Brevet FR2595803A1 — publié le 19870918

La présente invention concerne d'une manière générale un échangeur de chaleur, et, de façon plus particulières les échangeurs de chaleur pour chauffer du fluide de dégivrage d'avions dans des machines mobiles à dégivrer des avions. La présente invention concerne également un procédé pour chauffer un fluide de dégivrage. La présente invention concerne encore un procédé pour faire fonctionner une dégivreuse. On a déjà utilisé des échangeurs de chaleur immergés dans les réservoirs de machines mobiles à dégivrer des avions, pour chauffer des fluides thixotropiques et/ou pseudo-plastiques tels que ceux classés par l'Association des Compagnies Aériennes Européennes comme fluides de 15 dégivrage deavions du type II. Les propriétés et caractéristiques des fluides du type II qui sont souhaitables pour leur utilisation comme fluides de dégivrage d'avions ou fluides anti-givrage, sont susceptibles d'étre détériorées ou de disparaître si ces 20 fluides sont pompés sous pression excessive ou exposes à des surfaces à haute température, ou s'ils sont maintenus à des températures inférieures mais élevées pendant de longues périodes de temps. La présente invention propose un échangeur de chaleur pour chauffer du fluide de dégivrage d'avions dans un réservoir d'une machine mobile à dégivrer des avions, qui est compatible avec les fluides du type II mais qui est également capable de chauffer d'autres fluides de dégivrage d'avions, qui fonctionne à la fois comme réchauffeur de masse pour de tels fluides et comme dispositif fournissant un chauffage "d'une seule traite" ou "de dernier passage"; qui permet le chauffage du fluide de dégivrage en un temps relativement court, et qui est relativement simple à réaliser, à exploiter et à entretenir. 10 25 30 35 Selon un premier aspect de l'invention, l'échangeur de chaleur pour dégivreuse comportant une pompe et un réservoir pour contenir du fluide de dégivrage est caractérisé en ce qu'il comprend en outre: - un élément & usage de serpentin comportant un trajet fermé dans lequel on peut faire circuler un fluide chaud; réservoir réservoir isolé; - des moyens de support pour supporter dans le l'élément à usage de serpentin; - les moyens de support constituant avec le et l'élément à usage de serpentin un espace - des moyens agitateurs montés au voisinage de l'élément à usage de serpentin; - des moyens moteurs pour entraîner les moyens agitateurs afin de provoquer l'écoulement du fluide de dégivrage en passant par l'élément à usage de serpentin; et - une tuyauterie d'admission reliée à la pompe et communiquant avec l'intérieur dudit espace. Selon un second aspect de l'invention, le procédé pour chauffer du fluide de dégivrage dans un réservoir monté sur une dégivreuse comportant un élément à usage de serpentin immergé dans le réservoir est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - a - faire circuler un fluide chaud dans l'élément à usage de serpentin; - b - chauffer la masse du fluide de dégivrage à une température de maintien prédéterminée, en: 1. agitant le fluide de dégivrage pour le faire passer en écoulement libre par l'élément à usage de serpentin; 2. mélangeant à la masse du fluide de dégivrage, le fluide de dégivrage passant par l'élément à usage de serpentin. - c - élever la température du fluide de suep is9xauue suissap sal MaAe uosTeT[ ua aqJgptsuoI aque^tns uoizdsdnsap el ap ain33al el ç xnaxw quoj4!ejedde s;uepuodsaJJO3 sa6e4ueAe xnaJqwou ap la 4saJinep anb TsuTe iuotua^uT aquasgid el ap sanbT;sTsjgDeAen sa3 -^algJd a6eJ^T69p ap apTnT* al j1lsodstp