Brevet FR2081613A1 — publié le 19711210

1. 2081613 La présente invention concerne d'une façon générale les échangeurs de chaleur, et plus particulièrement les échangeurs de chaleur pour les chaudières, les appareils de refroidissement de l'eau, les conditionneurs d'air et d'autres équipements pour le 5 transfert ou la réception de chaleur. Un échangeur de chaleur comporte, en général, d'une façon connue un dispositif séparant par une paroi deux fluides ayant des températures différentes pour le transfert de la chaleur de l'un des fluides à l'autre. Un échangeur de chaleur classique comporte 10 un tube ou plusieurs tubes ou d'autres conduits à travers lesquels un fluide, tel que de l'eau, circule pour transmettre de la chaleur à un second fluide ou pour recevoir de la chaleur du second fluide. Des ailettes, des nervures, des tiges ou d'autres éléments peuvent être fixés sur la surface extérieure de chaque conduit ou 15 près de cette surface pour augmenter la capacité de transfert de chaleur et, par suite, pour augmenter le rendement relatif de transfert de chaleur vers et depuis le conduit dans lequel circule le fluide. Dans un échangeur de chaleur, en plus du fluide tel que de 20 l'eau circulant dans le conduit ou les conduits pour être chauffé ou refroidi, un second milieu tel qu'un milieu gazeux pouvant-provenir d'un brûleur, d'un réfrigérateur ou de n'importe quelle autre source produisant le milieu gazeux, circule habituellement autour du conduit ou des conduits pour l'échange de la chaleur entre les 25 fluides circulant à l'intérieur et à l'extérieur des conduits. Par exemple, une chaudière typique connue comportant un échangeur de chaleur pour un immeuble résidentiel ou commercial, ou même pour une maison d'habitation particulière ou un appartement d'un grand immeuble, doit être relativement importante, ce qui nécessite un 30 espace considérable pour loger l'échangeur de chaleur. L'échangeur de chaleur est aussi relativement compliqué et, par suite, il nécessite une main-d'oeuvre qualifiée et un temps considérable pour * sa fabrication, et son prix est nécessairement relativement élevé. Le rendement de transmission de la chaleur entre un milieu gazeux 35 et un milieu liquide d'une telle structure est faible, de sorte que la dépense pour le fonctionnement est assez importante. Ces caractéristiques représentent certains des facteurs posant des problèmes sérieux dans l'industrie pour obtenir les échangeurs de chaleur pour les chaudières et d'autres structures de chauffage ou de 40 refroidissement d'un prix modéré pour des immeubles d'habitation, 71 06715 2. 2081613 des immeubles commerciaux et d'autres applications. La présente invention a pour objet de fournir un échangeur de chaleur d'une structure nouvelle, parmi les équipements nécessaires de la construction, par exemple pour une chaudière d'immeuble, 5 l'échangeur de chaleur convenant pour une installation comportant une chaudière de dimensions réduites, c'est-à-dire une chaudière bien plus petite que les chaudières habituelles actuelles construites et vendues pour les immeubles résidentiels et commerciaux. L'échangeur de chaleur et l'installation à chaudière dont il fait 10 partie sont d'une fabrication relativement facile, de dimensions réduites, d'un poids faible, ne nécessitent relativement pas d'entretien coûteux et important, et l'échangeur de chaleur peut être facilement-incorporé dans l'installation à chaudière du type "miniature" ou aussi bien, si on le désire, dans une installation 15 à chaudière de dimensions importantes aussi bien pour les appartements individuels que pour des immeubles d'habitation importants ou peu importants et pour des immeubles commerciaux. D'une façon générale, un échangeur de chaleur selon l'invention comporte une structure cylindrique unitaire, par exemple, 20 contenant un certain nombre de conduits parallèles disposés en cercle, à travers lesquels peut circuler un fluide tel que de l'eau, et entre les conduits un ensemble régulier formé de plusieurs groupes séparés et indépendants constitués essentiellement par un grand nombre de petites boules, ou éléments équivalents, en 25 métal, liés les uns aux autres ainsi qu'aux parois latérales de deux conduits voisins pour constituer une structure globale cylindrique sensiblement unitaire. Dans un échangeur de chaleur selon l'invention, aucun des groupes de petites boules n'est positionné sur la surface inférieure ni sur la surface supérieure des diffé-30 rents conduits parallèles montés en cercle. Autrement dit, aucune des petites boules ne se trouve sur la surface de référence tan-gentielle cylindrique constituant la surface géométrique enveloppe des points les plus intérieurs des différents conduits parallèles, et aucune desdites petites boules d'un groupe quelconque ne se 35 trouve radialement au-delà de la surface géométrique cylindrique enveloppe des points les plus extérieurs des conduits parallèles. Par suite, toutes les petites boules de tous les groupes se trouvent entre deux surfaces géométriques cylindriques formant l'enveloppe des" points les plus élevés et des points les plus bas des 40 différents conduits. Par suite, l'échangeur de chaleur comporte un 71 06715 3. 2081613 ensemble régulier formant en section droite, une sorte de sablier, dans lequel chacun des différents groupes de petites boules se trouve entre deux conduits parallèles voisins. Cette structure composite d'échangeur de chaleur peut être facilement fabriquée 5 et être assemblée dans une enveloppe cylindrique de chaudière ou d'un autre appareil échangeur de chaleur. Conformément à l'invention, un brûleur à combustion superficielle, de préférence un brûleur à combustion superficielle sous pression, peut être placé dans l'espace central ou axial formé 10 par la structure en forme de ceinture considérée ci-dessus, comportant les différentes matrices et les conduits parallèles interposés, de façon que la chaleur engendrée par le brûleur à combustion superficielle envoie des gaz chauds à une température relativement élevée et sous une pression convenable directement contre 15 des surfaces des différents conduits et aussi simultanément contre les différentes matrices de particules. Une partie de la chaleur des gaz du brûleur fournit efficacement, lorsque le gaz frappe les surfaces inférieures des différents conduits parallèles, de la chaleur au fluide présent à l'intérieur des conduits. Une partie de 20 la chaleur des gaz du brûleur est en même temps transmise aux surfaces intérieures des différents groupes de petites boules de -façon à les chauffer et que la chaleur transmise aux petites boules soit transférée aux parois latérales de conduits parallèles pour chauffer simultanément le fluide circulant dans les conduits. 