Brevet FR2540226A1 — publié le 19840803

La présente invention concerne un perfectionnement apporté aux récupérateurs de calories a circulation forcée de fluide notamment à eau, du type comportant des tubes échangeurs en batterie, apportant un meilleur rendement aux foyers de toute nature et plus particulièrement aux foyers fermés de cheminées. Dans les dispositifs connus de ce genre, les appareils récupérateurs de calories comportent un ensemble de tubes métalliques disposés parallèiement en batterie et formant grille. Ces tubes, constituant l'échangeur et essentiellement composés d'éléments possédant une âme centrale tubulaire pleine et métallique, sont reliés en leurs extrémités à des répartiteurs ou collecteurs qui apportent et qui distribuent le fluide caloporteur à ces tubes. Ces récupérateurs améliorent sensiblement le rendement. Ils présentent toutefois l'inconvénient de devoir chauffer la totalité de la masse métallique de l'amie centrale, ce qui entraîne une perte de calories. Ils nécessitent un faible espace entre l'amie et l'enveloppe qui risque de s'entartrer et ainsi de ralentir la circulation. II existe également des échangeurs constitués simplement de tubes métalliques. Ils mettent en oeuvre des débits fluidiques importants. De ce fait, la récupération de calories nécessite un apport énergétique plus important et la capacité derécupération n'offre qu'un intérêt limité. Le perfectionnement apporté aux récupérateurs de calories à circulation de fluide selon l'invention a pour but de remédier à ces inconvénients. A cet effet, l'invention procède de l'idée générale suivante. On prévoit dans les échangeurs existant une ame centrale creuse permettant la double circulation des fluides. Les débits sont alors peu importants et la récupération satisfaisante, et on habille I 'ame centrale par une hélice métal I que ent i trcrr.ent recouverte par l'enveloppe et ceci à contact étroit de façon à mettre en contact par un pont thermique ladite âme avec la source de chaleur utilisée et assurer dans l'échangeur même le mélange des filets de fluide pour l'homogénéité de température. La présente invention a pour objet un perfectionnement apporté aux appareils de récupération de calories à circulation de fluides, du type comportant des tubes échangeurs en batterie, destinés à être reliés à une installation de chauffage d'eau sanitaire et caractérisé en ce que ce les tubes sont constitués d'une enveloppe externe tubulaire se développant autour d'une hélice métallique montée sur une âme tubulaire creuse permettant la double circulation du fluide caloporteur et un rendement de récupération optimal en favorisant les échanges thermiques entre ces deux éléments constitutifs tout en permettant le brassage suffisant des filets circulant dans ces tubes à des vitesses locales différentes pour l'uniformisation de la température du fluide caloporteur. Le perfectionnement aux récupérateurs de calories selon l'invention permet donc avantageusement de créer une double circulation de fluide à l'intérieur des tubes échangeurs. On réalise ainsi un noyau rectiligne de préchauffage pour le fluide du circuit retour des radiateurs. Par ailleurs, l'hélice crée un effet de mélange assurant une homogénéisation des différents courants circulant dans l'échangeur à des vitesses différentes. Les filets d'eau, de vitesse différente, sont mis en contact alternativement avec la paroi de l'enveloppe et de l'amie centrale. En outre, l'hélice forme pont thermique entre les éléments constitutifs et contribue ainsi à favoriser le chauffage du fluide circulant à l'intérieur de l'amie centrale. D'autres caractéristiques et avantages du perfectionnement apporté aux récupérateurs de calories à circulation de fluides selon l'invention ressortiront de la description ci-après effectuée à titre d'exemple non limitatif sur un mode d'exécution en référence aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale du perfectionnement aux appareils de récupéra tion de calories selon l'invention ; - La figure 2 est une vue en coupe transversale du perfectionnement selon l'invention représen té en figure 1. Le récupérateur de calories selon l'invention se compose essentiellement d'un distributeur-collecteur 1, d'une batterie 2, de tubes doubles d'échange 3 ainsi que d'un collecteur-répartiteur 4 dans lequel l'eau préchauffée est renvoyée dans la chambre périphérique des tubes d'échange. Le distributeur-col lecteur 1 est raccordé par un conduit double 5 ou deux conduits séparés aller et retour à l'installation de chauffage par radiateurs, convecteurs ou autres éléments de dissipation de la