Brevet FR2646222A1 — publié le 19901026

! DISPOSITIF DE SEPARATION ETANCHE AUX FLUIDES GAZEUX ET APPAREIL MUNI D'UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne un dispositif de séparation étanche aux fluides gazeux et appareil muni d'un tel dispositif. Un dispositif de séparation étanche aux fluides gazeux est un dispositif qui se trouve souvent dans divers appareils industriels ou ménagers et qui assure un cloisonnement de l'enceinte de ces derniers en deux milieux distincts o séjournent des fluides gazeux sous des pressions généralement différentes. 1 0G Un tel dispositif de séparation est retrouvé par exemple dans un sèche-linge à circuit fermé d'air de séchage et à condenseur rotatif à refroidissement à air. Un condenseur rotatif à refroidissement à air est souvent constitué par une roue tournante comportant des aillettes sur ses deux faces dont l'une est en contact avec l'air de refroidissement venant de l'atmosphère ambiante et l'autre est en liaison intime avec l'air de séchage chaud et humide qui sort du tambour du sèche-linge et dont l'humidité doit être condensée et extraite. Le dispositif de séparation dans ce sèche-linge comprend souvent une cloison fixe divisant la cuve de l'appareil en deux espaces distincts et un condenseur rotatif comportant une roue tournante à ailettes montées dans une ouverture de cette cloison. L'un de ces espaces est un espace de séchage à circuit fermé d'air de séchage o tourne un tambour contenant un linge humide à sécher, et l'autre espace est un espace de refroidissement de la roue tournante à ailettes. La roue à aillettes du condenseur aspire au moyen des aillettes de sa face située dans l'espace de séchage, de l'air chaud et humide sortant du tambour à linge, le met en contact avec sa surface refroidie par conduction par l'air froid de l'espace de refroidissement et force l'humidité se trouvant dans cet air chaud et humide à s'y condenser avant de le réchauffer et retourner dans le tambour à linge pour recommencer un nouveau cycle. Simultanément, la roue à aillettes du condenseur aspire au moyen des aillettes de sa face située dans l'espace de refroidissement, de l'air froid venant de l'extérieur pour se refroidir et retourne dans l'atmosphère, l'air de refroidissement réchauffé. La pression séjournant dans l'espace de séchage o l'air est chauffé est habituellement supérieure à la pression se trouvant dans l'espace de refroidissement. L'air chaud et humide tend à fuir l'espace de séchage et à entrer dans l'espace de refroidissement à travers la jointure de la roue à aillettes de ce condenseur et de l'ouverture de cette cloison fixe dans -laquelle est montée cette roue à aillettes. Cette fuite de l'air chaud et humide provoque habituellement une grande gêne dans le milieu ambiant. Plusieurs solutions ont été proposées pour éviter cette fuite d'air chaud et humide. Une des solutions connues consiste à créer dans cette jointure un passage en chicane, au moyen d'une rainure circulaire formée dans le bord de l'ouverture de la cloison fixe et qui coiffe librement le bord périphérique saillant de la roue à aillettes du condenseur. Cependant dans la pratique, ce passage en chicane gêne seulement la traversée pour air chaud et humide mais n'empêche pas une fuite de cet air de l'espace de séchage dans l'espace de refroidissement. Une autre solution connue consiste à former dans le bord de l'ouverture de la cloison fixe une surface de glissement et à fixer sur le bord saillant de la roue à aillettes un joint annulaire souple, en feutre par exemple de manière que lors d'une rotation de la roue à aillettes et sous l'effet de la force centrifuge, ce joint annulaire souple vient frotter sur cette surface de glissement et fermer, de ce fait, le passage à l'air chaud et humide qui tend à s'échapper de l'espace de séchage et à entrer dans l'espace de refroidissement. Cependant, l'étanchéité assurée par ce joint annulaire souple dépend des conditions souvent difficiles à remplir. Une de ces conditions est une bonne qualité exigée de la surface de glissement relative non seulement à l'état de surface de cette surface de glissement mais également à la régularité de forme de cette surface de glissement. Une telle condition est difficile à remplir dans une fabrication industrielle en grande série. Par ailleurs, tout défaut de cette qualité de la surface de glissement se traduit par une fuite de l'air chaud et humide dans l'espace de refroidissement. Une autre condition est