25 De plus, les gaz chauds déviés des surfaces intérieures des conduits parallèles traversent nécessairement des trajets passant à travers les différents groupes de petites boules pour augmenter encore leur température et celle du fluide circulant dans les conduits. La chaleur des produits gazeux de combustion du brûleur 30 agit ainsi simultanément sur les conduits parallèles le long de différentes parties, toutes coopérant pour élever la température du fluide circulant dans le conduit. Après leur passage à travers , les différents groupes de petites boules, les gaz peuvent être évacués à travers une cheminée ou n'importe quelle autre sortie 35 convenable qui n'a pas besoin d'être caractérisée par un tirage substantiel. La structure de groupes de petites boules considérée ci-dessu§ qui peut être formée de plusieurs groupes indépendants comme il a été indiqué, chacun formé d'un certain nombre de petites boules 40 liées les unes aux autres et aux conduits parallèles voisins, en 71 06715 4. 2081613 formant ce qui peut être considéré comme une ceinture cylindrique dans le sens circulaire. Les intervalles entre les petites boules de chaque groupe sont distribués au hasard et ne nécessitent aucune distribution prédéterminée. Les intervalles entre les petites 5 boules rendent chaque groupe poreux pour les gaz chauds du brûleur à combustion superficielle, mais malgré ces intervalles inhérents la chaleur est transmise librement d'une petite boule à l'autre et ensuite aux parois.des conduits voisins et, de ce fait, au fluide circulant à travers les conduits. En raison des intervalles voi-10 sins entre les petites boules et des dimensions relatives au hasard de ces intervalles, les gaz de combustion peuvent traverser assez librement et efficacement les différents groupes de petites boules pour le maintien d'une bonne transmission à une vitesse prédéterminée des gaz du brûleur à travers la structure en ceinture 15 cylindrique. En raison de cette structure, un pourcentage très élevé de la chaleur des gaz de combustion est transféré au fluide circulant continuellement à travers les conduits pour élever la température à la valeur désirée. Les petites boules des différents groupes peuvent être relativement grosses de façon qu'un petit 20 nombre de petites boules seulement se trouve entre les conduits parallèles voisins. Les intervalles au hasard entre les petites boules permettent un écoulement libre et efficace des gaz de combustion à travers la matrice pour le transfert de la chaleur aux différentes petites boules transmettant la chaleur aux parois des 25 conduits voisins. Les petites boules ont, de préférence, des dimensions convenables, c'est-à-dire des diamètres choisis entre des limites convenables si les petites boules sont des sphères afin que les intervalles au hasard établissent une liaison poreuse et transparente optiquement entre les différents conduits pour la 30 conduction de la chaleur vers le fluide circulant dans les conduits. Aucune partie d'aucun des groupe de petites boules ne se trouve sur le côté intérieur de la surface géométrique tangentielle cylindrique enveloppe des conduits parallèles. De même, aucune partie des groupes de petites boules ne dépasse de la surface cylindrique 35 tangentielle enveloppe des conduits parallèles* Il en résulte un gain considérable non seulement en ce qui concerne un nombre de petites boules, mais aussi en ce qui concerne le prix desdites boules et le prix des groupes de petites boules. De plus, les gaz de combustion viennent en contact direct avec le côté intérieur 40 des différents conduits parallèles pour augmenter directement la 71 06715 5. 2081613 température du liquide circulant à travers les conduits. En raison des intervalles entre les petites boules d'un groupe, celui-ci est poreux pour les gaz chauds produits par le brûleur et il est poreux aussi pour d'autres rayons nécessairement émis 5 par les gaz brûlés par le brûleur sous pression. Autrement dit, les intervalles entre les petites boules permettent, à travers les différents groupes les vitesses convenables du fluide sous la forme des gaz chauds. Certains trajets à travers un groupe sont en ligne droite c'est-à-dire non interrompus pour que la chute de 10 pression soit faible. Comme il a été indiqué ci-dessus, les gaz sous pression chauds fournis par le brûleur à combustion superficielle frappent directement ou indirectement les surfaces inférieures des différents conduits parallèles de sorte qu'un pourcentage élevé de la chaleur 15 des produits de combustion gazeux est transmis aux parois des conduits pour le chauffage rapide du fluide circulant à travers les conduits. De même, comme il a été indiqué, les gaz chauds déviés par les conduits doivent nécessairement frapper les groupes de petites boules et, par suite, les gaz ainsi déviés transmettent 20 de la chaleur aux parois latérales des conduits pour contribuer de façon importante au transfert de chaleur au fluide circulant dans les conduits. Une partie relativement importante des gaz chauds frappe aussi directement chaque groupe indépendamment des gaz déviés pour augmenter le transfert de chaleur vers le fluide 25 circulant à travers les conduits. Les différents trajets des gaz chauds pour le transfert de chaleur, directement ou indirectement après déviation, au fluide circulant à travers les conduits coopèrent pour une élévation rapide et efficace de la température, du fluide. Ce processus est rapide et, par suite, peut avoir lieu 30 dans un espace assez limité. