Brevet FR2497332A1 — publié le 19820702

Dispositif de transmission de chaleur, en particulier condenseur pour l'agent frigorigène dans les pompes a chaleur La présente invention concerne un dispositif de transmission de chaleur, en particulier un condenseur pour l'agent frigorigène dans les pompes à chaleur, comportant, dans un réservoir cylindrique fermé par un couvercle et un fond, des serpentins pour le passaae de l'eau, montés parallèlement l'un à l'autre entre un tuyau distributeur et un tuyau collecteur disposés centralement, serpentins qui cheminent en spirale de l'intérieur vers l'extérieur dans un même plan et en spirale de l'extérieur vers l'intérieur dans un plan décalé axialement du premier, le dispositif comportant également un tuyau de refoulement et un tuyau d'aspiration pour l'agent frigorigène. Dans un dispositif de transmission de chaleur de l'art connu, sensiblement selon le modèle d'utilité allemand NO 7.825.431, il existe la possibilité que la vapeur d'agent frigorigène arrivant par le tuyau de refoulement ne passe pas sur les serpentins et ne s'y condense pas, mais qu'elle s'échappe dans l'espace intérieur entre les serpentins. Ce phénomène se traduit par une diminution considérable de la capacité du "condenseur de tête ". Dans les condenseurs de tête ou autres condenseurs usuels à serpentins de sousrefroidissement, il existe un inconvénient supplémentaire du fait que ces condenseurs ne peuvent être installés que dans une position déterminée. L'invention a pour objectif de résoudre ce problème en construisant un dispositif de transmission de chaleur selon l'art connu de telle sorte que, en cas d'élargissement de son domaine d'utilisation, une capacité égale soit assurée. Cet objectif est atteint, selon l'invention, grâce au fait que, au-dessus du serpentin supérieur et au-dessous du serpentin inférieur, sont disposées des chicanes respectives pour l'agent frigorigène, qui reposent sur le serpentin attenant. La disposition des deux chicanes a pour effet qu'une injection directe de la vapeur d'aaent frigorigène dans l'espace intérieur entre les serpentins est largement évitée. La vapeur d'agent frigorigène qui arrive est contrainte par la première chicane de se diriger vers les serpentins. D'autre part, si une partie de la vapeur d'agent frigorigene venait à s'échapper dans l'espace intérieur au cours de sa traversée du dispositif de transmission de chaleur, elle se trouverait cependant, du fait de la disposition de la seconde chicane, dirigée à travers la partie inferieure des serpentins, et serait donc contrainte de se condenser. Le dispositif de transmission de chaleur construit selon l'invention offre en outre l'avantage qu'il peut être mis en service dans une position retournée de 18cl. La mise en oeuvre du dispositif de transmission de chaleur ne dépend en outre pas de la dispositif du tuyau distributeur et du tuyau collecteur, ni de la disposition du tuyau de refoulement et du tuyau d'aspiration, soit d'un même côté soit de part et d'autre du dispositif de transmission de chaleur Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, les chicanes pour l'agent frigorigène sont fixées sur le tube distributeur et le tube collecteur, la chicane inférieure et/ou la chicane supérieure entourant alors de préférence le tube distributeur et le tube collecteur. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, les parties des serpentins qui sont voisines des chicanes pour l'agent frigorigène sont séparées du reste des serpentins. Cela se traduit par un sous-refroidissement de l'agent frigorigène qui se condense, et il est alors tenu compte en même temps de la réversibilité du dispositif de transmission de chaleur. Pour parvenir à une réalisation compacte du dispositif de transmission de chaleur, et pour éviter en outre des vibrations éventuelles des serpentins, il est en outre préférable de prévoir au moins une pièce d'écartement entre les parties séparées respectives des serpentins et le reste des serpentins.En outre, il est avantaaeux que les serpentins soient entourés par au moins un collier de serrage qui est prévu à la hauteur des pièces d'écartement. Un nombre