une limitation de l'échauffement de ce joint annulaire souple pour éviter toute destruction de ce dernier. En effet, une roue à aillettes du condenseur ayant un diamètre de l'ordre de 450 millimètres tourne par exemple à une vitesse de l'ordre de 800 tours par minute. Sa vitesse linéaire est supérieure à 18 mètres par seconde. Si une pression de contact du joint annulaire souple avec la surface de glissement est réglée trop grande pour maintenir une bonne étanchéité, l'échauffement de ce joint annulaire souple devient excessif voir destructif et l'usure mécanique risque d'être également trop rapide. Une limitation de cet échauffement à un niveau admissible équivaut à un maintien - d'une pression de contact relativement faible de ce joint annulaire souple avec cette surface de glissement. Cette condition conduit à ce que ce joint annulaire souple n'est étanche que pour une relative faible différence de pression entre celle de l'espace de séchage et celle de l'espace de refroidissement. Dans un sèche-linge connu o la pression de contact du joint annulaire souple avec la surface de glissement a été réglée en vue de respecter cette limitation de l'échauffement, on a constaté qu'environ une moitié de l'air chaud et humide de l'espace de séchage s'échappe à travers ce joint souple dans l'espace de refroidissement. Ainsi, cette solution connue à joint annulaire souple donne également un résultat aléatoire dans l'empêchement d'une fuite de l'air ehaud et humide de l'espace de séchage dans l'espace de refroidissement. La présente invention visant à éviter ces inconvénients permet de réaliser un dispositif de séparation comportant des éléments à mouvement relatif, assurant un cloisonnement avec une excellente étanchéité aux fluides gazeux. Elle a également pour objet un appareil muni d'un tel dispositif. Selon l'invention, un dispositif de séparation étanche aux fluides gazeux comportant des éléments à mouvement relatif est caractérisé en ce qu'il comprend dans la jointure de ces éléments à mouvement relatif, un joint liquide. Pour mieux faire comprendre l'invention, on en décrit ci-après un certain nombre d'exemples de réalisation illustrés par des dessins ci-annexés dont: - la figure 1 représente une vue schématique et partielle d'un sèche-linge à tambour, réalisé selon un premier exemple de mise en oeuvre de l'invention, montrant un dispositif de séparation divisant l'enceinte de l'appareil en deux espaces, un espace de séchage et un espace de refrodissement en communication avec l'atmosphère extérieure, et - la figure 2 représente, à une autre échelle, un dispositif de séparation divisant l'enceinte de l'appareil en deux espaces, selon un deuxième exemple de mise en oeuvre de l'invention. Un sèche-linge 1 selon un premier exemple de réalisation de l'invention illustre partiellement et schématiquement dans la figure 1 comprend une cuve 2, un tambour à linge 3, à parois munies de perforations destinées au passage de l'air de séchage, monté rotatif sur des galets de maintien 4 et entraîné en rotation par un moteur électrique 5 et des dispositifs de rayonnement thermique ou des résistances électriques chauffantes 6 destinées au chauffage du linge ou de l'air de séchage et munies de dispositifs de reflexion 7 et de protection thermique 8. L'enceinte de la cuve 2 est divisée en deux espaces distincts, un espace de séchage à circuit fermé d'air de séchage 10 et un espace cde refroidissement à air 11, par un dispositif de séparation à éléments à mouvement relatif 12. Dans l'exemple illustré, le dispositif de séparation à éléments à mouvement relatif 12 comprend comme premier des éléments à mouvement relatif une cloison fixe 14 et comme deuxième des éléments à mouvement relatif une roue tournante à aillettes 15 d'un condenseur à refroidissement à air 16. La cloison fixe 14 pourvue d'une ouverture 17 est fixée d'une manière étanche par des bords périphériques à la cuve 2. La roue tournante à aillettes 15 du condenseur 16 montée dans cette ouverture 17 de la cloison fixe 14 comprend sur ses deux faces respectivement des aillettes radiales 20 et 21 et un bord périphérique circulaire saillante 23. La roue à ailettes 15 est entraînée en rotation par un moteur électrique 25. L'espace de refroidissement 11 est en communication avec l'extérieur par des ouvertures 26, 27. Selon une caractéristique importante de l'invention, le dispositif de séparation 12 comprend dans la jointure de ses éléments à mouvement relatif, un joint