Brevet FR2229942A1 — publié le 19741213

La présente invention concerne-un échangeur de chaleur, de préférence pour le cha@ffage des voitures automobiles, constitué d'éléments annulaires ind@v@duels. Des échangeurs de chaleur de ce genre sont employés, pour le chauffage des véhicules, de préférence vec des systèmes de chauffage indépendants du moteur ; on les appelle chauffages fixes, permanents ou supplémentaires. Dans ces systèmes de chauffage, l'échangeur de chaleur est disposé de façon à elftourer concentriquement la c@ambre de combustion. L'air à réchauffer est déplacé, dans ces dispositifs, dans une fente annulaire prévue entre la paroi de la chambre de combustion et l'échangeur de chaleur, dans le même sens ou à contre courant, et lorsque le degré d'échauffement est atteint, cet air est amené à l'intérieur du véhicule pour le cufage de celui-ci. Dans les systèmes connus de chauffage pour véhicules automo- biles, l'échangeur de craleur est formé par des faces lisses entourant cette chambre de combustion et dans lesquelles d'autres gorges sont imprimées pour la conduite de l'agent d'échange de chaleur Dans d'autres dispositifs échangeurs de chaleur, un système connu consiste à munir l'enveloppe de l'-échangeur de chaleur, sur sa face interne ou externe, de face de guidage, pour obtenir par exemple une conduite en pas de vis du ou des agents échangeurs de chaleur. I1 est galement connu de disposer sur la face d'échange de chaleur, pour augmenter la surface de transfert de chaleur, divers éléments, le plus souvent des nervures plates. les disto- sitifs appelés "cuves à ailettes" présentent un grand nombre de courtes nervures de ce genre. pour les systèmes de cnau@fage indépendants du moteur, par exemple pour le chauffage de véhicules, bateaux oi remorques habitables, ces dispositifs ne sort toutefcis pas très appropriés. Des dispositifs connus sont en effet de construction trop volumineuse et leur degré d'efficacité dans l'échange de chaleur est trop faible.Enfin il se produit encore, dans quelques-uns des dispositifs connus, une élévation de la contrepression dans la conduite des gaz résid@els, ce qui a, à nouveau, pour effet un abaissement du degré d'efficacité, et même des ractions sur le comportement de la fla@me da--s le chaubres de combustion.Enfin, avec les écnangeurs de chaleur pour les dis@e- sitifs de ce genre, le besoin de place est trop grs@d. Avec un oae Oc construction raccourci, adapté aux conditiors d'es-ace de montage, il se produi@ en contre-pertie une haute température des gaz résid@els, ce qui a pour effet de réduire la durée de vie des appareils. L'invention s'est donc donné pour tâcne de créer un échangeur de cnaleur, dans lequel le côté frappé par le gaz résiduel échauf- fé dans une cnambre de combustion est constitué de façon que la temp rature du gaz résiduel, mesurée à la sortie du gaz, soit inférieure à ce qu'elle est dans les dispositifs connus de longueur et diamètre comperables, et que la contre-pression dans le systè- me d'évacuation de gaz sont abaissée. De plus, l'échangeur de chaleur doit être amélioré du point de vue de la technique de fabrication, en ce qu'il est constitué par des éléments individuels particulièrement simples à assembler. Ce problème est résolu suivant l'invention en ce que dans l'échangeur de chaleur constitué par des éléments individuels, ces éléments consistent chacun en une pièce annulaire à profil en cornière, cette cornière présentant dans sa partie inférieure une dépression correspondant à l'épaisseur de cette branche de la cornière, de sorte que les différents éléments sont, en conservant leur dimension, constitués de façon à pouvoir être placés les uns dans les autres. Par ce moyen on obtient que l'échangeur de chaleur selon l'invention peut Être réalisé de fanon partioulièrement simple par empilage des divers éléments. Par l'adjonction ou l'enlèvement d'un ou de plusieurs éléments, l'échangeur de chaleur peut tre allongé u raccourci.Pour obtenir une liaison simple entre les hivers éléments, une autre réalisation de l'invention est caractée par le fait que les parties des éléments se pénétrant l'un l'autre présentent de organes @'arrêt, répartie sur la périphérie ou continus, tels qu'un bourrelet avec anneau d'arrêt, ou des boudins s'engageant l'un dans l'autre à la manière d'une fermeture à baîonnette. @our obtenir, par les moyens les plus sfflmplcs outre puisse im@@iner, l'étanché@té des divers éléments entre eux, les parties des élé@ents qui s'rboîtent les unes dans les autres prés@@@@@@@, @@ivant @@e autre ar@ic@l@@rté de l'invention, sur l@@r face ex@érieure (ou l@@r face intér@eure) des gorges pour la réception @'un joint d'éta@chéit. Il s'est enfin avéré pratique de @@@ir les parties des él@@@nts, qui