jtpnp uaAow ne uoti^el ns jamaBodd - p la f JTo^AasgJ ne qJoddej O jed ageosT &amtqed alTPel luawanbtun 4ue^TlgJd z uiluadjas ap aE6esn e uaweIlel ied jassed V a6eJ^T6ep ap ap!nTn np aT.Jed aBjTuJap el a6eJ^At6gp ap apTnl* np assew el ap luelost 'T: ua uoT^e un jaJ^T69p ap 4ue^e alsnr ualquTew ap aJnqeJgdwa4 el ap snssap-ne a6ej^T6gp ap aplnl+ np ain;iegdwa4 el da^al[ - -u TuadJas ap a6esn V quawglTl.ed quessed a6e6^t69p ap ap!nI+ al 4a6eJ^T69P ap apTnIt np assew el V 4uea6uelgw oz utluadjas ap aEesn e 4uaw9glgl.ed aJqT[ luawaTnomo ua Jassed aJTe+ al jnod a6ej^T6gp p apTnl+ al quel3be t : ua &aguTwJagpgjd uaT3uTew ap aJnleJgdwa3 aun a6eJ^T6gp ap apTnl* np assew el ja3+neq - q - Sl uTzuadjas ap abesn e quawglg,! suep pneqp aplnlT un jalnzJTi aTejF - e : e ueqsTsuom sade4 sal puadwo2 Tznb an ua 9sTJgreei lsa iuoT^e un ins a6ej^iEgp ap apXnl+ al.alaroad Jnod f; Fqsodsxp un 3a 6a6eJ^x69p ap apTnlF np lueualuon 01 To^asgJ un suep 96Jawwt utzuadJas ap a6esn V quawglg un queq.odwoa asnaj^x6eP aun jauuoTlmuo+ aJTe jinod gpgooad al eUOTiUAUTl ap Jadse awitsiojq un uolaS ICOA159Sa ne qoddej Jed ailosT iaT..aed alTpel quawanbbun quedwod z %a i uluadjaes ap aEesn e quawell jed jassed e abej^T6gP ap apTnlT+ np aTiJed adeTujap el luejosT 'T : ua uoT^e un JaJ^T6bp ap queAe aesnf uaT4uTeU ap ajnleiedwal el ap snssap-ne a6eJ^TgP ú08S6SZ lesquels: - la figure 1 est une vue imagée d'une machine mobile à dégivrer des avions comprenant des échangeurs de chaleur selon la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe verticale longitudinale de l'un des échangeurs de chaleur selon le plan 2-2 de la figure i; - la figure 3 est une vue en coupe transversale selon le plan 3- 3 de la figure 2; V10 - la figure 4 est une vue en coupe transversale verticale, semblable à la figure 2, d'un autre mode de réalisation de la présente invention; et - la figure 5 est une vue en coupe transversale verticale, semblable à la figure 4, d'un autre mode de -15 réalisation de la présente invention. Dans le mode de réalisation de la figure 1, une machine mobile à dégivrer des avions (souvent appelée simplement dégivreuse) désignée d'une manière générale par la référence 10, comprend un chassis sur roues 12 sur lequel est montée une flèche 14. Une nacelle 16 pour l'opérateur est suspendue à l'extrémité 18 de la flèche. On peut faire tourner la flèche autour d'un axe vertical, et on peut lever, baisser, allonger et rétracter l'extrémité 18 de la flèche à laquelle est suspendue la nacelle 16; tout ceci est classique et permet de positionner la nacelle dans diverses positions choisies par rapport à l'avion en cours de dégivrage, pour faciliter l'application efficace du fluide de dégivrage sur les différentes surfaces de l'avion. Des commandes, telles que celles indiquées en 22, 30 sont prévues pour permettre à un opérateur occupant la nacelle 16 de manipuler la flèche 14. Dans la nacelle est prévu un dispositif à pistolet de pulvérisation, tel que représenté en 20, au moyen duquel l'opérateur peut répartir le fluide de dégivrage; ce dernier est pompé depuis le réservoir 24, par des canalisations passant en partie a c8té ou à l'intérieur de la flèche 14, vers le pistolet de 9G 4a tg s5aloA xnaa uTi4uadias ap a6esn v 4uaw9lel ap aJ9TJJecT v la queAe,! V 4uawa^Tl3adsaJ ZS la 0g sa6essed Sú sap a6eu9w Tnb am e9t a4aod el ap aquepuodsaiiom uoTsuawTp el V aJnaTJg+uT 4sa Zt UT3uadjas ap a6esn V - 4Uawq1q; ap agTiiel V -ue^el ap ina6 el el aj4uo3 Jed s gb a4pod el ap allam e aleôg 3uawalqTsuas -4sa Zb uTxuadjas ap a6esn v 4uaw9l9cl ap alesJaAsueJ4 ina6jel el "afxT* qsa A