Brevet FR2816044A1 — publié le 20020503

La présente invention concerne le domaine des appareils dans lesquels une circulation d'au moins un fluide doit être entretenue de façon optimale c'est-à-dire de manière par exemple à réduire les zones mortes ou de moindre circulation. Parmi les applications possibles, l'une préférée est celle des appareils échangeurs de chaleur entre au moins deux fluides. Pour assurer la fonction d'échange thermique dans l'application ci-dessus, un grand nombre de propositions ont été formulées pour délimiter au moins un corps, destiné à assurer la circulation d'un premier fluide auquel il convient d'apporter ou auquel il convient de retrancher des calories ou des frigories. Dans d'autres applications, le corps d'échange du premier fluide est disposé à l'intérieur d'un second corps d'échange dans lequel est amené à circuler un second fluidee. Dans l'état actuel de l'art, certains des appareils, du type ci-dessus, c'est-à-dire pouvant être qualifiés de circulation à passe unique pour le fluide, présentent l'avantage de situer toutes les tubulures de raccordement sur la même face de l'appareil. Dans d'autres applications, pour lesquelles il convient de procéder notamment à un échange de température plus important, il est fait appel à une construction faisant intervenir, pour la constitution du faisceau, une pluralité de chambres successives à un ou plusieurs canaux qui sont placées en intercommunication en série de manière à permettre la réalisation d'un circuit de circulation en plusieurs passes alternées. Dans une telle construction, l'une des chambres extrêmes est pourvue de la tubulure d'entrée alors que l'autre chambre extrême est pourvue de la tubulure de sortie. La conception actuelle de ces appareils fait que le lieu interne de changement de passe du fluide est aussi le lieu d'entrée ou de sortie. La présence d'un changement de passe du fluide supprime alors la possibilité de placer la sortie du fluide sur la même face que celle de l'entrée. Il en résulte des difficultés d'implantation, des complications d'exécution des circuits, des difficultés d'entretien et de contrôle de fuite qui sont parfois rédhibitoires lorsque le corps d'échange doit être placé, pour des raisons techniques notamment, dans un compartiment n'offrant d'accessibilité que par une seule paroi. Il apparaît donc un besoin réel de pouvoir contourner l'obligation de structure rappelée ci-dessus pour disposer d'un corps de circulation multipasses qui offre la possibilité de comporter les tubulures d'entrée et de sortie accessibles à partir de la même face du corps de circulation. Un tel besoin selon l'invention est ressenti notamment dans l'application dans laquelle un corps de circulation est constitué par un corps d'échange primaire et ainsi dans celle ou le corps de circulation est constitué par un corps d'échange primaire inclus à un corps d'échange secondaire. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, le corps de circulation selon l'invention est caractérisé en ce que : - le faisceau comprend une chambre de raccordement, n chambres intermédiaires et une chambre extrême, - chaque chambre comporte sur une face un orifice d'entrée, sur l'autre face un orifice de sortie et sur les deux faces, hormis pour ce qui concerne la chambre extrême, un orifice de retour, - des moyens de communication sont prévus entre les différents orifices des différentes chambres, - la chambre de raccordement est pourvue sur une face d'une tubulure en relation avec l'orifice d'entrée et sur la même face d'une tubulure de retour en relation avec l'orifice de retour, - la chambre extrême possède un orifice de retour ouvert sur sa face de liaison avec la chambre intermédiaire adjacente, - et des moyens de mise en communication sélective sont mis en ouvre pour : . mettre en intercommunication tous les orifices de retour tout en les isolant du volume interne de chaque chambre sauf pour ce qui concerne la chambre extrême, * isoler ou obturer l'orifice de sortie du volume interne de la chambre extrême. L'invention a ainsi pour objet un échangeur de chaleur entre deux fluides différents comportant, dans un corps d'échange secondaire, un corps d'échange primaire faisant application des moyens ci-dessus. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une perspective schématique de l'objet de l'invention. Les fig. 2 à 4 sont des vues schématiques en élévation montrant différentes possibilités de réalisation de certains des moyens de l'objet de l'invention. Les fig. 5 à 7 sont des coupes en plan prises respectivement selon les plans V-V, VI-VI et VII-VII de la fig. 1. Les fig. 8 à 10 sont des coupes en plan, correspondant aux fig. 5 à 7, mais illustrant une variante de réalisation. La fig. 1 montre, de façon schématique, un corps de circulation multipasses conforme à l'invention. Un tel corps de circulation, désigné dans son ensemble par la référence 1, est, par exemple, destiné à être traversé par un fluide FI par rapport auquel un échange de thermies ou de frigories doit être assuré par l'intermédiaire d'un second fluide, tel que F2, amené à lécher les parois du corps 1. Dans certaines applications il peut être considéré que le fluide F2 est, par exemple, de l'air mis en mouvement