Brevet FR2517423A1 — publié le 19830603

l 22517423 RECUPERATEUR DE CHALEUR A TROIS PASSAGES La présente invention concerne les récupérateurs de chaleur en céramique à flux croisés. Ces récupérateurs comprennent un noyau d'échange de la cha- leur en céramique disposé dans un boîtier approprié Les brevets américains 3 948 317, 4 083 400, 4 130 160, 4 262 740, 4 279 297 et 4 300 627 en décrivent des exemples Ces récupérateurs sont soit à passage unique soit à double passage, mais le gaz à chauffer, généralement de l'air pour la combustion, ne traverse qu'une uni- que fois le noyau de céramique Dans ce cas, il peut se poser un problème. En effet, l'air froid de combustion peut être imparfaitement diffusé dans le noyau de céramique et il peut en résulter, pen- dant le fonctionnement, un refroidissement sensiblement non uni- forme du noyau Le gradient de température correspondant dans le noyau peut alors être la cause d'une réduction de la durée de vie du noyau. La présente invention concerne donc l'amélioration pouvant être apportée à la diffusion de l'air de combustion à travers le noyau de céramique de façon à réduire les gradients thermi- ques On obtient ce résultat en disposant à l'intérieur du récu- pérateur des garnitures appropriées pour que l'air de combustion traverse trois fois le noyau de céramique La diffusion est amé- liorée du fait que la surface de la section du noyau à travers laquelle l'air de combustion circule est réduite à environ un tiers de celle empruntée lorsque l'air ne traverse qu'une fois le noyau. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit à laquelle une planche de dessins est annexée ' La Figure 1 est une vue en coupe d'un récupérateur conforme à la présente invention, o l'on peut voir les garnitures inté- rieures permettant de transformer un récupérateur à passage uni- que en un récupérateur à trois passages, et La Figure 2 représente, en perspective, ces garnitures. 2 2517423 Selon un mode de réalisation d'un récupérateur conformément à la présente invention et tel que représenté sur les ficures, le noyau de céramique 1 est disposé dans un boîtier 2 L'air de combustion entre par les ouvertures 3 et ressort par les ouver- tures 4 Les gaz chauds usés entrent par l'ouverture 5, traver- sent le noyau 1 en un passage unique et ressortent par l'ouver- ture 6 Leur chemin est représenté par les flêches 7. Normalement, l'air de combustion devrait traverser le noyau 1 en une seule fois Cependant, grâce à la mise en place de la première garniture 8 et de la seconde garniture , le trajet suivi par l'air de combustion comporte trois passages représen- tés par les flèches 10 à l'entrée, 11 dans le noyau et 12 à la sortie. Selon un exemple de réalisation spécifique, le boîtier 2 a été réalisé au moyen de conduits métalliques pourvus de parois. Un conduit 13 en forme de cône servant d'entrée pour l'air de combustion, est fixé à la paroi métallique rectangulaire it 4 qui est maintenue en contact étroit avec la paroi correspondante du noyau 1, une entretoise appropriée étant disposée entre les deux, comme décrit dans le brevet américain 4300 627 Un conduit 15 en forme de cône, qui sert de sortie pour l'air de-combustion chauf- fé, est, de façon identique fixé à la paroi rectangualiré métal- lique 16, laquelle est similairement en contact de la paroi cor- respondante du noyau 1 par l'intermédiaire d'une entretoise. Puisque le conduit 15 doit supporter la température élevée de l'air chauffé de combustion, il peut être garni d'un couche 17 d'isolation en céramique. Le conduit d'entrée 18 pour les gaz chauds usés est de façon similaire fixé à la paroi métallique rectangulaire 19 qui est également en contact avec la paroi correspondante du noyau 1 par l'intermédiaire d'une entretoise Le conduit 18 est aussi garni d'une couche 20 d'isolation en céramique Le conduit de sortie 21 des gaz usés chauds est, fixé de façon similaire et est garni d'une couche 22 d'isolation en céramique La premièr'e garniture 8, pour un noyau céramique de 0,003 m 3 environ, a été réalisée au moyen d'une feuille d'acier inoxydable