Brevet FR2628830A1 — publié le 19890922

( RÉPUBLIQUE FRAN AISE N' de publication: 2 628 830 (à n'utiliser que Pour les INSTITUT NATIONAL commandes de reproduction) DE LA PROPRIETÉ: INDUSTRIELLE G e" DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE N d'enregistrement national: 88 03666 PARIS ) Int Cl4: F 28 F 5/04. @ DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1 È Date de dépôt: 18 mars 1988. (D) Demandeur(s) BEUGRAS Hervé Marc. - FR. ) Priorité @ Inventeur(s): Hervé Marc Beugras. Date de la mise à disposition du public de la demande: BOPI " Brevets " no 38 du 22 septembre 1989. () Références à d'autres documents nationaux appa- rentés: () Titulaire(s): ( Mandataire(s) (5 Dispositif diffuseur pour circuit d'échange à courants croisés avec une paroi d'échange mobile ou fixe. ( L'invention a pour objet un dispositif qui permet, lors- 21 qu'une paroi annulaire, conique ou tronconique est soumise à un mouvement de rotation, I'amélioration de l'échange ther- mique. Cette dernière peut également s'appliquer au cas d'une 2 paroi annulaire soumise à un mouvement de translation. En se référant à la figure, cas d'une paroi conique soumise à la rotation, le cône 21 est entraîné par l'axe flasque-bride 2. Un tube injecteur 3 permet l'amenée du médium d'échange à I. ra,; qtravers une aube de diffusion 42 mobile ou non. Un cône de diffusion 5 permet une distribution radiale. La distribution annulaire est as"urée par les pièces 21 et 42: le retour est I assuré par la partie périphérique de l'axe flasque-bride 2. oC N IL D Vente des fescicules àt I'IMPRIMERIE NATIONALE, 27, rue de le Convention --75732 PARIS CEDEX 15 I 26288-30 La présents invention a pour objet à titre de produit industriel nouveau un dispositif qui permet l'amélioration ce l'echange thermique entre un fluide ou un gaz et une surface d'échange animée d'un mouvement de translation ou de rotation.Le présent système s'apparente à S un diffuseur radial permettant une distribution périphérique annulaire de l'élément d'échange;ceci assurant: - le maintient de la vitesse périphérique de l'élément d'échange; - la limitation de l'effet pelliculaire du &: * la rugosité des surfaces; * la viscosité de l'élément d'échange; $ la force centrifuge et la force centripéde; (Ce dernier étant souvent la cause d'une corrosion du aux surchauffes locale). - La diminution des débits de l'élément d'échange; - La limitation des résistances particulières à l'écoulement avec une diminution de l'èffet Carnot-Bordas. Actuellement certains procédés industriels emploient des pièces annulaires mues en rotation et portées à des températures élevées.Le mode de refroidissement retenu consiste au remplissage des parties évidées avec un fort taux de renouvellement horaire;sans pour autant diminuer les gradients de températures dans la matiére.Ce qui a pour effets une altération prématurée des caractéristiques de la matière d'une part et d'autre part des contraintes de dilation qui provoquent des contraintes de cisaillement au niveau du réseau critallin (tapures de trempes pour les aciers:cassures avec fissurations). Le dispositif,objet de la présente invention,est remarquable en ce qu'il comporte un ensemble de pièces adaptables aux différentes formes de surfaces pouvant servir à un échange thermique. D'autre part le mode d'assemblage des différentes pièces permet soit le montage fixe de 0 l'aube de distribution;soit le montage mobile de cette dernière. La combinaison des particularités ci-dessus citées permet à titre indicatif et