Brevet FR2507299A1 — publié le 19821210

Dispositif permettant de répartir également un milieu sur plusieurs tubes parallèles La présente invention concerne un dispositif permettant de répartir également un milieu, en particulier un mélange liquide-vapeur, sur des tubes, montés en parallèle et fixés dans une plaque d'extrémité, faisant partie d'un dispositif de transmission de chaleur sous la forme d'un canal d'alimentation, qui se raccorde au dispositif de transmission de chaleur et présente une plaque perforée, séparée de la plaque d'extrémité, dont les perforations partent de tubes d'injection respectifs prévus dans les différents tubes du dispositif de transmission de chaleur, une ouverture d'entrée ou de sortie étant éventuellement prévue entre la plaque d'extrémité et la plaque perforée. Des problèmes de dispersion des milieux se posent dans les dispositifs de transmission de chaleur, en particulier lorsqu'ils fonctionnent "en charge partielle", c'est-à-dire lorsque l'écoulement du milieu n'occupe pas la totalité de la section droite du canal d'alimentation. Dans un dispositif de la technique antérieure, sensiblement comme décrit dans le brevet allemand nO 1.298.108, on a cherché à résoudre ce problème en faisant en sorte que le milieu vienne frapper un plus grand nombre des tubes du dispositif de transmission de chaleur, en faisant appel à des tubes d'injection distincts. Mais même ainsi on n'a pu parvenir qu'à une répartition imparfaite du milieu. La présente invention a par conséquent pour objectif de procurer un dispositif permettant une répartition égale plus complète d'un milieu, qui puisse en même temps être monté facilement avec un encombrement moindre. Cet objectif est atteint, selon l'invention, grâce au fait que les perforations de la plaque perforée sont disposées en au moins une rangée horizontale. On obtient ainsi le grand avantage que le dispositif de répartition selon l'invention peut être installé dans une position quelconque et être logé dans un espace minimal. En particulier lorsque le dispositif fonctionne comme évaporateur, on obtient une régulation en douceur d'une soupape de détente à commande thermostatique, qui est utilisée comme étranglement. En particulier dans le cas d'une injection horizontale, le milieu vient frapper tous les tubes d'injection en même temps et uniformément, dès qu'il a atteint la dernière rangée de perforations par refoulement en avant de la plaque perforée. Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, il est prévu deux rangées de perforations, les perforations étant disposées en chicane ; c'est-à-dire que les perforations doivent être prévues respectivement dans une zone étroitement délimitée dans l'espace. Dans le cas d'une injection horizontale, les tubes d'injection qui sont reliés aux perforations du milieu sont de préférence dirigés vers le tube supérieur du dispositif de transmission de chaleur, tandis que les tubes d'injection qui sont reliés aux perforations extérieures sont dirigés vers le tube inférieur du dispositif de transmission de chaleur. Il s'est en outre révélé avantageux de faire en sorte que les tubes d'injection s'enfoncent d'au moins 2 cm, plus précisément de 5 cm, dans les tubes du dispositif de transmission de chaleur. Pour que les tubes d'injection puissent facilement être introduits dans les tubes du dispositif de transmission de chaleur, il faut naturellement que le diamètre extérieur des tubes d'injection soit plus petit que le diamètre intérieur libre des tubes du dispositif de transmission de chaleur. Pour que la configuration soit optimale, il faut que le diamètre extérieur et la longueur des tubes d'injection soient dimensionnés en fonction de la capacité du dispositif de transmission de chaleur. Les tubes d'injection ont de préférence des longueurs différentes. Suivant la capacité voulue pour le dispositif de transmission de chaleur, on peut donc tenir en réserve des dispositifs d'injection correspondants. En particulier pour l'installation du dispositif de transmission de chaleur (évaporateur) dans des climatiseurs à marche réversible, c'est-à-dire lorsque l'on fait fonctionner l'évaporateur comme un condenseur et qu'alors le milieu réfrigérant circule en sens contraire, il est recommandé que le diamètre extérieur des tubes d'injection soit prévu sensiblement plus petit que le diamètre intérieur libre des tubes de transmission de chaleur, et qu'en même temps le condensat soit évacué par une ouverture de sortie prévue entre la plaque d'extrémité et la plaque perforée. Pour éviter d'avoir recours à une pièce façonnée coûteuse, il est recommandé que le canal d'alimentation présente la même section droite sur toute sa longueur. Pour réduire la perte de charge, il est en outre recommandé que le canal d'alimentation comporte un raccord conique en forme de tuyère, relié à la plaque perforée, ayant au départ la même section droite que le canal d'alimentation et à la fin une section droite sensiblement en forme de fente, qui entoure les perforations. L'invention va maintenant être décrite plus en détail au moyen des exemples suivants et des dessins ci-joints, sur lesquels La Figure 1 est une coupe longitudinale d'un dispositif de transmission de chaleur comportant un dispositif de répartition selon l'invention, Les Figures 2a et 2b sont des coupes transversales du dispositif de transmission de chaleur-et du dispositif de répartition de la Figure 1, La Figure 3 est une coupe longitudinale d'un dispositif de transmission de chaleur comportant un dispositif de répartition selon l'invention, qui comporte en outre un raccord conique, et Les Figures 4a et 4b sont des coupes transversales de la Figure 3. Le dispositif 1 de transmission de chaleur selon les Figures 1 et 3 comporte un prolongement 2 de tubeenveloppe avec sept tubes intérieurs 3 à 9, dont les extrémités sont encastrées dans une plaque d'extrémité 10. Un canal d'alimentation 11 se raccorde latéralement au dispositif 