minimal de colliers de serrage est alors suffisant. Quand les serpentins sont construits sous la forme de serpentins à ailettes, d'une façon connue en soi, il convient de souder les pièces d'écartement sur les ailettes des serpentins. L'invention va maintenant être décrite plus en détail au moyen de l'exemple de réalisation suivant et des dessins annexés, sur lesquels La Figure 1 est une vue de côté d'un dispositif de transmission de chaleur dont les raccordements sont dirigés d'un même côté, La Figure 2 est une coupe longitudinale suivant la ligne A-A de la Figure l, La Figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne B-B de la Figure 2, La Figure 4 est une coupe longitudinale suivant la ligne C-C de la Figure 3, La Figure 5 est une représentation en perspective de la partie inférieure du dispositif de transmission de chaleur, et La Figure 6 est une coupe longitudinale d'un dispositif de- transmission de chaleur retourné de 1800. Le dispositif l de transmission de chaleur se compose d'un réservoir cylindrique 2 dont le couvercle 3 et le fond 4 bombés sont soudés. A travers le couvercle 3 passent, sensiblement au centre, un tube distributeur 5 et un tube collecteur 6 pour l'eau, qui se prolongent presque jusqu'au fond 4. Le tube distributeur 5 et le tube collecteur 6 sont reliés par des serpentins 7 à ailettes qui sont montés parallèlement l'un à l'autre et qui cheminent en spirale de l'intérieur vers l'extérieur dans un même plan et en spirale de l'extérieur vers l'intérieur dans un plan décalé axialement du premier (voir en particulier la Figure 3). Sur la Figure 5, on n'a pas fait figurer, pour plus de clarté,- les passages des serpentins 7 sur les tuyaux 5 et 6. Dans le couvercle 3 sont prévus en outre un tuyau de refoulement 8 pour la vapeur d'agent frigorigène et un tuyau d'aspiration 9 pour l'agent frigorigène condensé, lequel est évacue par le tuyau d'aspiration 9 qui se prolonge jusqu'au fond 4. Dans le présent exemple de réalisation, le tuyau distributeur 5 et le tuyau collecteur 6, et le tuyau de refoulement 8 et le tuyau d'aspiration 9 sont disposés d'un même côté du dispositif 1 de transmission de chaleur. Mais les deux paires de tuyaux pourraient également être disposées sur des côtés différents. A l'extérieur du couvercle 3, le tuyau distributeur 5 et le tuyau collecteur 6 sont droits, tandis que le tuyau de refoulement 8 et le tuyau d'aspiration 9 sont coudés, pour que les prolongements des raccordements puissent être installés plus commodément. Au-dessus de la partie supérieure 7' du serpentin et au-dessous de la partie inférieure 7" du serpentin, sont prévues des chicanes 10 et li qui reposent sur les parties attenantes 7' et 7" des serpentins à ailettes et protègent ainsi l'espace intérieur 12. Les chicanes 10 et ll sont fixées sur le tuyau distributeur 5 et le tuyau collecteur 6 pour l'eau, et ainsi la chicane inférieure il entoure ces tuyaux. La vapeur d'agent frigorigène arrivant par le tuyau de refoulement 8 est renvoyée par la chicane 10 pour l'agent frigorigène et prend donc la direction de la flèche 13. La plus grande partie de la vapeur passe sur les serpentins-à ailettes 7, se condense et tombe dans la partie inférieure du réservoir 2. Le niveau de l'agent frigorigène est ici représenté par la ligne 18. Si une partie de la vapeur venait à s'échapper dans l'espace intérieur 12 au cours de sa traversée du dispositif 1 de transmission de chaleur, elle serait tout d'abord dirigée, du fait de la présence de la chicane inférieure 11, à travers la partie inférieure 7" des serpentins à ailettes (voir la flèche 14), et elle se condenserait là, si bien qu'il n'y aurait pas de dérivation. Le condensat serait alors finalement pompé par le tuyau d'aspiration 9. En vue du sous-refroidissement du condensat, la partie inférieure 7" des serpentins à ailettes est séparée du reste des serpentins à ailettes 7. A cause de la réversibilité souhaitée du dispositif 1 de transmission de chaleur, la partie supérieure 7" des serpentins à ailettes est également séparée du reste des serpentins. Pour donner appui aux parties séparées 7' et 7" des serpentins à ailettes, il est prévu