Brevet FR2549584A1 — publié le 19850125

APPAREIL GENERATEUR DE CHALEUR UTILISANT DES MOYENS ROTATIFS MULTIETAGES La présente invention se rapporte à un appareil générateur de cha5 leur utilisant des moyens rotatifs multiétagés dans lequel une pluralité de moyens rotatifs sont disposés de façon multiétagée dans un carter tubulaire de telle façon qu'un effet de génération de chaleur puisse être obtenu au niveau de chaque étage L'inventeur a déjà proposé une invention de base intitulée "procédé 10 de chauffage et appareil pour réduire la pression de l'air à l'intérieur d'une chambre à un niveau équilibré" (tel que décrit dans la demande de brevet français n 80 23685 et dans d'autres demandes de brevets apparentées). Le brevet américain n 4 319 408 a déjà été délivré pour la présente invention de base De plus, on doit noter que l'inventeur a proposé unprocédé 15 de chauffage en amenant la pression de l'air à l'intérieur d'une chambre à un niveau équilibré tel que décrit dans la demande de brevet japonais n 127 779/1982 non examinée. Les inventions précédentes comprennent des moyens rotatifs pour réduire ou augmenter la pression de l'air à l'intérieur de la chambre et une ouverture d'aspiration dans laquelle les moyens rotatifs sont disposés. La pression de l'air à l'intérieur de la chambre est réduite ou augmentée par la rotation continue des moyens rotatifs et une différence est maintenue à un niveau constant entre la pression de l'air réduite ou majorée à l'intérieur de la chambre et la pression de l'air normale à l'extérieur Dans 25 de telles circonstances, de la chaleur est générée par frottement de l'air dans un intervalle entre l'ouverture d'aspiration et les moyens rotatifs par suite de leur rotation continue et peut être utilisée dans des buts de séchage ou de chauffage. On doit comprendre que les moyens pour aspirer et décharger l'air à l'intérieur de la chambre ainsi que les moyens pour générer de la chaleur par frottement d'air sont formés par les moyens rotatifs dotés d'une ouverture d'aspiration, si bien que l'effet de séchage ou de chauffage dépend beaucoup de l'efficacité opérationnelle des moyens rotatifs C'est dans ce but que la présente invention a été réalisée. A cet effet, la présente invention a pour but de réaliser un appareil générateur de chaleur utilisant des moyens rotatifs multiétagés présentant une grande efficacité pour l'aspiration et la décharge de l'air ainsi qu'un effet générateur de chaleur important, au moins deux moyens rotatifs étant disposés de façon multiétagée dans un carter tubulaire. De plus, la présente invention réalise un appareil générateur de chaleur utilisant des moyens rotatifs multiétagés dans lesquels la zone de chauffage par frottement d'air est formée dans un petit intervalle d'une zone de rotation d'une pluralité d'aubages rotatifs des moyens rotatifs, de telle façon qu'un effet de génération de chaleur soit réalisé au niveau de chaque 15 étage des moyens rotatifs. Selon un autre mode de réalisation, l'appareil générateur de chaleur utilisant des moyens rotatifs multiétagés, pour réaliser un effet d'aspiration et de décharge d'air, comporte des moyens permettant de modifier la forme des aubages, leur nombre, leur inclinaison et la distance entre des 20 aubages adjacents. Selon encore un autre mode de réalisation, l'appareil générateur de chaleur utilisant des moyens rotatifs multiétagés présentent une pluralité d'entréesd'aspiration d'air qui sont disposés dans les carters tubulaires de chaque étage, de telle façon que de l'air chaud soit extrait de chaque 25 étage des moyens rotatifs. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, l'appareil générateur de chaleur comporte des moyens rotatifs multiétagés dans lesquels chaque moyen rotatif est une unité séparée, une pluralité de tels éléments séparés étant reliés et fixés les uns aux autres. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une vue en coupe d'un mode de réalisation de l'appareil générateur de chaleur selon l'invention utilisant 35 des moyens rotatifs multiétagés; la figure 2 est une vue en coupe de l'un des moyens rotatifs multiétagés comportant le moyen rotatif et un carter tubulaire; la figure 3 est une vue en coupe d'un mode de réalisation dans lequel une pluralité d'unités sont reliées en série; la figure 4 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation de l'invention; la figure 5 est une vue en coupe longitudinale détaillée d'un mode de réalisation d'une structure unitaire comportant des moyens rotatifs et un carter tubulaire; la figure 