Brevet FR2552612A1 — publié le 19850329

Dispositif de chauffage, à fluide caloporteur contenu dans un élément de circulation alimenté électriquement. L'invention concerne un dispositif de chauf5 fage, pour chauffer un fluide caloporteur entraîné en circulation forcée dans un élément tubulaire de circulation alimenté électriquement, et faisant partie d'un système de transfert de chaleur, pour le chauffage d'un appareil qui consomme de la chaleur; 10 l'alimentation électrique de l'élément de circulation est assurée au moyen d'électrodes, éventuellement par l'intermédiaire d'un transformateur monté sur le circuit allant de la source de courant électrique à l'élément de circulation. Dans un tel dispositif, connu par exemple d'après le modèle d'utilité allemand DE-GM 7 618 150, l'expérience montre que l'installation de la résistance électrique de chauffage dans l'élément de circulation pose des problèmes d'étanchéité, et impose le montage de tubes de protection et de brides de liaison. Le but de l'invention, telle que définie dans les revendications, est de réaliser un dispositif de chauffage du genre considéré,comportant un élément de circulation alimenté électriquement, et permettant d'évi25 ter les inconvénients que l'on vient d'exposer, grâce à un élément tubulaire de circulation dont on a beaucoup simplifié la réalisation sans en compromettre la fiabilité, fiabilité, afin d'assurer une augmentation du rendement thermique du dispositif de chauffage, en permettant d'avoir sur toute la surface d'échange calorifique une température de chauffage pratiquement constan5 te, de manière réglable. Selon l'invention, l'appareil de chauffage du genre défini plus haut est caractérisé en ce que, le fluide caloporteur n'étant pas électriquement conducteur, le tube de l'élément de circulation est réalisé 10 lui-même en un matériau électriquement conducteur, et constitue ainsi la résistance électrique de chauffage qui peut être mise au contact des électrodes d'alimentation, et qui assure le chauffage du fluide caloporteur. Egalement selon l'invention, l'appareil de chauffage considéré est caractérisé en ce que, le fluide caloporteur étant électriquement conducteur, des moyens sont prévus pour relier aux électrodes d'alimentation le fluide caloporteur, qui joue direc20 tement le rôle de résistance de chauffage; le tube de l'élément de circulation est alors réalisé en un matériau isolant, ou comporte intérieurement un revêtement isolant, ou une garniture de configuration quelconque, servant à isoler électriquement le tube 25 par rapport au fluide caloporteur. Outre le fait d'assurer les résultats indiqués plus haut, le dispositif conforme à l'invention permet d'obtenir divers avantages intéressants En particulier, un élément de chauffage particulier, tel 30 qu'une résistance électrique de chauffage, n'est plus alors nécessaire En outre, le transport de chaleur jusqu'au lieu de consommation peut s'effectuer presque sans pertes, même sur des distances assez importantes, ce qui permet de réduire l'importance des surfaces 35 d'échange calorifique En particulier lorsqu'on utilise un fluide caloporteur qui est électriquement conducteur, ce fluide s'échauffe pour ainsi dire de lui- même, en passant dans l'élément tubulaire de circulation, et ceci permet une économie sur les moyens d'isolation d'ordre électrique, et aussi, dans une large mesure, sur les moyens d'isolation d'ordre thermique. On va maintenant décrire, à titre d'exemples, quelques modes de réalisation de l'invention, en réfé10 rence aux dessins annexés, qui sont des vues en coupe longitudinale du dispositif de chauffage conforme à l'invention, dans lesquelles: la figure 1 représente un élément tubulaire de circulation, de forme rectiligne, en matériau con15 ducteur, dans lequel passe un fluide caloporteur électriquement isolant, en circulation forcée; la figure 2 représente un élément tubulaire de circulation analogue, de forme rectiligne, en matériau électriquement isolant, dans lequel passe un fluide caloporteur électriquement conducteur, en circulation forcée; la figure 3 représente un élément tubulaire de circulation, en forme d'épingle à cheveux, en matériau conducteur, dans lequel passe un fluide calo25 porteur électriquement isolant, en circulation forcée; la figure 4 représente un élément de circulation, constitué de trois parties tubulaires montées en parallèle. Comme on le voit sur la figure l, l'élément 30 de circulation est constitué essentiellement par un tube