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description qui va suivre, donnée à titre d'exem-* pie et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 représente schématiquement, en coupe, un conduit et 35 une partie de deux groupes voisins d'éléments en forme de petites boules, ou billes, selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, Fig. 2 représente schématiquement en plan une partie d'une structure à groupes de petites boules selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, 40 Fig. 3A représente schématiquement, en coupe, un élément en 71 06715 6. 2081613 forme de petite boule, ou bille avec revêtement pour la constitution d'un groupe, selon un mode de mise en oeuvre de l'invention Fig. 3B représente schématiquement, en coupe, trois éléments en forme de petites boules, ou billes selon la fig. 3A contre une 5 paroi d'un conduit selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, Fig. 4 est une vue en perspective d'un échangeur de chaleur selon un mode de mise en oeuvre de l'invention avec un brûleur à combustion superficielle représenté partiellement sorti de l'échangeur de chaleur, 10 Fig. 5 est une vue en perspective d'un échangeur de chaleur selon l'invention montrant le raccordement des conduits, Fig. 6 est le schéma général d'une installation comprenant une chaudière selon un mode de mise en oeuvre de l'invention convenant pour le chauffage d'un appartement ou d'un immeuble, et 15 Fig. 7 représente schématiquement, en perspective, un système d'interconnexion des conduits pour un échangeur de chaleur selon un mode de mise en oeuvre de l'invention. Les mêmes références sont utilisées sur les différentes figures pour désigner les éléments identiques ou similaires. 20 Une description générale de l'ensemble d'un échangeur de chaleur HX selon l'invention est donnée ci-après en considérant les figures 4 et 5 qui représentent un échangeur de chaleur comportant deux plaques de montage MP1 et MP2, dont l'une annulaire, qui peuvent être parallèles et sont distantes l'une de l'autre. 25 Chacune des plaques comporte un certain nombre d'ouvertures pour le passage d'un certain nombre de conduits parallèles à T24» et pour supporter'ces conduits qui peuvent être par exemple des tubes courants de même diamètre et de même longueur générale. Suivant l'exemple donné pour l'explication, les vingt-quatre conduits 30 pratiquement parallèles à T21f sont tous disposés perpendiculairement aux deux plaques de montage MP^ et MP2 et entre ces plaques en dehors des extrémités dépassant des plaques. Les conduits parai lèles à peuvent être groupés en quatre jeux de six conduits à Tg, T,-, à T^2> ^13 ®- et T19 ^ T24' 0U suivairt n'importe 35 quelle autre combinaison de groupes série, parallèle ou série-parallèle. Les conduits peuvent être enfermés, .ou non, dans une enveloppe commune H de la façon représentée sur la fig. 4» Des raccords en U décrits ci-après peuvent être utilisés pour raccor-d.er les paires de conduits. Par exemple, dans le cas de la fig. 4> 40 de l'eau froide peut être envoyée à travers deux conduits d'arri 71 06715 7. 2081613 vée TCj et TC2, et après son chauffage dans l'échangeur de chaleur, l'eau chaude échappe à travers deux conduits de sortie TH^ et TH2 (voir aussi les fig. 5 et 7). L'eau arrivant par le conduit TC^ se divise dans les deux conduits parallèles et Tj2 l'eau arri-5 vant par le conduit TC2 se divise dans les deux conduits parallèles et ^24* L'autre extrémité du conduit est connectée par un raccord en U désigné _2 au conduit parallèle voisin T2 et un raccord similaire ^2_^ connecte les conduits parallèles T2 et T^. De même, un raccord semblable connecte les conduits parai- 10 lèles Tj et T^. De façon similaire, un raccord connecte les conduits T^ et T^ et un autre raccord connecte les conduits T^ et Tg. Un raccord en équerre Lg connecte le conduit Tg au conduit de sortie TH^ à travers lequel sort l'eau chaude. Les conduits T1 à Tg consécutifs formant le premier quart des conduits paral-15 lèles de l'échangeur de chaleur sont ainsi connectés en série pour la circulation de l'eau froide arrivant par le conduit d'entrée TC.j vers le conduit de sortie TH^, l'eau circulant à travers un conduit parallèle de ce quadrant recevant la chaleur des gaz de combustion du brûleur DQ de façon que sa température soit élevée 20 à la valeur voulue pour la sortie à travers le conduit TH^. Les conduits T^2 à Ty du quart ou quadrant suivant le conduit sont connectés de façon similaire en série et aux conduits TC^ et TH^ dans l'échangeur de chaleur pour la circulation de l'eau afin qu'elle soit chauffée par les gaz de combustion du brûleur BU. De 25 façon analogue, les conduits T^ à et T24 a T19 sont connectés en deux groupes série aux conduits d'entrée TC2 et aux conduits de sortie TH2 pour le chauffage à la température voulue. La fig. 7 représente schématiquement, en perspective, les quatre quadrants de conduits parallèles connectés entre les deux 30 conduits d'arrivée TC^ et TC2 et les conduits de sortie TH^ et TH2 pour le premier fluide. Le fluide sortant par ces conduits et TH2 est, comme il a été expliqué, l'eau dont la température a été t considérablement augmentée par les gaz chauds constituant le second fluide. Le second fluide produit par le brûleur BU est proje-35 té directement et indirectement contre tous les conduits parallèles des quatre quadrants décrits ci-dessus, et ce second fluide doit traverser les matrices de billes de l'échangeur de chaleur HX. Ainsi qu'il apparaît sur les figures 5 et 6, l'échangeur de chaleur HX comporte un espace cylindrique longitudinal axial pour 40 loger le brûleur à combustion superficielle BU. Ce brûleur peut 71 06715 8. 