Brevet FR2047916A1 — publié le 19710319

La présente invention concerne un échangeur de chaleur constitué par l'asmblage d'éléments individuels. L'assemblage d'éléments individuels est devenu traditionnel dans la construction des chaudières depuis les travaux de Monsieur STREBEL, en 1893. Les avantages en sont la fabrication rationnelle et l'étendue de la gamme de puissance réalisahle. Mais jusqu'ici, on ne connaissait pas les avantages de la construction par éléments individuels pour la transmission thermique, d'un fluide à l'autre, dans les échangeurs de chaleur. On sait que, dans le fonctionnement des échangeurs de chaleur et spécialement dans les appareils de préparation d'eau chaude, se posent des problèmes de corrosion qui ne peuvent être résolus que par l'emploi de matériaux résistant à la la corrosion importés à grands frais de l'étranger. On utilise, depuis quelque temps, des revêtements anti-corrosifs en matière synthétique mais ceux-ci ne peuvent recouvrir rationnellement que des surfaces facilement accessibles. Aucun problème ne se pose pour garnir d'une couche anti-corrosive la surface de chauffe d'un échangeur de chaleur constitué par des éléments individuels. L'échangeur de chaleur conforme à l'invention est caractérisé en ce que la surface de chauffe, ainsi que le réservoir d'accumulation, se compose d'élé- ments individuels dans lesquels l'agent à chauffer circule longitudinalement, et l'agent chauffant transversalement, dans des enceintes fermées de l'élément chauffant. Les dessins annexés, choisis uniquement à titre d'exemples, représentent un mode préféré de réalisation de l'invention. Dans ces dessins ; - la figure 1 est tJne coupe verticale d'un élément chauffé ; - la figure la et la figure 2 sont'des coupes selon les lignes l-l etll-ll respectivement, de la figure 1 ; - la figure 3 est une coupe verticale d'un élément non chauffé ; - la figure 4 est une coupe selon la ligne 111-Il I de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue intérieure du couvercle avant ; - la figure 6 est une vue intérieure du couvercle arrière ; - la figure 6a est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 6 ; - la figure 7 est une vue du joint étanche spéci al;; - la figure 8 est une coupe longitudinale de l'échangeur de chaleur monté, avec circulation naturelle de L'agent chauffant; - la figure 9 est une coupe longitudinale de l'échangeur de chaleur monté, avec circulation forcée de l'agent chauffant; - la figure 10 est une coupe horizontale de l'échangeur de chaleur monté, avec circulation forcée selon la figure 9 ; - la figure 1 1 est un élément chauffant spécial pour la disposition de plusieurs éléments chauffants les uns au dessus des autres ; - la figure ila est une coupe selon la ligne V-V de la figure 10 ; et - la figure 12 est la disposition de principe de l'échangeur de chaleur avec éléments superposés Les figures 1 et 2 représentent un élément chauffant dont les parois 1 et 2 délimitent une enceinte creuse fermée 3 et plusieurs enceintes ouvertes 6 dirigées axialement et limitées par une paroi nervurée, et dans lesquelles se trouve l'agent à chauffer. L'agent chauffant est amené dans l'enceinte 3 par le raccord 4; il y circule dans le sens des flèches, et le quitte par le raccord 5 pour gagner l'élément suivant dans son circuit "aller". Les joints etanches 7 font une surépaisseur et on a prévu des languettes 8 pour le passage de tirants, ainsi qu'une soupape d'air 9 pour l'agent chauffant. Les figures 3 et 4 représentent un élément d'accumulation pour l'agent à chauffer Les nervures 10- servent d'éléments de renforcement et de joints d'étanchéité entre le circuit "aller" et le circuit "retour". La figure 5 représente le couvercle avant, muni en son centre d'un joint d'étanchéité 11, servant à séparer les circuits. La figure 6 représente un couvercle arrière possédant deux joints d'étanchéité 12, ayant chacun une ouverture 13 ou 14 pour le raccordement d'arrivée de l'agent à chauffer 13 et l'évacuation de l'agent chauffé 14, ainsi que pour une canalisation de circulation éventuelle 15. Dans ce couvercle, L'agent à chauffer est dirigé à droite et à gauche, sous la-plaque de recouvrement 16,-vers les deux circuits extérieurs. La figure 7 représente le joint étanche spécial utilisé entre les éléments de l'échangeur de chaleur. Pour assurer l'étanchéité entre les couvercles et les éléments, ce joint est découpé conformément aux joints d'étanchéité des couverclefs La figure 8 représente un exemple pratique d'application à une chaudière à éléments d'une combinaison d'éléments accumulateur et d'éléments chauffants de l'échangeur de chaleur selon