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5. Différents exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en référence aux figures. Le repère 1 désigne des moyens rotatifs disposés dans un carter tu10 bulaire 2 et comportant un moteur électrique la et une pluralité d'aubages rotatifs lb Le repère 3 indique une zone de génération de chaleur par frottement formée dans une zone rotative R des aubages rotatifs lb, dans laquelle la chaleur dégagée par frottement d'air est engendrée Cette zone est constituee par un petit intervalle annulaire g formé entre le carter tubulaire 15 2 et les aubages rotatifs lb. La figure 1 montre un exemple typique de l'invention dans lequel trois moyens rotatifs 1 sont disposés en série dans le carter tubulaire 2 de la construction à trois étages La structure générale à chaleur est ainsi une structure à trois étages dans laquelle la zone 3 de génération de chaleur 20 par frottement avec l'intervalle annulaire g est formée dans la zone de rotation R des aubages rotatifs lb de chaque moyen rotatif 1. Selon le mode de réalisation représenté pour la structure générant la chaleur à trois étages, les aubages rotatifs lb de chaque moyen rotatif 1 présentent la même forme, la même inclinaison et la même distance entre 25 les aubages lb ainsi que le même nombre d'aubages, mais il est possible en option de modifier la forme, le nombre, l'inclinaison et la distance des aubages rotatifs lb en cas de besoin Selon le mode de réalisation le plus courant, la puissance de sortie du moteur du premier étage situé en haut de la figure 1 est la plus puissante etcelle des moteurs des second et troisié30 me étages est plus faible que celle du premier étage Cependant, d'autres modes de répartition de la puissance peuvent être envisagés et ce mode de réalisation ne constitue pas une limitation. Les aubages rotatifs sont directement reliés au moteur la, mais leur vitesse peut varier en interposant une transmission ou un changement de vi35 tesse entre le moteur et les aubages rotatifs Il est également possible de disposer l'axe-des moyens rotatifs 1 perpendiculairement à l'axe longitudinal du carter tubulaire 2 Dans un tel cas, la forme du carter tubulaire 2 est bien entendu modifiée en conséquence. La référence 4 indique une entrée d'aspiration d'air disposée à l'extrémité frontale du carter tubulaire 2, tandis que la référence 5 indique une sortie de décharge d'air disposée à la partie arrière du carter tubulaire La référence 6 indique une vanne disposée sur l'entrée d'aspiration d'air 4, de préférence les dimensions et/ou le diamètre de l'ouverture d'aspiration 4 et/ou de llouverture de décharge 5 sont réduites de telle façon que la quantité d'air qui s'écoule soit réduite et qu'il soit plus aisé de réduire ou d'augmenter la pression d'air à l'intérieur du carter tubulaire à un niveau constant. On va maintenant décrire le fonctionnement de ce premier mode de réalisation Lorsque chaque moteur la est mis sous tension, les aubages rotatifs lb sont entraînés en rotation selon la direction de la flèche, comme représenté sur la figure 1 Lorsque la vanne 6 est ouverte, l'air à l'intérieur du carter tubulaire 2 est déchargé vers l'extérieur depuis 15 la sortie d'air 5 à travers les premier, second et troisième étages des moyens rotatifs. Les moyens rotatifs 1 tournant à vitesse élevée dans la zone 3 de génération de chaleur par frottement d'air formée par l'intervalle g à l'intérieur de la zone de rotation R, l'air qui se trouve dans l'intervalle 20 g voit sa température augmentée à un niveau élevé par suite de l'intense effet de frottement d'air, d'o il sensuit qu'une température d'air élevée est produite Du fait que la pression d'air à l'intérieur du carter tubulaire 2 est maintenue à un niveau réduit par suite de l'aspiration d'air et de sa décharge, l'effet de génération de chaleur est très élevé En d'autres termes, la réduction de la pression d'air est maintenue à un niveau constant, de façon dynamique de telle façon que l'air soit continuellement aspiré (la vanne 6 est ouverte) et déchargé Plus le niveau des moyens rotatifs 1 est bas (sur la figure 1), plus l'effet de génération de chaleur est élevé. On va maintenant décrire une situation dans laquelle la vanne 6 est fermée Dans une telle circonstance, lorsque le moteur la tourne entraînant les aubages rotatifs lb, l'air contenu à l'intérieur du carter tubulaire 2 est déchargé à l'extérieur et la pression de l'air diminue-graduellement. Apres une courte période de stabilisation, la différence entre la pression 35 d'air réduite à l'intérieur du carter 2 et la pression