nullement limitatif de citer différents cas d'application: pièce annulaire soumise à un mouvement de: - rotation: montage de l'aube de distribution: cas i:.fixe cas 2: mobile en rotation - translation: montage de l'aube de distribution avec 2 2628830 fiasques avant et arrière et pièces d'injection: cas 1: ensemble fixe en rotation; mobile en translation. cas 2: ensemble mobile en rotation et translation. - pièce annulaire tronconique soumise à un mouvement de: - rotation: montage de l'aube de distribution: cas 1: fixe cas 2: mobile en rotation - pièce conique soumise à un mouvement de: - rotation: montage de l'aube de distribution: cas 1: fixe cas 2: mobile en rotation - pièce annulaire fixe: montage de l'aube de distribution avec flasques avant et arrière et pièces d'injection: cas 1: ensemble fixe en rotation; mobile en translation. cas 2: ensemble mobile en rotation et translation. cas r: ensemble mobile en rotation et fixe en translation. - pièce annulaire tronconique fixe: montage de l'aube de distribution avec flasques avant et 23 arrière et pièces d'injection: cas 1: ensemble fixe en rotation; cas 2: ensemble mobile en rotation. - piece conique fixe: montage de l'aube de distribution avec flasques avant et arrière et pièces d'injection: cas 1: ensemble fixe en rotation; cas 2: ensemble pmobile en rotation. L'ensemble des pièces d'injection est composé par: une aube de diffusion amménagée de canaux permettant une distribution Z5 périphérique et radiale de l'élément échange.Ceci permettant en fonction du nombre de canaux et de leurs sections d'assurer un échange optimum entre les paroies d'échanges cet élément. Les canaux face aux paroies rur -1-' ut nicc Lc ni 'a>a E ' i CDO1 CDo E L C r. ai.,- a i.- --M Lt WUlUtaiii i > _J-.-.E -It _. - n i a > ".,-, m EE ' mc-. E,..L. 'a -$U.,-J:mJ.- r ru %OC piC'M ri luuOCrc3 lu c n m uc1-am'c. t a. -tudu M-4) t>-' Ln.-C* --itu ouru ric.c>i ** a-ic,:>*.iPi.L.-.,:Cr-I'du0e rMr0-c 4W'E pi ' i4.-.fl '.. '>.. a L luW C pinic Ut G-t MoCL( a 0, 4t - 011EaiUlot UE.-.-.L a L c -. k Zl.,iC e In O 0( C4 -o.' E' * C- x... -t U D,q Eu 0a E9 -- L c i aiE M -'i i -E E I. 0 4J 4t- i x.-.J'X-E Ln0GiLCZCL--' O -.44 E,1-1L niQI 'u E cI-t- icguidalaiexr=LCà r > -O Er Eo.OWE U-t- uCUi.CiEC'a..>'ai.- CcLa -. LOWCTE tulitE 6 flO.-.4eM>-0teO.4Ldur- L-4CO11 MI C.-iU..'1c" U l L... a.. . - 4 EL UIk. r- * -,,X"-U a.- g alO- CLO k. -I.1 W 'O k. I.k. -'.-PitUl OM uM oOi O -1>:c: 0,-1 ta 0O.-4L.-. MiE>13... WciE-> E 1- ci CE E O... u. Mi,. La E 4 '4- TJEWE eL, CL...OMM--..- ai>.-- c 0 W.- lu Ud $ a 'a c I Dli ai E1 -a E CL. uijr L t a 0.' L-0 U - 11E0L-. aloi luL.4....ai--' UII, EuifJW CL1 a. U'W'> 1-o0.la90u> (1_5. -s-nia..a à (15E _ 44--E 0 LE *i 0. 0n4 -WJEoago lu LaLa-. n.-t ani. =' k.c-'cniL..a-W*.-.-i-in-4c uCM fa E 0 ni O -Ek..---.vuW ru 1 01- O C.*-4OI. -.,0 O E,:-. cesn-,m cJ O -.-.EE-.-L.-.r L c 'L E ID, CR ai O- k. O Er:i-C.L.-- cCLC aEMO' DuwfCLno uioouwLf -a,.-uE4.c = 4.14.fa. ru Li c-4'CTk.:c>LuCo0LIOumO cUI>EE M *u..-.Oo.-IlE la 44c ci-a cik. d.. * M 4 0 fa WOtabOuia-ç..-l 4 W G.-.---CU.e OO Q-a-Sk. -a 044ni.J in O.-à c-icnliO niE iLt uli ui 0U-O.M #A.. L '4-0k. .J...--u-.--ciD NID c kii-.-ciii o'W W 2 >i'.- c u-tni-Ek.M4E tuCO CL E u tg:,:0 CL.E=cOi0U.wU.uo. M'OW Gc:FOum.0a.O O OOll.1int 4.]C 0k. -CM ruk. W U l E -aU -IL '4 L0EUM.-C- D U:-,E LUrU 1ci0 CU0..- L GluID LU t L. USk.,3 L -O O CL I ta5EIO,..U L0a 4--..c c,E i--'k.-G>1. '.0. E c O-." -amW.L ao "J W - k. -t w:Us-+s:1--s r-.ux - Co.U t M- tuOt -.-.o'aruaE M U -iii O OW k. a O k. c>.0-oego' -Cni 0.a Oig-..