Brevet FR2297382A1 — publié le 19760806

La présente invention concerne un récupérateur de chaleur pour cheminée industrielle, ce récupérateur permettant de chauf fer un fluide, de l'eau par exemple, par emprunt des calories contenues dans les gaz chauds évacués par la cheminée. L'installation d'un récupérateur de chaleur sur une cheminée industrielle pose un certain nombre de problemes. En effet, le récupérateur ne doit pratiquement pas constituer un obstacle au passage'des gaz évacués par la cheminée; il doit résister à la corrosion due a ces gaz et, le cas échéant, pouvoir être nettoyé facileent; il doit également ne pas refroidir exagérément les gaz évacués par la cheminée de manière a conserver de bonnes qualités de tirage à celle-ci. Toutes ces caractéristiques peuvent être obtenues par le ré cupErateur conforme a L'invention, en particulier si ce récupéra- teur est adapté à une cheminée non polluante du type décrit dans le brevet français déposé par le présent demandeur le 28 janvier 1971 sous le N 71 03 842 et publié sous le h 2 123 905. Mais, bien entendu, ce récupérateur peut être employé sur d'autres types de cheminées industrielles. Conformement a l'invention, le récupérateur de chaleur pour cheminée industrielle comprend: au moins, un corps étanche en for ne-de couronne cyllndrique, disposé suivant l'axe longitudinal de la cheminée, une, au moins, des surfaces extérieures cylindriques dudit corps étant substantiellement lisse et se trouvant au contact dea gaz chauds évacués par la cheminée; des moyens assurant une circulation hélicoîdale d'un fluide à chauffer a 1t intérieur dudit corps; et des moyens d t amenée, d t évacuation et de dégazage dudit fluide. L'invention consiste encore en certaines autres dispositions mentionnées ci-après et employées en même temps que la disposition principale ci-dessus énoncée. L'invention vise plus particulierement certains modes d'application et de réalisation de ces dispositions; elle vise plus parti culierement encore, et ceci a titre de produits industriels nouveaux, les récupérateurs de chaleur du genre en question, les cheminées ou autres ensembles les comprenant ainsi que les éléments et outils propres à leur établissement. A simple titre-dlexemple et pour faciliter la compréhension de l'invention, il est donné ci-après une description de modes partiouliers de réalisation de l'invention, représentés d'une manière schématique et non iimitative au dessin annexé, sur lequel: La figure 1 montre, en coupe verticale, un récupérateur de chaleur, conforme à l'invention, installé sur une cheminée non polluante calorifugée; Les figures 2, 3 et 4 montrent, en coupe verticale partielle, trois variantes de réalisation de ce récupérateur, Les figures 5 et 6 représentent, en coupe verticale partielle, deux variantes d'installation démontable de ce récupérateur; et La figure 7 représente à plus grande échelle, en coupe verticale partielle, un détail de la figure 1. Si l'on se propose de réaliser un récupérateur de chaleur selon l'invention et, plus spécialement, selon celui de ses modes d'application ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble que l'on doive donner la préférence, on procède de la amnière suivànte- ou d'une manière analogue. -Dans l'exemple choisi, le récupérateur de chaleur, conforme à l'invention, est adapté à une cheminée non polluante calorifugée et est intégré à la structure de cette cheminée sans modifier le volume et l'aspect extérieur de celle-ci. De préférence, le récupérateur constitue le tronçon inférieur de la cheminée, là où les gaz évacués par la cheminée sont les plus chauds. Le récupérateur de chaleur comprend, au moins, un corps étanche en forme de couronne cylindrique et, dans cet exemple, deux corps 1 et 2 disposés suivant l'axe longitudinal de la cheminée, les corps 1 et 2 étant concentriques. Les surfaces extérieures cylindriques 3 du corps 1 et 4, 5 du corps 2 sont substantiellement lisses et se trouvent au contact des gaz chauds évacués par la