Brevet FR2509028A1 — publié le 19830107

La présente invention concerne un nouveau dispositif de condensation pour fluides frigorigènes et de traitement de ce fluide. Dans la technique antérieure, on connatt des échangeurs de chaleur comportant une enveloppe dans laquelle est disposé un faisceau tubulaire dont les tubes sont reliés à des plaques collectrices. Dans certaines réalisations, l'enveloppe contenant le faisceau tubulaire sert également de réservoir pour un fluide frigorigène condensé par un fluide circulant dans ledit faisceau tubulaire. La présente invention vise à perfectionner des échangeurs de ce type utilisés pour la condensation de fluides frigorigènes, notamment dans des installations de pompes à chaleur,en simplifiant la construction par rapport aux appareils à faisceaux tubulaires engagés dans des plaques collectrices en augmentant considérablement les capacités d'échange thermique et, par conséquent, en rendant plus compact le dispositif de condensation. Conformément à l'invention, le dispositif de condensation et de traitement de fluides frigorigènes, dans lequel le fluide frigorigène est amené à circuler dans un réservoir contenant un faisceau de tubes parourus par un second fluide, est caractérisé en ce que le faisceau de tubes est disposé dans une enveloppe canalisatrice du fluide devant circuler à l'extérieur des tubes, raccordés à des tubulures d'entrée et de sortie traversant le réservoir prévu pour supporter la différence de pression existant entre les fluides en circulation et l'atmosphère. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig. 1 est une coupe-élévation longitudinale du dispositif de condensation et de traitement de fluides frigorigènes selon l'inventions La fig. 2 est une coupe vue suivant la ligne II-II de la fig. 1. La fig. 3 est une coupe analogue à la fig. 1, mais tournée de 90 . La fig. 4 est une coupe analogue à la fig. 3 illustrant une variante. Le dispositif représenté au dessin comporte une en velôppe canalisatrice 1 en forme de parallélépipède rectangle dans lequel est inséré un faisceau tubulaire 2. Le dessin montre que le faisceau tubulaire est constitué par un empilage de demi-lames complémentaires 3, 4 délimitant deux à deux des chambres collectrices élémentaires 5, 6 reliées par au moins un conduit 7. Les fig. 1 et 2 montrent que les demi-lames empilées laissent libre entre elles entre les chambres collee- trices élémentaires un espace dans lequel il est avantageux de disposer un dissipateur 8 s'étendant dans le sens longitudinal. Les chambres collectrices sont percées de trous 9 pour les mettre en communication. La paroi externe des chambres collectrices des lames d'une extrémité du faisceau tubulaire est fermée et prend appui à l'intérieur de l'enveloppe 1. Au contraire, la paroi extérieure des lames de l'autre extrémité est ouverte et est fixée à l'extrémité de tubulures de raccords 10, 11. Des pastilles 12 sont disposées dans certaines des chambres élémentaires et brasées ou autrement fixées pour les fermer de manière à délimiter un circuit de circulation à plusieurs passes dans les conduits 7. Un trajet de circulation à six passes est illustré par les flèches à la fig. 1. Les pastilles 12 peuvent être constituées par des pièces rapportées ou par la paroi non percée de la partie d'une des demi-lames formant une chambre collectrice. Les lames du faisceau tubulaire 2 de même que les raccords .10, Il sont brasés entre eux ou assemblés par un autre moyen assurant une étanchéité parfaite. il est généralement préféré que les lames d'extrémité du faisceau tubulaire ne soient pas brasées à l'intérieur de l'enveloppe 1 afin de compenser des dilatations différentielles éventuelles. L'enveloppe 1 est fixée, par exemple soudée, à une cloison de support 13. De plus cette enveloppe est conformée pour entourer très exactement le faisceau tubulaire afin de bien canaliser le fluide devant circuler à l'ex- térieur des demi-lames. L'ensemble enveloppe 1, raccords 10, Il et cloison 13, est mis en place dans un réservoir qui, aux fig. 1 et 2, est constitué par deux demi-coquilles 14, 15, par exemple semi-cylindriques, qui sont ensuite soudées entre elles le long de deux génératrices comme montré en 16. Les raccords sont ensuite soudés aux demi-coquilles comme illustré en 17, 18. La cloison 13 est elle-m8me soudée aux deux demi-coquilles comme illustré en 19. Finalement, les deux demi-coquilles sont fermées à leurs extrémités par des couvercles 20, 21 respectivement soudés aux demi-coquilles en 23 et 24. Les couvercles 20, 21 sont munis de conduits d'entrée 25 et de sortie 26 pour le fluide frigorigène qui doit circuler à l'intérieur de l'enveloppe 1. Avant la soudure du couvercle 21, on place dans celui-ci un filtre aval 27 et un filtre amont 28 entre lesquels est disposée une charge d'un produit déshydratant 29, par exemple des gels de silice. Les filtres et le déshydratant peuvent se présenter sous la forme d'une cartouche. Il est avantageux que l'intérieur du faisceau tubulaire soit muni d'un conduit de purge 30 sortant à l'extérieur du couvercle 20 et qu'une embase de vidange et de mesure de pression 31 soit prévue dans le couvercle 21. L'embase 31 peut aussi être utilisée pour le changement du produit déshydratant. Comme cela ressort de ce qui précède, en fonctionnement normal, on fait circuler un fluide, par exemple de l'eau qui est amenée à la tubulure de raccordement 10 pour que cette