Brevet FR2495302A1 — publié le 19820604

249530'- La présente invention se rapporte à une installa- tion pour le préchauffage d'un gaz destiné à la réalisation d'une opération ou d'un processus industriel (gaz d'opération ou de processus, appelé ci-après "gaz d'opération"), à l'aide de la chaleur sensible d'un gaz d'échappement, comportant - un canal pour le gaz d'opération, - un canal pour le gaz d'échappement et - un échangeur de chaleur pour le gaz d'échappe- ment, dont le canal pour le gaz d'opération présente un régulateur de débit, dont le canal pour le gaz d'échappement présente un capteur de la température du gaz d'échappement et o, entre ce dernier et le régulateur de débit, il est prévu un disposi- tif de réglage avec un mécanisme commandant la course de réglage pour le régulateur de débit selon le degré de tempéra- ture des gaz d'échappement. Les termes "gaz d'opération" signifient dans le cadre de la présente invention plus parti- culièrement l'air d'opération tel qu'il doit servir dans les différents domaines de la technique opératoire, par exemple en tant qu'air de combustion, air de séchage, etc. Le gaz d'échappement designe spécialement le gaz de fumée, par exemple le gaz de fumée des aérochauffeurs à foyer pour le gaz d'opération. Aux fins du préchauffage, des dispositifs de récupération et donc des économiseurs d'énergie sont prévus; le régulateur de débit peut être un simple clapet de réglage ou encore une valve de réglage d'une autre construction. Dans les installations connues de ce type (par la pratique), le capteur de température est le plus souvent intégré sous forme d'un capteur de température à semi-conducteur, d'une thermorésistance ou d'un autre organe analogue avec un circuit de mesure électrique. Le régulateur est donc construit avec des composants électriques appropriés et comporte un moteur électrique avec une transmission en tant qu'organe de réglage. Cela exige un entretien particulier et, pour éviter des incidents qui peuvent souvent déclencher 249530 2 des dommages considérables et qui constituent un risque pour la sécurité, une redondance multiple coûteuse des mesures techni- ques de régulation. Un autre élément perturbateur est souvent la dépendance, de tout le système de mesure technique de régula- tion, de l'énergie électrique, ce qui exige des dispositifs générateurs de courant électrique de secours ou des interventions manuelles pour régler la position des clapets si l'installation doit travailler avec sûreté même en cas de perturbation de l'alimentation électrique. Du reste, l'état de fonctionnement de régime des installations du même type se distingue en général de l'état de démarrage. Pourmaitriser aussi l'état de démarrage, il faut intégrer des montages de démarrage spéciaux supplémentaires. L'objet de la présente invention est, par contre, de réaliser une installation du type décrit ci-dessus de telle façon qu'elle fonctionne indépendamment de l'alimentation en courant électrique de manière suffisamment sûre et cela selon une forme de réalisation préférée de telle façon qu'on peut, sans plus, aussi maîtriser l'état de démarrage, c'est-à-dire qu'on peut le compenser. Pour atteindre ce but, la présente invention propose que le capteur de la température du gaz d'échappement ainsi qu'une conduite de liaison avec le dispositif de réglage soient réalisés sous forme d'un système fermé de tuyaux rempli d'un liquide hydraulique subissant des variations de volume en fonction de la température, et que le mécanisme de réglage auquel le liquide hydraulique est admis commande la cours de réglage selon des variations de vo- lume en fonction de la température du liquide hydraulique. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le système de tuyaux fermé est guidé dans le canal du gaz d'échappement sous forme de serpentin simple ou à spires multi- ples. Il contient, de façon appropriée, comme liquide hydrauli- que, une huile du type dit huile thermale, ce terme désignant, comme on le sait, une huile minérale qui ne s'évapore pas, même à des températures relativement élevées, notamment aux tempéra- tures qu'elle atteint dans le système de tuyaux fermé. Le coéfficient de dilatation de l'huile thermale et la longueur du serpentin peuvent être simplement harmonisés, de telle façon que les variations de la température du gaz de fumée provoquent des variations de volume si importantes du liquide hydraulique, que le mécanisme de réglage travaille avec des courses de réglage suffisamment grandes. Cela permet de - réaliser le mécanisme de réglage sous forme d'un vérin. Mais on peut aussi intercaler une transmission hydraulique. De même, on peut maîtriser sans