cheminée. Le récupérateur comprend des moyens assurant une circulation hélicofdale du fluide à chauffer à l'intérieur de chaque corps 1 et 2.A cet effet, on dispose à l'intérieur de chacun des corps 1 et 2 une bande en hélice, 6 dans le corps 1 et 7 dans le corps 2, la largeur de ces bandes en hélice étant un peu inférieure à 1'écartement des parois cylindriques de chaque corps, de manitre à obtenir un jeu, tel que 6"a", entre le pourtour extérieur de la bande et la paroi extérieure du,corps, la bande étant fixée à la paroi intérieure du corps. Le récupérateur comprend des moyens d'amenée, d'évacuation et de dégazage du fluide chauffé, @ savoir: une tubulure d'arrivéa 8 à la base du corps 1, une tubulure de départ @ @ la base du corps 2 et une canalisation de dégazage 1 reli-cc la @artie supérieure du corps 1. Les deux corps l et 2 sont relies @ leur partie supérieure par une tubulure il assurant le passage du fluide du corps 1 dans le corps 2. Cette tubulure ll est, de pré- férence, élastique. Le corps 1 est entouré par une enveloppe calorifuge 12 comme les autres tronçons de la cheminée. L'enveloppe 12 est ellemême entourée, a la manière connue, par une enveloppe en stratifié armé ou en métal. En variante, le ou les corps du récupérateur peuvent être réalisés en enroulant en hice un profilé en b 13 autour d'un cylindre 14 à paroi interne lisse, les intervalles entre les pas du profilé 13 étant fermés par l'enroulement en hélicé d'une ban- de 15 substantiellement plate. Le fluide à chauffer circule ainsi dans un canal hélicoïdal 16 défini par le cylindre 14, le profilé 13 et la bande 15, les assemblages du profilé 13 au cylindre 14 et à la bande 15 étant, bien entendu, étanches. La surface extérieure du profilé 13, de la bande 15 et de leurs raccordements ne présente que des reliefs minimes et peut être considérée comme pratiquement lisse. En autres variantes, le ou les corps du récupérateur peuvent etre réalisés en enroulant un profilé en , 17 ou 18, autour d'un cylindre 19 ou 20, à paroi interne lisse. Les intervalles entre les pas du profilé 17 sont fermés par l'enroulement en hélice de deux bandes plates 21, 22 pour donner un canal hélicoïdal 23. L'enroulement du profilé 18 est exécuté à spires jointives pour former le canal hélicoïdal 24. Ces canaux étanches 23 ou 24 assurent la circulation hélicoïdale du fluide a chauffer. Les dispositions, précédemment décrites, assurent un écoule- ment généralement laminaire au fluide a chauffer par le recupéra- teur. Le cas échéant, une cloison hélicoïdale 25 peut être dispo- sée dans une partie, au moins, du volume intérieur du récupérateur assurant le passage des gaz chauds pour donner r ces gaz un nouvement turbulent. Afin de permettre un démontage du tronçon de cheminée contenant le récupérateur sans avoir à démonter pour autant le reste de la cheminée, la partie 26 de la cneminée, située au-dessus du tron çon 2,7 contenant le récupérateur 28, est munie de poutres 29, 30 pcrrettant de soutenir cette tartie 26 de cheminée. Q la ;ase de la partie 26 de la cheminée s'engage de maniere coulissante un non 31 assurant la liaison de la partie supérieure du troncon 27 avec cette partie 26. Pour donner le tronçon 27, il suffit de séparer le r-anonon 31 du tronçon 27 en soulevant un peu ce manchon pour dégager corps pletement le tronçon 27 contenant le récupérateur. En variante, la piece de liaison entre la partie 26 de la cheminée et le tronçon 27, contenant le récupérateur, peut être réalisée sous la fore d'une manchette 32 pouvant etre déplacée latéralement par rapport à la cheminee, la partie supérieure 26 de celle-ci étant alors soutenue temporairement par des vérins ou des organes analoues placés en 33 et 34. Pour obtenir, en toute circonstance, un bon fonctionneent de la cheminee, il est important que le récupérateur ne refroidisse pas trop les a évacués par la cheminée. A cet effet, on disose la partie superieure du récupérateur un cafteur 35 sensible la ter? rature de ces gaz, ce capteur assurant