Brevet FR2502764A1 — publié le 19821001

L'invention concerne un échangeur compact, fonctionnant a contre-courant pour la production d'eau chaude sanitaire dans les chaudieres de chauffage central notamment les chaudières a condensation. Parmi les échangeurs parcourus a contre-courant par deux fluides circulant dans deux circuits dont l'un -le fluide primaire- cede ses calories à l'autre, -le fluide secondaire qui est l'eau chaude sanitaire produite dans les chaudières, on connait les échangeurs a plaques ou a coupelles empilées les unes sur les autres et munies d'orifices de communication decalés pour le passage de fluide. Ces échangeurs qui ne sont pas forcément tres compacts sont délicats et coûteux a réaliser et presentent des pertes de charges qui interdisent leur utilisation quand les débits d'eau sont éleves comme c'est le cas dans certains types de chaudières notamment les chaudieres a condensation. L'invention propose un type nouveau d'échangeur compact à deux liquides, particulierement adapté a la production d'eau chaude sanitaire des chaudières à condensation, qui reprend la technique de fabrication de faisceaux circulaires de tubes longitudinaux, à section allongée et faible intervalle entre eux. L'échangeur selon l'invention est constitué d'une série de tubes longitudinaux reliant un collecteur circulaire inférieur et un collecteur circulaire supérieur, destinés à la circulation d'eau sanitaire, ces tubes étant eux-memes loges dans une enceinte cylindrique munie d'une cloison diamétrale à l'intérieur de laquelle circule a contre-courant le fluide primaire a partir d'un tube d'admission débouchant dans l'enceinte d'un côte de la cloison vers un tube de départ prévu de l'autre côté de la cloison. D'autres caractéristiques particulieres de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'exemples de réalisation en réference aux dessins annexés qui représentent - figure 1 : une vue en élévation partiellement ecorchée de l'échangeur - figure 2 : une vue en coupe selon la ligne AA' de la figure 1. L'échangeur de forme générale cylindrique comporte un plateau collecteur inferieur 1 et un plateau collecteur supérieur 2 reliés entre eux par des tubes 3 à section allongée qui forment une rosace autour d'un noyau central cylindrique 4. L'eau a chauffer (ou eau secondaire) est introduite dans le collecteur inférieur 1 par la tubulure 5 et récupérée à ce même collecteur par la tubulure 6. Le collecteur inférieur et le collecteur superieur sont munis de chicanes non représentées. Ainsi grâce à ce jeu de chicanes, l'eau à chauffer admise au collecteur 1 par la tubulure 5 montera par un premier tube 3a vers le collecteur supérieur 2 puis redescendra par le tube 3b vers le collecteur inférieur 1, de telle sorte que cette eau parcourera la totalite des tubes avant de ressortir par la tubulure 6. Le noyau cylindrique 4 précité est fermé ; il est en appui contre le plateau collecteur supérieur 2, mais à sa partie inférieure il n'atteint pas le plateau 1 et est fermé par un disque obturateur 10. Une enveloppe cylindrique 7, en appui contre le collecteur inférieur 1 et le collecteur supérieur 2, délimite une chambre interieure destinée à être parcourue par le fluide primaire admis par le conduit d'entrée 8, et evacué par le conduit de sortie 9. Les deux conduits débouchent a proximite et à l'aplomb du disque obturateur 10 de part et d'autre d'une cloison diamétrale verticale 11 qui s'étend sur presque toute la hauteur de la chambre, à partir du collecteur inférieur 1, sans toutefois atteindre le collecteur supérieur 2, un passage 12 étant ainsi ménagé en partie haute entre les deux demi-chambres.Des promoteurs de turbulence 13 sont prévus à la peripherie de l'échangeur pour réduire la section de passage de l'eau primaire et faciliter les rechanges. Des promoteurs analogues peuvent aussi être places le long du noyau cylindrique central. D'autres moyens propres à ameliorer les echanges thermiques peuvent aussi être envisagés, tels que des picots,nervures ou autres sur les tubes longitudinaux. L'échangeur compact ainsi réalisé présente une perte de charge de l'eau primaire admissible et active car elle contribue a l'augmentation des echanges thermiques puisqu'elle est essentiellement causée par la faible épaisseur de passage de l'eau primaire entre les tubes 3. En effet, l'eau primaire émise par le conduit 8 heurte le disque obturateur 10 et se répartit dans la première demi-chambre l'on provoque une perte de charge importante de l'eau primaire pour passer d'une coupelle à l'autre par les orifices de communication décalés sans contribuer à l'augmentation des echanges thermiques. REVENDICATIONS 1 / Echangeur compact a contre-courant pour production d'eau chaude sanitaire dans les chaudières de chauffage central constitué d'une enceinte cylindrique enveloppant un faisceau de tubes longitudinaux reliant un collecteur circulaire inferieur à un collecteur circulaire supérieur, ce faisceau etant parcouru par l'eau à chauffer circulant entre les deux collecteurs, caractérisé par le fait, que l'enceinte cylindrique est coupée en deux par une cloison diamétrale (11) laissant à la partie supérieure un passage (12 )entre les deux demi-chambres ainsi constituées, que l'eau primaire chaude est admise par un conduit(8)dans une première demi chambre et s'élève entre les tubes longitudinaux (3) parcourus eux-mêmes par l'eau secondaire à chauffer avant de redes cendre dans l'autre demi-chambre vers le conduit de sortie(9; et que des moyens sont prevus pour faciliter les échanges thermiques entre les deux fluides. 20/ Echangeur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'eau à chauffer pénètre dans le collecteur inférieur (1) par la tubulure (5) du côté de la demi-chambre oû s'effectue la sortie de fluide primaire par le conduit(9) tandis qu'elle ressort du collecteur inférieur par la tubulure (6) du côte de la demi-chambre ou s'effectue l'admission de fluide pri maire par le conduit (8). 30/ Echangeur selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'un moyen facilitant les echanges thermiques entre les deux fluides est constitué d'un noyau cylindrique fermé (4) occu pant la partie centrale de l'echangeur, sur lequel s'applique les deux parties de la cloison diamétrale (11). 40/ Echangeur selon les revendications 1 et-3 caractérisB.par le fait que le noyau (4). est en appui contre le plateau collecteu superieur (2) et est ferme à sa partie inférieur par un disque obturateur (10) à proximité duquel débouchent les condu d'admission (8) et de sortie(9)d'eau primaire. S/ Echangeur selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'un moyen facilitant les échanges thermiques entre les deux fluides est constitue de promoteurs de turbulence (13) prévus a la périphérie de l'échangeur. 60/ Echangeur selon les revendications 1 et 3 caractérisé par le fait que des moyens facilitant les échanges thermiques entre les deux fluides sont prévus sur le noyau cylindrique (4).