d'air normale à l'extérieur est maintenue à un niveau constant Lorsque l'air situé à l'intérieur du carter 2 a atteint une température élevée par suite de la pleine action de la génération de chaleur par frottement d'air, il est possible de maintenir la pression de l'air à l'intérieur du carter 2 à un niveau réduit même si la vanne est ouverte et décharge continuellement par l'ouverture 5 de l'air à température élevée La température de l'air chauffé par friction devient d'autant plus élevée que le niveau de la zone 3 de génération de chaleur par frottement est plus bas sur la figure Ainsi, lorsque le carter tubulaire 2 est fermé dans des buts de génération de chaleur, il peut être utilisé comme une source de chaleur (le carter fermé n'a pas été représenté) Lorsque l'énergie engendrée par frottement d'air est déchargée de la façon qui vient d'être décrite, elle peut être utilisée dans différents 10 buts tels que le chauffage des locaux, le séchage, etc. Un deuxième exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en référence aux figures 2 et 3. Si l'on se réfère à la figure 2, on voit que la structure unique A est telle que chacun des moyens rotatifs est disposé dans le carter 2 a 15 et est muni d'une zone d'introduction d'air 7 et d'une zone de décharge d'air 8 Le carter 2 a comporte des organes de liaison 9 pour les deux zones 7 et 8 Ainsi, en reliant ensemble trois unités selon la structure A en fixant les organes de liaison adjacents 9 au moyen de vis 9 a ou identiques, un appareil générateur de chaleur utilisant des moyens rotatifs multiétagés 20 peut être réalisé comme représenté sur la figure 3 Comme la structure de chacun des moyens rotatifs let dechaque carter 2 a est la même que celles décrites précédemment, elles ne seront pas décrites à nouveau Sur le carter 2 a situé à la partie supérieure de la figure est rigidement monté un organe d'entrée d'air 10, présentant une entrée d'aspiration d'air 4, tandis qu'à 25 la partie du carter situé en bas de la figure est fixé rigidement un organe de décharge d'air 11 comportant la décharge d'air 5 Lorsque tous les moyens rotatifs sont entraînés, la chaleur par friction d'air est engendrée de la même façon que dans le premier exemple en permettant ainsi différents usages industriels De plus, il est possible de produire une énergie calo30 rifique suffisante en utilisant une seule structure A (telle que représentée à la figure 2) ce qui constitue le type de construction le plus simple, étant entendu que l'organe d'entrée d'air 10 et l'organe de décharge d'air 11 sont fixés à chacune des extrémités de la structure A. Un quatrième exemple de réalisation de l'invention va maintenant être 35 décrit en référence à la figure 4 Le carter tubulaire 2 présente, ici, une double épaisseur, un matériau d'accumulation de chaleur 12 étant disposé entre le carter tubulaire 2 et un boitier afin d'accumuler l'énergie calorifique engendrée dans chacune des zones de génération de chaleur par friction 3 et de produire un chauffage à haute température plus efficace La construction des moyens rotatifs 1, de la zone 2 rotative R, de l'espace g et de la zone de génération de chaleur par frottement d'air 3 est similaire à celle décrite précédemment et ne sera pas répétée Dans ce mode de réalisa5 tion, la sortie de décharge d'air 5 est disposée à la partie inférieure du carter 2, tandis que deux sorties de décharge d'air 13, 14, sont disposées séparément entre les moyens rotatifs; ces deux sorties de décharge d'air 13, 14 sont reliées à des moyens d'aspiration 16 d'une pompe rotative ou identique via des vannes 15, permettant ainsi de prélever de l'énergie ca10 lorifique au niveau de chaque étage Comme l'énergie calorifique engendrée dans le carter tubulaire 2 présente des températures différentes au niveau de chaque étage, on peut ainsi l'utiliser dans des buts différents. Selon un aspect de ce mode de réalisation, la vanne 6 à l'entrée d'aspiration 4 peut être supprimée et disposée à la sortie de décharge 5. 