Tnb bb addola^ua,1 3a Zt 4uawqlTg, a3oddns *nod qb aqod el ap puo+ al Jns asodai 3a &Zt uT4uadJas ap a6esn e quawgl[,1 r gxi+ 4sa &ajQJJel V -a 4ueAe, V -4jaAno -4sa Tnb la n ap aLedàug6 awJoi el ealesda^sueil adnom ua e Tnb '8b 4joddns un "ú ain6T+ el ai4uow al awwo3 eaqmod anbeqm suep g3eld SZ que-4 uTiuadJas ap aGesn V quawgl un '9q ua gluasgda Isa un,; -uop eajT-Àjel V -4ue^el ap quepua4gs 4saqmod no 6s-4uawamuoaua xnap puaidwom aJxp-ç--sac ',alias, aunp uomqeJn6i+uon el 4aouaJg+gJd ap 4e tZ JTo^JaseJ al 9ú la tú samTilq sap snssap-ne qn3Ts nea^Tu un V.nbsnr pualgs a Oa Zt uT3uadJas ap a6esn V quawglgl ap aJnaTJgdns aTduqdTJgd el ap Jnone agxt+ -sa bb addola^ua aun 'auuoTiua^uo3 aTTqowo3nep jna4eTpei unp aTlam V alqelqwas sai4aITe e saqn3 ua uoT43ni4suon aunp aiq 3nad Tnb Zb uTxuadJas ap a6esn V 4uawelT unp snssap-ne saemeld 4uos 9ú Sl la bú sa0Tl94 sal 'ú a z saJn6lT sal luad4uow al awwo3 'Z 3a 0ç sinalow sap ot 3a Bú aT3jos ap saJqJe sap sa^x3adsaJ sgqTwgdxa xne sagxT+ 9ú 3a tú sa3TIq sap 3ua4odwom la tZ dzo^jasgi np lawwos ne sgxTF 4uos isZeioa sanbTineip q 3Tos sanbTi33aTg 4Tos aJ38 4uaAnad Tnb ', 01 3a 0ú sinalow xnaa -uoT3ua^uTzi ap aeldwoa uoTsuaqedwon el Jnod Jnod ejx++ns xna ai4ua;p Inas un;p uotqdTisap el anb aqJos ap 6sanbT3uapT quawalTaTluassa iuos 8Z la 9Z inaleqm ap sina6ueq3q xnap saq -sianpTATpuT siTo^jaseJ sap suep inaleqD ap sJna6ueq3e sal daquow Inad uo &aJTsgp al uo Ts sTew i8z la 9Z JnaleqD ap sJna6ueqmg xnap se:uow quos lanbal suep bZ apTnl+ ap JTo^JasgJ Inas un ma^e ag:uaseJdaJ qsa ol asnaJ^16ep el &jaTxTldwTs Jnod nz uoTiesTi^nd ú08S6SZ 15 20 25 - 30 35 sont montés pivotants sur l'élément à usage de serpentin 42 et s'étendent respectivement le long des bords inférieurs avant et arrière de ce dernier. Lorsqu'il a pivoté jusqu'à la position en pointillés, le volet avant 54 ferme efficacement le passage 50; de même, le volet arrière 56 ferme le passage 52. Des pattes d'arrt 58 et 60. ménagées respectivement sur les volets 54, 56, limitent la rotation des volets 54 et 56, à environ 90 degrés en butant contre le dessous de l'élément à usage de serpentin 42, comme le montre la position en pointillés du volet 54 sur la figure 2. Une tuyauterie d'admission ou d'aspiration 66. qui communique avec l'entrée d'une pompe non représentée, s'étend à travers la paroi latérale de la poche 46 et a son extrémité ouverte placée sous l'élément à usage de serpentin 42 et de préférence au milieu de la longueur de celui-ci. Cette pompe alimente en fluide de dégivrage le dispositif à pistolet de pulvérisation 20 placé dans la nacelle 16 pour répandre le fluide de dégivrage. L'élément à usage de serpentin 42 comprend des tubes 62 et 64 destinés à permettre dans ce dernier la circulation d'un fluide chaud. Le fluide chaud peut tre un gaz, tel que de la vapeur d'eau, par exemple, ou un liquide tel que de l'eau, une solution anti-gel, huile hydraulique ou fluide de convertisseur de couple ou de transmission, par exemple. Dans le mode de fonctionnement en chauffage de masse, on remplit initialement le réservoir 24 de fluide de dégivrage froid, et on fait tourner les moteurs 30 et 32 pour faire tourner les hélices 34 et 36. Le pas et le sens de rotation des pales des hélices sont tels que le fluide de dégivrage s'écoule vers le bas à travers l'élément à usage de serpentin 42, comme indiqué par les lignes d'écoulement sur la figure 2. La légère différence de pression créée par cet écoulement fait pivoter vers le haut les volets 54 et 56, comme représenté sur la figure 2, et le fluide de dégivrage s'écoule vers le haut par les passages 