Brevet FR2651568A1 — publié le 19910308

La présente invention concerne un dispositif destine au chauffage des habitations. bureaux. ateliers, etc... Il existe depuis fort longtemps des dispositifs du type échangeur de chaleur constitues de tubes à ailettes rapportées 4. Le dispositif selon l'invention vise donc à fournir des éléments échangeur de chaleur à haut rendement d'échange. de faible poids et dont l'installation sur site est aisée. L'échangeur à ailettes (rapportées) est essentiellement constitué d'éléments verticaux raccordables entre-eux selon la puissance requise. Les éléments verticaux sont constitués d'une calandre formant cheminée dans laquelle est disposé un échangeur de chaleur à au moins un tube à ailettes (rapportées). Cet échangeur est disposé dans la calandre de telle sorte qu'il forme une chambre d'admission d'air à chauffer et une chambre d'expulsion d'air chaud. Une telle disposition permet un rendement d'échange accru, et une installation sur site facilitée du fait du caractère modulaire des éléments verticaux. Les dessins annexés illustrent plusieurs modes de réalisation de l'invention. Les figures 1 à 5 représentent une coupe schématique du dispositif échangeur. Les figures 6 (6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g) et les figures 7 C7a, 7b, 7c, 7d) représentent les ailettes selon plusieurs modes de réalisation. Les figures 8 (8a, 8b, 8c) représentent le système de fixation du tube échangeur dans la calandre. Les figures 9 à il représentent différentes possibilités d'assemblages des éléments chauffants. Les figures 12 (12a, 12b. 12c, 12d, 12e, 12f) représentent un autre système d'échangeur en tôles pliées embouties en 2 pièces serties soudées face à face posées dans la calandre 5 dans les mêmes conditions que les Figures là 4. L'invention sera mieux comprise à l'aide des figures 1 à 5. L'échangeur à ailettes (rapportées) est constitué Fig 1 d'une calandre (5) disposée verticalement le long d'un mur, cette calandre forme une cheminée à l'intérieur de laquelle est disposé un échangeur de chaleur à au moins un tube (1). (la), (lb) muni d'ailettes (rapportées) (4), la longueur du tube étant sensiblement équivalente à celle de la calandre formant cheminée, par ailleurs le tube (1) s'étend longitudinalement dans la calandre et délimite celle-ci en une cheminee d'entree d'air à chauffer (2) et une cheminee d'expulsion d'air chauffé (3). Un des buts de l'invention est de fournir un dispositif chauffant à haut rendement, celui-ci est atteint par la disposition inclinee du tube échangeur (1) dans la calandre (5), cette inclinaison pouvant varier d'un angle CX compris entre 0 et 20 degres par rapport à la verticale et par l'inclinaison des ailettes (rapportées) (4) sur le tube (1), ces ailettes forment un angle & entre l'axe du tube (1) et la surface des ailettes (4), cette angle variant entre 10 et 30 degrés preférentiellement 25 degrés. L'inclinaison du tube (1) dans la calandre (5) et celle des ailettes (4) contribuent à accroitre l'échange de chaleur tube-ailettes par conduction, tout en optimisant le transfert thermique par convection libre entre les ailettes et l'air à chauffer. Ces différentes inclinaisons permettent de limiter les pertes de charges de l'air dans la cheminée et permettent également d'augmenter la compacité (défini comme le rapport Surface d'échange/Volume d'encombrement). A titre d'exemple pour une surface d'échange d'ailettes d'environ 0,50 M2 le volume total de l'élément chauffant est de 1,9 dm3. Les figures 6 (6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g) décrivent la structure des ailettes. Les ailettes (fig, 6f et 6g), (variantes 7a, 7b,7c). sont pourvues d'ondulations (10) destinées à augmenter la surface d'échange de convection et d'assurer la rigidité de l'ailette. Celles-ci sont pourvues d'un orifice (11) obtenu par une opération d'emboutissage repoussage sous un angle d'environ 25O qui permet la formation de collerettes obliques (12) et (13) en contact maximum avec le tube caloporteur sur le tube (1). Les ailettes décrites figures (7a, 7b, 7c) constituent des variantes de réalisation. L'ailette décrite figure (7c) comporte des parois latérales rabattues formant entretoise (7d) entre deux ailettes consécutives, cette disposition permet la réalisation d'éléments chauffants à puissance préétablie (500W, 750W, etc...) dans une calandre unique. Les ailettes (6f, 6g,), variantes (7a, 7b, 7c) sont enfilées sur le tube échangeur (1) et serties classiquement, l'opération de sertissage peut etre combinée avec une opération de soudure par étamage lorsque les tubes (1) et les ailettes (6f et 6g), variantes (7a, 7b, 7c) ont été préalablement étames. La fixation de l'élément chauffant constituée par le tube ailette et les collecteurs d'entree et de sortie d'eau (6) et (7) (Fig.8)(8a.8b,8cj sur la calandre est assure par des clips elastiques (15, l5a, 15b) qui cooperent avec les collecteurs (6) et (7), les clips sont fixes sur un axe (14) qui assure également un alignement rigoureux de l'élément chauffant dans la calandre. La fixation par clips élastiques permet la suppression des bruits et vibration engendres par la dilatation. La face avant (19) de