Brevet FR2942311A1 — publié le 20100820

Dispositif comportant un échangeur thermique à plaques La présente invention se rapporte à un dispositif de modification de la température d'un circuit d'eau, comportant un échangeur à plaques. Un échangeur à plaques est composé de plaques superposées, qui, après brassage, soudage ou serrage, forment deux séries de canaux de circulation indépendants l'un de l'autre. Ces deux canaux permettent l'écoulement de deux fluides, entre lesquels se produisent des échanges thermiques à l'intérieur de l'échangeur. Un échangeur à plaques destiné à modifier la température d'un circuit d'eau comprend, d'une part, une entrée et une sortie d'eau, et d'autre part, une entrée et une sortie d'un fluide destiné à réchauffer ou à refroidir l'eau. Ce fluide chauffant ou réfrigérant peut lui-même être de l'eau, ou bien un mélange comportant de l'eau. C'est le cas, par exemple, lorsque le dispositif de modification de la température d'un circuit d'eau est une chaudière. Ce fluide peut également être un fluide frigorigène, notamment dans le cas où le dispositif de modification de la température d'un circuit d'eau est une pompe à chaleur. De manière connue, l'échangeur à plaques comporte des embouts d'entrée et de sortie d'eau sur lesquels sont adaptées des conduites souples. Ces embouts peuvent être lisses ou bien munis de reliefs, par exemple de type cannelures ou sapins. Afin d'assurer un maintien de l'assemblage, le diamètre externe des embouts est sensiblement égal, voire légèrement supérieur au diamètre interne des conduites. De manière classique, pour empêcher l'arrachement des conduites sous l'effet de turbulences dans le circuit d'eau, chaque conduite souple est maintenue sur l'embout correspondant au moyen d'un collier de serrage. Ce type de collier consiste par exemple en une bande métallique refermée sur elle-même, les deux extrémités étant assemblées par un moyen de fixation. L'assemblage des deux extrémités a lieu au moment de l'installation, après laquelle le diamètre du collier ne peut plus varier. En cas de baisse de température dans l'environnement du dispositif, il peut arriver que l'eau gèle dans les canalisations. L'eau ayant la propriété de se dilater lors du gel, l'échangeur à plaques subit alors des pressions importantes, qui peuvent entraîner des ruptures, notamment au niveau des fixations entre les plaques. Un échangeur à plaques étant un appareil coûteux, il est intéressant de réaliser un dispositif de modification de la température d'un circuit d'eau, qui comporte une sécurité pour l'échangeur à plaques en cas de gel. Afin de résoudre ce problème, l'invention prévoit l'utilisation d'un collier de serrage capable de se déformer élastiquement lors d'une modification de volume dans la conduite souple. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de modification de la température d'un circuit d'eau, comportant un échangeur à plaques, l'échangeur à plaques comportant au moins un embout d'entrée d'eau et au moins un embout de sortie d'eau, chacun desdits embouts étant adapté à une conduite souple, chaque conduite souple étant enserrée sur l'embout correspondant au moyen d'un collier de serrage. Dans le dispositif selon l'invention, l'un au moins des colliers de serrage est capable de se déformer élastiquement lors d'une modification de volume de la conduite souple. Ainsi, dans le dispositif selon l'invention, le collier de serrage maintient la conduite souple en place dans des conditions normales de fonctionnement du circuit, c'est-à-dire lorsque l'eau est à l'état liquide. En cas de chute de la température, de la glace se forme dans les canalisations avant d'atteindre l'échangeur à plaques. En effet, dans le cadre de son utilisation comme échangeur de chaleur, l'échangeur à plaques est entouré d'un isolant thermique qui ralentit la baisse de sa température intérieure. Sous l'effet de la dilatation de l'eau liée au gel, la conduite souple augmente de diamètre. Le collier de serrage se déforme élastiquement au fur et à mesure de cette dilatation. Dans le cas de conditions climatiques tempérées, il arrive fréquemment que la température remonte avant que l'eau contenue dans la conduite souple ne soit entièrement gelée. Grâce à l'isolant thermique, l'eau contenue dans l'échangeur à plaques reste alors à l'état liquide, évitant la dégradation de l'appareil. Dans les cas de températures extrêmes, une grande quantité, voire la totalité de l'eau contenue dans la conduite souple se transforme en glace. En raison des propriétés de dilatation de la glace aqueuse, la conduite subit une augmentation de diamètre d'environ 4%. Cette augmentation est suffisante pour permettre à l'extrémité de la conduite