2081613 être partiellement ou entièrement sorti de l'échangeur de chaleur HX quand cela est nécessaire en étant tiré dans la direction axiale hors de l'échangeur de chaleur pour la réparation, l'entretien ou le remplacement, le brûleur étant ensuite remis en place dans 5 l'échangeur de chaleur HX. Le brûleur BU comporte une ouverture centrale dans l'axe de l'échangeur pour recevoir le gaz et l'air devant être mélangés en proportions prédéterminées pour la combustion dans le brûleur BU avec production de produits gazeux de combustion à une température relativement élevée à la surface du 10 brûleur BU pour le chauffage de l'eau circulant à travers les groupes de conduits parallèles de l'échangeur de chaleur HX. Le mélange prédéterminé d'air et de gaz et le maintien du rapport prédéterminé entre les deux constituants sont des conditions importantes pour empêcher la formation de produits nocifs tels que 15 l'oxyde de carbone qui, produit en quantités appréciables, pourraient être dangereux pour les personnes se trouvant dans l'appartement . La fig. 3A représente un élément P sous la forme d'une petite boule, pouvant être utilisé pour former les groupes de petites 20 boules d'un appareil selon l'invention. Cette petite boule, ou bille, peut être revêtue d'une couche de métal C. Comme il apparaît plus particulièrement sur les fig. 1 et 2, une matrice est fixée à chaque côté opposé de chaque conduit tel que le conduit T. Comme il apparaît plus clairement sur la représentation schémati-25 que de la fig. 7, tous les conduits à sont répartis circu-lairement autour de l'axe central de l'échangeur de chaleur HX et ils sont situés entre deux surfaces géométriques enveloppes concentriques tangentes aux tubes, c'est-à-dire une surface enveloppe cylindrique et une surface cylindrique enveloppe extérieure 30 de la façon représentée sur la fig. 1. La structure globale, qui est constituée par plusieurs groupes de petites boules séparés et indépendants ^2-3' **3-4' e^c* es^ disposée de façon que chaque groupe tel que se trouve entre deux conduits adjacents correspondants et T^. Tous les groupes de petites boules sont 35 ainsi situés sur les côtés des parois latérales des conduits T^ a "^24 P°uvan^ être appelées les parois latérales des conduits dans l'échangeur de chaleur HX. Aucune partie d'aucun des groupes de petites boules ne se trouve à l'extérieur de la surface enveloppe intérieure TG^ ni de la surface enveloppe extérieure TG2 (fig. 1 40 et 5)- Aucun des groupes de petites boules n'entoure complètement 71 06715 9. 2081613 un conduit, de sorte que, conformément à l'invention, il existe un accès libre pour les gaz de combustion chauds vers le côté "intérieur" des différents conduits parallèles. Il en résulte un gain considérable et important de matières et de travail ainsi que 5 pour le prix de revient du fait de l'absence de particules telles que des billes sur les côtés intérieurs et les côtés extérieurs des différents conduits, le côté intérieur étant, bien entendu, le côté de la surface extérieure du conduit faisant face à l'axe de l'appareil et le côté extérieur étant le côté de la surface 10 du conduit diamétralement opposé. Le brûleur à combustion superficielle BU comporte un dispositif d'allumage par bougie ou par veilleuse, et il produit des gaz de combustion à une température pouvant être comprise, par exemple, entre 1100°C et 1350°G, la température pouvant être plus 15 élevée au voisinage de la surface cylindrique extérieure du brûleur. La température de la flamme adiabatique pour du gaz naturel brûlant dans l'air est d'environ 2000°C. Dans le cas de la combustion de gaz naturel avec de l'oxygène, la température de la flamme peut approcher de 330CPC. Dans ces conditions, il est possible 20 d'obtenir des flux thermiques supérieurs sans augmentation des dimensions de 1'équipement. La surface extérieure du brûleur BU est représentée en tirets dans l'échangeur de chaleur sur la fig. 6. Cette surface extérieure peut être sous la forme d'un tissu tissé poreux en fibres résis-25 tant à la chaleur pouvant être cylindrique et être traversé par les gaz allumés au voisinage de la surface cylindrique enveloppe intérieure TG^. Les gaz allumés sont poussés par la pression de l'air établie par une soufflante convenable de façon que les gaz en flammes atteignent les surfaces inférieures des différents 30 conduits parallèles à T2^ de l'échangeur de chaleur HX. Ce contact direct des gaz contre les surfaces inférieures des conduits augmente le rendement de l'équipement. Les gaz de combustion , frappent aussi directement les différents groupes de petites boules _2> M2-3» M3-4* etc" et> bien entendu, les traversent. La 35 quantité de gaz de combustion frappant les surfaces extérieures des conduits parallèles à à côté de la surface enveloppe extérieure TG2 (fig. 1) est très faible ou même nulle. Selon la présente invention, il n'y a pas de petites boules au—delà de la limite représentée par la surface cylindrique enveloppe extérieure 40 TG2 parce que les gaz de combustion sont relativement plus froids 71 06715 10. 2081613 dans cette région. L'économie et l'amélioration résultant de cette suppression sont considérables. Des trajets sinueux désirables pour l'écoulement des gaz de combustion sont obtenus sans aucune chute excessive de pression 5 à travers les groupes de petites boules par un choix convenable des dimensions de ces dernières par rapport au diamètre des conduits. L'absence de petites boules en dehors des côtés des conduits $1 à T2^ réduit le nombre de billes et, par suite, le poids de la structure et permet d'obtenir un échangeur de chaleur de dimensions 10 relativement réduites. Suivant un exemple de réalisation d'un échangeur de chaleur HX selon l'invention, les conduits parallèles à T2^ sont utilisés pour la circulation d'eau devant être chauffée. Ces conduits sont en acier avec un diamètre extérieur de 16 mm et ils sont 15 écartés d'environ 25,4 mm d'axe en axe. Suivant cet exemple, les petites boules sont en acier avec un diamètre extérieur d'environ 4,4 mm et un revêtement de cuivre. Bien que ces petites boules soient distribuées au hasard entre les côtés des conduits parallèles, les boules des groupes et les conduits voisins sont brasés 20 les uns aux autres, afin qu'il existe un bon contact thermique, non seulement entre les boules en acier entre elles, mais aussi entre les boules en acier et les conduits en formant un échangeur de chaleur HX en forme de ceinture. L'épaisseur du revêtement de cuivre de chaque petite boule est d'environ 25 microns. On doit 25 noter que n'importe quelle chute de pression désirée peut être obtenue dans l'échangeur de chaleur par un choix convenable du diamètre des boules dans le cas de particules sphériques, ou par un choix convenable de la distance entre les conduits, ou encore par une combinaison des deux. 30 II est évident aussi que les espaces entre les petites boules permettent la déviation des produits de combustion du brûleur BIT pendant leur passage à travers les groupes. En raison de la dimension des petites boules, les espaces entre les billes sont suffisants pour permettre le passage des rayons de lumière et des gaz 35 chauds lumineux à travers les groupes. Cette transparence est une caractéristique de la présente invention. Ces ouvertures linéaires permettent ainsi le déplacement rapide des gaz chauds du brûleur à travers les groupes de boules vers.une cheminée, ou n'importe quel autre dispositif d'évacuation avec réduction de la chute de pres-40 sion au minimum compatible avec transfert efficace de la chaleur. 