Brevet FR2796134A1 — publié le 20010112

La présente invention concerne un dispositif de préchauffage du fioul comportant un circuit chauffé dans lequel circule le fioul avant sa combustion notamment dans une chaudière. L'invention trouvera particulièrement son application dans le domaine du préchauffage du fioul avant son utilisation dans des chaudières mais pourra s'appliquer différemment, notamment pour un préchauffage avant utilisation dans des organes de motorisation. Dans le cadre du préchauffage de fioul, on connaît 1e document FR-A-2 770 621 qui présente un appareil autonome économiseur de fioul, réducteur des gaz polluants pour llobtention d'un fioul propre dont deux éléments sont indispensables : la disparition quasi totale de la viscosité permettant un mélange parfait AIR I LIQUIDE et son augmentation volumique maximum. Pour l'obtention parfaite de ces deux éléments et donc de la résultante Economie/Réduction de pollution, il est impératif que l'échangeur (4) n'ait qu@un très mince passage du fioul, 2 mm seulement, afin d'obtenir un échange calorifique immédiat et de bénéficier en permanence du retour chaud du surplus de liquide évacué par la pompe dans l'échangeur (4/ 1), celui-ci étant placé avant la pompe et non après. L'appareil présenté dans ce document est déjà un progrès technique important vis à vis des dispositifs de préchauffage antérieurs compte en tenu qu'il réalise un chauffage efficace du fioul par le biais d'un transfert dans un circuit chauffé de faible section ; cependant, cette technique n'est pas exempte d'inconvénients. Ainsi, elle prévoit un préchauffage du fioul par l'intermédiaire d'un fluide caloporteur, en l'occurrence de l'huile. Cet élément intermédiaire augmente l'inertie du système ainsi que les pertes. Par conséquent, le temps de chauffage et la consommation d'énergie nécessaire au préchauffage peuvent être nettement améliorés. Par ailleurs, l'appareil autonome présenté par le document FR-A-2 770 621 a une contenance limitée. Par conséquent, cet appareil ne sera pas adapté à de fortes consommations de fioul sauf à prévoir un appareil de très grande dimension dont l'encombrement sera alors particulièrement gênant. Un autre inconvénient est la conception complexe de cet appareil. Cette conception a un coût élevé ce qui compromet l'intérêt d'un tel dispositif dont l'objectif premier est d'effectuer des économies dans la consommation du fioul. La présente invention a pour but de proposer un dispositif du préchauffage du fioul remédiant aux inconvénients des dispositifs actuels. En premier lieu, l'invention permet un préchauffage du fioul afin d'alimenter l'élément placé en aval (par exemple une chaudière) dans des conditions optimales de température du fioul. On améliore ainsi sensiblement la viscosité et les propriétés intrinsèques du carburant Un objectif important de l'invention est de permettre une diminution du coût des dispositifs de préchauffage. Par ailleurs, elle offre une large gamme de fonctionnement en contenance et en débit pour chaque taille de dispositif. De cette façon, on limite le nombre de formats de dispositif nécessaires pour s'adapter aux différents besoins du marché selon la consommation annuelle des chaudières et leurs puissances nominales. L'invention offre ainsi une plus grande standardisation pour les dispositifs de préchauffage. Un autre avantage de l'invention est sa faible consommation en énergie pour le chauffage du fioul. En effet, elle réalise un apport rapide de chaleur et un maintien à température économique. De plus, dans un mode réalisation particulier, une réadmission du surplus de fioul chaud non consommé est réalisée, ce qui contribue au maintien en température. Un autre but de l'invention est de proposer une contenance variable pour le dispositif par simple emploi d'un bouchon. Le dispositif ici présenté permettra également une régulation complète du fonctionnement par le biais de moyens de mesure et de commande de chauffage associés. La présente invention concerne un dispositif de préchauffage du fioul comportant un circuit