50 et 52 à chaque extrémité de l'élément à usage de serpentin 42. La chaleur du fluide chaud circulant dans les tubes de l'élément à usage de serpentin 42 est transférée au fluide de dégivrage alors que celui-ci s'écoule vers le bas entre les surfaces extérieures des tubes de l'élément à usage de serpentin 42, et au contact de celles-ci. Le fluide de dégivrage chauffé s'écoule alors vers le haut par les passages 50 et 52. o il se mélange avec du fluide de dégivrage plus froid du réservoir 24. L'enveloppe 44 assure un effet de mélange plus complet. La température de tout le fluide contenu dans le réservoir 24 va s'élever au fur et à mesure que se poursuit ce processus. La fonction des hélices 34 et 36 est d'agiter le fluide de dégivrage plut8t que de le pomper, et elles n'imposent donc que des efforts de cisaillement modérés au fluide de dégivrage, chaque quantité élémentaire du fluide de dégivrage n'étant soumise à ces efforts que pendant des laps de temps relativement courts. Les serpentins de l'élément 42 présentent une surface d'aire importante pour 20 le transfert de chaleur, la température de cette surface étant relativement basse, inférieure à la température à laquelle interviendrait une détérioration des fluides du type II. En conséquence, on peut chauffer des fluides du type II sans aucune détérioration appréciable de leurs propriétés. On peut utiliser des moyens agitateurs autres que des hélices pour autant que les efforts de cisaillement qu'ils exercent sur le fluide de dégivrage soient relativement faibles et intermittents. Dans le mode de fonctionnement en pompage ou en pulvérisation, on arrtte les moteurs 34 et 36 de sorte que les hélices 38 et 40 sont arrttées, et on démarre la pompe précitée pour soutirer le fluide de dégivrage chaud du réservoir 24. Le fluide de dégivrage chaud est soutiré par l'extrémité ouverte de la tuyauterie d'aspiration 66 qui crée une pression inférieure sous l'élément à usage de serpentin. Cette pression inférieure, conjuguée avec un écoulement initial en sens contraire ou vers le bas dans les passages. fait pivoter Oles volets 54 et 56 jusqu'à leur position fermée. indiquée en pointillés à la figure 2, dans laquelle les passages 50 et 52 sont obturés. Le fluide de dégivrage isolé immédiatement en dessous de l'élément à usage de serpentin 42 a une température supérieure à celle de la masse de fluide de dégivrage du réservoir 247 parce qu'il ne s'est pas encore mélangé avec le fluide plus froid du réservoir et parce que le temps pendant lequel le fluide est en - contact avec l'élément à usage de serpentin 42 est plus long, ce qui permet de transférer plus de chaleur à chaque quantité élémentaire de fluide de dégivrage passant à travers l'élément à usage de serpentin: en effet, le débit qui est déterminé maintenant uniquement par le débit avec lequel on pompe le fluide de dégivrage par la tuyauterie 66 et on l'éjecte par le dispositif 20 est inférieur au débit déterminé par les hélices. Ainsi, dans le mode de fonctionncement en pompage, le fluide de dégivrage envoyé au dispositif de pulvérisation 20 aura une température nettement plus élevée que celle de la masse du fluide de dégivrage dans le réservoir 24. Par conséquent, le même échangeur de chaleur assure un chauffage de masse du fluide de dégivrage et aussi un chauffage "de dernier passage" du fluide. La masse du fluide de dégivrage peut Etre chauffée 25 et maintenue à une température de maintien assez basse qui minimise les pertes par évaporation, et minimise la détérioration pour les fluides tu type II, et on peut élever la