Brevet FR2481433A1 — publié le 19811030

I L'invention concerne un échangeur ther- mique à tuyau souple bobiné en spires espacées sur un cadre- support. O0 a déjà proposé d'utiliser des tuyaux souples comme conduite de passage d'un liquide à travers un milieu solide liquide ou gazeux, ce qui permet de réaliser des échangeurs de façon économique et permet9 par le choix approprié des matières plastiques9 de les réaliser de façon à résister aux produits corrosifso On connait par la demande de brevet fran- gais publiée NO 2 346 659 un échangeur de chaleur comportant un tuyau plastique monté en hélice spiralée sur un chassis en croix. Un tel dispositiús par sa structure générale circulai- re, ne se prête pas à un assemblage aisé et conduit donc à des coûts de réalisation élevéso Le but de l'invention est de proposer un nouvel échangeur de type modulaire9 facile à assembler9 dont on puisse changer rapidement les éléments constitutifs pour entretien ou réparation. Ce but est atteint2 selon l'invention, par un échangeur du type décrit au début2 grâce au fait que le supporr le cadre presente deux montants externes droits opposés paral- et lèles entre eux/que le tuyau souple est monté tendu par enrou- lement en hélice autour desdits deux montants opposés du ca- dre servant de montants de fixation du tuyau. De cette fagon, on occupe rationnellement l'espace, usuellement parallélépipédique, de l'enceinte. Pour assurer la régularité d'espacement des spires du tuyau, il est avantageux que les montants de fixation comportent des moyens d'espacement de ces spires. Selon une caractéristique de l'invention, le tuyau souple est tendu par au moins un moyen de serrage en appui sous traction élastique sur le cadre et la traction élastique est obtenue par l'élasticité du tuyau mis en tension. Selon un mode de réalisation très économique, le moyen de ser- rage en appui est un raccord monté à au moins une extrémité du tuyau. Selon une variante le moyen de serrage en appui est un anneau a zone d'étranglement intérieure traversé par le tuyau. Grâce à cette dernière variante, il est possible de ne pas interrompre le tuyau et cependant, il reste facile à retendre par coulissement volontaire dans l'anneau. Selon un mode de réalisation préféré, l'échangeur de l'invention comporte une enceinte ayant deux faces parallèles présentant chacune une pluralité de rainures ou glissières vis-à-vis pour une pluralité de cadres pouvant être montés dans ces rainures ou glissières par les extrémi- tés des montants de fixation du tuyau ou par des montants en quadrature avec ceux-ci. Il est alors avantageux que les cadres soient montés amovibles par coulissement dans les glissières ou rainures de l'enceinte. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui sera donnée ci-après uniquement à titre d'exemple, d'un mode de réalisation-de l'invention. On se reportera à cet effet à la description donnée ci-après en regard des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un échangeur de l'invention. - la figure 2 est une vue d'un cadre sup- port modulaire de l'invention utilisé dans l'échangeur de la figure 1. - la figure 3 est une vue en plan trans- versal partielle de l'échangeur de la figure 1. - la figure 4 montre en coupe à plus grande échelle la disposition spatiale des spires de tuyau dans une partie de l'échangeur de la 'figure 1. - la figure 5 représente à plus grande échelle une variante du mode de fixation du tuyau sur un cadre conforme à l'invention. Une enceinte 1 comprend une cuve parallé- lépipédique 2 revêtue d'une enveloppe 3 thermiquement isolan- te. L'enceinte est celle d'un échangeur à tuyau de circula- tion dans un milieu de stockage et destockage de chaleur par changement d'état. A cet effet la partie supérieure de l'en- ceinte reçoit une canalisation 4 d'amenée ou de distribution de liquide caloporteur et une canalisation 5 de retour ou de collecte du liquide caloporteur ayant cédé ou récupéré de la chaleur dans le milieu de stockage de chaleur o sont immoz- gés des tuyaux de circulation du liquide caloporteur, comme il va être exposée Pour le maintien des tuyaux en immersion, l'échangeur comprend des cadres modulaires 69 ici au nombre de neuf, doun type représenté à la figure 2o Chaque cadre 6 a la forme deun rectangle et est constitué pare quatre montants réunis à angles droits plus ou moins arrondis, Deux montants identiques opposés 7 ot 8 constituent barres ou montants do fixation pour un tuyau 9 souple en matière plastique et les deux autres montants 10 et 119 en quadrature des précédents9 servent de montant de mise en place dans l'enoeinte 10 Lwun des montants 7? est percé de part en part de deux perçages 12, 13 chacun respectivement a chacune de ses extrémités, d'un diamètre légèrement supérieur à celui du tuyau, et diri- gés dans le plan du cadre parallelement auxm montants 10 et 11', Les deux montants 7 et 8 sontq en