chauffé dans lequel circule le fioul avant sa combustion notamment dans une chaudière, selon l'invention, il comporte au moins un corps de chauffe formé d'un élément extérieur et d'un élément intérieur emboîtés et s'étendant longitudinalement dans la même direction de façon à définir, entre la paroi interne de l'élément extérieur et la paroi externe de l'élément intérieur, un espace intercalaire constituant le circuit chauffé. Le dispositif pourra se présenter sous les modes de réalisation énoncés ci-après - au moins l'un des deux éléments est doté de moyens de chauffage. - il comporte au moins deux corps de chauffe reliés en série par des conduits de transfert. - il comprend une pompe pour l'évacuation du fioul après préchauffage. - il comprend un circuit de retour depuis la pompe vers l'un des corps de chauffe, pour la réadmission du surplus de fioul pompé. - les éléments intérieur et extérieur sont des tubes coaxiaux. - l'élément intérieur est creux et bouché à l'une de ses extrémités pour augmenter la capacité du corps de chauffe. - un fil de diamètre correspondant à la différence de rayons des éléments est enroulé hélicoïdalement sur la paroi externe de l'élément intérieur pour former un circuit chauffé hélicoïdal. - il comprend un ou plusieurs capteurs de température au niveau de chaque corps de chauffe, et un ou plusieurs capteurs de sécurité au niveau de chaque corps de chauffe. - il comprend des moyens de commande des moyens de chauffage selon la température mesurée pour réguler la température dans chaque corps de chauffe selon la consigne désirée. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemple indicatif et non limitatif. Ils représentent un mode de réalisation selon l'invention. Ils permettront de comprendre aisément l'invention. La figure 1 est une vue générale de l'invention dans un mode particulier de réalisation avec trois corps de chauffe La figure 2 est une vue plus détaillée d'un corps de chauffe La figure 3 illustre un dispositif selon l'invention avec schématisation du passage du fioul entre les différents éléments constitutifs En se référant à la figure 1, on visualise un dispositif de préchauffage selon l'invention comportant trois corps de chauffe 1, 2, 3. Ce dispositif est positionné entre une cuve de stockage du fioul et la chaudière ou tout autre élément utilisant le fioul. La cuve et la chaudière ne sont pas représentées. Cependant, sont illustrées la voie d'admission 4 depuis la cuve vers le dispositif et la voie d'alimentation 6 en sortie du dispositif vers la chaudière. Le dispositif de préchauffage comprend un circuit chauffé dans lequel circule le fioul. Ce circuit emprunté par le fioul est illustré, aux figures 1 à 3, par des flèches. Cette circulation est présentée depuis la voie d'admission 4 jusqu'à la voie d'alimentation 6. Au cours de son transfert illustré par les flèches, le fioul est progressivement chauffé. Selon l'invention, le circuit chauffé est constitué par un espace intercalaire 18 repéré en figure 2. Cet espace intercalaire 18 est de faible épaisseur, par exemple 3 mm, afin de constituer un circuit chauffé de taille limitée au niveau duquel un apport calorifique efficace peut être réalisé sans mettre en oeuvre des moyens de chauffage très puissants et sans risque de cokéfaction.. L'apport de chaleur est réalisé par l'une ou l'autre des parois 19, 20 limitant l'espace intercalaire 18. Bien entendu, d'autres moyens de chauffage sont réalisables. Comme l'illustre également la figure 2, l'espace intercalaire 18 est défini selon l'invention par la coopération d'un élément extérieur 8 a, b, c et d'un élément intérieur 7 a, b, c. Ces deux éléments 8 a, b, c et 7 a, b, c sont réalisés et assemblés de telle façon qu'ils s'étendent longitudinalement dans la même direction de façon à définir lorsqu'ils sont emboîter l'espace intercalaire 18. Selon le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 3, les éléments intérieurs et extérieurs sont des tubes coaxiaux. L'axe commun de ces tubes est repéré au repère 21 en figure 2. Différents matériaux et différentes