-4k.LoO: 4 W0.aILiWîcuA-J M L'ac-CW44WE vucfat0. O d - O WOOIU *.0zzU0ai ID-S4Zk. WE-W Cr..CE4- c l-CL--t..-c- ami 0. 4. c-. k. 0 C -.-4Ok ULJ E aU-4 M -P ' k.0 1-"9 L: MM111W - -k. * Fc lu 41.-i,:E..4ID zi CPE CUOU,-.,0c.l. aEk..-ao U ULi: WWII MM3 M:1.-.O u ±-04JW La O -'-a E Er zi c ai '- Ec,:ut,-.-.tlkU E ua n.-a O-,Ta0.."-,- cn'r.ft tc. U Irq zJ OC -4 -. >. H.-'- U: Wl.0 W 0.0 rl O 0'aGIucuta44.,:EE..-,: le tl E... -i. -- ci ai Oc.En i " Ej[0,::- W Wa,,,k.-OE41.. G is,,-,::[: 1:U 0 OSU OC M c - E - -, 0 f. oP tq - C: W.-i fa-. O.>m'aa lm -ac- -tu CD -.4,:.W-. U l O.i-t gd W 42k.Sc M-0E k.-. l-. c i ci O Eo - C> 0 r Ci., -- O C>UniSU-. IE 1 fJ-13.-4i0 4E.-# M l i Onu5>5iW E.4c i-o --E4 Cr f 1 G 4J O. E -1].,-q 4- * 'a '- 44 L4 E. 4,'--...0 u.U.-3'-4 k.'J CU.u U 4 n 4. c 2 0 C i i 44, O- Ili CI. a 0O.Wk.E > > C.cW LE a. E W01 E U k.3 i1 ru niW-.4.--'4-niW:: -On o.-"1u.:u,. 1n E oa.. 4î-k.' "c".1ia--o.- E n.-. -I 6 4 D E c' o, X -. I W --J U > u n --.,,:..,. k OaaS Ok.-4q. 4 4 C-1v 01aoln t),,11.000U ',-" O,.!. O '4..--a--.. >.>E-*W+,-. -..E.IJ'OO (b 'aI- ni1 L." 17t O. r0- 'a --,- c n "o k. ni t >, x13,1 -lu::3..- IO ai on C P Iur3'IOUIix09 " ' I.i,01CLl rd 1-L tg1.-. E--,CD.,-.I1 tu a4-io-ou aO a1i W-4à c (U,: 1 GS c a-0E:E "I uO k.k0.EtlE 'O k.. tg -I fil U CL E 1 0EO >j Ci (j)i. 0f 'a,,_L-iCtm,--0 R-.E 0-LaiU '4-*0 kiO >IIIJ.-0E,:c a..iti1l UI.J Lk.I U Lf-.4-.-" iEc.O fa-E-- WjtO-1-J I 0' tuUc Ci >u-C CL--'.--. - -coco 'a-au E'U4nik. WUOELa4 U1Si *0EWCL' OJ,-CU "O:a OcT,U.4 rol, -0'-rc4.Ma -IJ--r > c.i 'E - :M-E aUt 1 u I coU. O'..cUl, - -, nk.a.--,LIEu,, C t,+:-a E -14 nOC Ua-, fil Z O O E E En u IE: 3 -.4 E. WS f.,f.c.u.1 iW c E 'aCIruE 'l k. ri Uai 0L u,:-.4Wo L- o," k.-,,--aWE.',o,0WU,..c-oe..c.4--4-4.4 E.- u4 E. -'acc ' m..L E.. -o, ru-, -m0101r G 1 E.--..-. C. 0,1IL J.O DlaJ: E k.IU 13.0 J >0].4.U-, C l:3 ".k. O4 u - --aL.-.' 11100 O - *+ck.u Ol '-- -... P-j J"LCm 1 UUa. E 0-14-'JJ0LJ.-uIp4 I Il UI L. aI 1 L 1> t IE C C:ll.O LU::;I:: r'lr"::Ull',1 U..Z ( CI '.-,.. 1 ' - 4 - 2628830 - soit avec un méplat pour un montage fixe sur la bride de fixation sur l'aube de difusion ou deux piétages à 120 pour montage avec vis pointeaux. - soit avec gorges à circlips pour effectuer un montage libre en rotation et bloqué en translation. Quelque soit le montage réalisé;il est très important d'assurer un blocage en translation du tube d'injection afin d'éviter une diminution ou une obstruction du circuit d'échange.Dans le cas d'une aube entrai- née en rotation;par exemple;il est envisageable d'avoir une pièce unique constitant le système tube d'injection-aube de diffusion. A la sortie du tube un cone sera réalise de façon à limiter les résistances particulières à l'écoulement. * Les tolérances d'usinage de la bride de fixation tiendront compte du mode d'étanchéité(montage fixe: - étanchéité totale;montage libre: étanchéité tournante);le centrage de cette dernière sera réalisé per son diamètre extérieur dans le lamage de l'aube de diffusion.La fixation de cette bride sera assurée par vis à tête noyée afin de ne pas diminuer la section du circuit arrière servant soit au retour soit à l'injection.Les taraudages dans l'aube de diffusion seront réalisés borgnes de façon a s'affranchir des problèmes d'étanchéité entre les circuits avant et arriére.Dans le cas d'un blocage en rotation assuré par un méplat sur le tube d'injection,le plat servant au blocage sera monté dans un lamage sur la face arrière de cette bride.Les tetes des vis de fixation seront