difficulté l'état de démarrage et cela du fait que le mécanisme de réglage présente un dispositif de compensation pour l'état de démarrage o la température du gaz d'échappement est relativement basse, par exemple sous forme d'un embrayage en roue libre, d'un ressort précontraint ou d'un autre organe analogue. Les avantages obtenus ainsi résident dans le fait que le dispositif de réglage d'une installation conforme à l'invention fonctionne indépendamment de l'alimentation en courant électrique et cela sans mesures spéciales et sans redondance. La forme de réalisation préférée de l'invention, qui permet de maîtriser par des moyens mécaniques simples aussi l'état de démarrage, est particulièrement avantageuse. Un montage de démarrages coûteux quant à la technique de réglage est donc inutile. Ci-dessous, l'invention sera expliquée plus en détail en référence à la figure unique du dessin annexé, qui représente une forme de réalisation non limitative de l'invention. Cette figure unique est une représentation simplifiée d'un schéma de montage de l'installation conforme à l'invention. Leinstallation illustrée par le dessin peut être destinée au préchauffage de l'air d'opération, utilisé pour le processus industriel en cause, à l'aide de la chaleur sensible d'un gaz de fumée. Le gaz de fumée présente une température, par exemple de 3700C, et la chaleur sensible de ce gaz de fumée doit être abaissée dans un échangeur de chaleur 1 pour le préchauffage de l'air d'opération jusqu'à par exemple 250'C. L'installation comprend dans sa construction fondamentale les éléments suivants: - un canal pour le"'gaz d'opération" 2, - un canal pour le gaz d'échappement 3 et - un échangeur de chaleur 1 pour le gaz d'échappe- ment. Le canal 2 pour le gaz d'opération est pourvu d'un régulateur de débit 4 sous forme d'un clapet de réglage. Le canal pour le gaz d'échappement 3 présente un capteur 5 de la température du gaz d'échappement. Entre ce dernier et l'organe régulateur du débit 4, il est prévu un dispositif de réglage 6 avec un mécanisme de réglage 7, ce dernier commandant la course de réglage pour le régulateur de débit 4, en fonction de la température du gaz d'échappement. Dans l'exemple d'exécu- tion illustré, il est prévu, outre le canal pour le gaz d'opération 2, un canal de déviation 8 qui y est branché, contourne l'échangeur de chaleur 1 pour le gaz d'échappement et qui contient également un organe régulateur de débit 9. Les organes régulateurs du débit 4, 9 dans le canal pour le gaz d'opération 2 et dans le canal de déviation 8 travaillent identiquement ensemble en symétrique, comme on l'expliquera ci-dessous plus en détail. Le capteur 5 de la température des gaz d'échappe- ment ainsi qu'une conduite de liaison avec le dispositif de réglage 6 sont réalisés sous forme d'un système de tuyaux fermé 5, 10. Ce système est rempli d'un liquide hydraulique qui subit des variations de volume en fonction de la températu- re. Le mécanisme de réglage 7, sollicité par le liquide hydraulique, commande la course de réglage dans la mesure des variations du volume du liquide hydraulique en fonction de la température. Le système de tuyaux fermé 5, 10 traverse le canal du gaz d'échappement 3 sous forme d'un serpentin à plusieurs spires. Le liquide hydraulique est une huile du type dit huile thermale. Au dessin, il est simplement indiqué que le mécanisme de réglage 7 est réalisé sous forme d'un dispositif de vérin cylindre-piston, et qu'il est pourvu d'un ressort de rappel 11. Du reste, le mécanisme 7 comporte un dispositif de compensation (non représenté sur le dessin) pour un état de démarrage, o la température du gaz d'échappement est basse, et cela dans l'exemple d'exécution est montré sous forme d'un embrayage à roue libre. Le cylindre-piston 7 est compose, dans cet exemple d'exécution, d'un tube ondulé 7a et d'une tige de guidage et de stabilisation 7b pour le tube ondulé 7a. Ce dernier s'élargit à son extrémité inférieure, en formant une chambre d'amplification 7c qui est fermée par un fond 7d, auquel est admise la pression. La tige de réglage 12 est reliée à ce fond 7d. Lorsqu'il s'agit par exemple d'une installation associée à un aérochauffeur pour l'air d'opération et o la température du gaz de fumée doit être abaissée d'environ 370'C à 250'C, cet abaissement de la température a lieu dans l'échangeur de chaleur 1 pour le gaz d'échappement, représenté sur le dessin. A cause de la corrosion sous basse température, surtout en cas de chauffage à l'huile lourde, un jet seulement partiel d'air d'opération peut être conduit à travers l'échan- geur 1 pour le gaz d'échappement. Le restant de la quantité d'air doit contourner