Brevet FR2748558A1 — publié le 19971114

La présente invention concerne un échangeur enthalpique entre deux fluides compatibles entre eux notamment les fumées et l'air d'une chaudière, traversé par le premier fluide (air comburant alimentant le foyer) et recevant le second fluide (les fumées en sortie de foyer de chaudière), formé par un empilage horizontal de plaques définissant un chemin pour le premier et le second fluides. Les échangeurs enthalpiques et/ou massiques sont connus sous différentes formes de réalisation. On connaît également les échangeurs à plaques. Dans le cas des échangeurs massiques, appliqués aux chaudières, il s'agit de récupérer le maximum d'énergie des fumées en sortie de la chaudière pour transférer cette énergie à la chaudière par l'intermédiaire de l'air alimentant la combustion. Ces échangeurs sont en général d'une structure relativement compliquée, les rendant coûteux et de ce fait d'un intérêt économique immédiat relativement faible pour l'équipement d'une chaudière. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un échangeur enthalpique pour deux fluides compatibles entre eux notamment pour une chaudière, qui soit d'une structure extrêmement simple et d'un fonctionnement particulièrement efficace. A cet effet, l'invention concerne un échangeur enthalpique correspondant au type défini ci-dessus, caractérisé en ce que - les plaques du fond du chemin du premier fluide sont garnies d'une nappe de matière absorbant l'eau de condensation, - les plaques du fond du chemin du second fluide sont munies de quelques perforations pour laisser passer les condensats sans le second fluide, vers le chemin du premier fluide et ses plaques de fond. Cet échangeur se réalise très facilement puisqu'il se compose de deux types seulement de plaques et que de plus ces deux types de plaques ont une forme très voisine. L'assemblage se fait également simplement par empilage de pla ques avec, toutes les deux plaques, mise en place d'une nappe absorbant l'eau et des joints d'étanchéité. Les travaux d'entretien d'un tel échangeur sont également très simples ; les nappes absorbantes défectueuses, éventuellement encrassées, se remplacent facilement par un simple dépilage de l'échangeur. Cette facilité de remplacement des nappes absorbantes permet également d'avoir un échangeur plus efficace, puisque par le simple remplacement des nappes on régénère les caractéristiques absorbantes ou capillaires de ces nappes dans l'échangeur et par suite on améliore l'efficacité de l'échangeur. Suivant d'autres caractéristiques - les plaques de fond du chemin du second fluide ont un point bas au niveau des perforations. - les plaques ont un bord recourbé formant organe d'écartement. - la nappe de matière absorbant l'eau est une nappe de tissu. - l'empilage des plaques est assuré par l'intermédiaire d'un cordon déformable formant joint, entre chaque fois deux pla ques, avec le cas échéant interposition de la nappe absor bante. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe schématique à échelle agrandie et avec des sections exagérées, d'une partie d'échangeur enthalpique selon l'invention, - la figure 2 montre un détail de l'assemblage des plaques constituant un échangeur enthalpique selon l'invention. Selon la figure 1, l'échangeur enthalpique pour deux fluides compatibles entre eux, selon l'invention, se compose d'un empilage de plaques 10, 11, 12...et 20, 21, 22 définissant respectivement entre elles des chemins de circulation d'un premier fluide, par exemple de l'air Al, A2, A3 et des chemins de circulation d'un second fluide par exemple des fumées F1, F2, F3..., dans le cas d'un échangeur appliqué à l'air comburant et aux fumées d'une chaudière. Comme dans tout échangeur, ces chemins, empruntés par un même fluide, peuvent être branchés en parallèle ou en série. Il en est ainsi des chemins du premier fluide Al, A2, A3 et par ailleurs du second fluide F1, F2, F3...Le branchement en série ou en parallèle des chemins ou parties de chemins associés à un même fluide se font au niveau des boîtes d'extrémité non représentées, situées à gauche et à droite des deux lignes verticales coupant l'exemple d'échangeur représenté à la figure 1. Les chemins du premier fluide 1 sont délimités par un fond 10, 20, 21, en général horizontal, recouvert d'une nappe 30, 31, 32 de matière absorbant l'humidité ainsi que par la face inférieure des plaques 20, 21, 22 formant les chemins du second fluide F1, F2, F3...avec la surface inférieure des plaques 10, 11, 12 constituant les fonds des chemins du premier fluide. Les plaques 20, 21, 22 des chemins du second fluide ont chacune un point bas 40, 41, 42 au niveau duquel les plaques ont des perçages traversants 50, 51, 52. Le