1. Dans la partie conique du canal d'alimentation 11 est disposée une plaque perforée 12 comportant sept perforations 13, desquelles partent sept tubes d'injection 14 à 20 qui s'enfoncent dans les tubes intérieurs 3 à 9. Sur les Figures 2b et 4b est représentée respectivement une rangée horizontale de sept perforations 13. Le diamètre extérieur des tubes d'injection 14 à 20 est plus petit que le diamètre intérieur libre des tubes intérieurs 3 à 9, si bien que l'on peut faire glisser sans difficulté sur le prolongement extérieur 2 du tube-enveloppe l'ensemble composé du canal d'alimentation 11, de la plaque perforée 12 et des tubes d'injection 14 à 20. L'agencement des différents tubes d'injection 14 à 20 sur les tubes intérieurs 3 à 9 apparaît particulièrement bien sur les Figures 2a, 2b et 4a, 4b. On voit que les tubes d'injection 14, 15 et 16 qui sont reliés aux perforations médianes 13 sont dirigés vers les tubes supérieurs 7, 8 et 9, que le tube d'injection 17 est dirigé vers le tube intérieur central 6, et que les tubes d'injection 18, 19 et 20 qui sont reliés aux perforations extérieures sont diriges vers les tubes inférieurs 3, 4 et 5.La liaison des différents tubes d'injection 14 à 20 avec les perforations 13 de la plaque perforée 12 est représentée par des flèches sur les Figures 2b et 4b. Pour que la plaque perforée 12 soit assujettie au canal d'alimentation 11, il suffit que la plaque perforée 12 soit fixée au canal d'alimentation 11 en quelques points. Dans le cas du fonctionnement du dispositif 1 de transmission de chaleur comme évaporateur, le mélange de milieu réfrigérant et de vapeur (KM) arrivant d'un étranglement (non représenté) (par exemple une soupape de détente) entre dans le canal d'alimentation 11 et en sort, jusqu'à ce qu'il soit réparti, en même temps et uniformément, au moment où il atteint la rangée de perforations, sur les tubes d'injection 14 à 20, et donc sur les tubes intérieurs 3 à 9. De l'eau circule dans l'espace qui sépare le prolongement 2 du tube enveloppe et les tubes 3 à 9. Le dispositif qui est représenté sur les Figures 3, 4a et 4b se différencie de celui qui est représenté sur les Figures 1, 2a et 2b, uniquement par le fait que le canal d'alimentation 11 comporte en outre un raccord conique 21 en forme de tuyère, ayant au départ la même section droite (circulaire) que le canal d'alimentation 11, et à l'arrivée une section droite en forme de fente, qui entoure la rangée horizontale de perforations 13. Sur chacune des Figures 1 et 3 est représentée en outre une ouverture de sortie 22,prévue entre la plaque d'extrémité 10 et la plaque perforée 12, qui présente de l'importance lorsque, comme mentionné au début de la présente description, le dispositif est à marche réversible, c'est-àdire lorsqu'on fait fonctionner l'évaporateur comme un condenseur. EXEMPLE L'installation d'un dispositif de répartition selon l'invention dans un évaporateur coaxial 1 (nombre de spires 4,5 ; diamètre des spires environ 480 mm) avec un tubeenveloppe de 54 x 2 mm et sept tubes intérieurs 3 à 9 ayant un diamètre intérieur libre de 10,5 mm et un diamètre extérieur de 14 mm, a donné de bons résultats. On a utilisé des tubes d'injection 14 à 20 de 15 cm de long et de 5 x 1,2 mm de diamètre, qui s'enfonçaient chacun de 10 cm dans les tubes intérieurs 3 à 9. On a obtenu en particulier des améliorations de capacité considérables dans le domaine des débits d'entrée dans les pompes à chaleur. REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant de répartir également un milieu, en particulier un mélange liquide-vapeur, sur des tubes, montés en parallèle et fixés dans une plaque d'extrémité, faisant partie d'un dispositif de transmission de chaleur sous la forme d'un canal d'alimentation, qui se raccorde au dispositif de transmission de chaleur et comporte une plaque perforée, séparée de la plaque d'extrémité, dont les perforations partent de tubes d'injection respectifs prévus dans les différents tubes du dispositif de transmission de chaleur, une ouverture d'entrée ou de sortie étant éventuellement prévue entre la plaque d'extrémité et la plaque perforée, caractérisé en ce que les perforations (13) de la plaque perforée (12) sont disposées en au moins une rangée horizontale. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu deux rangées de perforations, les perforations (13) étant disposées en chicane. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les tubes d'injection (14, 15, 16) qui sont reliés aux perforations médianes sont dirigés vers les tubes supérieurs (7, 8, 9) du dispositif de transmission de chaleur (1) et en ce que les Lubes d'injection (18, 19, 20) qui sont reliés aux perforations extérieures sont dirigés vers les tubes inférieurs (3, 4, 5) du dispositif de transmission de chaleur (1). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les tubes d'injection (14 à 20) s'enfoncent d'au moins 2 cm dans les tubes (3 à 9) du dispositif de transmission de chaleur. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les tubes d'injection (14 à 20) s'enfoncent d'au moins 5 cm dans les tubes (3 à 3) du dispositif de transmission de chaleur. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le diamètre extérieur et la longueur des tubes d'injection (14à 20) sont dimensionnés en fonction de la capacité du dispositif de transmission de chaleur (1). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les tubes d'injection (14 à 20) ont des longueurs différentes. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le canal d'alimentation (11) a la même section droite sur toute sa longueur. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le canal d'alimentation (11) comporte un raccord conique (21) en forme de tuyère, relié à la plaque perforée (12), ayant au départ la même section droite que le canal d'alimentation (11) et à lrarrivée une section droite sensiblement en forme de fente, qui entoure les perforations (13).