dimensions sont possibles pour les tubes constituant l'élément intérieur 7 a, b, c et l'élément extérieur 8 a, b, c. on pourra ainsi utiliser des tubes métalliques d'un diamètre extérieur de 44 mm pour l'élément intérieur 7 a, b, c et d'un diamètre intérieur de 50 mm pour l'élément extérieur 8 a, b, c. Comme l'illustrent les figures, les éléments intérieurs 7 a, b, c et extérieurs 8 a, b, c sont préférentiellement emboîtés de façon centrés. De cette façon, l'espace intercalaire 18 est régulier sur toute la périphérie des éléments. Dans un mode particulier de réalisation, l'élément intérieur 7 a, b, c est creux et bouché à l'une de ses extrémités pour augmenter la capacité du corps de chauffe 1, 2, 3. Un bouchon 9 réalisant cette fonction est illustré en figure 2. De cette façon, on peut augmenter la capacité de chaque corps de chauffe 1, 2, 3 par remplissage de l'intérieur de l'élément intérieur 7 a, b, c creux. Au niveau de chaque corps de chauffe 1, 2, 3 sont présents des moyens de chauffage 12 permettant le préchauffage du fioul. Différentes réalisations sont possibles pour les moyens de chauffage 12. Cependant, on pourra utiliser des résistances électriques chauffantes par exemple de type collier apte à entourer l'élément extérieur 8 a, b, c. La résistance électrique chauffante pourra également être positionnée au niveau de l'élément intérieur 7 a, b, c. Dans un mode préférentiel de réalisation, on emploie 3 corps de chauffe 1, 2, 3 tels que l'illustrent les figures 1 et 3. La circulation du fioul entre chaque corps de chauffe 1, 2, 3 s'effectue par le biais de conduits de transfert 10 illustrés également aux figures 1 et 3. L'utilisation de plusieurs corps de chauffe 1, 2, 3 positionnés en série permet le chauffage progressif du fioul depuis le premier corps de chauffe 1 jusqu'au dernier 3 avant l'alimentation de la chaudière. A titre d'exemple, on pourra atteindre une température maximale en sortie du dispositif de l'ordre 85 C . Pour permettre la circulation du fioul et l'alimentation de la chaudière une pompe 5 est positionnée en sortie du dernier corps de chauffe 3. Une pompe 5 de conception courante peut être utilisée. Dans la pratique, la pompe sera constituée par la pompe du brûleur. Aucun surcoût ne sera donc engagé à ce niveau. Dans un mode particulier de réalisation, un circuit de retour 11 est réalisé depuis la pompe 5 vers l'un des corps de chauffe 1, 2, 3. De cette façon, après le pompage par le biais de la pompe 5, un retour du surplus de fioul chaud vers le dispositif est effectué. Comme présenté en figure 3, chaque corps de chauffe 1, 2, 3 pourra présenté de façon intermédiaire entre l'élément extérieur 8 a, b, c et intérieur 7 a, b, c un fil 15 de diamètre correspondant à la différence des rayons des éléments 8 a, b, c ; 7 a, b, c. Comme représenté, le fil 15, par exemple en cuivre, est enroulé de façon hélicoïdal sur la paroi externe 20 de l'élément intérieur 7 a, b, c. De cette façon, le circuit chauffé est constitué de façon hélicoïdal et permet une circulation plus lente donc un chauffage plus progressif du fioul au cours de son transfert dans le corps de chauffe 1, 2, 3. En se référent à la figure 2, on visualise que le corps de chauffe 1, 2, 3 peut comporter une réservation 17 au sein de laquelle des capteurs de températures 16 a peuvent être insérés ainsi que des capteurs de sécurité 16 b. De cette façon, il est possible de connaître la température de chaque corps de chauffe 1, 2, 3 et d'assurer la sécurité de chaque élément du corps de chauffe en cas de surchauffe éventuelle. La connaissance de la température dans le dispositif peut être exploitée pour réguler le fonctionnement. En effet, l'invention peut aussi comprendre des moyens de commande des moyens de chauffage 12, selon la température mesurée afin de réguler celle-ci dans chacun des corps de chauffe 1, 2, 3. De cette façon, le fonctionnement des moyens de chauffage 12 est limité aux seules périodes nécessaires à l'obtention de la consigne désirée en température. De plus, on obtient par ce biais une température en