liquide 28. Dans l'exemple illustré, le dispositif de séparation 12 comprend dans la jointure du bord de l'ouverture 17 de la cloison fixe 14 et du bord périphérique circulaire de la roue à aillettte 15 du condenseur 16, un joint liquide 28. Selon une autre caractéristique, le dispositif de séparation 12 comprend au niveau de la jointure de ses éléments à mouvement relatif, un premier de ces éléments pourvu le long de son bord, d'une gouttière ou rainure ouverte sur une face de cet élément et garnie d'un liquide formant un joint liquide, et un deuxième de ces éléments muni d'un bord saillant inséré dans cette gouttière ou rainure de ce premier élément, libre de tout contact avec des parois de cette gouttière ou rainure et immergé sur tout son long dans le liquide de ce joint liquide. Dans un premier exemple de réalisation illustré à la figure 1, le di. positif de séparation 12 comprend comme premier élément à mouvement relatif une cloison fixe 14 pourvue le long du bord de son ouverture 17, d'une gouttière ou rainure torique ouverte vers le côté du centre de cette ouverture 17 et garnie d'un liquide 3I constituant un joint liquide annulaire 28 et comme deuxième élément à mouvement relatif une roue tournante à aillettes 15 d'un condenseur à refroidissement à air 16 munie d'un bord périphérique circulaire saillant 23 inséré dans cette gouttière ou rainure torique 30, libre de tout contact avec ces parois de cette gouttière ou rainure torique 30 et immergé sur tout son long dans le liquide 31 de ce joint liquide 28. Dans l1exemple illustré (figure 1) le dispositif de séparation 12 est monté à l'horizontale. La cloison fixe 14 et la roue à aillettes 15 du condenseur de ce dispositif de séparation 12 sont dans leur position horizontale. Lorsque la roue à aillettes radiales 15 du condenseur 16 est à l'arrêt, l'espace de séchage 10 est hermétiquement séparé de l'espace de refroidissement il par ce dispositif de séparation 12 et par ce joint liquide 28 qui dans sa forme liquide et par gravité occupe la partie la plus basse de la gouttière ou rainure torique 30 du bord de l'ouverture 17 de la cloison fixe 14 et prend une forme annulaire, le bord circulaire saillant 23 de la roue à aillettes 15 du condenseur 16 étant immergé dans le liquide 31 de ce joint liquide annulaire 28. Toute fuite de l'air chaud 4 et humide de l'espace de séchage 10 est ainsi empêchée par ce dispositif de séparation 12 et ce joint liquide 28. Lorsque la roue à aillettes 15 du condenseur 16 tourne autour de son axe i8, cette roue entraîne le liquide 31 du joint liquide 28 et lui communique un mouvement giratoire le long de cette gouttière ou rainure torique 30. Sous l'effet de la force centrifugre, le liquide 31 est forcé de se déplacer latéralement et se plaquer contre la paroi de cette gouttière ou rainure torique 30 de manière à former de nouveau, un joint liquide annulaire 28a o le bord circulaire saillant 23 de la roue à aillettes 15 continue à être immergé, ce qui empêche toute fuite de l'air chaud et humide de l'espace de séchage 10 dans l'espace de refroidissement 11. Ainsi grâce au joint liquide annulaire 28 ou 28a, le dispositif de séparation 12 est étanche aux fluides gazeux. Dans un deuxième exemple de réalisation illustré dans la figure 2, le dispositif de séparation 12 est également monté à l'horizontale dans la cuve 2 et comprend comme premier élément à mouvement relatif une roue tournante 35 à aillettes 36, 37 d'un condenseur à refroidissement à air 38, pourvue le long de son bord périphérique circulaire saillant 39, d'une gouttière ou rainure torique 40 ouverte vers le côté du centre de la roue 35 et garnie d'un liquide 41 constituant un joint liquide annulaire 42, et comme deuxième élément à mouvement relatif une cloison fixe 44 munie -dans son ouverture 45, d'un bord circulaire saillant 47 inséré dans cette gouttière ou rainure torique 40 libre de tout contact avec des parois de cette gouttière ou rainure torique 40 et immergé sur tout son long dans le liquide 41 de ce joint liquide annulaire 42. Lorsque la roue à aillettes radiales 35 du condenseur 38 est à l'arrêt, l'espace de séchage 10 est séparé de l'espace de refroidissement 11 par ce dispositif de séparation 12 et par le joint liquide 42 qui dans sa forme liquide et par gravité occupe la partie la plus basse de la gouttière ou rainure torique 40 et prend une forme annulaire, le bord circulaire saillant 47 de l'ouverture 45 de la cloison fixe 44 étant immergé dans