Brevet FR2300984A1 — publié le 19760910

La présente invention concerne un échangeur de chaleur1 notamment une cheminée, pour récupérer de la chaleur des fumées d'échappement, notamment de chaudières. Les chaudières de puissance moyenne telles que les chaudières fournissant entre 10 et 20 tonnes/heure ne comportent pas de récupérateur de chaleur et rejettent à l'at mosphère des fumées qui à la sortie de la cheminée sont à une température de l'ordre de 200 à 300 degrés. Or, cela constitue une perte considérable. La présente invention a pour but de créer un échangeur de chaleur notamment pour des gaz chauds ou des fumées dont on veut extraire une certaine quantité de chaleur. A cet effet, l'invention concerne un échangeur caractérisé en ce qu'il est formé d'au moins une paroi cylindrique, constituée chacune par une tôle cylindrique, sur laquelle sont fixée les viroles hélicoldales définissant des Canaux, deux spires de chaque virole ou deux viroles adjacentes n'entant pas jointives et l'intervalle est fermé par une bande définissant également un canal, en plus de ceux définis par les viroles , ces canaux servant au passage du fluide caloporteur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, ltéchangeur se compose d'une paroi intérieure et d'une paroi extérieure, chaque paroi étant formée de viroles soudées sur une surface métallique cylindrique de façon à définir des canaux, l'intervalle entre deux viroles non adjacentes étant fermé par une bande métallique définissant un autre canal. Suivant une autre caractéristique de l'invention, deux parois d'échangeur sont placées en série ou en parallèle. Ainsi, grâce à l'invention on a un échangeur de chaleur convenant particulièrement bien comme échangeur de chaleur de cheminée, permettant de récupérer une quantité importante de chaleur de fumée et de gaz chauds. La présente invention sera décrite plus en détails à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure I est une vue en coupe axiale d'un élément de cheminée, selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe, de detail d'une partie de paroi de cheminée, selon l'invention. Selon la figure 1, la cheminée de l'invention se compose de deux parois cylindriques coaxiales, à savoir une paroi intérieure 1 et une paroi extérieure 2. Les gaz chauds dont il s'agit de récupérer une certaine quantité de chaleur1 circulent suivant les flèches A et B, d'une part, à l'intérieur de la paroi intérieure 1 et, d'autre part, dans l'intervalle délimité entre la paroi intérieure 1 et la paroi extérieure 2. La paroi extérieure 1 comporte un ajutage d'alimentation 11 pour l'entrée du fluide calo-porteur. Ce fluide traverse la paroi 1, à contrecourant par rapport à la circulation des gaz chauds, suivant la flèche A et il s'échappe de cette paroi intérieure par l'ajutage de sortie 12. Suivant une caractéristique de l'invention, la paroi est formée par un ensemble de spires hélicoïdales, par exemple 2, qui sont branchées en parallèle sur l'ajutage d'entrée Il et ajutage de sortie 12. La description de l'assemblage de ces spires sera décrite ultérieurement en relation avec la figure 2. La paroi extérieure 2 a une structure analogue à la paroi intérieure 1. Cette paroi extérieure 2 est munie d'un ajutage supérieur 21 et d'un ajutage inférieur 22. Suivant les conditions de fonctionnement, on peut faire circuler à travers la paroi extérieure 2, comme d'ailleurs à travers la paroi inférieure 1, le fluide caloporteur, soit à contre-courant, soit dans le même sens que le courant du gaz chaud dont il faut récupérer de la chaleur. Dans le cas où la paroi 2 fonctionne à contre-courant, l'ajutage 11 constitue l'entree du fluide et l'ajutage 22 la sortie du fluide. Par contre, dans le cas où il y a un échange direct, l'ajutage 22 constitu.e l'entrée du fluide calo-porteur et leaju- tage 21 sa sortie. Suivant une autre variante non représentée, les deux parois 1 et 2 peuvent servir à la circulation du même fluide. Dans ces conditions, on relie les ajutages 11 et 21 pour les courtcircuiter. Le