15 Dans ce cas (non représenté), la pression de l'air à l'intérieur du carter tubulaire 2 peut être amenée à un niveau prédéterminé en commandant la vanne 6 disposée sur la sortie de décharge 5 L'énergie calorifique obtenue sur les sorties de décharge d'air 13, 14 peut être fournie à un endroit déterminé sans utilisation des moyens d'aspiration 16. La figure 5 représente une vue en coupe détaillée d'une structure unique A utilisée dans les exemples précédents La structure A de la figure comporte des moyens B pour refroidir le moteur la, et consistant en des moyens de protection à l'égard des effets destructifs que l'échauffement pourrait provoquer sur le moteur la et en des moyens pour introduire de 25 l'air de refroidissement, le moteur la peut ainsi être entraîné de façon constante même en cas d'utilisation d'air à une température très élevée. La référence 17 indique un couvercle ou un carter de protection du moteur la et la référence 18 indique un espace dans lequel une conduite 19 peut aspirer de l'air de refroidissement L'une des extrémités de la con30 duite 19 est reliée à l'espace 18 et l'autre est reliée à l'atmosphère extérieures travers le carter tubulaire 2 a La référence 20 indique une courte canalisation pour décharger l'air échauffé et dont l'une des extré mités est reliée à l'espace 18 et l'autre est reliée à l'intérieur du carter tubulaire 2 a La référence 21 indique un support du moteur la permet35 tant sa fixation au carter tubulaire 2 a Il est en outre possible de prévoir un ventilateur centrifuge 23 (représenté en ligne pointillée) afin de diminuer la surchauffe du moteur la Un flasque du ventilateur centrifuge 23 est relié à un arbre 22 du moteur la Ainsi, la surchauffe du moteur la peut être aisément évitée par la rotation duventilateur centrifuge 23. De plus, la canalisation courte 20 peut s'étendre à travers le carter tubulaire 2 a comme représenté en pointillé Le refroidissement de l'air introduit dans l'espace 18 peut être remplacé par une introduction de gaz ffigoriqène fluord ou d'un autre moyen de refroidissement Ainsi, grâce aux moyens de refroidissement B, le moteur la des moyens rotatifs multiétagés est toujours refroidi au cours de son actionnement et est protegé de toute surchauffe, ce qui permet de l'actionner en continu pendant une longue période. Selon une caractéristique importante de l'invention, chacun des 10 divers moyens rotatifs comporte une source motrice (telle qu'un moteur électrique) et des aubages rotatifs, et un échauffemnt par frottement d'air est engendré dans un intervalle de la zone rotative des aubages rotatifs, tandis que la pression de l'air à l'intérieur de la chambre est réduite ou augmentée jusqu'à un niveau prédéterminé constant De plus, l'air qui a 15 été chauffé de ia manière qui vient d'être décrite peut être prelevé à un étage quelconque des moyens rotatifs Un niveau d'énergie calorifique prédéterminé peut être obtenu en reliant un nombre ad-hoc de structures unitaires A les unes aux autres On notera que l'énergie calorifique produite selon la présente invention est particulièrement propre et adaptée à diver20 ses utilisations. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de la réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil générateur de chaleur utilisant des moyens rotatifs multiétagés et comportant un carter tubulaire doté d'une entrée d'aspiration d'air et d'une sortie de décharge d'air, caractérisé en ce qu'il com5 porte au moins deux moyens rotatifs ( 1) disposés de façon multiétagée dans ledit carter tubulaire ( 2) de façon à former une zone de génération de chaleur par frottement d'air dans un intervalle annulaire restreint (g) d'une zone rotative (R) de chacun des moyens rotatifs ( 1) et à chauffer l'air aspiré au niveau de chaque étage tout en réduisant ou en augmentant la 10 pression de l'air à l'intérieur de la chambre à un niveau prédéterminé constant. 2. Appareil générateur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des moyens rotatifs ( 1) comporte un moteur électrique (la) et un nombre prédéterminé d'aubages rotatifs (lb), lesdits moyens rotatifs ( 1) étant disposés en-série les uns par-rapport aux autres dans ledit carter tubulaire ( 2) et chacun desdits moyens rotatifs ( 1) étant actionné par ledit moteur électrique (la). 3. Appareil générateur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de sorties de décharge d'air ( 13, 20 14) disposées entre les moyens rotatifs adjacents ( 1). 4. Appareil générateur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit carter tubulaire 2, comportant au moins une unité de moyens rotatifs ( 1) est un bloc constitué d'une pluralité de structure (A) reliées les unes aux autres. 5 Appareil générateur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur électrique (la) est entouré d'un corps de protection ( 17) qui forme un espace ( 18) entre l'extérieur dudit moteur (la) et ledit corps de protection ( 17), et en ce qu'une conduite ( 19) d'aspiration d'un moyen extérieur de refroidissement et une canalisation ( 20) de décharge 30 de l'air chaud sont reliées audit espace ( 18) à travers ledit corps de protection ( 17).