71 06715 ii. 2081613 Du fait de la brasure de la structure composite de chaque groupe de boules aux conduits parallèles voisins, une masse unitaire est formée de façon à obtenir un échangeur de chaleur HX ayant des caractéristiques de conductivité convenables pour le 5 transfert avec un rendement élevé de la chaleur des gaz chauds au fluide circulant à l'intérieur des conduits parallèles. Ainsi que le montre la fig. JB, le brasage provoque l'accumulation du cuivre partiellement fondu aux points de contact des boules entre elles et entre les boules et les conduits voisins. Le brasage peut 10 être effectué dans un récipient contenant de l'ammoniac dissocié, de 1'anhydride carbonique ou n'importe quelle autre atmosphère convenable, ou encore dans lequel est établi un vide, et avec une température convenable pendant une durée suffisante, l'ensemble brasé pouvant être ensuite enlevé du récipient. 15 La fig. 6 représente schématiquement une installation de chaudière compacte selon la présente invention. Un combustible, par exemple du gaz naturel, peut arriver par une canalisation S qui peut être connectée par l'intermédiaire d'une électro-vanne SV et d'un régulateur de gaz RG à une chambre de mélange MC. Une 20 soufflante B est aussi connectée indépendamment à la chambre de mélange MC, et elle fournit de l'air avec un débit et sous une pression prédéterminés à cette chambre. Le système ne nécessite aucun appareil du type venturi. La canalisation à gaz se termine par un ajutage orienté vers le brûleur BU de façon que le gaz soit 25 mélangé à l'air provenant de la soufflante B et que le rapport entre les volumes de gaz et d'air soit maintenu constant. La combinaison pour le mélange d'air et de gaz et pour le maintien de leurs proportions sensiblement constantes indépendamment des. variations de la pression de l'air fourni par la soufflante B est 30 décrite dans la demande de brevet français déposée ce même jour par la société demanderesse et intitulée : Système d'alimentation d'un brûleur en gaz. Le mélange formé dans la chambre de mélange MC passe à travers un conduit MF dans le brûleur BU. Le brûleur BU peut être 35 par exemple un brûleur à combustion superficielle de n'importe quel type, mais de préférence du type décrit dans le brevet américain N° 3 269 449. l'élément de combustion du brûleur à combustion superficielle BU peut être, par exemple, une structure cylindrique creuse en 40 tissu tissé poreux de fibres résistant à la chaleur de préférence 71 06715 12. 2081613 en alumine céramique et de fils de nickel-chrome. Ce tissu peut avoir une épaisseur d'environ 3,2 mm et une densité de tissage convenable pour provoquer une chute de pression d'environ 1,25 mm d'eau ou au moins pour un débit du mélange de gaz et d'air d'en-5 viron 60 litres par minute par décimètre carré de la surface du brûleur. Un tissu convenable pour la surface du brûleur est connu sous la désignation commerciale "Fiber-Frax" et il est fabriqué et vendu par la Carborundum Co. Ce tissu peut supporter d'une façon continue une température d'environ 1100^0. Ce tissu convient 10 même pour des températures supérieures de la flamme en raison de l'action de refroidissement par l'air fourni par la soufflante. Ce cylindre creux en tissu peut être placé à l'intérieur d'un cylindre correspondant en toile métallique, par exemple en acier galvanisé. La structure tubulaire du brûleur peut être supportée et 15 rendue rigide par du fil d'acier ou d'une autre façon connue ou convenable. Comme il a été indiqué ci-dessus, le brûleur BU est positionné axialement dans l'échangeur de chaleur HX comportant les conduits parallèles pour la circulation de l'eau. L'eau d'alimentaticn 20 provient d'une distribution publique d'eau, par exemple, et cette eau arrive par une canalisation W contrôlée par un robinet ou une vanne FV. La vanne FV peut être ouverte pour fournir initialement de l'eau à l'installation à chaudière ou pour l'arrivée d'eau pour le remplacement de l'eau évaporée ou ayant fui à partir de la chau-25 dière, suivant les besoins. L'installation comporte un circuit fermé de circulation d'eau avec une pompe de circulation P, les conduits parallèles à de l'échangeur de chaleur HX et des radiateurs BH dont un seul est représenté sur la fig. 6. Bien entendu, un nombre convenable de radiateurs est utilisé suivant des 30 combinaisons série ou parallèle. La pompe P élève la pression dans le circuit de circulation et maintient cette pression à une valeur sensiblement constante. La même eau circule constamment dans le circuit qui comporte, ainsi qu'il a été indiqué, l'échangeur de chaleur et les radiateurs BH. 35 On notera aussi que le circuit de circulation d'eau de l'ins tallation à chaudière peut être raccordé à un ballon de dilatation ET et à un purgeur d'air PA. Le ballon de dilatation ET permet les variations du volume de l'eau résultant nécessairement des variations de la température de l'eau. Le purgeur d'air PA évacue l'air ifO et l'oxygène en excédent pouvant être dégagés ou être emprisonnés 71 06715 13. 