fluide calo porteur peut alors circuler dans la paroi extérieure 2, dans le même sens que le gaz chaud (flèche B), puis ce fluide calo porteur est ramené dans la partie supérieure de la paroi intérieure I pour circuler a contre-courant dans la paroi intérieure l, par rapport å la vei veine de gaz chaud représentée par la flèche A. Enfin, pour le montage de cette cheminée, elle comporte une bride de fixation inférieure 3 et une bride de fixation supérieure 4. Le fluide calo-porteur utilisé dépend de la température des gaz chauds traversant cette cheminée. Dans les cas les plus simples, le fluide calo-porteur sera de l'eau. La figure 2 représente un détail de la structure de la paroi-intérieure et de la paroi extérieure. Selon.la figure 2, les spires de circulation de fluide calo-porteur sont formées par des viroles ou profilés en U 5, soudés sur une plaque cylindrique 6. Les spires des viroles 5 sont soudées de façon à laisser entre elles un intervalle, correspondant sensiblement à la section de chaque virole 5, cet intervalle étant fermé par une bande métallique 6, soudée sur deux spires voisines, pour fermer le canal. Dans ces conditions, on arrive à une construction particulièrement simple des parois de la cheminée. Selon la figure 2, on a deux spires imbriquées dont l'une est formée par la virole 5 et l'autre par la bande 6, adjacentes entre deux parties de la virole 5. Toutefois, ce moyen de réalisation peut se généraliser et une tôle 6, plate, peut également relier deux viroles 5 différentes, ce qui donnerait trois canaux distincts Suivant un autre mode de réalisation, on peut également envisager de réaliser une cheminée selon l'invention ne comportant qu'unie seule paroi 1 ou 2 ou plus de deux parois. Le choix du nombre des parois dépend essentiellement de la quantité de chaleur a récupérer, de la température des gaz de sortie, etc Il est particulièrement intéressant en presence de gaz très chauds, de fairecirculer le fluide caloporteur en parallèle dans plusieurs spires afin d'accélérer son mouvement et de réduire les pertes de charge. Bnfan, suivant les conditions d'utilisation, on peut relier en se rie deux ou plusieurs parois, comme cela a été indique en relation avec la figure 1. De façon générale, l T echangeur de chaleur , selon l'invention n'est pas nécessairexent placé dans une cheminée avant la sortie des gaz à l'air libre ; elle peut egalement être placee dans la conduite de gaz reliant deux installations, entre lesquelles circule un gaz ou plus généralement un fluide qui doit passer dtune température à une autre. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir vautres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS ie) Echangeur de chaleur notamment cheminée de sortie de gaz chauds1 échangeur de chaleur carac- te'ris6 en ce qu'il est formé d'au moins une paroi cylindrique constituée chacune par une tôle cylindrique sur laquelle sont fixées des viroles helicoidales définissant des canaux1 deux spires de chaque virole ou deux viroles adjacentes frétant pas jointives et l'intervalle est fermé par une bande définissant également un canal, en plus de ceux définis par les viroles, ces canaux servant au passage du fluide calo-porteur. 20) Echangeur selon la revendication l, c-aracterisé en ce qu'il se compose d'une paroi intérieure et d'une paroi extérieure, chaque paroi étant formée de viroles soudées sur une surface métallique cylindrique de façon à définir les canaux, l'intervalle entre deux viroles non adjacentes étant fermé par une bande métallique définissant un autre canal. 30) Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que deux parois d'échangeur sont placées en série. 4 ) Echangeur selon l'une quelconque des revendications l et 2; caractérisé en ce que deux parois sont placées en parallèle. 50) Echangeur selon l'une queloungue des revendications 1 a 4, caractérisé en ce que chaque paroi est formée drau moins deux canaux hélicoldaux, susceptibles d'être branchés en parallèle ou en série entre l'entrée et la sortie de fluide calo-porteur.