Brevet FR2547903A1 — publié le 19841228

Les échangeurs de chaleur classiques ont pour effet d'effectuer le transfert de calories d'un fluide chaud à un fluide plus froid, les deux fluides circulant sur chaque face des parois d'échange. Ces échanges nécessitent donc ou des pompes de circulation pour les deux fluides ou'des différences de pression préétablies pour leur mise en circulation. L'invention, objet du présent brevet, a pour but, lorsque l'un des fluides est constitué par une grande masse au repos - piscine, lac, mer, etc... -, de permettre l'échange sans appareillage de mise en circulation d'une partie de cette masse, en particulier pompe et canalisations. A cet effet, le circuit d'échange immergé dans la masse globalement immobile comporte, selon l'invention, une partie verticale d'une longueur telle que la circulation puisse s'établir par aspiration sous l'effet de la variation de température résultant de l'échange. Pour que cette partie verticale de mise en circulation ne possède pas des dimensions prohibitives, l'échangeur proprement dit, selon l'invention, est disposé sur une surface de génération cylindrique, prismatique9tronc cônique ou tronc de pyramide, les génératrices étant verticales ou près de la verticale, afin que l'échangeur lui-meme contribue à l'effet de thermosiphon et qu'il présente une surface globale normale à la vitesse-de passage du fluide de préférence nettement plus grande que la section du circuit vertical d'aspiration. D'autres caractéristiques de l'invention seront précisées au cours de la description qui suit, donnée uniquement à titre d'exemple de réalisation. A la planche unique, la figure 1 est la coupe AA de la figure 2 ou A.A de la figure 3 d'un échangeur autocirculant réalisé selon l'invention. La figure 2 est une vue en élévation du même échangeur. La figure 3 en est la vue en plan. Aux figures 1, 2 et 3 l'échangeur 1 est cylindrique et formé de tubes droits 2, disposés régulièrement sur les génératrices d'un cylindre coaxial à l'ensemble, et débouchant dans les collecteurs 3 et 4. Sur le collecteur supérieur 4 est fixé le conduit cylindrique 5 de diamètre sensiblement analogue à celui de l'échangeur 1 et dont la hauteur est déterminée pour que la circulation puisse s'établir par différence de densité entre l'ambiance et le fluide contenu dans les conditions thermiques de l'échange. Sur le collecteur inférieur 3 est fixé le fond cônique ou évolutif de préférence 6 obligeant le fluide ambiant à traverser l'échangeur sous l'effet du tirage réalisé par 5. Le fluide chaud circulant arrive au collecteur 3 par le raccord à bride 7 et il sort du collecteur 4 par le raccord à bride 8. Le fonctionnement est évident : dès que le fluide chaud circule dans l'échangeur 1 il chauffe par conduction le fluide froid entourant les tubes 2 ce qui a pour effet de faire monter le fluide affecté, ce qui crée un appel de l'extérieur vers l'intérieur, le fond de l'échangeur 1 étant obturé par 6. Le débit s'établit ensuite à la valeur voulue par l'équilibre entre le tirage de 5 et les différentes pertes de charges, sous l'effet de la différence de température entre l'entrée et la sortie du fluide froid. L'échangeur 1 peut être de section rectangulaire, polygonale, tronc cynique ou en tronc de pyramide, et constitué par des panneaux plats, le conduit 5 étant prismatique et le fond 6 plat ou en pyramide. Les tubes 2 peuvent être munis d'ailettes suivant les conditions d'échange, ou composites par soudure à la manière des radiateurs d'automobiles. Si le fluide circulant est le fluide froid que le fluide ambiant doit réchauffer, le collecteur 3 devient le point haut et le conduit de tirage 5 devient le point bas. Revendications 1. Echangeur de chaleur en milieu immobile caractérisé en ce qu'il est surprolongé par un conduit vertical de tirage. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la surface globale de passage dans la partie active est cylindrique, polyédrique, cônique ou pyramidale, d'axe général vertical confondu avec celui du conduit de tirage selon la revendication 1. 3. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la partie ouverte inférieure opposée au conduit de tirage selon la revendication 1 est obturée. 4. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le fond inférieur a une forme cônique ou évolutive de manière telle que l'écoulement à l'intérieur de l'échangeur s'effectue avec le minimum de pertes de charge. 5. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les éléments d'échange sont constitués par des tubes munis ou non d'ailettes raccordés directement à un collecteur inférieur et un collecteur supérieur. 6. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la surface d'échange est formée par des tôles soudées formant conduits à ailettes raccordés aux collecteurs inférieur et supérieur.