le liquide 41 de ce joint liquide annulaire 42. Toute fuite de l'air chaud et humide de l'espace de séchage 10 est ainsi empêchée par le dispositif de séparation 12 et ce joint liquide 42. Lorsque la roue à aillettes 35 du condenseur 38 tourne autour de son axe 43, le liquide 41 de ce joint liquide 42 est sous l'effet de la force centrifugre forcé de se déplacer latéralement et se plaquer contre la paroi de la gouttière ou rainure torique 40 du bord 39 de cette roue 35' de manière à former de nouveau. un joint liquide annulaire 42a o le bord circulaire saillant 47 de la cloison fixe 44 continue à être immergé, ce qui empêche toute fuite de l'air chaud et humide de l'espace cde séchage 10 dans l'espace de refroidissement 11. Selon l'invention, le liquide 31 ou 41 du joint liquide 28, 28a ou 42, 42a est avantageusement constituée par du liquide de condensation formé sur la roue à aillettes du condenseur. Dans le sèche-linge 1 illustré, le liquide du joint liquide 28, 28a ou 42, 42a est constitué par de l'eau provenant de l'humidité de l'air de séchage chaud et humide sortant du 1 tambour à linge 3 qui se condense au contact de la roue refroidie à aillettes 15 ou 35 du condenseur 16 ou 38. Cette eau de condensation est sous l'effet de la force centrifuge refoulée au fur et à mesure de sa formation vers la périphérie de la roue à ailettes 15 ou 35 puis dans la gouttière ou rainure torique 30 ou 40 pour alimenter automatiquement en liquide le joint liquide annulaire 28, 28a ou 42, 42a. Dans l'exemple de réalisation illustré dans la figure 1, un siphon 50 qui relie la gouttière ou rainure torique 30 à un bac de récupération de liquide de condensation 51 est monté dans la cuve 2 du sèche-linge 1 afin d'évacuer tout excès éventuel de liquide dans la gouttière ou rainure torique 30. Lors d'une rotation de la roue à aillettes 15 ou 35, le frottement entre le joint liquide annulaire 28, 28a ou 42, 42a et le bord périphérique saillante 23 de la roue à aillettes 15 ou le bord annulaire saillant 47 de l'ouverture 45 de la cloison fixe 44 ne provoque ni une abrasion mécanique notable ni un dégagement important de chaleur. Il y a alors une grande latitude dans le choix de matériaux constituant cette cloison fixe 14, 44 et cette roue à aillettes 15, 35. Par ailleurs, la gouttière ou rainure torique 30 ou 40 et le bord annulaire saillant 23' de la roue à aillettes 15 ou le bord annulaire saillant 47 de l'ouverture 45 de la cloison fixe 44 qui ont des formes relativement simples et qui n'exigent dans leur assemblage aucune grande précision, sont faciles et économiques à réaliser. Le joint liquide 28, 28a ou 42, 42a est insensible au vieillissement car ce joint liquide est constamment renouvelé ou alimenté en liquide par de l'eau de condensation formée sur la roue à aillettes du condenseur 16 ou 38. Dans une variante de réalisation, une alimentation en liquide 31 ou 41 de la gouttière ou rainure circulaire 30 ou 40 pour former le joint liquide annulaire 28, 28a ou 42, 42a est effectuée ou complétée par une pompe à liquide non représentée qui puise de l'eau dans le bac de récupération 51 ou à une source indépendante non représentée. Dans une autre variante de réalisation non représentée, le dispositif de séparation 12 est monté à la verticale. La cloison fixe 14 et la roue à aillettes 15 sont dans leur position verticale. Quand la roue à aillettes 15 du condenseur 16 est à l'arrêt, le séchage n'est pas en général en activité et il n'y a aucune circulation d'air chaud et humide dans l'espace de séchage 10. UJne étanchéité de dispositif de séparation 12 entre l'espace de séchage 10 et l'espace de refroidissement 11 n'est pas alors nécessaire. Quand la roue à aillette 15 du condenseur 16 tourne le séchage est en marche, la gouttière ou rainure circulaire 30 est alors alimenté en liquide par de l'eau de condensation. La roue tournante à aillettes 15 du condenseur 16 communique un mouvement giratoire à l'eau dans cette gouttière ou rainure annulaire 30. Au début, la quantité d'eau dans cette gouttière ou rainure 30 est faible et cette eau de condensation forme alors un anneau incomplet de liquide. Ce joint liquide incomplet ne peut pas empêcher une fuite de l'air de l'espace de séchage n'est pas gênante car cet air est encore peu chargé en humidité. Puis rapidement il se forme dans la gouttière ou rainure annulaire 30 un anneau entier de liquide qui forme un joint liquide complet 28a réalisant une bonne étanchéité du dispositif