des pièces d'écartement 15 (voir par exemple les Figures 4 et 5) qui peuvent être construites par exemple sous la forme de pièces profilées.Pour éviter des vibrations ou un claquement des serpentins 7, 7' et 7", les serpentins 7, 7' et 7" sont entourés, dans leur ensemble, par deux colliers de serrage 16 en cuivre, qui entourent les serpentins au niveau des pièces d'écartement 15, sans quoi les parties séparées 7' et 7" des serpentins à ailettes seraient écrasés, ou bien une fixation séparée serait nécessaire. Comme on peut le deviner en particulier d'après la Figure 4, les pièces d'écartement 15 sont soudées sur les ailettes 17 des serpentins à ailettes 7, 7' et 7". La Figure 6 represente de même la disposition relative des éléments dans le cas d'un dispositif 1 de transmission de chaleur qui est retourné de 18aO par rapport à la Figure 1. Les repères numériques de la Figure 1 ont été conservés. La différence avec la Figure 1 consiste ici en ce que la vapeur d'agent frigorigène arrive par le tuyau 9 et est aspirée par le tuyau 8. Le guidage de la vapeur d'agent frigorigène est favorisé par le fond bombé 4. Exemple : dans un dispositif cylindrique 1 de transmission de chaleur selon l'art antérieur, on a mis en place six serpentins à ailettes centraux et deux serpentins à ailettes séparés 7' et 7", respectivement. Les tuyaux à ailettes comportaient dix ailettes par centimètre, le diamètre intérieur des tuyaux était de 8 mm, l'épaisseur de leur paroi de 0,8 mm. Les ailettes avaient une hauteur de 1,5 mm. Lorsqu'on a fait fonctionner le condenseur, d'une part dans sa position normale, d'autre part dans sa position retournée de 180 , on a obtenu des capacités égales pour un débit d'eau correspondant d une vitesse de circulation de 0,5 à 2 m/s. On utilisait comme agent frigorigène l'aient R22. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transmission de chaleur, en particulier condenseur pour l'agent frigorigène dans les pompes à chaleur, comportant, dans un réservoir cylindrique fermé par un couvercle et un fond, des serpentins pour le passage de l'eau, montés parallèlement l'un à l'autre entre un tuyau distributeur et un tuyau collecteur disposés centralement, serpentins qui cheminent en spirale de l'intérieur vers l'extérieur dans un même plan et en spirale de l'extérieur vers l'intérieur dans un plan décalé axialement du premier, le dispositif comportant éqalement un tuyau de refoulement et un tuyau d'aspiration pour l'agent frigorigène, caractérisé en ce que, au-dessus du serpentin supérieur (7') et au-dessous du serpentin inférieur (7") sont disposées des chicanes respectives (10, 11) pour l'agent frigorigène, qui reposent sur le serpentin attenant (7', 7" respectivement). 2. Dispositif de transmission de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chicanes (10, 11) pour l'agent frigorigène sont fixées sur le tuyau distributeur (5) et sur le tuyau collecteur (6). 3. Dispositif de transmission de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la chicane supérieure (10) et/ou la chicane inférieure (11) pour l'agent frigorigène entourent le tuyau distributeur (5) et le tuyau collecteur (6). 4. Dispositif de transmission de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les serpentins (7', 7") attenants aux chicanes (10, 11) pour l'agent frigorigène sont séparés du reste des serpentins (7). 5. Dispositif de transmission de chaleur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins une pièce d'écartement (15) entre les serpentins séparés respectifs (7' et 7") et le reste des serpentins (7). 6. Dispositif de transmission de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les serpentins (7, 7', 7") sont entourés par au moins un collier de serrage (16), qui est prévu au niveau des pièces d'écartement (15). 7. Dispositif de transmission de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les serpentins (7, 7', 7") sont construits, d'une manière connue en soi, sous la forme de serpentins à aiglettes. 8. Dispositif de transmission de chaleur selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les pièces d'écartement (15) sont soudées sur les ailettes (17).