Brevet FR2146284A1 — publié le 19730302

L'invention concerne des perfectionnements aux appareils pour le transfert de chaleur et plus particulièrement à la combinaison d'un tel appareil et d'un dispositif pour le chauffer. Un type connu d'appareil de transfert de chaleur, appelé ci-après "tuyau chauffant", comprend une enveloppe fermée contenant un fluide actif vaporisable. Dans ces tuyaux chauffants, de la chaleur est appliquée à une section formant évaporateur pour obliger le fluide actif à se vaporiser. La vapeur ainsi formée s'écoule naturellement vers une section à plus faible pression, fornant condenseur, du'tuyau chauffant, où elle se condense. le liquide condensé revient à l'évaporateur pour recyclage sous l'action de la pesanteur, de forces centrifuges, ou par capillarité à travers une mèche capillaire en contact étroit avec la surface intérieure de l'enveloppe. En se condensant, la vapeur libère de la chaleur qui est conduite à un élément à chauffer. Dans les tuyaux chauffants de type connu, la chaleur est appliquée extrieurement à l'enveloppe, par exemple par une flamme ou par une bobine de chauffage par induction, pour vaporiser le fluide actif, et le rendement maximal du tuyau chauffant est fréquesrlent limité par le taux de transfert de la chaleur depuis la source de chauffage à travers la paroi de l'enveloppe jusqutau fluide actif. l'invention vise un dispositif qui permet de supprimer cet inconvénient. D'après l'invention, un tuyau chauffant comprend un dispositif de chauffage pour fournir directement de la chaleur au fluide actif contenu dans le tuyau chauffant. le dispositif de chauffage peut comprendre un dispos i- tif électrique fonctionnant par immersion ou une chaudière à électrodes. Dans ce dernier cas, la chaudière peut être du type décrit dans le brevet français m0 71 4610t. On va maintenant décrire, à titre d'exemples non limitatifs, divers modes de réalisation de l'invention, avec référence aux dessins annexés. La figure 1 montre un mode de réalisation. La figure 2 montre un second mode de réalisation comprenant un dispositif de soufflet en vue du contrôle. La figure 3 montre un troisième mode de réalisation comprenant un dispositif de chauffage à électrodes de transfert. Si l'on se reporte d'abord à la figure 1,on y voit un tuyau chauffant 1 disposé verticalement, ayant une enveloppe ex tErieure fer4e 2 revêtue d'une mèche capillaire non reprFsentée et eont-enant un fluide actif 3 qui est conducteur de l'électricit4. Une paire d'électrodes 4 sont immergées dans le fluide 3, et une source 5 de courant alternatif envoie du courant aux électrodes. La chaleur pour vaporiser le fluide actif est engendrée par le passage du courant entre les électrodes 4. les électrodes sont en un matériau conducteur qui n'est pas affecté de façon appréciable par le fluide environnant, par corrosion ou par formation d'un film isolant. Par exemple, les électrodes sont à base de titane revêtu d'un ou de plusieurs métaux du groupe platine. La section formant condenseur du tuyau chauffant est constitué par la section supérieure, comme le montre la figure. Si l'on se reporte maintenant à la figure 2, on y voit un type analogue de tuyau chauffant, mais dans ce mode de realisa- tion la section infeieure, formant évaporateur, du tuyau 1 comprend un soufflet 6 servant au contrôle. Les électrodes 4 sont fixes par rapport à la partie rigide de- l'envelppe 2 du tuyau chauffant. La quantité de chaleur émise par lá section formant condenseur est fonction de la pression dans le tuyau chauffant, et cette pression est produite par la vaporisation du fluide actif 3. Ainsi, dans ce mode de réalisation, si la pression dans le tuyau chfant au@mente le soufflet se dilate et fait baisser le niveau du fluide actif par rapport aux électrodes. Moins les électrodes sont immergées et moins le courant passe entre elles, de sorte que la production de chaleur est réduite. Cela réduit letaux de vaporisation et d-snc la pression et la température dans le tuyau chauffant, ce qui à son tour produit une réduction de la chaleur fournie par le tuyau chauffant. Dans la variante représentée figure 3, la pression à l'intérieur du tuyau chauffant est utilisée pour contrer le courant électrique par l'intermédiaire d'un dispositif sensible à la pression. Comme le montre-la figure 3, le courant alternatif est envoyé à des électrodes de contact de puissance 4 entre lesquelles il est transféré via des électrodes de transfert 7 situées sur le trajet que suit le courant entre les électrodes 4. les électrodes 7 sont isolées l'une de l'autre et isolées des électrodes 4, et elles peuvent tourner autour de l'axe du tuyau chauffant