noyées et les taraudages dans la bride seront borgnes. * une flasque bride avant: - appartenant à la pièece necessitant un échange thermique;ces paroies permettront d'augmenter la surface d'échange.Dans ce cas le mode de fixation tiendra compte des modes de réalisations et de la maintenabilité: + montage type flasque bride:fixation par vis + montage en flasque:fixation par soudure appartenant au système aube-tube d'injecton;la fixation sera assuré par vis sur l'aube de diffusion. une flasque bride arrière: - appartenant à la pièce necessitant un échange thermique;ces paroles permettront d'augmenter la surface d'échange.Dans ce cas le 26288.30 mode de fixation tiendra compte des modes de réalisations et de la maintenabilité: + montage type flasque bride:fixation par vis + montage en flasque:fixation par soudure - appartenant au système aube-tube d'injecton;la fixation sera assuré par vis sur l'aube de diffusion. Deux formes d'éxécutions de l'invention sont décrites ci-après C titre indicatif et nullement limitatif en se référant aux dessins annexés. La figure 1 est une vue de face en coupe,d'une pièce annulaire 10 entrainée en rotation par un axe flasque bride 2.La figure 2 est une vue de face en coupe,d'une pièce conique 20 entrainée en rotation par un axe flasque bride 2.Dans l'axe flasque bride;un tube injecteur central 3 permet l'injection;par exemple;de l'élément d'échange.Les aubes de diffusions 41 et 42 sont respectivement fixées sur les paroies d'échanges 11 et 21.Le tube injecteur 3 traverse ces dernières grace à la flasque bride 6 qui permet s - le maintient du tube injecteur en position par rapport au cone de diffusion 5:blocage en translation assuré par 2 circlips 7;montés en gorge sur la pièce 3. - d'assurer l'étanchéité entre le circuit injection et retour;en comprimant une bague d'étanchéité à frottement radial 8,sur l'aube de diffusion.Afin d'augmenter l'efficacité de cette bague S;un joint torique 9 est monté juste avant:centrage du tube injecteur dans l'aube de diffusion 41 ou 42. L'élément arrivant par le tube injecteur 3 s'épanouit sur le cone de diffusion 5;empreinte les canaux frontaux CFI et CF2.Ces derniers dirigent cet élément d'échange vers les canaux d'échanges CE1 et CE2.Le retour est assuré par les canaux CR1 et CR2 jusqu'au lamage de l'aube de diffusion face à l'axe bride 2;la section périphérique permettant la collecte et l'évacuation. il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits et représentés mais ils constituent seulement des exemples auxquels de nombreuses modifications peuvent être apportées sans que l'on s'écarte pour autant de la présente invention. 2628830. REVENDICATIONS I Dispositif caractérisé par le fait que l'aube de diffusion(41 OU 42) permet d'assurer la circulation du fluide ou du gaz d'échange le long de la paroie d'échange grace à l'équidistance des surfaces de l'aube et de la dite paroie d'échange. 2 Dispositif selon la revendication 1,caractérisé par le fait que l'aube de diffusion(41 ou 42) possède sur la partie arrière un lamage fage à l'axe bride 2,permettant la collecte ou la diffusion du fluide ou un gaz d'échange ainsi que le montage de la bride 6. 