par tout moyen approprié pour lécher les parois du corps 1. Dans d'autres applications, il peut être envisagé d'assurer la circulation du fluide F2 au moyen d'une enveloppe 2 représentée en traits mixtes et entourant le corps 1. Dans un tel cas, le corps 1 est dit primaire, alors que l'enveloppe est qualifiée de corps secondaire, par pure convention. Lorsque le corps secondaire 2 est prévu, la circulation du fluide F intervient généralement, de préférence, aussi par des tubulures d'entrée et de sortie qui ne sont pas représentées mais qui doivent être considérées comme relevant de la technique connue. Le corps de circulation primaire 1 conforme à l'invention est du type multipasses, c'est-à-dire qu'il délimite un circuit de circulation interne faisant intervenir des changements de sens de circulation pour le fluide FI au sein de chambres 3. Le corps 1 peut à cette fin être constitué par un faisceau d'une pluralité de chambres d'échange 3, 31, 32,...... 3n, qui sont disposées parallèlement les unes aux autres en étant reliées par des moyens d'intercommunication 4, établis pour que la circulation entre les chambres s'établisse, non pas en parallèle, mais en série comme cela est schématisé par la flèche. Les chambres 3 sont formées par tous moyens appropriés et, généralement, par l'association de deux plaques préconformées réalisées en une matière bonne conductrice de la chaleur. Les plaques, par exemple 5 et 6, peuvent présenter une configuration en plan polygonale ou circulaire et être liées périphériquement de façon étanche, par tous moyens appropriés, de manière que l'association de deux plaques définissent un volume interne 7. Comme montré par la fig. 2, les moyens d'intercommunication 4 entre les plaques peuvent être constitués par des tubulures 8 ou, encore, par des conformations embouties et débouchantes 9 comme cela est illustré par la fig. 3. La fig. 4 montre une variante de réalisation dans laquelle la chambre 3 est constituée pour délimiter une pluralité de volumes ou canaux 7. Conformément à l'invention, il est prévu de doter les différentes chambres 3 de moyens de raccordement et d'intercommunication, de telle sorte que le faisceau, constitué par une pluralité de chambres 3, comporte une chambre de raccordement 10, n chambres intermédiaires 11 et une chambre extrême 12. La chambre de raccordement 10 est pourvue d'une tubulure d'entrée 13 saillant à partir d'une des faces et d'une tubulure de retour 14 qui présente la particularité d'être également saillante et raccordée à la chambre 10 sur la même face de cette dernière. Pour atteindre le résultat ci-dessus, le faisceau fait intervenir n chambre 3 qui présentent la caractéristique de comporter chacune, sur une face telle que 5, un orifice dit d'entrée 15 illustré en traits mixtes aux fig. 5 à 7 et sur l'autre face, telle que 6, un orifice de sortie 16 représenté en traits continus. Chaque chambre 3 est également pourvue, dans le volume interne 7 qu'elle délimite, d'une chicane 17 constituée par une cloison intermédiaire déterminant un trajet de circulation obligée à l'intérieur du volume 7, entre l'orifice d'entrée 15 et l'orifice de sortie 16. Les chambres successives 3 sont réalisées et organisées entre elles de manière que l'orifice d'entrée 15 de la chambre 3 soit raccordé à la tubulure 13 et que l'orifice 16 de cette même chambre soit placé en coïncidence et en intercommunication par un moyen 4 avec l'orifice d'entrée 15 de la chambre 31 et ainsi de suite. De cette manière, le fluide Ft, empruntant la tubulure 13, est conduit dans le volume 7 de la chambre 10 selon la fig. 1 et dans laquelle il suit le trajet imposé par la chicane 17 pour être conduit vers l'orifice de sortie 16, afin d'emprunter le moyen d'intercommunication 4 pour pénétrer, selon une passe de circulation successive, dans le volume 7 de la chambre 11 immédiatement adjacente. Le fluide FI poursuit sa circulation en passes successives en traversant en série toutes les chambres 11 jusqu'à atteindre la dernière, savoir la chambre 12 selon la fig. 7, qui fait apparaître que l'orifice de sortie 16 de cette plaque est soit obturé, soit non existant, soit isolé, par une cloison interne 18, du volume interne 7 de ladite chambre. Selon une autre caractéristique constructive de l'invention, les plaques 5 et 6 de toutes les chambres, hormis la plaque 6 de la chambre extrême 12, comportent des orifices dits de retour 19 qui sont placés en coïncidence. Les orifices de retour 19 sont isolés du volume interne de chaque chambre par une cloison d'isolement 20 et ces orifices sont réunis d'une chambre à l'autre par des moyens d'intercommunication 4, du type des moyens 8 ou 9 selon les fig. 2 et 3. De la sorte, il est considéré que les différents orifices de retour 19, les cloisons 20 et les moyens d'intercommunication adaptés définissent une cheminée ou un conduit interne qui s'ouvre sur la plaque 5 de la chambre de raccordement 10, de manière à être pourvu de la tubulure de retour 14 évoquée précédemment. Selon une caractéristique constructive de l'invention, la cloison d'isolement 20 est soit absente ou partiellement établie dans le volume 7 de la chambre extrême 12, de telle manière, qu'en combinaison avec l'isolement par la cloison ou par