pour modifier la surface utile des électrodes 4 et par suite le courant. Les électrodes 7 peuvent également être déplacées axialement par rapport aux électrodes 4. Ces détails constructifs sont décrits plus complètement dans le brevet français précité N 71 46101. Dans une autre variante, le dispositif sensible à la pression pourrait être utilisé pour contrôler la production de chaleur en faisant varier la distance entre les électrodes. Le tuyau chauffant peut êtra fait én un matériau isolant ou en un métal convenablement isolé. Dans un mode de réalisation, l'enveloppe ou une partie de celle-ci peut constituer une électrode-ou un ensemble d'électrodes, et cette disposition est particulibrement avantageuse quand on utilise un système à élec t rodes de transfert Les'éLectrodes de transfert, dans un quelconque de ces modes de réalisation, peuvent être fixes ou mobiles par rapport soit aux électrodes de contact, soit à l'enveloppe du tuyau chauffant, soit à ces deux ensembles, et de même les électrodes de contact par rapport aux électrodes de transfert, au tuyau chauffant ou bien aux deux ensembles. Les ensembles d'électrodes décrits ci-dessus peuvent également être incorporés à des tuyaux chauffants n'ayant pas de mèche capillaire. L'enveloppe du tuyau chauffant peut être rigide, flexible ou mixte comme dans le cas de la figure 2. Le fluide actif, qui peut être solide à la température normale et ne devenir liquide qu'an chauffage, peut être constitué par n'importe quel liquide conducteur qui n'exerce pas d'action nuisible sur les électrodes et qui fournit les caractdristiques de rendement désirées. Ce fluide peut titre une solution aqueuse d'un composé organique ou non, ou encore une solution non aqueuse à base d'un solvant organique avec ou sans soluté pour augmenter sa conductivité électrique. il peut contenir un mélange azéotropique de deux ou plusieurs solvants dont l'un peut être de l'eau. il peut titre un élément tel que du mercure ou du sodium, ou un alliage, ou encore un mélange ou un composé de deux ou de plusieurs éléments. Dans certairls modes de rEalisation, la chaudière à électrodes décrite dans les modes de réalisation ci-dessus pourrait titre remplacée par un dispositif de chauffage immergé, une bobine chauffante ou un autre dispositif de chauffage intérieur. indirect. REVENDICATIONS 1 - Tuyau chauffant comprenant une enveloppe fermée qui contient un fluide actif vaporisable, et caractérisé S-^r des moyens de chauffage pour fournir directement de la chaleur au fluide actif. 2 - Tuyau chauffant suivant la revendication 1, carac tCrisé en ce que le dispositif de chauffage comprend un dispositif électrique fonctionnant par immersion et ayant au moins un éldnent chauffant immergé dans le fluide actif 3 - Tuyau chauffant suivant la revendication 1, carac térisé en ce que le dispositif de chauffage comprend une chaudière à électrodes. 4 - Tuyau chauffant suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la chaudière à électrodes comprend deux ou plu sieurs électrodes fixes de puissance susceptibles d'être reliées à une source de courant, et une ou plusieurs électrodes de transfert isolées l'une de l'autre et isolées des électrodes de puissance, et placées chacune sur le trajet du courant entre deux des électrodes de puissance. 5 - Tuyau chauffant suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la ou chaque électrode de transfert est mobile par rapport aux électrodes de puissance de façon à faire varier le courant entre elles. 6 - Tuyau chauffant suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure pos sède une partie rigide 9 laquelle sont fixées les électrodes et un soufflet flexible capable ae se dilater ou de se contracter en re- ponse à des variations de pression à l'intcrieur de l'enveloppe, pour abaisser ou élever respective11ent le niveau du fluide actif par rapport aux électrodes afin de faire varier le courant qui passe entre elles. 7 - Tuyau chauffant suivant l'une quelconque des revendication 3 à 5, caractérisé par un dispositif sensible à la pres Sinon qui détecte la pression dans le tuyau chauffant et contrôle l'écoulement du courant à travers les électrodes. 8 - Tuyau chauffant suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif contrôle les positions relatives des électrodes de puissance et de transfert. 9 - Tuyau chauffant suivant l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieuLre ou au moins une partie d'elle forme les électrodes de puissance ou de transfert. 10 - Tuyau chauffant suivant l'une quelconque des re vendications 3 à 9, caractérisé en ce que les électrodes sont en titane revêtu d'un ou de plusieurs métaux du groupe platine.