chaque calandre peut etre pourvue de moyens de fixations, notamment du type à glissière afin de recevoir des éléments de décoration en tous matériaux. Un autre objet de l'invention est de fournir un échangeur à ailettes (rapportees) constitué de modules raccordables entre eux de façon à obtenir par rajout de modules la puissance calorifique nécessaire dans le local à chauffer. Les éléments de chauffage (20), (21), (22) Fig.9 sont raccordes par des raccords femelles six pans (18, 18a, 18b) Figure 8, avec un pas à gauche et un pas à droite, munis d'un détrompeur, qui coopèrent avec les extrémités filetées (16) et (17) des éléments de raccordement (6), (7). La figure 3 décrit une variante de réalisation. La caractéristique essentielle de cette variante réside dans l'inclinaison du tube échangeur (1) dont l'angle avoisine zéro degré. Les chambres d'admission (2) et d'expulsion (3) sont limitées respectivement dans la partie inférieure par un déflecteur (8) et dans la partie supérieure par un déflecteur (9). Par ailleurs cette disposition permet un accroissement de la surface des ailettes (7a,7b) ainsi que leur angle d'inclinaison par rapport au tube échangeur (1). La figure 12 (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f) décrit une variante du tube ailetté (1, 2, 4) celui-ci est constitué de 2 toles (23a et 23b) formant conduit du fluide caloporteur (24) muni d'ailettes (4a) venues directement d'emboutissage et pliage, la tole étant ensuite sertie ou soudée (25) afin d'assurer l'étanchéité du fluide caloporteur.( Les différentes variantes illustrées ne limitent nullement la réalisation de l'invention ). Cet échangeur étant posé dans la calandre (5) dans les mêmes conditions que l'échangeur à ailettes rapportées. La Fig. lic, décrit une variante économique (26). Sa caractéristique essentielle étant la constitution d'une calandre unique de dimension préétablie nécessaire à la puissance adoptée telle que (SOOW, 750W, 1QOOW etc...) ces éléments chauffants de puissances et de dimensions différentes ne sont pas raccordables entre- ux. L'échangeur unique a plusieurs tubes est pose dans la calandre dans les mêmes conditions que les échangeurs å ailettes rapportées raccordables entre-eux. REVENDICATION 1) Echangeur à ailettes destiné au chauffage des habitations, bureaux, et tous locaux, caractérisé en ce qu'il est constitué d'éléments verticaux individuels (20, 21, 22) raccordables entre eux, chacun des éléments individuels comporte une calandre (5) disposée le long d'un mur et formant une cheminée à l'intérieur de laquelle est disposé un échangeur de chaleur à au moins un tube (1), (la, lb) muni d'ailettes (4), ce tube (1) s'étend longitudinalement et obliquement dans la calandre et délimite la cheminée en une cheminée d'entrée d'air à chauffer (2) et une cheminée d'expulsion d'air chauffé (3) étanches entre-elles. 2) Echangeur à ailettes selon la revendication (1) caractérisé en ce que le tube échangeur (1) est incliné dans la calandre (5) d'un angle cy compris entre 0 et 20 degrés par rapport à la verticale et en ce que les ailettes (4) sur le tube (1) forment un angle ss variant entre 10 et 30 degrés, préférentiellement 25 degrés. 3) Echangeur selon les revendications (1) et (2) caractérisé en ce que l'élément chauffant constitué par le tube ailetté (1,4) muni de collecteur d'entrée et de sortie d'eau est fixé sur la calandre (5) au moyen de clips élastiques (15, 15a, 15b) qui coopèrent avec les collecteurs (6) et -(7) et l'axe (14), cet axe (14) et les clips assurent également un alignement rigoureux de l'élément chauffant (1,4) dans la calandre (5). 4) Echangeur selon les revendications (1), (2), (3) caractérisé en ce que les éléments verticaux individuels (20), (21), (22), sont raccordés par des raccords (18, 18a, 18b) taraudées femelles droites et gauches qui coopèrent avec les extrémités filetées males (16) et (17) des éléments collecteurs et de raccordement (6), (7). 5) Echangeur selon la revendication (1) caractérisé en ce qu'il est constitué d'une calandre unique (26) à l'intérieur de laquelle sont disposés au moins deux tubes échangeurs (1,4) s'étendant longitudinalement et obliquement dans la calandre. 6) Echangeur selon les revendication (1) à (5) caractérisé en ce que les ailettes fig. 6f et 6g sont pourvues d'ondulations (10) et d'un orifice (11) obtenu par emboutissage repoussage sous un angle qui permet l'obtention de collerettes obliques en contact maximum avec le tube caloporteur (12), (13) s'ajustant sur le tube (1), les ailettes étant ensuite serties sur le tube et éventuellement soudées par étamage. 7) Echangeur selon les revendication précédentes caractérisés en ce que la face avant (19) de la calandre (5) est muni d'éléments de fixations, notamment de glissières pour la fixation d'éléments de décoration. 8) Echangeur selon les revendications précédentes caractérisé en ce que celui-ci est constitué de 2 toles (23a) et (23b) formant conduit dans son milieu (24) nécessaire au transport du fluide caloporteur muni d'ailettes (4a) venues directement d'emboutissage et pliage. Les 2 faces en tole étant ensuite serties ou soudées (25) sur son pourtour afin d'assurer l'étanchéité du fluide caloporteur.