la fermeture de l'orifice 16, le fluide Fi admis dans le volume interne 7 de cette chambre soit contraint d'emprunter l'orifice de retour libre, de façon à suivre la canalisation interne ou la cheminée précédemment évoquée pour être ramené sur la face correspondante de la chambre de raccordement 10 par l'intermédiaire de la tubulure 14. Par les moyens ci-dessus, le fluide FI est admis par une face du corps de circulation, amené à circuler en passes successives en traversant les chambres en série et emprunte obligatoirement la cheminée de retour le reconduisant à la face de la chambre de raccordement comportant les tubulures 13 et 14. Par les moyens ci-dessus il est apporté une solution au problème évoqué précédemment et tenant à la construction de corps de circulation multipasses construits selon la technique antérieure en possédant pour le fluide FI une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie situées sur deux faces opposées. Dans l'exemple de réalisation selon les fig. 1, et 5 à 7, les orifices 15,16 et 19 sont prévus selon une disposition de non alignement respectif faisant intervenir la présence des cloisons 17 et 20. Il peut être envisagé d'organiser l'implantation des orifices 15,16 et 19 selon un même alignement, tel que celui figuré par la ligne x-x', des fig 8 à 10, lorsque la configuration en plan des plaques 5 et 6 le permet. Dans un tel cas, la cloison 17 est alors constituée par un prolongement 17 a de la cloison 20 pour chacune des chambres de raccordement et intermédiaires, alors que, pour la chambre extrême 12, il est prévu d'ouvrir la cloison 20 et d'obturer ou de fermer l'orifice de sortie 16 par l'intermédiaire de la cloison 18. Il doit être considéré qu'il s'agit de variantes de réalisation pouvant faire intervenir des modifications d'implantation accessibles à l'homme de métier. Il doit, également, être considéré, au sens de l'invention, que les moyens techniques décrits et revendiqués s'appliquent aussi aux échangeurs de type à plaques dans lesquels les deux circuits sont quasi identiques et fermés par des joints en élastomère ou soudés. Les moyens techniques s'appliquent alors deux fois sur un même ensemble de plaques possédant alors six trous en façade avant. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1-Corps de circulation multipasses, du type constitué sous la forme d'un faisceau formé par n chambres d'échange (3), séparées mais adjacentes, reliées entre elles par des moyens d'intercommunication (4) et associées à des tubulures, respectivement d'entrée et de sortie d'au moins un fluide (FI) amené à circuler successivement dans les différentes chambres d'échange, caractérisé en ce que : - le faisceau comprend une chambre de raccordement (10), n chambres intermédiaires (11) et une chambre extrême (12), - chaque chambre comporte, pour ledit fluide, sur une face, un orifice d'entrée (15), sur l'autre face, un orifice de sortie (16) et, sur chacune des deux faces, hormis pour ce qui concerne la chambre extrême, un orifice de retour (19), - des moyens d'intercommunication (4) sont prévus entre les différents orifices des différentes chambres, - la chambre de raccordement (10) est pourvue sur une face d'une tubulure (13) en relation avec l'orifice d'entrée et sur la même face d'une tubulure de retour (14) en relation avec l'orifice de retour, - la chambre extrême (12) possède un orifice de retour (19) ouvert sur sa face de liaison avec la chambre intermédiaire adjacente, - et des moyens de mise en communication sélective sont mis en oeuvre pour : * mettre en intercommunication tous les orifices de retour (19) tout en les isolant du volume interne (7) de chaque chambre, sauf pour ce qui concerne la chambre extrême, * isoler ou obturer l'orifice de sortie (16) du volume interne (7) de la chambre extrême (12). 2-Corps de circulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'intercommunications sont constitués par des tubulures de transfert. 3-Corps de circulation selon la revendications 1, caractérisé en ce que les moyens d'intercommunication sont constitués par des emboutis traversants présentés par les faces des chambres. 4-Corps de circulation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de mise en communication sélective comprennent, pour l'isolement des orifices de retour par rapport au volume interne de chaque chambre (10,11), hormis la chambre extrême (12), une cloison d'isolement (20) rapportée de façon étanche à l'intérieur de chaque chambre pour entourer les orifices de retour. 5-Corps de circulation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les différents orifices sont disposés pour chaque chambre selon un même alignement et le volume interne de chaque chambre comprend une chicane (17, 17a) déterminant un trajet de circulation obligée entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie. 6-Corps de circulation selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la chicane est constituée par une cloison intermédiaire s'étendant à partir de la cloison d'isolement des orifices de retour. 7-Echangeur de chaleur entre deux fluides différents comportant dans un corps d'échange secondaire, un corps d'échange primaire faisant application des moyens selon l'une des revendications 1 à 6.