2081613 dans les canalisations. Une installation à chaudière miniature du type décrit ci-dessus peut être alimenté avec de lreau à 65°C environ et la température de l'eau peut être élevée à environ 98°C ou plus. La 5 chaudière peut nécessiter, par exemple, une quantité de gaz produisant environ 25 OOO Kcal/h. Un rapport en poids convenable pour le mélange d'air et de combustible peut être d'environ 20/t. La température dans la cheminée des gaz d'échappement peut être d'environ 116°C. La teneur en anhydride carbonique des gaz d'échappe-10 ment peut ne pas dépasser environ 10 %. La teneur en oxyde de carbone est pratiquement nulle du fait du rendement élevé de combustion. Le volume des matrices pour l'exemple considéré est d'environ 770 cm^ et leur poids d'environ 3,65 kg. L'ensemble de l'échangeur de chaleur avec son brûleur pèse environ 1,9 kg» et, par 15 suite, il est facilement transportable. Cet échangeur de chaleur cylindrique a un diamètre hors tout d'environ 216 mm et une longueur d'environ 150 mm. Quand il est utilisé comme chaudière de chauffage à eau dans un groupe unitaire comportant l'échangeur de chaleur, la pompe, les dispositifs de commande et les accessoires, 20 les dimensions totales peuvent être de 48O mm en largeur, 430 mm en profondeur et 355 mm en hauteur. Des groupes unitaires plus petits peuvent être facilement construits. Il n'est pas nécessaire que les éléments constituant les petites boules soient sphériques. Ils peuvent, par exemple, être des 25 pièces ellipsoïdales ou avoir d'autres formes régulières ou ir-régulières. Ces éléments sont, de préférence, en métal, mais des matières plastiques, préférablement métallisées, peuvent aussi être utilisées. De plus, les éléments sphériques peuvent être remplacés pair de la mitraille métallique ou des déchets métallisés de 30 matière plastique, des déchets de machines-outils, etc. Il est cependant important que le groupe d'éléments obtenu ait une bonne porosité pour l'écoulement des gaz de combustion et, de plus, * qu'il soit suffisamment transparent pour la lumière et à .d'autres rayons pouvant être émis par les gaz de combustion. De plus, bien 35 que les éléments soient décrits ci-dessus comme étant des boules en acier avec un revêtement de cuivre, d'autres matières peuvent convenir pour constituer celles-ci, ainsi que le revêtement si le revêtement est utilisé. Par exemple, les éléments peuvent être en aluminium et ils peuvent être brasés les uns aux autres et aux 40 conduits voisins en utilisant du métal de brasure pour le cuivre, 71 06715 14. 2081613 11aluminium ou tout autre métal afin d1obtenir une structure unitaire d'un poids relativement faible. Le terme "éléments" est utilisé pour englober tous les types considérés ci-dessus ainsi que d'autres. 5 Bien que l'échangeur de chaleur décrit ci-dessus comporte vingt quatre conduits parallèles à titre d'exemple, il est évident qu'un échangeur de chaleur selon l'invention peut comporter n'importe quel nombre de conduits parallèles assemblés en forme de cylindre circulaire ou d'un ensemble de section carrée, rectangulai-10 re ou autre, mais dans tous les cas des groupes de boules, ou éléments équivalents, sont en nombre correspondant, lesdits éléments, quelle que soient leurs formes étant brasés les uns aux autres et aux conduits pour former une structure en forme de ceinture. Le brûleur peut avoir une forme convenable pour son adapta-15 tion dans l'espace intérieur quelle qu'en soit la forme, pour obtenir une structure globale ayant des dimensions minimales. La réduction des dimensions pour obtenir un ensemble du type miniature est une caractéristique importante de l'invention. De plus, il n'est pas nécessaire que les conduits de l'échangeur de chaleur 20 soient groupés par quarts. Ils peuvent être raccordés, si désiré, pour établir un trajet continu unidirectionnel pour le fluide circulant à travers tous les conduits formant l'échangeur de chaleur, mais cependant ils peuvent être connectés de n'importe quelle façon, du type parallèle ou série-parallèle. 25 Les températures indiquées ci-dessus pour line installation typique et une consommation particulière de combustible peuvent être modifiées suivant les besoins. Les formes et dispositions des conduits, le type de particules et la distribution au hasard des particules ainsi que la pression des gaz de combustion contri-30 buent tous à déterminer les températures et les chutes de pression dans l'appareil, et tous ces facteurs peuvent être choisis et réglés pour obtenir des caractéristiques finales prédéterminées. Bien que l'invention soit décrite ci-dessus en considérant la production d'eau chaude dans les buts décrits, un appareil selon 35 l'invention peut être facilement adapté pour la production de vapeur d'eau saturée ou sursaturée ou pour le chauffage ou le changement de l'état de n'importe quel fluide, qu'il soit gazeux ou liquide. De plus, l'échangeur de chaleur HX peut évidemment être utilisé aussi pour le refroidissement. En outre, il est évident, 40 d'après ce qui précède, que les fluides utilisés dans l'échangeur 71 06715 15. 2081613 de chaleur peuvent aussi être tous deux des liquides ou tous deux des gaz. Les dimensions des différentes parties d'un appareil suivant l'exemple considéré sont données seulement à titre d'illustration 5 et ne doivent pas être considérées comme limitant l'invention. Ces valeurs peuvent, bien entendu, être changées pour répondre à n'importe quelle condition donnée et pour obtenir le rapport désiré de transfert de chaleur entre les fluides. De même, les formes de conduits et leurs dimensions peuvent être modifiées, c'est-à-dire 10 être augmentées ou réduites pour répondre aux besoins de chaque problème particulier. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et il va de soi que l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que, pour cela, l'on sorte de son cadre. 71 06715 16. 2081613 REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur pour le transfert de chaleur entre un premier tube et un second tube caractérisé par au moins un conduit pour la circulation du premier fluide et un groupe ordonné 5 d'éléments séparés, en forme.de petites boules, ou éléments équivalents, conducteurs de la chaleur, en contact les uns avec les autres et en contact seulement avec une partie de la surface extérieure de la paroi du conduit, des espaces étant formés entre les éléments du groupe pour le passage du second fluide, le second 10 fluide venant directement en contact avec la surface extérieure du conduit et agissant indirectement sur la surface du conduit du fait de son passage entre les espaces formés entre les éléments dudit groupe. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caracté-15 risé en ce que les espaces entre les éléments du groupe de petites boules, ou é.léments équivalents, établissent en partie les trajets sinueux et en partie des trajets en ligne droite pour l'écoulement du second fluide à travers le groupe. 