, caractérisé en ce que les tourillons ( 21 ; 23 ) sont divisés en deux moitiés selon un plan de coupe situé à peu près au milieu et orienté perpendiculairement à l'axe du tourillon et en ce que les moitiés du tourillon sont reliées entre elles par des moyens de fixation séparables. 4. Echangeur de chaleur à récupération selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moitiés de tourillons( 21 ; 23 ) comportent un collet extérieur et en ce que chaque collet soutient latéralement des éclisses portantes disposées de chaque côté des parties de parois radiales ( 5 ; 9 ) du composant porteur et du composant porté. 5. Echangeur de chaleur à récupération selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les moitiés des tourillons ( 21 ; 23 ) sont reliées entre elles de façon sépararable par une ou plusieurs vis de fixation disposées suivant l'axe du tourillon ou orientées parallèlement à celui-ci. 6. Echangeur de chaleur à récupération selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, laissant passer en parallèle des courants gazeux à des températures différentes, qui sont canalisés dans des anneaux coaxiaux d'accumulation de chaleur, caractérisé en ce l'anneau intérieur d'accumulation de chaleur est relié directement au fût (3) afin de former un composant porteur et est pourvu de premières parties de parois radiales (5) qui font saillie radialement au dessus de sa rangée extérieure de parois tangentielles (7) en portant les tourillons supérieurs d'appui ( 21 ) tandis que l'anneau extérieur d'accumulation de chaleur est agencé sous la forme d'un composant porté et est pourvu de secondes parties de parois radiales ( 9 ) venantprolonger les premièr89srtEeparois radiales ( 5 ), en faisant saillie radialement vers l'intérieur léqèrement au dessus de sa rangée intérieure de parois tangentielles (11) de manière à porter les tourillons inférieurs d'appui ( 23 ), lesdits tourillons prévus sur les parties de parois radiales respectives étant alors reliés par les éclisses portantes précitées ( 19 3. 7. Echangeur de chaleur à récupération selon l'unz quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le fût (3),entourant l'arbre d'entraînement (1), du support de masses d'accumulation de chaleur, servant de composant porteur, comporte des parties de parois radiales faisant saillie radialement vers l'extérieur, en ce que anneau d'accumulation de chaleur servant de composant porté comporte des parties de parois radiales qui font saillie radialement vers l'intérieur au dessus de sa rangée intérieure de parois tangentielles, les parties de parois radiales des deux composants étant disposées les unes par rapport aux autres de manière à se correspondre radialement, et en ce que les tourillons prévus respectivement sur les parties de parois radiales sont reliés entre eux par les éclisses portantes.