de séparation 12 et empêchant toute fuite de l'air de séchage chaud et humide de l'espace de séchage d'entrer dans l'espace 26462ú2 de refroidissement. L'alimentation en liquide de la gouttière ou rainure circulaire 30 peut être complètée ou accélérée par une pompe à liquide non représentée qui puise de l'eau dans le bac de récupération 51 ou à une source indépendante non représentée. Le dispositif de séparation 12 est ainsi étanche et efficace aussi bien dans sa position de montage à l'horizontale selon les exemples des figures 1 et 2 que dans sa position de montage à la verticale. Il REVENDICATIONS 1. Dispositif de séparation étanche aux fluides gazeux comportant des éléments à mouvement relatif, caractérisé en ce qu'il comprend dans la jointure de ces éléments à mouvement relatif (14-15, 35-44) un joint liquide (28, 28a, 42, 42a). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au niveau de la jointure de ses éléments à mouvement relatif (14-15, 35, 44) un premier (14, 35) de ces éléments pourvu le long de son bord d'une gouttière ou rainure (30, 40) ouverte sur une face de cet élément et garnie d'un liquide (31, 41) formant un joint liquide (28, 28a, 42, 42a) et un deuxième (15, 44) de ees éléments muni d'un bord saillant (23, 47) inséré dclans cette gouttière ou rainure du premier élément (30, 40), libre de tout contact avec des parois de cette gouttière ou rainure et immergé sur tout son long dans le liquide (31, 41) de ce joint liquide (28, 28a, 42, 42a). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend comme premier élément à mouvement relatif une cloison fixe (14) pourvue le long du bord de son ouverture d'une gouttière ou rainure torique (30) ouverte vers le côté du centre de cette ouverture (17) et garnie d'un liquide (31) constituant un joint liquide annulaire (28, 28a) et comme deuxième élément à mouvement relatif une roue tournante à aillettes (15) d'un condenseur à refroidissement à air (16), munie d'un bord périphérique circulaire saillant (23) inséré dans cette gouttière ou rainure torique (30), libre de tout contact avec des parois de cette gouttière ou rainure torique et immergé sur tout son long dans le liquide (31) de ce joint liquide annulaire (28, 28a). 4. Dispositif selon l'une des revendications i et 2, caractérisé en ce qu'il comprend comme premier élément à mouvement relatif une roue tournante à aillettes (35) d'un condenseur à refroidissement à air (38) pourvue le long de son bord périphérique circulaire saillant (39) d'une gouttière ou rainure torique (40) ouverte vers le côté dlu centre. de cette roue tournante à aillettes (35) et garnie d'un liquide (41) constituant un joint liquide annulaire (42, 42a) et comme deuxième élément à mouvement relatif, une cloison fixe (44) munie dans son ouverture (45) d'un bord cireulaire saillant (47) inséré dans cette gouttière ou rainure torique (40), libre de tout contact avec des parois de cette gouttière ou rainure torique (40) et immergé sur tout son long dclans le liquide (41) de ce joint liquide annulaire (42, 42a). 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé ence qu'il comprend comme liquide (31, 41) formant un joint liquide (28, 28a, 42, 42a) un liquide de condensation formé sur une roue à ailIettes (15, 35) d'un condenseur (16, 38) qui constitue un des éléments à mouvement relatif de ce dispositif. 6. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comprend un siphon d'évacuation d'un excès de liquide (50) monté entre la gouttière ou rainure torique (30) et un bac de récupération de liquide de condensation (51). 7. Dispositif selon l'une des revendications 3, 4 et G, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe à liquide alimentant la gouttière ou rainure torique (30, 40) en liquide (31, 41) qui constitue un joint liquide (28, 28a, 40, 42a). 8. Appareil tel qu'un sèche-linge, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de séparation (12) selon l'une des revendications 1 à 7 monté dans sa cuve (2) et destiné à diviser d'une manière étanche aux fluides gazeux l'enceinte de celle-ci, en deux espaces distincts, un espace de séchage (10) o tourne un tambour (3) contenant un linge humide à sécher et un espace de refroidissement en communication avec l'atmosphère extérieure. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de séparation (12) monté suivant iun position horizontale. 10. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de séparation (12) monté suivant une position verticale.