de glisser le long de l'embout, éventuellement jusqu'à s'en séparer. Le collier de serrage ayant lui-même subi une augmentation de diamètre lié à la formation de glace, il n'empêche pas la désolidarisation de la conduite et de l'embout. La libération de l'embout permet alors l'écoulement, à l'extérieur du dispositif, de l'eau contenue dans l'échangeur à plaques. Ce dernier est donc vidangé avant le gel de l'eau qu'il contenait, évitant les dégradations liées à la dilatation de la glace. Un inconvénient de ce système est qu'il génère des fuites d'eau modérées, lors de la vidange de l'échangeur à plaques et de la conduite souple. Toutefois, il est facile de prévoir des récipients pouvant recevoir ces écoulements d'eau. Le coût de cet équipement supplémentaire est considérablement inférieur à celui d'un remplacement de l'échangeur à plaques. Préférentiellement, l'entrée et la sortie d'eau du dispositif selon l'invention sont toutes deux munies d'un collier de serrage capable de se déformer élastiquement. Selon une forme préférentielle de l'invention, le dispositif de modification de la température d'un circuit d'eau consiste en une chaudière munie d'un échangeur à plaques, l'échangeur comportant un embout d'entrée et un embout de sortie d'eau sanitaire, ainsi qu'un embout d'entrée et un embout de sortie d'eau de chauffage, lesdits embouts étant chacun adapté à une conduite souple, enserrée sur l'embout correspondant au moyen d'un collier de serrage. Préférentiellement, l'un au moins des colliers de serrage des conduites d'eau sanitaire et l'un au moins des colliers de serrage des conduites d'eau de chauffage sont capables de se déformer élastiquement lors d'une modification de volume de la conduite souple. Plus préférentiellement, chacun des quatre colliers de serrage est capable de se déformer élastiquement lors d'une modification de volume de la conduite souple. Selon une autre forme préférentielle de l'invention, le dispositif de modification de la température d'un circuit d'eau consiste en une pompe à chaleur munie d'un échangeur à plaques, l'échangeur comportant un embout d'entrée et un embout de sortie d'un fluide frigorigène, ainsi qu'un embout d'entrée et un embout de sortie d'eau, ces deux derniers embouts étant chacun adapté à une conduite souple, enserrée sur l'embout correspondant au moyen d'un collier de serrage. Préférentiellement, chacun des deux colliers de serrage est capable de se déformer élastiquement lors d'une modification de volume de la conduite souple. Selon une forme préférentielle de l'invention, le collier de serrage utilisé est un ressort, comportant au moins un enroulement hélicoïdal. Selon une forme préférentielle de l'invention, le collier de serrage est un ressort essentiellement constitué d'un fil, comportant au moins un enroulement hélicoïdal. Selon une forme préférentielle de l'invention, le collier de serrage est un ressort essentiellement constitué d'un fil, comportant au moins un enroulement hélicoïdal dans un sens, suivi d'au moins un enroulement hélicoïdal dans l'autre sens. Selon une forme préférentielle de l'invention, le collier de serrage est un ressort essentiellement constitué d'un fil, comportant un seul enroulement hélicoïdal dans un sens, suivi d'un seul enroulement hélicoïdal dans l'autre sens. Cette forme de l'invention permet un montage facilité du dispositif. Selon une forme préférentielle de l'invention, le collier de serrage est réalisé en métal, préférentiellement en acier. Le diamètre interne à vide du collier de serrage est légèrement inférieur au diamètre externe de l'ensemble embout/conduite souple. Selon une forme préférentielle de l'invention, la différence entre le diamètre externe de l'ensemble embout/conduite souple et le diamètre interne à vide du collier de serrage est comprise entre 4% et 20% du diamètre externe de l'ensemble embout/conduite souple. Selon une forme préférentielle de l'invention, le collier de serrage est essentiellement constitué d'un fil d'acier d'un diamètre compris entre 1 et 2 mm. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - Figure 1 : Une vue en perspective d'un collier de serrage utilisé dans un dispositif selon une forme de réalisation de l'invention. - Figure 2 : Une vue en coupe d'une partie du dispositif selon une forme de réalisation de l'invention. - Figure 3 : Une vue en coupe d'une partie du dispositif selon une forme de réalisation de l'invention, en cas de gel dans la conduite souple. La figure 1 représente une vue en perspective d'un collier de serrage utilisé dans un dispositif selon une forme de réalisation de l'invention. Ce type de collier de serrage est disponible commercialement. Ce collier 1 est un ressort essentiellement constitué d'un fil d'acier 2. Ce fil comporte un enroulement hélicoïdal 3 dans un sens, suivi d'un enroulement hélicoïdal 4 dans l'autre sens. Les deux extrémités 5 et 6 du fil d'acier sont recourbées en forme de crochet, afin de coopérer avec un outil de montage du collier sur la conduite. La figure 2 représente une vue en coupe d'une partie du dispositif selon une forme de réalisation de l'invention. Le collier 1, tel que représenté à la figure 1, enserre la conduite 7 souple sur un embout 8, adapté à une extrémité du circuit 9 d'eau d'un échangeur 10 à plaques. L'embout 8 peut représenter un embout d'entrée ou un embout de sortie de l'échangeur 10. Le même système est représenté sur la figure 3, dans le cas où l'eau a gelé dans la conduite 7 souple. Cette phase de gel peut notamment se produire dans le cas où la circulation de l'eau dans le circuit 9 a été arrêtée depuis un certain temps, alors que la température extérieure est inférieure à 0 °C. La dilatation de la glace provoque une augmentation de diamètre de la conduite 7. Une certaine quantité d'eau peut s'infiltrer entre la conduite 7 et l'embout 8 et geler à son tour, formant un film 11 de glace. La conduite 7 et l'embout 8 ne sont alors plus en contact au niveau de cette zone. Le collier 1, sous l'action de la glace 11, augmente de diamètre en même temps que la conduite 7 souple. Le film 11 de glace permet alors à la conduite 7, sous l'action de son propre poids, de glisser le long de l'embout 8. Elle peut finir par se séparer de l'embout 8, par lequel se produit alors la vidange du circuit 9 d'eau. Ladite vidange concerne notamment une partie de l'eau contenue dans l'échangeur 10 à plaques. Le circuit 9 est donc vidé d'une partie de son eau avant que celle-ci ne gèle, protégeant l'échangeur 10 à plaques des dégradations que la glace provoquerait. REVENDICATIONS1 ù Dispositif de modification de la température d'un circuit (9) d'eau, comportant un échangeur (10) à plaques, l'échangeur à plaques comportant au moins un embout (8) d'entrée d'eau et au moins un embout de sortie d'eau, lesdits embouts étant chacun adapté à une conduite (7) souple, chaque conduite souple étant enserrée sur l'embout correspondant au moyen d'un collier (1) de serrage, caractérisé en ce que l'un au moins des colliers (1) de serrage est 10 capable de se déformer élastiquement lors d'une modification de volume de la conduite souple. 2 ù Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en une chaudière munie d'un échangeur à plaques, l'échangeur comportant un embout d'entrée et un embout de sortie d'eau sanitaire, ainsi qu'un 15 embout d'entrée et un embout de sortie d'eau de chauffage, lesdits embouts étant chacun adapté à une conduite souple, enserrée sur l'embout correspondant au moyen d'un collier de serrage. 3 ù Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce l'un au moins des colliers de serrage des conduites d'eau sanitaire et l'un au moins des 20 colliers de serrage des conduites d'eau de chauffage sont capables de se déformer élastiquement lors d'une modification de volume de la conduite souple. 4 ù Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en une pompe à chaleur munie d'un échangeur à plaques, l'échangeur 25 comportant un embout d'entrée et un embout de sortie d'un fluide frigorigène, ainsi qu'un embout d'entrée et un embout de sortie d'eau, ces deux derniers embouts étant chacun adapté à une conduite souple, enserrée sur l'embout correspondant au moyen d'un collier de serrage. 5 ù Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé 30 en ce que le collier de serrage capable de se déformer élastiquement est un ressort comportant au moins un enroulement hélicoïdal. 6 ù Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le collier de serrage est un ressort essentiellement constitué d'un fil, comportant au moins un enroulement hélicoïdal dans un sens, suivi d'au moins un 35 enroulement hélicoïdal dans l'autre sens.7 ù Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le collier de serrage est un ressort essentiellement constitué d'un fil, comportant un seul enroulement hélicoïdal dans un sens, suivi d'un seul enroulement hélicoïdal dans l'autre sens. 8 ù Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le collier de serrage est en acier. 9 ù Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la différence entre le diamètre externe de l'ensemble embout/conduite souple et le diamètre interne à vide du collier de serrage est comprise entre 4% et 20% du diamètre externe de l'ensemble embout/conduite souple. 10 ù Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le collier de serrage est essentiellement constitué d'un fil d'acier d'un diamètre compris entre 1 et 2 mm.