l'invention, avec circulation naturelle de l'agent chauffant Les éléments chauffants (représentés en détail aux figures 1 et 2) sont reliés aux éléments de chaudière 19 par les raccords 17 et les joints 18. Sur le dessin, on voit que l'agent chauffant monte par un conduit jusqu'a la partie supérieure de l'élément chauffant, se partage en haut à gauche et à droite, puis descent et quitte l'élément chauffant par un conduit de descente. La circulation naturelle est activée par le fait que l'agent à chauffer, relativement froid, est dirigé à travers le couvercle arrière (figure 6), d'abord vers les circuits extérieurs, puis vers les circuits médians, créant ainsi une circulation à contre-courant entre l'agent à chauffer et l'agent chauffant. La figure 9 représente un exemple pratique de disposition d'éléments accumulateurs et d'éléments chauffants, avec circulation forcée de l'agent chauffant. L'agent chauffant est amené dans l'élément chauffant par la canalisation "aller" et conduit à l'élément suivant par le raccord 21 en suivant le trajet représenté aux figures 1, 2 ét 8. La figure 10 représente le trajet de l'agent à chauffer dans les accumulateurs formés d'éléments. Comme on l'a déjà dit à propos de la figure 8, les deux agents, chauffant et à chauffer, sont dirigés de façon que leurs courants se croisent. La figure li représente une forme particulière d'élément chauffant, presque identique à celui des figures 1 et 2, sauf qu'il possède quatre raccords au lieu de deux. L'agent chauffant traverse donc d'abord, directement, le conduit central puis, lors de son retour, il passe dans !es conduits chauffants extérieurs de l'élément. La figure 12-représente la combinaison d'éléments chauffants et d'éléments accumulateurs dans laquelle les éléments sont disposés les uns au dessus des autres. Les éléments chauffants de la rangée inférieure sont conformes au type des figures 1 et 2, ceux de ta rangée supérieure, au type de la figure 11. Le trajet suivi par l'agent chauffant est indiqué par des flèches. Cette disposition en série permet d'obtenir une grande vitesse de circulation de l'agent chauffant et une bonne transmission de chaleur. II est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de realisation repésentés et décrits qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemples. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur pour échange thermique entre fluides, ou entre vapeur et fluide, caractérisé en ce que la surface de chauffe et le réservoir d'accumulation 6 se composent d'éléments individuels dans lesquels l'agent à chauffer circule longitudinalement, et l'agent chauffant transversalement, dans des enceintes fermées 3 de i'élément chauffant. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir d'accumulation 6 formé d'éléments individuels, constitue plusieurs circuits et est fermé par deux couvercles (figures 5 et 6) conformés en organes déflecteurs et servant d'entrée 15 et de sortie 14 du fluide. 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent à chauffer est divisé en deux courants "aller" parallèles extérieurs, déviés ensuite vers le centre e t ramené vers le bas sous forme de deux courants "retour", où ils sont réunis et recueillis par le couvercle arrière (figure 6), l'agent chauf fant étant introduit par un raccord dans l'enceinte médiane d'un élément chauf- fant où il circule d'abord entre les deux courants "retour" puis entre le courant "aller" et le courant "retour" ainsi que dans l'enceinte chauffante externe, et s'échappe enfin par un raccord de sortie voisin du raccord d'entrée. 4. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent chauffant parcourt successivement les éléments chauffant montés en série (figure 9). 5. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agentchauffant parcourt les éléments chauffants montés en parallèle. 6. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étanchéité entre les éléments ainsi qu'entre les éléments et les couvercles est réalisée au moyen d'un joint étanche spécial (figure 7) et de tiges filetées 23. 7. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est directement raccordé aux éléments d'une chaudière au moyen d'un raccord 17 constitué par deux chambres communiquant chacune avec au moins un élément de ladite chaudière. 8. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par la combinaison d'éléments chauffés (figures 1 et 2) et d'éléments non chauffés (figures 3 et 4)0 9. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par la combinaison d'éléments superposés en deux rangées (figure 12), et que l'agent chauffant entre et sort par le meme élément chauffant.