Brevet FR2716957A3 — publié le 19950908

FR 2716957 A3 19950908 FR 9501626 A 19950213 Echangeur de chaleur de forme hélicoidale dont les enrou lements intérieur et extérieur sont en tube lisse et en tube nervuré . Etat de la technique. La présente invention concerne un échangeur de chaleur, de forme hélicoïdale, comprenant au moins un premier et un second segment, notamment avec un enroulement hélicoïdal intérieur et un enroulement hélicoïdal extérieur, chaque segment ou chaque enroulement hélicoïdal ayant un ajutage et ces ajutages débouchent du même côté de l'échangeur de chaleur. Un échangeur de chaleur connu, de ce type (EP220 190) comporte un tube enroulé en hélice, l'intérieur de la partie en hélice formant une chambre de combustion. Les différentes spires du tube sont étroitement rapprochées et constituent une hélice intérieure à laquelle fait suite une seconde hélice ou hélice extérieure. Les gaz de combustion sont guidés entre les enroulements hélicoidaux. La présente invention concerne un échangeur de chaleur correspondant au type défini ci-dessus, caractérisé par un segment qui reçoit principalement de la chaleur de rayonnement, ce segment étant un tube lisse et un segment formé d'un tube à nervures et qui reçoit de préférence la chaleur des gaz chauds de combustion. L'échangeur de chaleur selon l'invention offre l'avantage de réaliser plusieurs niveaux d'échange qui par ticipent suivant des fractions différentes à l'échange thermique. Un échangeur de chaleur à plusieurs étages, dont le premier étage est formé d'un tube lisse et de spires à pas étroit pour recevoir la chaleur de rayonnement et dont le second étage est formé d'un tube nervuré pour recevoir la chaleur véhiculée par les gaz de combustion, permet d'obtenir un rendement élevé dans un volume extrêmement faible. Le premier étage sert ainsi non seulement à recueillir la chaleur de rayonnement mais il canalise également les gaz de combustion. Le second étage exposé au gaz de combustion chaud présente des nervures pour augmenter la surface d'échange. Ces nervures peuvent être simplement obtenues par enroulement ou être des éléments soudés. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, il est prévu un troisième segment pour l'échangeur de chaleur pour y refroidir les gaz d'échappement en dessous du point de rosée pour utiliser la chaleur de condensation dégagée. Ce segment est de préférence un tube résistant à la corrosion. Pour éviter des coins ou des arêtes exposés à la corrosion on utilise de préférence pour le troisième segment un tube lisse. Un échangeur de chaleur réalisé en une seule pièce est particulièrement avantageux sur le plan du coût. Cela est très simple si l'on choisit un tube lisse muni de nervures au moins par zones. Dessins. Un exemple de réalisation de l'échangeur de chaleur est représenté aux dessins et sera décrit ci-après de manière plus détaillée. Ainsi - la figure 1 montre schématiquement un échangeur de cha leur vu en perspective, - la figure 2 est une vue en coupe d'un échangeur de cha leur intégré à un appareil de chauffage. Description. La figure 1 montre un échangeur de chaleur 10 comprenant un premier enroulement hélicoïdal intérieur 12 et un enroulement hélicoïdal extérieur 14. A l'intérieur du premier enroulement hélicoïdal 12 se trouve une chambre de combustion 16. L'enroulement hélicoïdal intérieur 12 comporte un ajutage 12 et l'enroulement hélicoïdal extérieur 14 un ajutage 20. Les ajutages 18 et 20 dans l'exemple de réalisation sont recourbés à 900 vers le bas pour leur permettre d'être emmanchés dans un moyen de réception prévu à cet effet dans l'appareil de chauffage. Comme le montre la figure 2, les ajutages 18, 20 comportant des collerettes annulaires 22 entre lesquelles se place un moyen d'étanchéité. L'enroulement hélicoïdal intérieur 12 est formé d'un tube lisse 24 qui est enroulé à spires étroites et forme un volume analogue à une chambre de combustion autour du brûleur 16. Le rayonnement calorifique dégagé par le brûleur 16 rencontre dans cette zone l'échangeur de chaleur 10 qui absorbe ce rayonnement. Cela permet, indépendamment du type de brûleur et de son dimensionnement, d'échanger entre 30 % et 70 W de la puissance de combustion comme énergie thermique au fluide de chauffage. Les gaz de combustion chauds partant du brûleur 16 circulent le long de l'enroulement hélicoïdal intérieur 12 et arrivent jusque sur l'enroulement hélicoïdal extérieur 14. Cet enroulement possède des nervures 26 sur au moins un certain segment ; ces nervures sont simplement indiquées aux figures 1 et 2. Les nervures 26 permettent l'échange d'une partie importante de l'énergie calorifique contenue dans les gaz de combustion chauds vers le fluide de chauffage. L'enroulement hélicoïdal extérieur 14 comporte, en aval de cette zone, un segment formé d'un tube lisse 28 dans lequel on refroidit les gaz de combustion jusqu'en dessous du point de rosée et on transmet la chaleur de condensation au fluide de chauffage. L'ensemble de l'échangeur de chaleur 10 est obtenu en enroulant un tube qui à l'état développé présente des nervures dans une zone intermédiaire. Ces nervures peuvent être enroulées, par exemple dans le cas d'un échangeur de chaleur en aluminium ou en cuivre, ou encore être soudées dans le cas d'un échangeur de chaleur en acier inoxydable. L'échangeur de chaleur 10 peut être enroulé et calibré en une seule opération à partir du tube étiré Il est également possible de réaliser l'échangeur de chaleur 10 sans segment de condensation, avec un tube 28 lisse. REVENDICATIONS 10) Echangeur de chaleur, de forme hélicoidale, comprenant au moins un premier et un second segment, notamment avec un enroulement hélicoïdal intérieur et un enroulement hélicoïdal extérieur, chaque segment ou chaque enroulement hélicoïdal ayant un ajutage et ces ajutages débouchent du même côté de l'échangeur de chaleur, caractérisé par un segment (12) qui reçoit principalement de la chaleur de rayonnement, ce segment étant un tube lisse (24) et un segment (14) formé d'un tube à nervures (26) et qui reçoit de préférence la chaleur des gaz chauds de combustion. 2") Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé par un troisième segment formé d'un tube (28) résistant à la corrosion et recevant la chaleur de condensation. 30) Echangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le troisième segment est un tube lisse (28). 40) Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par une construction en une seule pièce. 50) Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par un tube lisse (24, 28) sur lequel on a rapporté des nervures (26) au moins par zones. 60) Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ajutages (18, 20) comportant des collerettes annulaires (22) pour recevoir des moyens d'étanchéité.