au Troyen d'une vanne V6 placée sur l'admission 3 ou d'un autre organe approprié, connu en lui-même, le reglage du débit du fluide a chauffer circulant dans le récupérateur de maniére a diminuer ce dit lors que la température relevée par le capteur 35 tend @ s'a@aisser et au--enter ce d2Dit dans la cas contraire. Le récupérateur de chaleur, conforme a l'invention, peut être réalisé en acier, en acier inoxydable, en aluminium et, d'une maniere générale, en toute @atière resistant @ la corrosion et a la chaleur. il va de so que l'invention ne se limite pas au modes d d'ap- lication et de réalisation indiqués, elle en embrasse également toutes les variantes. Revendications 1. Récupérateur d chaleur pour cheminée industrielle, caractérisé par le fait qu'il comprend: au moins, un corps étanche en forma de couronne cylindrique, disposé suivant l'axe longitudinal de la cheminée, une, au moins, des surfaces extérieures cylindriquels dudit corps étant substantiellement lisse et se trouvant au contact d8 gaz chauds évacués par la cheminée; des moyens assurant une circulation hélicoïdale d'un fluide à chauffer à l'inté- rieur dudit corps; et des moyens d'amenée, d'évacuation et de dégazage dudit fluide. 2! Récupérateur de chaleur, selon revendication 1, caractérisé par le fait que le corps comprend, entre ses parois cylindriques,^ une bande en hélice dont la largeur est un peu inférieure à l'écartement de ces parois. 3. Résupérateur de chaleur, selon revendication 1, caractérisé parle fait que le corps est réalisé par l'enroulement en hélice, autour dtun cylindre à paroi intérieure lisse, d'un profilé en L, une bande substantiellement plate fermant les intervalles entre lea pas du profilé en L de manière à constituer un canal héiicoi- dal pour le fluide à chauffer, les assemblages du profilé en L au cylindre et à la bande substantiellement plate étant étanches. 4. Récupérateur de chaleur, selon revendicàtion 1, caractérisé par le fait que. le corps est réalisé par l'enroulement en hélice, autour d'un cylindre à paroi intérieure lisse, d'un profilé en T, detix bandes substantiellement plates fermant les intervalles entre les pas du profilé en T de manière à constituer un canal hélico!- dal Qorzr le fluide à chauffera les assemblages du profilé en T au cylindre et aux bandes substantiellement plates étant étanches. 5. Récupérateur de chaleur, selon revendication 1, caractérisé par es fait que lA corps est réalisé par l'enroulement en-hélice à spires jointives, autour d'un cylindre à paroi intérieure lisse, d'un profilé en T, les assemblages du profilé avec le cylindre et avec lui-même étant étanches, 6, Récupérateur de chaleur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'une cloison hélicoidale est disposée dans une partie, au moins, du volume intérieur du ré récupérateur assurant le passage des gaz chauds. 7. Récupérateur de chaleur, selon l'une quelconque des revendications l a 6, caractérisé par le fait que la- partie supérieure du tronçon de cheminée contenant le récupérateur est relit par un manchon coulissant a la partie de la cheminée située au-dessus de ce tronçon, des moyens étant prévus pour soutenir cette partie de cheminée. 8. Récupérateur de chaleur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la partie supérieure du tronçon de cheminée contenant le récupérateur est reliée par une manchette, pouvant être déplacée latéralement, à la partie de la cheminée située au-dessus de ce tronçon, cette partie de cheminée étant soutenue temporairement lors de ce déplacement. 9. Récupérateur de chaleur, selon ltune quelconque des revendications 1 a 8, caractérisé par le fait qu'un capteur, sensible à la température des gaz évacués par la cheminée, est disposé à la partie supérieure du récupérateur, ce capteur étant relié à un or gane de réglage du débit du fluide à chauffer circulant dans le récupérateur, ledit capteur diminuant ce débit lorsque la température qu il relève, tend à s'abaisser et augmentant-ce débit dans le cas contraire.