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caracté-20 risé par un brûleur envoyant le second fluide à une température élevée de façon que le second fluide à la température élevée passe en contact direct contre la surface extérieure du second conduit et agisse indirectement sur la surface extérieure du conduit par son passage à travers les espaces formés dans le groupe de petites 25 boules, ou éléments équivalents. 4. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé par des moyens pour envoyer le second fluide à une température élevée directement contre le groupe d'éléments conducteurs de la chaleur et contre une surface extérieure du conduit et indirec- 30 tement contre la surface extérieure du conduit par passage à travers les espaces formés dans ledit groupe. 5. Echangeur de chaleur pour le transfert de la chaleur entre un premier fluide et un second fluide, caractérisé par plusieurs conduits pour la circulation du premier fluide et par une 35 structure de groupe de petites boules, ou éléments équivalents conducteurs, séparés, en contact les uns avec les autres, les éléments des groupes étant en contact seulement avec des parties des surfaces extérieures des parois des conduits afin que des segments substantiels des surfaces extérieures des conduits ne soient pas 40 en contact avec les éléments conducteurs des groupes, le second 71 06715 17. 2081613 fluide étant envoyé directement contre des segments de la surface extérieure des conduits et étant envoyé indirectement contre des surfaces extérieures des conduits à travers les espaces existant dans les groupes entre les éléments conducteurs de la chaleur 5 pour le passage du second fluide vers l'extérieur. 6. Echangeur de chaleur selon la revendication 5> caractérisé par un brûleur projetant le second fluide à une température élevée prédéterminée contre des segments des surfaces extérieures des conduits et contre la structure de groupes d'éléments conduc- 10 teurs de la chaleur. 7. Echangeur de chaleur sous la forme d'une structure cylindrique en forme de ceinture, caractérisé par un certain nombre de conduits sensiblement parallèles reliés les uns aux autres par plusieurs groupes correspondant d'éléments conducteurs de la cha- 15 leur, séparés, chaque groupe d'éléments étant interposé entre les surfaces latérales de deux conduits parallèles voisins, un premier fluide traversant les conduits et un second fluide frappant directement une partie de la surface extérieure de chaque conduit et frappant directement tous les groupes d'éléments conducteurs, et 20 par un orifice de sortie pour l'échappement du second fluide après son passage entre les espaces existant entre les éléments conducteurs de la chaleur des groupes. 8. Echangeur de chaleur selon la revendication 7, caractérisé par un brûleur à combustion superficielle dont les gaz de 25 combustion constituant le second fluide sont projetés directement contre les parois des conduits parallèles et contre les groupes d'éléments conducteurs situés entre les conduits. 9. Echangeur de chaleur selon la revendication 7, caractérisé par un brûleur disposé coaxialement dans la structure cylin- 30 drique circulaire creuse en forme de ceinture, ce brûleur produisant des gaz de combustion formant le second fluide envoyés le long de trajets radiaux pour passer en contact direct avec les * conduits parallèles e% les groupes d'éléments conducteurs de la chaleur. 35 10. Echangeur de chaleur selon la revendication 7, caracté risé par des moyens pour le mélange d'air sous pression avec un gaz et pour la combustion de ce mélange pour former le second fluide, ce second fluide circulant radialement pour venir directement en contact avec les conduits parallèles et les groupes k0 d'éléments conducteurs de la chaleur. 71 06715 18. 2081613 11. Echangeur de chaleur selon la revendication 10, caractérisé par un orifice extérieur à la structure en forme de ceinture pour l'échappement vers l'atmosphère extérieure du second fluide après son passage à travers les groupes d'éléments conducteurs de 5 la chaleur. 12. Echangeur de chaleur caractérisé par un certain nombre de conduits parallèles pour la circulation d'un fluide disposés entre deux surfaces enveloppes coaxiales espacées d'une façon sensiblement uniforme contre les conduits, plusieurs groupes indépen- 10 dants, chacun formé d'un certain nombre d'éléments conducteurs de la chaleur, tels que des petites boules, situés entre les surfaces coaxiales enveloppes de façon qu'une partie importante de chaque conduit soit séparée des éléments de tous les groupes, chaque groupe reliant une section réduite d'un conduit à une section réduite 15 d'un autre conduit voisin, et par des moyens pour envoyer directement un fluide chauffé contre les parties séparées des différents conduits et directement contre chacun des groupes d'éléments conducteurs de la chaleur pour le transfert de la chaleur au fluide circulant à travers les conduits parallèles. 20 13. Echangeur de chaleur selon la revendication 12, caracté risé par un brûleur à combustion superficielle émettant des gaz constituant le fluide chauffé pour qu'il frappe directement les parties de chaque conduit séparées des groupes d'éléments conducteurs de chaleur et directement chaque groupe. 25 14. Echangeur de chaleur sensiblement cylindrique, caracté risé par un certain nombre de conduits sensiblement parallèles, espacés les uns des autres entre deux surfaces cylindriques concentriques constituant les surfaces enveloppes des conduits parallèles, et par un nombre correspondant de groupes ordonnés de petites 30 boules, chacun situé entre deux conduits parallèles voisins et entre les surfaces enveloppes cylindriques concentriques de façon que des parties importantes des surfaces extérieures des conduits soient séparées desdits groupes, un fluide circulant radialement pour frapper directement des parties de surfaces extérieures sépa-35 rées des conduits et pour frapper directement les groupes d'éléments conducteurs de chaleur, et un autre fluide circulant longi-tudinalement à travers les conduits parallèles. 15. Echangeur de chaleur selon la revendication 14» caractérisé par un brûleur à combustion superficielle positionné à l'in-40 térieur par rapport à l'une des surfaces concentriques enveloppes 71 06715 19. 