à l'état assemblé se trouvent parall@les les unes aux autres, d'ouvertures de passag@ pour l'écoulement du fluide de chauffage à travers l'échangeur de chaleur.Ces ouvertures de passage, en général de forme circulaire, ont en outre l'avan@age d'entraîner une production en arrière d'elles d'une zone touroillonnaire et qu'ainsi la contre-pression est annulée, ce qui e u-.e action tar- ticulièrement bonne sur la stabilité de la flamme. Enfin une autre particularité de l'invention réside dans le fait que les parties des éléments parallèles entre elles sont munies d'autre ouvertures de passage résultant des nervures fcrmées par découpage dans ces parties. Cette mesure contribue à la constitution d'une dis osition partioulièrement favorable du canal d'écoulement. Comme, suivant l'invention, ces nervures relevées ont disposées en éléments de guidage pour le fluide traversant l'acnangeur de chaleur, elles permettent d'obtenir très ais ment une con@uite sans obstacle (sans résistance à l'avancement) du gaz d'échappement.Cela est obtenu, suivant une autre particula- rité de l'invention, de façon particulièrement simple, par le fait que les nervures relevées sont dis osées radialement aux parties s'engageant les unes dans les autres, et w u'en outra ces nervures relevées forent avec le plan des dites parties un angle al@ant de 30 à 60 , de préférence 55 . On a constaté en effet que c'est de cette façon que la cons@itution la plus favorable du canal de conduite est possible.Par suite il est prevu aussi suivant l'invention que les divers éléments soient assemblés de façon décalée l'u@ par rapport à l'autre, afin que les diverses nervures rele vées soient, par rapport à celles de l'élé@e@t s@ivant, décalées d'un demi-intervalle. Dans l'échangeur de chaleur réalisé suivant l'invention, l'entrée et 15. scrtie du gaz de chauffage sont provoquées par des moyens particulièrement simples. Ainsi, suivant une autre parti cula@ité de l'invention, l'écnangeur de cha@@eur formé des divers éléments est @ermé à l'une de ses extrémités par un fond bombé introd@it dans l'élément corresp@. dant, et à son autre extrémité par une tubulure glissée sur l'élément correspondant qu'elle Qoif- fe. Suivant l'invention on peut prévoir dans cette tubulure ainsi montée également la sortie pour le gaz de chauffage, obtenue par empreinte. En outre, suivant une autre particularité de l'invention, la tubulure d'entrée peut être conformée de façon à recevoir une chambre de combustion. On obtient ainsi que la chambre de combustion, connue en soi, puisse par simple introduction ou coiffement être mise en liaison avec cet échangeur de chaleur, de sorte que lors de l'échange ultérieur d'un échangeur de chaleur, cette opération ppurra se faire avec des moyens simples et sans un long séJour à l'usine. Il est en outre prévu, suivant une autre particularité de l'invention, que dans la tubulure d'entrée des ouvertures pour la réception d'autres pièces de raccordement sont disposées radialement à l'axe longitudinal. Avec ce dispositif selon l'invention, il est possible d'obtenir, avec des débits et des diamètres d'échangeur de chaleur identiques des degrés d'efficacité considérablement meilleurs qu'avec les dispositifs précédemment connus et il se produit, ce qui n'est pas négligeable, une amélioration de la combustion dans la.chambre de combustion faisant partie de cet échangeur de chaleur. D'autres avantages et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un exemple de réalisation représenté au dessin, dans lequel s La figure 1 est une vue de l'échangeur de chaleur selon l1in- Invention la figure 2 est une vue en coupe de l'échangeur de chaleur de la figure 1. La figure 3 est une vue partielle permettant de voir la constitution des canaux à gaz traversant les éléments relevés. A la figure 1 est représenté un échangeur de chaleur selon l'invention, composé d'éléments individuels qui consistent chacun en une pièce annulaire à profil en cornière dont une branche 1 servant à l'empilage est munie d'une dépression 2, ce qui permet l'empilage. Entre deux éléments successifs il est placé dans une gorge 3 un joint d'@@anchéité 4, pour réaliser une bonne liaison étanche entre les divers éléments. Les parties 5 des différents éléments a@@ulaires en cornière qui se trouvent p@@cées parallè le@ent les unes aux autres présentent un grand nombre d'ouvertures de passage de gaz 6. Ces trous ont été effectés @@r perçage ou déeoupage. Les parties 5 présentent en outre des nervures 8 formées par recourbement.Ces nervures sort formées en pratiquant une entaille dans les parties parallèles 5, et la partie ainsi séparée est repliée vers le haut. Co. e le montre la figure 3, le repliage de ces nervures est fait de façon quelles