nombre des perçages est aussi réduit que possible ; il est suffisant pour permettre aux condensats représentés par des cercles C de descendre d'un chemin du second fluide F1, F2, F3 dans un chemin du premier fluide Al, A2, A3 et se distribuer sur la nappe absorbante correspondante 30, 31, 32 ; cela permet à l'air passant par les chemins Al, A2, A3 de se réchauffer de manière supplémentaire au contact des condensats et de se charger en humidité. Les points bas 40, 41, 42 peuvent être des déformations dans les plaques vers lesquelles convergent les pentes des parties de chaque plaque. Il peut également s'agir simplement de l'extrémité de la plaque inclinée. De manière générale, la pente des plaques de fond des chemins du second fluide (20, 21, 22...) est relativement peu inclinée, l'inclinaison servant simplement à regrouper l'eau de condensation au niveau des perçages. Ces pentes sont fortement exagérées à la figure 1. La figure 2 montre schématiquement un détail des plaques et de leur assemblage. Selon cet exemple, les bords des plaques sont recourbés, de préférence pliés deux fois dans les parties 10A, 10B, 20A, 20B, 21A, 21B pour les plaques de fond des chemins du second fluide ; il en est de même des plaques 11. .des chemins du premier fluide qui comportent des parties repliées llA, llB, 21A, 21B. Les parties repliées 10B, 20B, llB, 21B forment des appuis par lesquels les plaques reposent les unes sur les autres en conservant un certain écartement formant les chemins de circulation des fluides et permettant aux plaques de fond des chemins du second fluide, comme les plaques 20, 21, d'avoir un point bas (celui-ci de même que les perforations n'apparaissent pas à la figure 2). Les plaques sont appuyées les une sur les autres par des cordons 59A, 59B, 60, 61A, 61B, 62 en une matière plastique déformable ayant des caractéristiques d'étanchéité et dans une certaine mesure d'adhérence et résistant aux températures de fonctionnement de l'échangeur ainsi qu'aux fluides qui y passent. Dans le cas de l'assemblage de la plaque 11 du chemin du premier fluide et de la plaque 21 du chemin du second fluide directement au-dessus, la réunion se fait par deux cordons 61A, 61B avec interposition de la nappe absorbante 31. L'ensemble de l'empilage est maintenu réuni et serré par des tirants placés le long du pourtour des plaques de l'échangeur. Comme le montre la figure 2, la nappe absorbante 21 est intentionnellement soulevée au moins partiellement et par endroits de son appui direct contre la face de la plaque 11, pour permettre au premier fluide non seulement de passer pardessus la nappe 31 mais également à travers celle-ci et en dessous de celle-ci, pour le meilleur échange possible avec les condensats. Il est à remarquer là aussi que l'épaisseur des plaques et celle des intervalles entre les plaques a été fortement exagérée. I1 est évident que cet échangeur échange également de la chaleur à travers les plaques séparant les chemins du premier et du second fluide. La présente invention s'applique de manière préférentielle mais non exclusive à l'air et aux fumées d'une chaudière, l'air étant le premier fluide et les fumées, le second fluide. REVENDICATIONS 10) Echangeur enthalpique entre deux fluides compatibles entre eux, notamment les fumées et l'air d'une chaudière, traversé par le premier fluide (air comburant alimentant le foyer) et recevant le second fluide (les fumées en sortie de foyer de chaudière), formé par un empilage horizontal de plaques définissant un chemin pour le premier et le second fluides, caractérisé en ce que - les plaques (10, 11, 12) du fond du chemin du premier fluide (Al, A2, A3) sont garnies d'une nappe de matière absorbant l'eau de condensation (30, 31), - les plaques (20, 21, 22) du fond du chemin du second fluide (F1, F2, F3) sont munies de quelques perforations (50, 51, 52) pour laisser passer les condensats sans le second fluide, vers le chemin du premier fluide (Al, A2, A3) et ses plaques de fond. 20) Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques de fond (20, 21, 22) du chemin du second fluide (F1, F2, F3) ont un point bas (40, 41, 42) au niveau des perforations (50, 51, 52). 30) Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques (10, 11, 20, 21) ont un bord recourbé (10A, B llA, B ; 20A, B, 21A, B) formant un organe d'écartement. 40) Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe de matière absorbant l'eau (30, 31) est une nappe de tissu. 50) Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'empilage des plaques est assuré par l'intermédiaire de cor dons (59A, B ; 60 ; 6lA, B) déformables formant des joints en- tre chaque fois deux plaques, avec le cas échéant interposition de la nappe absorbante 30, 31.