eau circule à l'intérieur du faisceau tubulaire 2 et sorte par la tubulure 11. Le fluide frigorigéne en phase vapeur entre par le conduit 25 du couvercle 20 et est amené nécessairement à passer entre les lames assemblées du faisceau tubulaire 2, de sorte qu'il se produit un échange thermique intense qui provoque la condensation du fluide frigorigène qui est stocké en phase liquide à l'intérieur du réservoir que constituent les demi-coquilles assemblées 13, 14 fermées par les couvercles 20, 21. Le fluide frigorigène en phase liquide est ensuite amené par le conduit 26 au lieu d'utilisation. La fig. 1 montre également qu'il est avantageux, dans certains cas, de prévoir des trous 12a de petite dimension, par exemple environ 2 mm2, dans les pastilles 12. Ces trous permettent de purger l'air pouvant être contenu dans le faisceau tubulaire constitué par les demi-lames sans créer pour autant des trajets de fuite nuisibles. Suivant la fig. 4, l'enveloppe 1 est reliée au conduit d'entrée 25 par un embout 32, ce qui permet éventuellement de supprimer la cloison 13 décrite dans ce qui précède. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail, car diverses moditications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier, le dispositif peut être mis en place dans différentes positions. De même, les raccords 10 peuvent être constitués en deux parties, l'une brasée aux demi-lames comme représenté à la fig. 1, cette partie étant par exemple taraudée ou filetée pour recevoir une partie complémentaire taraudée ou filetée qui est mise en place après le montage du faisceau en passant par des trous du réservoir qui, dans ce cas, peut être constitué par une pièce cylindrique au lieu d'être constitué par deux demicoquilles 14, 15. De plus, divers autres modes de réalisation des assemblages peuvent être employés. REYENDICAUIONS 7 - Dispositif de condensation et de traitement de fluides frigorigènes dans lequel le fluide frigorigène est amené à circuler dans un réservoir contenant un faisceau de tubes parcourus par un second fluide, caractérisé en ce que le faisceau de tubes est disposé dans une enveloppe canalisatrice du fluide devant circuler à l'extérieur des tubes, le faisceau étant raccordé à des tubulures d'entrée et de sortie traversant le réservoir prévu pour supporter la différence de pression existant entre le fluide frigorigène en circulation et l'atmosphère. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau de tubes est constitué par un empilage de demi-lames complémentaires disposées dans l'enveloppe canalisatrice qui entoure exactement le faisceau. 3 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'espace compris entre l'en- veloppe canalisatrice et le réservoir forme réserve pour du fluide frigorigène condensé. 4 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le faisceau est disposé verticalement, le fluide frigorigène étant amené à circuler depuis le haut vers le bas. 5 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins un filtre et une charge de produits déshydratants sont disposés près de la sortie du réservoir. 6 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le faisceau tubulaire est relié à des raccords d'entrée et de sortie disposés à une extrémité de celui-ci pour que la majeure partie au moins dudit faisceau soit disposée dans l'enveloppe canalisatrice sans que les raccords interferent avec celle-ci. 7 - Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les raccords d'entre et de sortie du faisceau tubulaire sont disposes en alignemellt du menine côte dudit faisceau, lesdits raccords traversent l'enveloppe contenant le faisceau. 8 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5 et 7, caractérisé en ce que les raccords sont réalisés en deux parties assemblables après mise en place du faisceau à l'intérieur du réservoir. 9 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le réservoir est réalisé en deux demi-coquilles assemblées longitudinalement ou sous la forme d'une pièce cylindrique,ledit réservoir étant fermé à ses deux extrémités par des couvercles munis de conduits respectivement d'entrée et de sortie. 10 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'enveloppe du faisceau est directement reliée par un embout au conduit d'amenée. 11 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par au moins une embase ouvrant dans le réservoir pour le changement du déshydratant, la mesure de la pression,etc. 12 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le faisceau tubulaire est disposé à l'intérieur de l'enveloppe de façon à pouvoir coulisser par rapport à celle-ci lors de dilatations différentielles éventuelles entre les demi-lames et l'envelop po. 13 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par des dissipateurs disposés entre les demi-lames en délimitant des canaux s'étendant longitudinalement entre lesdites demi-lames. 14 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les demi-lames forment des chambres collectrices dont certaines sont fermées par des pastilles délimitant un trajet à passes multiples dans le faisceau. 15 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 àI4, caractérisé en ce que certaines au moins des pastilles présentent un trou de purge, ledit faisceau pouvant être lui-même relié à un conduit de purge. 16 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les filtres et le déshydratant se présentent sous la forme d'une cartouche.