rectiligne 1, réalisé en un matériau conducteur de l'électricité, et faisant corps avec la résistance électrique de chauffage Lorsque fonctionne le dispositif de transfert de chaleur (non représenté), un 35 fluide caloporteur 2 circule dans le sens des flèches, à travers le tube 1, auquel sont raccordées une électrode d'alimentation 4 et les électrodes 3, 3 ', de retour par la masse, comme schématisé sur la figure Si on fait passer le courant électrique, la 5 puissance électrique passant dans la paroi du tube 1 se transforme en chaleur, et se trouve reprise par le fluide caloporteur 2 Pour pouvoir moduler différemment la conversion de puissance sur toute la longueur de l'élément de circulation, l'électrode d'alimenta10 tion 4, disposée en position médiane entre les deux électrodes 3, 3 ', de retour à la masse, est agencée de manière à pouvoir coulisser dans les deux sens. Le tube rectiligne 1 peut être réalisé avec une longueur relativement importante. On a représenté sur la figure 2 un élément tubulaire de circulation, constitué de deux parties tubulaires 5 et 6, en matériau électriquement isolant, ou en un matériau quelconque mais pourvu intérieurement d'un revêtement électriquement isolant 7, 7 ', ou 20 d'une garniture isolante, de profil quelconque en section transversale, pour isoler électriquement l'élément tubulaire par rapport au fluide Les parties tubulaires 5 et 6 sont reliées l'une à l'autre par un raccord 9, et portent à leurs extrémités des embouts 8 et 10 électriquement conducteurs Le raccord 9 et les embouts 8 et 10 des extrémités sont fixes aux parties tubulaires 5 et 6 par des joints étanches 11 à 14 Pour faire arriver l'énergie électrique au fluide, l'une des électrodes 4 est reliée au raccord 30 9, et les autres électrodes 3, 3 ', sont reliées aux embouts 8 et 10 des extrémités. Egalement dans ce cas, lorsqu'on fait passer le courant électrique, la puissance électrique passant à travers le fluide caloporteur 2 qui est électrique35 ment conducteur, est convertie immédiatement en chaleur. Pour pouvoir en cas de besoin augmenter localement le taux de conversion de puissance, en un endroit déterminé de la partie tubulaire 6 de l'élément de circulation, on a prévu au milieu de cette partie tubulaire un corps de déplacement 15, par exemple de forme profilée, pour provoquer à l'endroit correspondant un échauffement plus important, le corps de déplacement 15 peut comporter une fixation réglable. Comme on le voit sur la figure 3, un autre mode de réalisation comporte un élément tubulaire de circulation 21, cintré en fonne d'éirleà cheveux, et fixé par ses deux extrémités libres 28, 29, à une plaque métallique 16, qui sert de masse Au milieu de cette plaque 16, est ménagé un trou pour le montage d'un isolateur 17, dans lequel passe un conducteur électrique 18, ayant son extrémité libre 19 reliée à l'extrémité cintrée 20 de l'élément de circulation tubulaire 21 Du côté des extrémités de raccordement de l'élément de circulation, est prévu un transformateur 26, 20 dans lequel une borne 22 de l'enroulement secondaire 23 est reliée à la plaque métallique 16, l'autre borne 24 étant reliée à l'extrémité isolée 16 du conducteur électrique 18, en saillie sur la plaque métallique 16, pour assurer l'alimentation du conducteur. Pour masquer le tube électriquement conducteur 21 qui est très chaud pendant le fonctionnement du dispositif de chauffage, on a prévu une enveloppe de protection 25, qui se fixe sur la plaque métallique 16, du côté du tube. Enfin, comme schématisé sur la figure 4, l'élément de circulation peut être constitué par trois parties tubulaires 27 à 29, analogues à l'élément tubulaire de la figure 1, montées en parallèle avec un certain écartement relatif, et reliées entre elles 35 par leurs extrémités au moyen de quatre tubes transversaux de liaison 30 à 33, de manière a déboucher de chaque côté dans un embout tubulaire d'extrémité 34, 35, coaxial à la partie tubulaire centrale 28 Les parties tubulaires, ainsi que les tubes trans5 versaux de liaison, et les embouts tubulaires des extrémités, sont tous confectionnés en un matériau conducteur de l'électricité, de manière à constituer la résistance électrique de chauffage Dans ce cas, les électrodes d'alimentation 36 à 38 sont disposées au milieu des parties tubulaires 27 à 29, et les électrodes 39, 40, de retour à la masse sont disposées sur les embouts tubulaires des extrémités 34, 35. Les trois parties tubulaires 27 à 29 sont ainsi montées en parallèle du point de vue de l'écou15 lement du fluide caloporteur, et constituent un montage électrique en étoile. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation de l'exemple décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses varian20 tes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela du cadre de l'invention. C'est ainsi que l'élément de circulation qui est représenté rectiligne ou courbe sur les figures, 25 peut présenter d'autres formes appropriées, telles que des formes ondulées ou hélicoïdales, et peut coopérer avec plusieurs éléments associés. REVENDICATIONS 1 Dispositif de chauffage, pour chauffer un fluide caloporteur entrainé en circulation forcée dans un élément tubulaire de circulation alimenté électri5 quement et faisant partie d'un système de transfert de chaleur, pour le chauffage d'un appareil qui consomme de la chaleur, l'alimentation électrique de l'élément de circulation étant assurée au moyen d'électrodes, ce dispositif étant caractérisé en ce que, le fluide caloporteur ( 2) n'étant pas électriquement conducteur, le tube ( 1) de l'élément de circulation est réalisé lui-même en un matériau électriquement conducteur, et constitue ainsi la résistance électrique de chauffage, qui peut être mise au con15 tact des électrodes ( 3, 3 ', 4) et qui assure le chauffage du fluide caloporteur ( 2). 2 Dispositif de chauffage, pour chauffer un fluide caloporteur contenu dans un élément tubulaire de circulation alimenté électriquement, cet élément de circulation étant parcouru par le fluide en circulation forcée, et faisant partie d'un système de transfert de chaleur pour le chauffage d'un appareil qui consomme de la chaleur, l'alimentation électrique de l'élément de circulation étant assurée au moyen d'électrodes, ce dispositif étant caractérisé en ce que, le fluide caloporteur ( 2) étant électriquement conducteur, des moyens sont prévus pour relier aux électrodes ( 3, 3 ', 4) le fluide caloporteur ( 2), qui joue directement le rôle de résistance de chauffage, le tube ( 1) de l'élément de circulation étant réalisé en un matériau électriquement isolant, ou comportant intérieurement un revêtement isolant, ou une garniture ( 7, 7 '), de configuration quelconque, servant à isoler électriquement le tube ( 1) par rapport au fluide caloporteur ( 2) 3 Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube ( 21) de circulation est cintré en forme d'épingles à cheveux, et fixé par ses extrémités libres ( 28, 29) à une plaque métallique ( 16) servant de masse, un isolateur ( 17) fixé 15 au milieu de la plaque isolante ( 16) servant au passage d'un conducteur électrique ( 18) dont l'extrémité libre ( 19) est reliée à l'extrémité cintrée ( 20) de l'élément de circulation. 4 Dispositif de chauffage selon la revendi20 cation 3, caractérisé en ce qu'il comporte un transformateur ( 26), disposé entre la source de courant et l'élément de circulation, l'une des bornes ( 22) de l'enroulement secondaire ( 23) du transformateur ( 26) étant reliée à la plaque métallique ( 16), alors que l'autre borne ( 24) est reliée à l'extrémité du-conducteur électrique ( 18) en saillie sur la plaque métallique ( 16), pour assurer l'alimentation du conducteur. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte 30 une enveloppe de protection ( 25), fixée sur la plaque métallique ( 16), pour recouvrir le tube en épingle à cheveux ( 21) de l'élément de circulation. 6 Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un corps de déplacement ( 15), par exemple profilé, est monté dans une partie tubulaire ( 6) de l'élément tubulaire de circulation ( 1), pour augmenter le taux de puissance calorifique. 7 Dispositif de chauffage selon la revendi5 cation 1, caractérisé en ce que le point de branchement du courant électrique d'alimentation est disposé entre deux points de branchement voisins, et peut se déplacer entre ces deux points par coulissement. 8 Dispositif de chauffage selon la revendi10 cation 7, caractérisé en ce que l'élément tubulaire de circulation présente une configuration rectiligne. 9 Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de circulation est rectiligne, ou présente une forme 15 ondulée ou hélicoïdale, ou coopère avec plusieurs éléments associés. Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de circulation comporte plusieurs parties tubulaires 20 ( 27, 28, 29), qui sont montées en parallèle du point de vue des échanges calorifiques, et montées en étoile pour l'alimentation électrique du dispositif.