température du fluide jusqu'à une température de dégivrage plus efficace juste avant d'appliquer le fluide de dégivrage sur l'avion. On peut utiliser le mode de réalisation représenté à la figure 4 avec un réservoir 124 de toute forme convenable. L'élément à usage de serpentin 142, qui peut être semblable à l'élément 42, est enfermé sur tous les c8tés verticaux et est supporté par un élément formant enveloppe 170 qui repose sur le fond 125 du réservoir 124. aiJa4neAn4 el ap ajaAno qTdwqjxaB[ Jed ZLT amedsa[, ap gJi;nos lsa apTfnl ai 4a isa.Iiq sel jaujno; sed S qxe* au uoBaôedwod ua 4uawauuOT4uo+ ap apow al;uepuead ' ain6 T el V agnbipui uotleJn6t+uon el uo[es Zt uxZuadJas ap uawglgl sJA^ej eV aInoes ap!nTj al anb jainsses inod ut4uadJas ap a6esn V;uawgle;l ap inexilutl V SLT uo4eJedgs ap 4uewglI un jaqnorep alqevaijd Isa IF oc &saqn4 sel ins saB4ajee sues ajtp-V-;sa,3. ajiTeInqnl adAÀ np Isa Zt ut;uad.as ap a6esn V 4uawglg[l TS Jio^jasgi al suep pToJi ap!nl* al BaAe Ja6ueiTW as ap lUeAe 6ut4uedJas ap e6esn V 4uawegl ap sg+neqm suiluad-as sel aeiuom sTo- xnap assed apTnlI al 'IsuTV -uawalnoB;p sau6TI sel quaBuow al awwom 1 uT4uadJas el sja^eJ- e neq al sJaA sFnd &ZúI aedsad, suep Zt uxquadBas al sja^eq V seq al sjaA aInomg,s ap3nl+ al anb uoe*} ap saeiltq xnap sel jauJino4 4Te uo 6a6eJ^t6ep ap apInlT np assew ap aBe++neq4 al Jnod ZLT gwJia aBedseal ap JnalBTeut! 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La température du fluide de dégivrage pompé est, de nouveau, supérieure à celle de la masse du fluide & l'intérieur du réservoir 124. Le mode de réalisation de la figure 5 comprend un élément à usage de serpentin 242. supporté de ses quatre c8tés par des éléments de parois 270. Chaque élément de paroi 270 est muni d'obturateurs pivotants 271 qui peuvent fermer une ouverture 273 ménagée dans l'élément de paroi associé. Deux hélices entrainées 230 et 232 sont suspendues 10 au-dessus de l'élément à usage de serpentin 242, tandis qu'une enveloppe 244, destinée à assurer un mélange total du fluide chaud avec la masse de fluide plus froid, est supportée à la périphérie de l'élément à usage de serpentin 242. Dans le mode de fonctionnement en chauffage, on fait tourner les hélices 230 et 232 qui refoulent le fluide vers le bas et provoquent l'ouverture des obturateurs 271. Le fluide chauffe pendant son passage vers le bas sur l'élément à usage de serpentin 242, et se mélange avec la masse de fluide plus froid à sa sortie par les obturateurs 2 ' 271. Dans le mode de fonctionnement en pompage, les hélices ne sont pas entraînées et la pompe soutire du fluide de l'espace situé au-dessous de l'élément à usage de serpentin 242, ce qui provoque la fermeture des obturateurs 271. Ceci assure donc le chauffage de "dernier passage" du fluide qui 25 est soutiré par la tuyauterie 66 pour dégivrer un avion. Dans les deux modes de réalisation des figures 1 & 3 et de la figure 5, les volets 54 et 55 ou les obturateurs 271 peuvent Itre déplacés par une force extérieure telle qu'un cable BOWDEN actionné par un solénoide ou à la main, par exemple, si les volets ou obturateurs ne s'ouvrent pas suffisamment sous l'action de la seule différence de pression. Il est aussi prévu qu'une hélice unique, au lieu de deux, puisse suffire dans tous les modes de réalisation si la configuration de l'élément à 35 usage de serpentin le permet. On a décrit et illustré jusqu'ici certains modes de réalisation de la présente invention, mais on peut y apporter de nombreux changements et modifications sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur pour dégivreuse