3 Dispositif selon la revendication 2,caractérisé par le fait que la partie arrière de l'aube(41 ou 42)est équipée ou.non de canaux(CRI ou CR2) pouvant être orientables suivant l'angle ou( + 7/2) ou être curvilignes ou bien concentriques mais dans tous les cas aboutissant dans le lamage ci-dessus cité. 4 Dispositif selon la revendication 3,caractérisé par le fait que l'aube de diffusion(41 ou 42) possède ou non sur sa partie périphérique des canaux de circulations,(CEI ou CE2) pouvant être orientables suivant l'angle e ou( e+ 7/2) ou être curvilignes ou être parralléles aux génératrices ou concentriques. Dispositif selon la revendication 4,caractérisé par le fait que la partie frontale de l'aube(41 ou 42)est équipée ou non de canaux(CF1 ou CF2) pouvant être orientables suivant l'angle 5 ou( Q + 7/2) ou' être curvilignes ou bien concentriques mais dans tous les cas aboutissant sur le cone de diffusion. 6 Dispositif selon la revendication 5,caractérisé par le fait que l'aube de diffusion(41 ou 42) possède en partie frontale;un cone intérieur de diffusion centrale ayant un angle C tel que:15à. ( 1 45[.La valeur minimale de cet angle,en fonction de la hauteur frontale sera retenu de sorte A limiter les résistances particulières A l'écoulement. 7 Dispositif selon la revendication 6,caractérisé par le fait que dans l'axe du cane intérieur de l'aube de diffusion(41 ou 42);un cone 5 servant à la diffusion radiale est monté de sorte à maintenir constante en tout point la section hydraulique;et à limiter les résistances particulières à l'ècoulement.La hauteur de ce dernier sera donc déterminée par la section du tube injecteur 3 et du débit volumique du fluide ou du gaz d'échange. 8 Dispositif selon la revendication 7,caractérisé par le fait que le tube injecteur 3 du fluide ou du gaz d'échange a son extrémitée usinée en 26288.30 cone intérieur au meme angle que celui du cone de diffusion 5;afin de limiter les résistances particulières à l'écoulement. 9 Dispositif selon la revendication 8,caractérisé par le fait que le tube injecteur 3 est maintenu en position façe au cone de diffusion 5;soit par un montage fixe soit par un montage libre en rotation et bloqué en translation. Dispositif selon la revendication 9,caractérisé par le fait que le tube injecteur 3 possède des usinages permettant le montage d'un dispositif de blocage et de positionnement sur la flasque bride 6. 11 Dispositif selon la revendication 1i,caractérisé par le fait que la flasque bride 6 possède des usinages permettant d'une part le positionnement du tube injecteur 3;d'autre part le montage d'une bague d'étanchéité à frottement radial afin d'assurer l'étanchéité entre le circuit d'injection et celui de retour. 12 Dispositif selon la revendication 11,caractérisé par le fait que la fasque bride 6 est montée ajustée sur son diamètre extérieur dans l'aube de diffusion 41 ou 42 afin d'assurer le positionnement central.du tube injecteur. 13 Dispositif selon la revendication 12,caractérisé par le fait que la flasque bride 6 possède un usinage sur le perçage central; pour le passage du tube injecteur;permettant le montage d'un joint d'étanchéité. 14 Dispositif selon la revendication 13,caractérisé par le fait que l'aube de diffusion 41 ou 42 possède un usinage sur le perçage central; pour le passage du tube injecteur;permettant le montage d'un joint d'étanchéité. 1/X1 FIG. 1 CEI 11 \ _ __ ÄJ\,\\\S ' m; A I G///5 4 -X CRI ____CFI ' -, v.._vII""D Ii -::, ---- Z O ú/ Z 919 3/11 F IGiG. 5 D útails pié ces: 3-41 - 6 41 4/X/ g 7 ô or e cri \ N I. QJ o)t /4'1 FiG. 5 Piéce 44 vu-.uLi;vant A 6/41 FiG. 6 Piece 41 VUe suivat B r /, / t'"', 7/11 FIG. 7 Piéce 42 vue uivont C 8/Il FIG.8 P'ice 4' vue suIvant D / > k,/ /t./ - \ 9/141 IG.9 P'éce 41 vu. suivaod E HL Ik 1 % - __1 /41 Piice 42 Vue suivont F FIG.1O L! FIG. '14 Piéce E- vue sUlv'an Q FI G. 12 Pi ce.. 6 vue sui var7É H.