d'une épaisseur de 1,5 mm environ La feuille a d'abord été pliée à 900 sur une ligne si- tuée à 1,6 cm de l'une de ses extrémités puis à nouveau pliée à 3 2517423 900 sur une ligne située à 4,5 cm de cette même extrémité On a ainsi obtenu la forme en Là représentée figure 2 avec une patte étroite 23 de 1, 6 cm de large disposée à une distance d'environ 2,9 cm de la partie principale de la garniture 8 et parallèle- ment à celle-ci La garniture 8 fut alors fixée à la plaque mé- tallique préperforée 24 laquelle est fixée à l'intérieur du con- duit 13 Le but de cette plaque métallique préperforée 24 est de favoriser la diffusion de l'air de combustion entrant La garni ture 8 est ainsi positionnée à l'intérieur du conduit 13 de telle façon que la patte 23 soit solidaire de la paroi correspondante du noyau céramique 1, c'est-àdire en réel contact étroit avec l'entretoise 25 disposée entre les deux, et le flux dé l'air de combustion entrant est ainsi dévié vers le tiers supérieur du noyau céramique 1. La seconde garniture 9 est également réalisée en acier in- oxydable et affecte la forme d'un chapeau comme représenté figure 2 Les bords 26 sont en contact étroit avec l'entretoise de la paroi correspondante du noyau céramique 1 Trois des quatre bords 26 de la garniture de sortie 9 sont pris entre les bords métalli- ques 16 et la paroi correspondante du noyau céramique 1, ce qui maintient la garniture 9 en position Comme l'air de combustion circule d'abord vers la gauche depuis la paroi du tiers supérieur du noyau céramique 1, la garniture 9 dirige le flux en sens inver- se vers le tiers central du noyau 1 comme représenté par les fl- ches Il Puis, comme l'air arrive de droite du tiers central, la garniture 8 dirige le flux vers le tiers inférieur du noyau comme représenté par les flaches L'air chauffé de combustion sort alors par l'ouverture 4. Si on le souhaite, il n'est pas nécessaire que chacun des trois passages de l'air de combustion ait une même section égale au tiers de celle du noyau Par exemple si la plus grande diffé- rence de température entre l'air de combustion et les gaz usés chauds est située dans le premier passage de l'air de combustion, la section de la zone correspondante peut être réduite ce qui permet d'augmenter celle de l'une des deux autres zones ou même des deux Dans certains cas particuliers, la section de chacune des trois zones peut être supérieure au tiers de la section du noyau. 4 2517423 R E V E N D I C A T I O N S l Récupérateur de chaleur en céramique à flux croisés comprenant un bottier auquel sont connectés un circuit d'entrée et un conduit de sortie pour le gaz à chauffer, caractérisé en ce que le dit bottier inclut des moyens ( 8, 9) permettant de faire passer trois fois le dit gaz à travers le dit noyau ( 1) de manière à favoriser la diffusion du dit gaz dans le dit noyau (l). 2 Récupérateur selon la revendication l, caractérisé en ce que les dits moyens sont constitués par une première garniture ( 8) disposée à l'intérieur du dit conduit d'entrée ( 13) et par une seconde garniture ( 9) disposée à l'intérieur du dit conduit de sortie ( 15). 3 Récupérateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la dite première garniture ( 8) dirige le flux du dit gaz dans une zone dont la section est environ égale au tiers de celle du dit noyau. 4 Récupérateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la dite première garniture ( 8) affecte sensiblement la forme d'un 6 dont la patte ( 23) est solidaire du dit noyau céramique (l) par l'intermédiaire d'une entretoise. 5 Récupérateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la dite seconde garniture ( 9) affecte la forme d'un chapeau et dirige le flux du dit gaz depuis la dite zone vers une deuxiè- me zone dont la section est sensiblement égale au tiers de celle du dit noyau. 6 Récupérateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la dite seconde garniture ( 9) dirige le flux du dit gaz depuis la dite deuxième zone vers la troisième zone restante dont la sec- tion est sensiblement égale au tiers de celle du dit noyau.