comportant une pompe et un réservoir (24, 124) pour contenir du fluide de dégivrage, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: - un élément à usage de serpentin (42, 142, 242) comportant un trajet fermé dans lequel on peut faire circuler un fluide chaud; - des moyens de support (48, 170, 270) pour supporter dans le réservoir (24, 124) l'élément à usage de serpentin (42, 142, 242), les moyens de support (48, 170, 270) constituant avec le réservoir et l'élément à usage de serpentin un espace isolé (172); -des moyens agitateurs (34, 36; 130, 132; 230, 15 232) mont4s au voisinage de l'élément à usage de serpentin; - des moyens moteurs (30, 32) pour entraîner les moyens agitateurs afin de provoquer l'écoulement du fluide de déoivrage en Dasan màr a. r se..e - - ----- - -.- J-, -J eenlsti La usage Ge serpentin; et - une tuyauterie d'admission (66) reliée à la pompe et communiquant avec l'intérieur dudit espace (172). 2. Echangeur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de support comprennent au 25 moins une ouverture (273) et en ce que l'échangeur comprend de plus des moyens obturateurs (271) qui sont montés de manière pivotante sur les moyens de support (270) en regard de l'ouverture et qui sont mobiles entre une position ouverte dans laquelle ledit espace isolé communique librement avec le réservoir, et une position fermée dans laquelle cette libre communication est interdite. 3. Echangeur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un écran (174) s'étendant transversalement à l'élément à usage de 35 serpentin (142), les moyens agitateurs (130, 132) i 1 3. provoquant l'écoulement du fluide de dégivrage à travers l'élément à usage de serpentin (142) vers ledit espace (172) et dudit espace à travers l'élément à usage de serpentin d'un c8té de l'écran (174) à l'autre. 4. Echangeur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir (24) comprend au moins une poche surbaissée (46) dans laquelle est placé l'élément à usage de serpentin, un passage (50, 52) étant ménagé entre la poche (46) et l'élément à usage de serpentin (42). l'échangeur comprenant de plus un volet (54, 56) fixé de manière pivotante à l'élément à usage de serpentin (42) ou à la poche (46) et mobile entre une position ouverte, dans laquelle l'espace et le passage communiquent librement, et une position fermée dans laquelle le passage 15 est obturé. 5. Procédé pour chauffer du fluide de dégivrage. dans un réservoir monté sur une dégivreuse, comportant un élément à usage de serpentin (42, 142, 242) immergé dans le réservoir, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes 20 consistant à: - a - faire circuler un fluide chaud dans l'élément à usage-de serpentin (42, 142, 242); - b - chauffer la masse du fluide de dégivrage à une température de maintien prédéterminée, en: - agitant le fluide de dégivrage pour le faire passer en écoulement libre par l'élément à usage de serpentin (42, 142, 242); mélangeant à la masse du fluide de dégivrage, le fluide passant par l'élément à usage de serpentin; 30 - c - élever la température du fluide de dégivrage au-dessus de la température de maintien juste avant de dégivrer un avion, en: - isolant la dernière partie du fluide de dégivrage à passer par l'élément à usage de serpentin (42, 35 142, 242); et pompant uniquement ladite partie, isolée par -gAaTlgJd abe^JATbgp ap apXnlt at (oz) iT.Tsodstp 4Tpnp uaAow ne uot^el Jnis JaqaroJd - p qa s (ZT &Z) aTO^jasgi ne joddei jed aglosT aTJed a4Tpel 4uawanbiun 4ue^aleJd utxuadJas ap abesn e;uawqT[g! 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