forment avec la base un angle d'environ 45 . Ces nervures 8 servent à la formation d'un canal à gaz ; comme l'indique aussi la figure 3, il est ainsi donné au fluide d'échange de chaleur la direction du courant. L'extrémité de l'éc@angeur de chaleur formé par les divers éléments est fermée par un fond bombé 9. Ce fond est engagé dans la partie l des éléments et soudé a celle-ci de façon étanche.Du côté de l'entrée ae l'échangeur de chaleur, un catot 10 est également adjoint aux éléments et vient coiffer le premier ou le dernier de ceux-ci, auquel il est soudé . Ce capot 10 est constitué de façon que le brûleur peut y être engagé et lui être fixé. par ce moyen, le bradeur faisant partie de l'échangeur de chaleur se projette dans celui-ci. Dans le capot 10 sont prévues en outre des ouvertures, par exemple l'ouverture ll pour le raccordement d'un tube d'évacuation de gaz, et l'ouverture 12, par exemple tour le raccordement de dispositifs d'allumage ou dispositifs analogues. Dans la constitution, représentés aux figures, d'un échangeur de chaleur, l'agent gazeux de transfert de chaleur serait conduit dans l'intérieur. Cet agent est formé des gaz de combustion très chauds qui par l'ouverture 11 sont à nouveau évacués corze gaz résiduels. Le côté extérieur de cet changeur de chaleur peut par exemple autre entour d'une circulation d'eau, cette eau se trcuvant alors chauffée. 3ien entendu, entre cet échangeur de chaleur et une autre enveloppe, non représentée au dessin, entourant l'é- changeur de chaleur, un autre gent gazeux de transfert de chaleur peut également être mis an circulation. REVENDICATIONS 1.- Ecnangeur de chaleur, de préférence pour le chaufiage des véhicules automobiles, consistant en éléments annulaires individuels, caractérisé par le fait que les divers éléments sont chacun constitués d'une pièce annulaire à profil en cornière, une branche de cette cornière étant dans sa partie inférieure munie d'une dépression correspondant à son épaisseur, de sorte que les divers éléments peuvent, en conservant leurs dimensions, être posés les uns dans les autres. 2.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractrissé par le fait que les parties des éléments s'@ngageant les unes dans les autres présentent des organes d'arrêt répartis sur la périphérie ou continus, tels que bourrelet et anneau d'arrêt ou des boudins s'engageant l'un dans l'autre à la manière d'une fermeture à ba@onnette 3.- Echangeur de chaleur suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les parties des éléments s'engageant les unes dans les autres présentent sr leur face inté- rieure ou extérieure des gorges pour la réception d'un joint d'é- tanchéité. 4.- Echangeur de chaleur suivant l'une quelco@que des revendications 1 à 3, caractérisé Jar le fait qu'à l'état assélmblé les parties des éléments se trouvant parallèles les unes aux autres sont munies d'ouvertures de passage pour le fluide traversant l'échangeur de chaleur, 5.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 4, carac téris@ par le fait que les parties des éléments parallèles les unes aux autres sont munies d'autres ouvertures de passage qui sont réalisées par le reliage vers le haut des nervures formées dans ces parties. 6.- Echangeur de chaleur suivant la, revendicatin 5, carac téris par le fait que les nervures repliées vers le haut sot disposées comme éléments de guidage pour le fluide traversant l'échange@r de chaleur. 7.- Echangeur de c@aleur suivant la revendicstion 6, caractérisé par le fait que les nervures relevées sont disposées radia le@ent aux parties s'angageant les unes dans les autres. 8.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que les nervures relevées forment avec le plan de ces parties parallèles un angle compris entre 300 et 600, de préférence 45 . 9.- Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les divers éléments sont assembles de façon décalée par rapport les uns aux autres, de sorte que les diverse nervures relevées sont, par rapport à celles de l'élément suivant, décalées d'un demi-intervalle. 10,- Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendications 1 i 9, caractérisé par le fait que l'échangeur de chaleur formé des divers éléments est, a l'une de ses extrémités, fermé par un fond bombé, engagé dans l'élément correspondant, et à son -autre extrémité, muni d'une tubulure d'entrée glissée sur l'élément correspondant. 11.- Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la tubulure dl entrée glissée sur l'appareil est constituée de façon à recevoir une chambre de combustion. 12,- Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que, dans la tubulure d'entrée, on dispose radialement à l'axe longitudinal, des ouver turfs pour la réception d'autres raccordements.