chaleur amenée par le fluide caloporteur. Le distibuteur-collecteur 1 de forme générale par exemple cylindrique comprend un cloisonnement longitudinal intérieur central 6 délimitant deux compartiments adjacents 7 et 8 d'arrivée et de départ dans lesquels les mouvements du fluide caloporteur peuvent se stabiliser avant le passage dans l';nstalla- tion de distribution de chaleur ou. avant le préchauffage. Le distibuteur 1 comporte en une partie de sa paroi une série de sorties et de raccordements avec les tubes doubles 3 de l'échangeur. Le nombre de ces tubes varie en fonction de la longueur du foyer à équiper et de la puissance de chauffe. Les tubes doubles d'échange 3 sont montés solidaires et perpendiculairement à la paroi et à l'axe longitudinal du distributeur 1. De façon analogue, les tubes doubles d'échange sont montés sur le collecteur-répartiteur 4 en disposi-, tion perpendiculaire. Les tubes doubles d'échange 3 comportent une âme centrale creuse 9 de longueur supérieure à la distance séparant les deux collecteurs 1 et 4. Cette âme centrale creuse 9 est raccordée sur la paroi de cloisonnement 6 selon un orifice 10 débouchant sur cette paroi dans le compartiment d'arrivée 7 de manière à isoler complètement les circuits en traversant le compartiment de départ 8. L'âme- 9 dépasse de l'autre côté légèrement vers l'intérieur le niveau de la paroi selon une extrémité 11. Sur l'amie centrale est montée une hélice métallique 12 en contact étroit avec l'enveloppe extérieure 13 sur la longueur de tout l'intervalle entre les deux collecteurs 1 et 4. Le pas de cette hélice varie en fonction de l'importance de l'effet recherché. II ne sera en principe pas trop serré pour éviter les pertes de charge importantes. L'hélice 12 est introduite à force sur le tube central 9 et dans l'enveloppe 13. Réalisée en métal, elle assure un pont thermique entre l'enveloppe extérieure 13 et l'amie centrale 9. En raison de sa forme, elle assure aussi le brassage suffisant des filets pour obtenir une bonne uniformité de température en sortie. Finalement, elle assure la bonne résistance mécanique de l'ensemble et notamment le parfait centrage de l'amie 9. Le montage s'avère aisé en raison de sa pose par emmanchement. On atteint, avec cette réalisation, des rendements exceptionnels. Le fluide arrive sous pression au distributeur-collec teur 1 dans le compartiment d'arrivée 7 par l'effet d'ne pompe de circulation. Le fluide caloporteur circule ensuite dans l'amie centrale 9 où il subit un prèchauffage grace à l'enveloppe chaude qui ltentou- re, constituée par la chambre de chauffe. Il progresse le long de l'âme centrale en se réchauffant et est injecté dans le volume tampon du collecteur-répartiteur 4. IL revient par le volume annulaire occupé par l'hélice 12 pour alimenter l'installation de diffusion de chaleur à travers le compartiment de départ 8. Au cours de ce transit, le fluide caloport-eur en contact alternatif d'abord avec l'enveloppe extérieure 13 et ensuite avec l'amie centrale 9 se réchauffe puis transmet une partie de ses calories à l'amie centrale et, de ce fait, au liquide contenu dans celle-ci. Ce mouvement de progression tourbillonnaire assure, en plus, l'effet optimal d'homogénéisation en température. Diverses modifications et variantes sans apport inventif restent dans le cadre et dans l'esprit de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Récupérateur de calories à circulation de liquide destiné à être incorporé dans un foyer fermé comprenant deux collecteurs reliés entre eux par une batterie de tubes d'échange caractérisé en ce que les tubes d'échange (3) comprennent une âme creuse (9) transportant le fluide lors de son trajet aller sur laqueile est montée à force une hélice (12) en contact étroit avec l'enveloppe cylindrique extérieure (13) reliant le distributeur-col lecteur d'entrée (1) au collecteur-répartiteur (4) en disposition perpendiculaire. 2. Récupérateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'hélice (12) est en métal. 3. Récupérateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le distributeur-' collecteur est partagé en un compartiment d'arrivée (7) et en un compartiment de départ (8) par un cloisonnement longitudinal (6). 4. Récupérateur selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'âme centrale (9) débouche dans le compartiment arrivée (7) au niveau du cloisonnement (6) après avoir traversé le compartiment de départ (8). 5. Récupérateur selon les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que l'amie centrale (9) dépasse légèrement de l'orifice de sortie dans le collecteur-répartiteur (4).