2081613 des conduits parallèles pour produire des gaz de combustion constituant le fluide frappant directement les surfaces extérieures séparées des conduits parallèles et directement les groupes d'éléments conducteurs de chaleur, ce fluide échappant après son pas-5 sage à travers lesdits groupes. 16. Echangeur de chaleur caractérisé par un certain nombre de conduits sensiblement parallèles pour la circulation d'un premier fluide à travers ces conduits, un nombre correspondant de groupes de petites boules, ou éléments équivalents séparés, les 10 éléments de chaque groupe étant brasés les uns aux autres et aux surfaces extérieures de deux des conduits parallèles sans être brasés ni venir en contact avec les surfaces avant des conduits parallèles, un second fluide étant projeté contre les surfaces avant des conduits parallèles, mais non contre les surfaces laté- 15 raies de ces conduits et le second fluide venant frapper aussi les groupes d'éléments conducteurs de chaleur. 17. Echangeur de chaleur selon la revendication 16, caractérisé par un brûleur à combustion superficielle à côté des surfaces avant des conduits parallèles et émettant des gaz constituant le 20 second fluide pour qu'ils frappent directement les surfaces des conduits et qu'ils frappent aussi les surfaces des groupes d'éléments conducteurs de la chaleur. 18. Echangeur de chaleur selon la revendication 17, caractérisé par un orifice commun de sortie pour l'échappement du second 25 fluide ayant traversé les espaces formés entre les éléments du groupe. 19. Installation comportant une chaudière, caractérisée par un brûleur à combustion superficielle ayant un élément superficiel poreux cylindrique pour le passage continu de gaz à brûler 30 dans des directions radiales et pouvant supporter la chaleur résultant de la combustion continue des gaz, un certain nombre de conduits parallèles pour le passage d'un fluide et disposés con- / centriquement autour de l'élément poreux, des groupes poreux d'éléments conducteurs de la chaleur en nombre correspondant au nom- 35 bre de conduits parallèles, chaque groupe reliant les surfaces latérales de deux conduits voisins mais laissant les surfaces des conduits voisins de l'élément poreux cylindrique non couvertes par les groupes, chaque groupe étant constitué par des petites boules brasées les unes aux autres, chaque groupe étant brasé aux 40 parois latérales de chaque conduit voisin, de façon que les gaz 71 06715 20. 2081613 de combustion du brûleur frappent les surfaces non couvertes des conduits situés du côté de l'élément poreux et frappent aussi les groupes. 20. Installation selon la revendication 19» caractérisée en 5 ce que chaque groupe d'éléments conducteurs de la chaleur est formé d'un grand nombre de petites boules sphériques en acier revêtu de cuivre. 21. Installation selon la revendication 19, caractérisée par un dispositif comportant une soufflante et une source de gaz com- 10 bustible pour envoyer au brûleur un mélange d'air et de gaz dans des proportions prédéterminées et pour maintenir ces proportions sensiblement constantes. 22. Installation selon la revendication 21, caractérisée par une structure d'utilisation couplée aux conduits parallèles tra- 15 versés par un fluide pour l'utilisation de la chaleur du fluide chauffé circulant à travers cette structure. 23. Installation selon la revendication 21, caractérisée par un dispositif pour maintenir les proportions d'air et de gaz sensiblement constantes malgré des variations de la pression établie 20 par la soufflante. 24. Echangeur de chaleur cylindrique en forme de ceinture caractérisé par plusieurs conduits pour la circulation d'un premier fluide et par un nombre de groupes d'éléments conducteurs de la chaleur égal au nombre de conduits, chaque groupe étant poreux 25 pour un second fluide et étant situé entre les surfaces latérales de deux conduits voisins. 25. Echangeur de chaleur selon la revendication 24, caractérisé par des moyens pour envoyer des gaz chauffés dans la direction radiale vers l'échangeur de chaleur. 30 26. Echangeur de chaleur selon la revendication 24, caracté risé par une structure de surface poreuse coaxiale par rapport à l'axe de l'échangeur de chaleur et produisant des gaz chauffés constituant un second fluide projeté dans des directions radiales contre les conduits et les groupes d'éléments conducteurs de la 35 chaleur. 27. Echangeur de chaleur pour le transfert de chaleur entre un premier fluide et un second fluide, caractérisé par une paroi conductrice le long d'un côté de laquelle circule le premier fluide, un groupe ordonné d'éléments conducteurs séparés en contact 40 les uns avec les autres, ce groupe étant en contact seulement avec 71 06715 21. 2081613 une faible partie de la surface de l'autre côté de la paroi et ledit groupe et la paroi étant disposés pour que le second fluide passe directement contre une partie importante de la seconde surface de la paroi et passe indirectement à travers ledit groupe 5 contre cette seconde surface de la paroi. 28. Echangeur de chaleur selon la revendication 27, caractérisé en ce que les éléments conducteurs du groupe forment des espaces entre eux pour le passage du second fluide sur son trajet indirect vers la paroi conductrice. 10 29. Echangeur de chaleur pour le transfert de chaleur entre un premier fluide et un second fluide caractérisé par un conduit à travers lequel circule le premier fluide, deux groupes séparés, chacun formé d'un certain nombre d'éléments conducteurs séparés, en contact les uns avec les autres et lès groupes étant fixés à 15 des segments sensiblement opposés du conduit et une section importante de la surface extérieure du conduit étant séparée des deux groupes, de façon que le second fluide puisse frapper directement la surface extérieure du conduit et puisse aussi frapper indirectement la surface extérieure du conduit à travers lesdits 20 groupes. 30. Echangeur de chaleur selon la revendication 29, caractérisé en ce que chaque groupe est formé d'un certain nombre d'éléments sphériques établissant des trajets sinueux pour le passage indirect du second fluide vers la surface extérieure du conduit.