CA2574284A1 - Echangeur de chaleur a serpentin(s) et nervure(s) helicoidale(s) d'ecartement - Google Patents

Echangeur de chaleur a serpentin(s) et nervure(s) helicoidale(s) d'ecartement Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant un carter (1) ayant une paroi interne (8) délimitant au moins une chambre interne (3) incorporant au moins un noyau (6) présentant une paroi (7) délimitant dans la chambre (3) avec la paroi interne (8) du carter en regard, au moins une cavité d'échange (9) comprenant au moins un serpentin (5) tubulaire creux présentant des extrémités (13, 17) traversant le carter (1) pour pouvoir être alimenté par un fluide primaire, au moins une entrée (11, 15) et au moins une sortie (15, 11) axialement opposés pour la circulation d'un liquide secondaire dans la cavité
d'échange (9) au contact de chaque serpentin (5), et au moins une nervure d'écartement, tangentielle (18, 19), s'étendant en saillie par rapport à une paroi (7, 8) en regard du serpentin (5) et non parallèlement à la direction axiale de circulation, mais adaptée pour ne pas empêcher la circulation de liquide secondaire. L 'échangeur thermique selon l'invention comprend au moins une nervure tangentielle hélicoïdale et au moins un serpentin présentant des sens d'enroulement différents.

Claims (21)

1/ - Echangeur de chaleur comprenant :
- un carter (1) extérieur comprenant une paroi interne (8) délimitant au moins une chambre interne (3) incorporant au moins un noyau (6) présentant une paroi (7) délimitant dans la chambre (3) avec la paroi interne (8) du carter en regard, au moins une cavité d'échange (9), - dans chaque cavité d'échange (9), au moins un serpentin (5) tubulaire creux présentant des extrémités (13, 17) traversant le carter (1) pour pouvoir être alimenté par un fluide primaire circulant dans ce serpentin (5), - au moins une entrée (11, 15) à une extrémité axiale de la cavité
d'échange (9), et au moins une sortie (15, 11) à une autre extrémité axiale opposée de la cavité d'échange (9), de sorte qu'une circulation d'un liquide secondaire peut être établie selon une direction axiale de circulation dans la cavité d'échange (9) entre cette entrée (11, 15) et cette sortie (15, 11), au contact et à l'extérieur de chaque serpentin (5) qu'elle reçoit, - des organes (18, 19) d'écartement de chaque serpentin (5) et de la paroi interne (8) du carter et/ou de la paroi (7) du noyau (6) en regard, caractérisé en ce que :

- les organes (18, 19) d'écartement comprennent au moins une nervure d'écartement, dite nervure tangentielle (18, 19), s'étendant en saillie par rapport à une paroi (7, 8) orientée en regard du serpentin (5) correspondant, et non parallèlement à la direction axiale de circulation, mais étant adaptée pour ne pas empêcher toute circulation de liquide secondaire selon la direction axiale de circulation entre ladite paroi (7, 8) et le serpentin (5), - les organes (18, 19) d'écartement comprennent au moins une nervure tangentielle (18, 19) hélicoïdale d'écartement s'étendant en saillie d'une paroi (7, 8) orientée en regard d'un serpentin (5), cette nervure tangentielle hélicoïdale (18, 19) et ce serpentin (5) présentant des sens d'enroulement différents de façon à être en contact selon des zones de contacts essentiellement ponctuelles.
2/ - Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que cette nervure tangentielle (18, 19) hélicoïdale et ce serpentin (5) présentent des pas différents de façon à être en contact selon des zones de contacts essentiellement ponctuelles.
3/ - Echangeur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le sens d'enroulement d'au moins une nervure tangentielle hélicoïdale (18, 19) d'écartement est opposé à celui du serpentin (5) en regard.
4/ - Echangeur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le pas d'au moins une nervure tangentielle hélicoïdale (18, 19) d'écartement est supérieur à celui du serpentin (5) en regard.
5/ - Echangeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le pas d'au moins une nervure tangentielle hélicoïdale (18, 19) d'écartement est compris entre 1,5 et 3 fois celui du serpentin (5) en regard.
6/ - Echangeur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé
en ce que chaque noyau (6) comprend au moins une nervure tangentielle (19) d'écartement, dite nervure intérieure (19).
7/ - Echangeur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé
en ce que dans chaque cavité d'échange (9), la paroi intérieure (8) du carter (1) présente au moins une nervure tangentielle (18) d'écartement, dite nervure extérieure (18).
8/ - Echangeur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé
en ce que dans au moins une cavité d'échange (9), le noyau (6) présente au moins une nervure tangentielle d'écartement, dite nervure intérieure (19), et la paroi interne (8) du carter (1) présente au moins une nervure tangentielle d'écartement, dite nervure extérieure (18).
9/ - Echangeur selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque cavité d'échange (9) présente au moins une nervure intérieure (19) et au moins une nervure extérieure (18).
10/ - Echangeur selon la revendication 2 et l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la cavité d'échange (9) présente une nervure intérieure (19) hélicoïdale et une nervure extérieure (18) hélicoïdale et en ce que le pas de la nervure intérieure (19) est différent du pas de la nervure extérieure (18).
11/ - Echangeur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le pas de la nervure extérieure (18) est supérieur au pas de la nervure intérieure (19) lui-même supérieur au pas du(des) serpentin(s) (5) contenu(s) dans la cavité
d'échange (9).
12/ - Echangeur selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que la nervure extérieure (18) et la nervure intérieure (19) ont le même sens d'enroulement.
13/ - Echangeur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le carter (1) comprend pour chaque chambre interne (3), deux coques (la, lb) formant chacune une moitié de cylindre et assemblées l'une à
l'autre par un plan de joint axial (2).
14/ - Echangeur selon la revendication 13, caractérisé en ce que le carter (1) est doté de lumières (12, 16) de passage des extrémités du serpentin (5) orthogonales à l'axe (4) de la chambre interne (3).
15/ - Echangeur selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'au moins une cavité d'échange (9) est dotée d'au moins une série de cales (20) adaptées pour être intercalées entre les spires du serpentin (5) de façon à
en maintenir l'écartement axial relatif.
16/ - Echangeur selon la revendication 15, caractérisé en ce que la cavité d'échange (9) présente des cales (20) en saillie de la paroi interne (8) du carter (1).
17/ - Echangeur selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend une cavité d'échange (9) unique renfermant un serpentin (5) unique, la cavité d'échange (9) ayant une largeur radiale correspondant au moins sensiblement à la somme de l'épaisseur radiale des nervures tangentielles extérieure (18) et intérieure (19) et du diamètre de la section droite du tube formant le serpentin (5).
18/ - Echangeur selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'au moins une chambre interne (3), la paroi interne (8) du carter correspondante, la cavité d'échange (9), chaque noyau (6) et sa paroi (7), chaque serpentin (5) et chaque nervure tangentielle (18, 19) sont globalement cylindriques autour d'un même axe (4) parallèle à la direction axiale de circulation.
19/ - Echangeur selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que la largeur radiale d'une cavité d'échange (9) est de l'ordre de 10mm à 15mm, et le diamètre extérieur de la section droite du tube formant le serpentin (5) de cette cavité d'échange (9) est de l'ordre de 7mm à 13mm.
20/ - Echangeur selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que l'épaisseur radiale de chaque nervure tangentielle d'écartement (18, 19) est comprise entre 1mm et 3mm.
21/ - Echangeur selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que le carter (1) et chaque noyau (6) sont formés d'une matière synthétique moulée et chaque serpentin (5) est formé d'un métal ou d'un alliage métallique.
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