outre, munis d'ergots ou taquets 14 transversaux perpendiculaires au plan du cadre et faisant saillies de part et d'autre. Le tuyau est monté sur le cadre en cheminant de l'orifice 12 à l'orifice 13 par spi- ralage continu en hélice d'un montant de fixation a l'autre en étant guidé par les ergots 14 par chevauchement simultané de chaque ergot et du montant qui le porte, comme on peut le voir à la figure 3, A chacune de ses extrémités, respective- ment 15 et 16, le tuyau 9 d'un cadre 6 reçoit un raccord 17 que la tension élastique du tuyau, faite au préalable, vient appliquer sur le montant 7, o le raccord 17 vient en butée, La paroi interne de la cuve 2, comporte deux faces 18 vis-à-vis à ondulations à génératrice zrticale, délimitant des glissières ou rainures 21 face à faces dans lesquelles on peut introduire, par glissement, un cadre 6 par ses montants 10 et 11 de mise en place. Le pas 22 des on- dulations correspond à.l'écartement désiré entre deux cadres (voir figure 4). Il est légèrement supérieur à l'épaisseur d'un montant 7 ou 8, de façon à ce que l'ensemble des spires soient spatialement arrangées en quinconces comme représenté à la figure 4. En variante, on pourrait prévoir des montants et 11 de mise en place plus épais que les montants 7 et 8 pour ranger les cadres à la façon de ceux d'un filtre presse et obtenir toujours ainsi un arrangement en quinconces. En variante également les montants latéraux peuvent être rempla- cés par des traverses non nécessairement latérales. Les canalisations 4 et 5 sont pourvues 1o de raccords 23 pouvant être réunis chacun à un raccord 17 vis-à-vis d'un cadre 6 par un tuyau de jonction 24. Cependant, on pourrait, dans certains cas, brancher en sérieles tuyaux 9 des cadres 6 et ne raccorder ainsi aux canalisations 4 et qu'un raccord du premier et un raccord du dernier cadre. On voit que les cadres sont rangés à espacement régulier et que, par la distribution en quinconces des spires du tuyau, on obtient une régularité de construc- tion très favorable à une distribution homogène des températu- res du milieu de stockage. de chaleur, et donc-à une bonne efficacité de l'échangeur. Selon une variante permettant d'éviter d'avoir à interrompre le tuyau tout en permettant sa mise en tension sur le cadre support, la fonction de mise en tension assurée par les raccords 17 contre le montant 7 et 8 peut être assurée par un simple anneau intérieurement biconique dans lequel on glisse à force le tuyau 9, ainsi qu'il est repré- senté à la figure 5, o on voit un tel anneau 30 à deux faces annulaires internes arrangés en troncs de cone 31 constituant une zone d'étranglement 32. On ne sortira pas du cadre de l'invention en groupant les cadres de toutes façons possibles, en les rac- cordant en série ou en parallèle, ou encore en prévoyant une enceinte dans les rainures de laquelle on pourrait superposer plusieurs cadres. 248 1 433 REVENDICATIONS 1) Echangeur thermique à tuyau souple bobiné en spires espacées sur un cadre supporte caractérisé en ce que le cadre support (6) présente deux montants exter- nes droits opposés (7, 8) parallèles entre eux et le tuyau souple (9) est monté tendu par enroulement en hélice autour desdits deux montants opposés (7, 8) du cadre (6) servant de montants de fixation du tuyau (9)0 2) Echangeur thermique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les montants de fixation (7 8) comportent des moyens d'espacement (14) des spires du tuyau (9). 3) Echangeur thermique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le tuyau souple (9) est ten- du par au moins un moyen de serrage (17, 30) en appui sous traction élastique sur le cadre (6) et la traction élastique est obtenue par l'élasticité du tuyau mis en tension. 4) Echangeur thermique selon la revendi- cation 3, caractérisé en ce que le moyen de serrage en appui est un raccord (7) monté à au moins une extrémité du tuyau (9). ) Echangeur thermique selon la revendi- cation 3, caractérisé en ce que le moyen de serrage en appui est un anneau (30) à zone d'étranglement intérieur (32) traversé par le tuyau (9). 6) Echangeur thermique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte ayant deux faces parallèles présentant chacune une pluralité de rainures ou glissières visà-vis pour une pluralité de cadres pouvant être montés dans ces rainures ou glissières par les extrémités des montants de fixation du tuyau ou par des mon- tants en quadrature avec ceux-ci. 7) Echangeur thermique selon la revendi- cation 6, caractérisé en ce que les cadres sont montés amo- vibles par coulissement dans les glissières ou rainures de l'enceinte. 8) Echangeur thermique selon la revendi- cation 6, caractérisé en ce que l'enceinte (2) comporte une canalisation de distribution (4) et une canalisation de col- lecte (5) d'un fluide et ces canalisations présentent des moyens de raccordement (17) aux extrémités des tuyaux (9).