l'échangeur 1 par la conduite de déviation 8, pour être ensuite mélangé à l'air préchauffé dans lféchangeur de chaleur pour le gaz d'échappement 1. L'air préchauffé est ensuite envoyé dans l'aérochauffeur à foyer. La répartition entre les deux jets d'air se fait, dans l'exem- ple de réalisation illustré, par l'intermédiaire des deux dispositifs régulateurs de débit 4, 9 sous forme de clapets de réglage couplés en mouvements symétriques opposés, comme cela est aussi indiqué sur le dessin. Le réglage est, dans l'ensemble, nécessaire, parce que la quantité d'air d'opération varie selon le produit. Dans l'exemple de réalisation illustré, la dilatation subie par le liquide hydraulique par le chauffage dans le serpentin 5. est mise à profit comme force de réglage et grandeur de réglage. Mais l'action de réglage ne doit inter- venir qu'au moment o une température donnée du gaz d'échappe- ment est atteinte. A cet effet, il peut être prévu, dans la forme de réalisation décrite à titre d'exemple, un embrayage sous forme d'un espace vidé d'air d'une grandeur appropriée dans l'élément 7. On crée ce vide de la manière la plus simple en fermant hermétiquement le système de tubes 5, 10 lors du premier démarrage seulement lorsque cette température-seuil de réponse est atteinte. Ce n'est que lorsque cette température de réponse est dépassée par le réchauffement et que le liquide hydraulique est dilaté en conséquence, que la force de réglage nécessaire est engendrée. Lors du refroidissement, l'espace vide nécessaire se rétablit à nouveau automatiquement et exerce son effet d'embrayage. Pendant un refroidissement, les organes régulateurs de débit 4, 9 sont remis dans leur position de départ par le ressort de rappel 11. A ce ressort de rappel 11, il incombe aussi de maintenir le dispositif de réglage 7 sous une pression de serrage constante et d'empêcher ainsi le battement des organes régulateurs 4, 9 en état de service. A cet effet, le ressort de rappel 11 peut aussi être combiné avec un organe mortisseur. Un entretien spécial n'est pas nécessaire. Il n'y a pratiquement pas de pièces d'usure. Le danger de corro- sion sous basse température sur l'échangeur de chaleur 1, par exemple à cause d'une défaillance de l'alimentation en courant électrique, n'existe plus. Même en cas d'incident intervenant dans le système décrit ci-dessus, il n'y a pas de risque de corrosion sous basse température, parce que le ressort de rappel 11 remet les organes régulateurs de débit 4, 9 toujours dans la position de démarrage, et c'est la position o la totalité de l'air s'écoule par le canal de déviation 8. REVENDICATIONS 1. Installation pour le préchauffage d'un gaz destiné à la réalisation d'une opération industrielle (gaz d'opération) à l'aide de la chaleur sensible d'un gaz d'échappement, comportant: - un canal (2) pour le gaz d'opération, - un canal (3) pour le gaz d'échappement et, - un échangeur (1) de chaleur pour le gaz d'échappement, dont le canal (2) pour le gaz d'opération présente un régulateur de débit, (4), dont le canal pour le gaz d'échappement présente un capteur (5) de la température du gaz d'échappement et o, entre ce dernier et le régulateur de débit (4), il est prévu un dispositif de réglage (6) avec un mécanisme (7) commandant la couroe de réglage pour le régulateur de débit, selon le degré de température des gaz d'échappement, caractérisée en ce que le capteur de la température du gaz d'échappement (5) ainsi qu'une conduite de liaison (10) avec le dispositif de réglage (6) sont réalisés sous forme d'un système fermé de tuyaux (5,10) rempli d'un liquide hydraulique subissant des variations de volume en fonction de la température, et que le mécanisme de réglage (7) sollicité par le liquide hydraulique commande la course de réglage selon les variations de volume en fonction de la température du liquide hydraulique. 2. Installation selon la revendication 1, carac- térisée en ce que le système de tuyaux fermé (5, 10) est guidé dans le canal à gaz d'échappement (3) sous forme de-serpentin (5). 3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système de tuyaux fermé (5, 10) con- tient, comme liquide hydraulique, une huile thermale. 4. Installation selon lHune quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le mécanisme de réglage (7) est réalisé sous forme de dispositif cylindre- piston. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le mécanisme de réglage (7) comporte un dispositif de compensation pour l'état de démarrage o la température du gaz d'échappement est relativement basse, par exemple sous forme d'un embrayage en roue libre, d'un ressort précontraint ou d'un autre organe analogue.