sortie du dispositif parfaitement réglée. on décrit ci-après le fonctionnement du dispositif dans le mode de réalisation illustré aux figures et particulièrement à la figure 3. Après démarrage de la pompe 5, le fioul est admis dans le dispositif par le biais de la voie d'admission 4. Le premier corps de chauffe est alors remplie progressivement. Au moyen des conduits de transfert 10, le fioul atteint les corps de chauffe suivants 2, 3. Lors de ce transfert, le fioul passe par l'espace intercalaire 18 défini entre les éléments extérieurs 8 a, b, c et intérieurs 7 a, b, c. Un chauffage du fioul est réalisé à ce niveau par le biais des moyens de chauffage sous forme, par exemple, de résistances électriques chauffantes gainant l'élément extérieur 8 a, b, c. En sortie du dernier corps de chauffe 3, le fioul est pompé et peut être utilisé par la chaudière par le biais de la voie d'alimentation 6. Le surplus de fioul chaud pompé peut être réinjecté dans l'un des corps de chauffe 2 par le biais du circuit de retour il. Dans le cas où les éléments extérieurs 8 a, b, c et intérieurs 7 a, b, c sont constitués par des tubes métalliques, leurs assemblages s'effectuent de façon simple et leurs extrémités peuvent être bouchés par des éléments rapportés comme le présentent les figures. REFERENCES 1. ter corps de chauffe 2. 2ème corps de chauffe 3. 3 ème corps de chauffe 4. Voie d'admission 5. Pompe 6. Voie d'alimentation 7. (a, b, c) élément intérieur 8. (a, b, c) élément extérieur 9. Bouchon 10. Conduit de transfert 11. Circuit de retour 12. Moyens de chauffage 13. Base 14. Couvercle 15. Fil 16. a capteurs de température 16. b capteurs de sécurité 17. Réservation 18. Espace intercalaire 19. Paroi interne 20. Paroi externe 21. Axe longitudinal REVENDICATIONS 1. Dispositif de préchauffage du fioul comportant un circuit chauffé dans lequel circule le fioul avant sa combustion notamment dans une chaudière, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un corps de chauffe (1, 2, 3) formé d'un élément extérieur (8 a, b, c ) et d'un élément intérieur (7 a, b, c) emboîtés et s'étendant longitudinalement dans la même direction de façon à définir, entre la paroi interne (19) de l'élément extérieur (8 a, b, c) et la paroi externe (20) de l'élément intérieur (7 a, b, c), un espace intercalaire (18) constituant le circuit chauffé. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au moins l'un des deux éléments (7 a, b, c ; 8 a, b, c) est doté de moyens de chauffage (12). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux corps de chauffe (1, 2, 3) reliés en série par des conduits de transfert (10) . 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend une pompe (5) pour l'évacuation du fioul après préchauffage. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comprend un circuit de retour (11) depuis la pompe (5) vers l'un des corps de chauffe (1, 2, 3), pour la réadmission du surplus de fioul chaud pompé. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, Caractérisé par le fait que les éléments intérieur (7 a, b, c) et extérieur (8 a, b, c) sont des tubes coaxiaux. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 , Caractérisé par le fait que l'élément intérieur (7 a, b, c) est creux et bouché à l'une de ses extrémités pour augmenter la capacité du corps de chauffe (1, 2, 3). 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'un fil (15) de diamètre correspondant à la différence de rayons des éléments (7 a, b, c ; 8 a, b, c) est enroulé hélicoïdalement sur la paroi externe (20) de l'élément intérieur (7 a, b, c) pour former un circuit chauffé hélicoïdal. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend un ou plusieurs capteurs (16 a) de température au niveau de chaque corps de chauffe (1, 2, 3) et un ou plusieurs capteurs de sécurité (16b) ou niveau de chaque corps de chauffe (1, 2, 3). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de commande des moyens de chauffage (12) selon la température mesurée pour réguler la température dans chaque corps de chauffe (1, 2, 3) selon la consigne désirée.