Brevet FR2525719A1 — publié le 19831028

La présente invention concerne un système d'étanchéité pour un échangeur de chaleur à régénération comportant un rotor tournant dans un carter. Les échangeurs de chaleur à régénération de types connus à rotors équipés d'une masse d'accumulation de chaleur, comme par exemple le système Ljungstrbm, sont pourvus d'éléments d'étanchéité en forme de barres ou bien se composent de segments de tôle Ces systèmes d'étanchéité ont pour fonction de réduire au minimum les trajets de-fuite entre les différentes zones de gaz. Dans ce but, les éléments d'étanchéité sont disposés de manière à maintenir un intervalle constant et aussi petit que possible entre le rotor et le carter de l'échangeur de chaleur En cours de marche, il se produit sous l'effet de différences de tempéra- ture une déformation du rotor et l'intervalle de jeu doit par conséquent être prévu avec une certaine réserve, c'est-à-dire qu'il doit être plus large que la valeur désirée, ou bien qu'il doit être pourvu d'un système compensateur compliqué, tel que celui décrit dans les demandes de brevets allemands DE-AS 19 45 485 et DE-AS 28 09 948. On sait également utiliser différents joints d'étanchéité glissants Ainsi, dans la demande de brevet allemand DE-OS 2 952 085, on a décrit un système dans lequel on propose des joints d'étanchéité glissants d'usure réduite qui sont formés de graphite ou de céramique Dans la demande de brevet allemand DE-AS 26 12 298, on décrit un joint d'étanchéité glissant qui contient du carbone comme constituant de base et qui est complété par un joint d'étanchéité auxiliaire formé d'un matériau élas- tique, par exemple du caoutchouc de silicone. Ces joints d'étanchéité glissants de types connus ont des résistances de frottement relativement élevées et ils ont ten- dance à former des incrustations dans des systèmes contenant des poussières. L'invention a pour but de fournir un système d'étanchéité placé entre le rotor et le carter d'un échangeur de chaleur à régénération et à l'aide duquel l'intervalle entre le rotor et le carter, et par conséquent le taux de fuite, sont limités au minimum, ce système évitant l'utilisation de dispositifs compen- sateurs coûteux, tout en réduisant la résistance de frottement et le risque d'incrustation. Ce problème est résolu selon l'invention en ce qu'il est prévu dans l'intervalle existant entre le rotor et le carter de l'échangeur de chaleur à régénération des éléments en forme de brosses comportant des rangées de soies parallèles et fle- xibles. Selon une autre particularité de l'invention, il est proposé de relier les rangées de soies parallèles et flexibles par des rangées de soies orientées perpendiculairement. A la différence des systèmes d'étanchéité conventionnels, on peut obtenir à l'aide des éléments en forme de brosses une étanchéité presque complète entre le rotor et le carter de l'échangeur de chaleur car les rangées de soies compactes, parallèles et flexibles peuvent frotter directement dans les zones d'étanchéité contre le rotor. Le taux de fuite au travers des brosses peut encore être facilement réduit en disposant plusieurs rangées de brosses en parallèle L'effet d'étanchéité pouvant être obtenu est alors atteint en ne faisant pas seulement intervenir la-résistance à l'écoulement opposée par les différentes rangées de brosses. En outre, le taux de fuite est diminué par l'échelonnement de la détente et de l'étranglement du courant de gaz entre les différentes rangées de brosses, comme cela est connu par l'utilisation de joints d'étanchéité en labyrinthe classiques. Un autre avantage de l'agencement du système d'étanchéité conforme à l'invention consiste en ce que, sous l'effet du frottement des brosses, la surface du rotor est constamment nettoyée dans les zones d'étanchéité, cet avantage étant très important notamment dans le cas d'une installation par- courue par des gaz contenant des poussières ou également des gaz corrosifs. Cet effet peut être amplifié par un montage élastique des éléments d'étanchéité en forme de brosses sur le carter des échangeurs de chaleur A cet égard, il est également facilement possible de régler ou de modifier la pression d'application des rangées de soies sur les surfaces d'étan- chéité du rotor. A cause de la faible résistance de frottement, on supprime le risque de blocage du rotor. En fonction de paramètres comme la température et l'action corrosive, on utilise pour les brosses des fibres formées de matériaux différents, comme par exemple du verre, de l'acier, du carbone ou une matière plastique. 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 vue en coupe d'un échangeur de chaleur du type Ljungstr 5 m qui est équipé d'un système d'étanchéité de type conventionnel; la Fig 2 est une vue en perspective de l'échangeur de chaleur représenté sur la Fig 1; la Fig 3 est une vue en perspective de l'élément en forme de brosse conforme à l'invention; la Fig 4 est une vue en perspective partielle de l'élé- ment en forme de brosse dans sa condition de montage entre le rotor et le carter de l'échangeur de chaleur; et la Fig 5 est une vue en perspective de l'élément repré- senté sur la Fig 3, en liaison avec la paroi radiale du rotor de l'échangeur de chaleur. Les Fig 1 et 2 représentent schématiquement, dans des formes de réalisation différentes, un exemple d'un échangeur de chaleur du type Ljungstr Cm comportant un système d'étan- chéité classique se composant d'un joint d'étanchéité annulaire 1 et d'un joint d'étanchéité radial 2 pour le rotor 3 Le joint d'étanchéité radial 2 se compose de la plaque d'étanchéité 4 et des parois radiales 5 Le joint d'étanchéité annulaire du rotor 3 est établi par réduction au minimum de l'intervalle existant entre la paroi annulaire 6 du rotor 3 et le bord annulaire 7 du carter 8 Les joints d'étanchéité annulaires 11 sont pourvus, pour des applications déterminées, d'éléments d'étanchéité 9 en tôle. La Fig 3 représente un élément d'étanchéité 10 en forme de brosse qui se compose de la plaque 11 et des brosses 12 et 12 '. La Fig 4 représente un joint d'étantchéité annulaire 1 agencé conformément à la présente invention et comportant des éléments d'étanchéité en forme de brosses, se composant de la plaque 11 et des soies 12, 12 ', qui frottent contre la paroi annulaire 6 et qui empêchent le passage du gaz 14 La plaque 11 est reliée au bord annulaire 7 du carter de l'échangeur de chaleur par un élément de liaison 13 Cet élément de liaison 13 peut être agence de manière à avoir une nature élastique et/ou à être déplaçable de telle sorte que les éléments d'étanchéité 10 comportant les rangées de soies 12, 12 ' frottent sur la surface d'étanchéité 6 du rotor 3 en exerçant sur celle-ci une pression fixe ou réglable. La Fig 5 représente le joint d'étanchéité radial 2 agencé conformément à la présente invention et dans lequel la plaque d'étanchéité 4 est munie,à la façon d'une brosse,de soies 12, 12 '. On peut faire appliquer les rangées de soies 12, 12 ', avec une pression fixe ou réglable, contre la paroi réglable 5 comme dans le cas du joint d'étanchéité annulaire. REVENDICATIONS 1. Système d'étanchéité pour un échangeur de chaleur à régénération comportant un rotor tournant dans un carter, caractérisé en ce qu'il est prévu dans l'intervalle existant entre le rotor( 3)et le carter( 8)de l'échangeur de chaleur à régénération des éléments( 1 O)en forme de brosses comportant des rangées de soies ( 12) parallèles et flexibles. 2. Système d'étanchéité selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les rangées de soies ( 12) parallèles et flexibles sont reliées par des rangées de soies ( 12 ') repré- sentées perpendiculairement.