CA2574284C - Echangeur de chaleur a serpentin(s) et nervure(s) helicoidale(s) d'ecartement - Google Patents
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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.
Description
ECHANGEUR DE,CHALEUR A SERPENTIN(S) ET NERVURE(S) HELICOIDALE(S) D'ECARTEMENT
L'invention concerne un échangeur de chaleur pour le réchauffage ou le refroidissement d'un liquide secondaire à partir d'un fluide primaire circulant dans au moins un serpentin tubulaire hélicoïdal disposé dans au moins une cavité d'échange dans laquelle le liquide secondaire circule.
Un tel échangeur de chaleur peut être par exemple utilisé à titre de condenseur de poinpe à chaleur pour le réchauffage de l'eau d'une piscine.
FR-2 686 408 décrit ainsi un exemple d'un tel échangeur de chaleur à
serpentin, qui comprend des écarteurs sous forme de bandes longitudinales, formant des logements pour les spires du serpentin. De tels écarteurs permettent en effet de centrer le serpentin dans la cavité d'échange et d'optimiser la circulation du liquide secondaire autour des spires du serpentin.
Un tel échangeur donne satisfaction, mais il est souhaitable d'en améliorer les performances'thermiques tout en minimisant ses dimensions générales, et donc son coût et son encombrement.
L'invention vise donc de façon générale à proposer un échangeur de chaleur à serpentin(s) dont les performances thermiques -notamment la puissance calorifique restituée- sont améliorées par rapport aux échangeurs antérieurs, et ce, pour des dimensions générales équivalentes ou réduites.
L'invention vise plus particulièrement à atteindre ce but de façon simple et économique, et sans par ailleurs nuire aux autres qualités de l'échangeur (durée de vie, facilité d'installation, ...).
Pour ce faire, l'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant :
- un carter extérieur comprenant une paroi interne délimitant au moins une chambre interne incorporant au moins un noyau présentant une paroi délimitant dans la chambre avec la paroi interne du carter en regard, au moins une
L'invention concerne un échangeur de chaleur pour le réchauffage ou le refroidissement d'un liquide secondaire à partir d'un fluide primaire circulant dans au moins un serpentin tubulaire hélicoïdal disposé dans au moins une cavité d'échange dans laquelle le liquide secondaire circule.
Un tel échangeur de chaleur peut être par exemple utilisé à titre de condenseur de poinpe à chaleur pour le réchauffage de l'eau d'une piscine.
FR-2 686 408 décrit ainsi un exemple d'un tel échangeur de chaleur à
serpentin, qui comprend des écarteurs sous forme de bandes longitudinales, formant des logements pour les spires du serpentin. De tels écarteurs permettent en effet de centrer le serpentin dans la cavité d'échange et d'optimiser la circulation du liquide secondaire autour des spires du serpentin.
Un tel échangeur donne satisfaction, mais il est souhaitable d'en améliorer les performances'thermiques tout en minimisant ses dimensions générales, et donc son coût et son encombrement.
L'invention vise donc de façon générale à proposer un échangeur de chaleur à serpentin(s) dont les performances thermiques -notamment la puissance calorifique restituée- sont améliorées par rapport aux échangeurs antérieurs, et ce, pour des dimensions générales équivalentes ou réduites.
L'invention vise plus particulièrement à atteindre ce but de façon simple et économique, et sans par ailleurs nuire aux autres qualités de l'échangeur (durée de vie, facilité d'installation, ...).
Pour ce faire, l'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant :
- un carter extérieur comprenant une paroi interne délimitant au moins une chambre interne incorporant au moins un noyau présentant une paroi délimitant dans la chambre avec la paroi interne du carter en regard, au moins une
2 cavité d'échange, - dans chaque cavité d'échange au moins un serpentin tubulaire creux hélicoïdal présentant des extrémités traversant le carter pour pouvoir être alimenté par un fluide primaire circulant dans ce serpentin, - au moins une entrée à une extrémité axiale de la cavité
d'échange, et au moins une sortie à une autre extrémité axiale opposée de la cavité
d'échange, de sorte qu'une circulation d'un liquide secondaire peut être établie selon une direction axiale de circulation dans la cavité d'échange entre cette entrée et cette sortie, au contact et à l'extérieur de chaque serpentin qu' elle reçoit, - des organes d'écartement de chaque serpentin et de la paroi interne du carter et/ou de la paroi du noyau en regard, caractérisé en ce que les organes d'écartement comprennent au moins une nervure d'écartement, dite nervure tangentielle, s'étendant en saillie par rapport à
une paroi orientée en regard du serpentin 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 et le serpentin.
Dans l'échangeur de chaleur selon l'invention, les organes d'écartement comprennent au moins une nervure tangentielle de forme hélicoïdale et cette nervure tangentielle hélicoïdale et ce serpentin présentent des sens d'enroulement différents de façon à être en contact selon des zones de contacts essentiellement ponctuelles. Les inventeurs ont en effet constaté que cette structure particulière permet d'améliorer considérablement et de façon inattendue les performances thermiques de l'échangeur. En particulier, les inventeurs ont constaté une amélioration de 5% à 10%
de la puissance thermique de l'échangeur. Aucune explication claire ne peut être donnée par les inventeurs à ce résultat. Il est probable cependant que de telles nervures tangentielles -notamment hélicoïdales- aient pour effet d'une part d'augmenter le temps de séjour du liquide secondaire dans la cavité d'échange sans créer de perte de charge et en favorisant le contact et la surface d'échange avec le serpentin.
Avantageusement et selon l'invention, la nervure tangentielle
d'échange, et au moins une sortie à une autre extrémité axiale opposée de la cavité
d'échange, de sorte qu'une circulation d'un liquide secondaire peut être établie selon une direction axiale de circulation dans la cavité d'échange entre cette entrée et cette sortie, au contact et à l'extérieur de chaque serpentin qu' elle reçoit, - des organes d'écartement de chaque serpentin et de la paroi interne du carter et/ou de la paroi du noyau en regard, caractérisé en ce que les organes d'écartement comprennent au moins une nervure d'écartement, dite nervure tangentielle, s'étendant en saillie par rapport à
une paroi orientée en regard du serpentin 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 et le serpentin.
Dans l'échangeur de chaleur selon l'invention, les organes d'écartement comprennent au moins une nervure tangentielle de forme hélicoïdale et cette nervure tangentielle hélicoïdale et ce serpentin présentent des sens d'enroulement différents de façon à être en contact selon des zones de contacts essentiellement ponctuelles. Les inventeurs ont en effet constaté que cette structure particulière permet d'améliorer considérablement et de façon inattendue les performances thermiques de l'échangeur. En particulier, les inventeurs ont constaté une amélioration de 5% à 10%
de la puissance thermique de l'échangeur. Aucune explication claire ne peut être donnée par les inventeurs à ce résultat. Il est probable cependant que de telles nervures tangentielles -notamment hélicoïdales- aient pour effet d'une part d'augmenter le temps de séjour du liquide secondaire dans la cavité d'échange sans créer de perte de charge et en favorisant le contact et la surface d'échange avec le serpentin.
Avantageusement et selon l'invention, la nervure tangentielle
3 hélicoïdale et le serpentin présentent des pas différents de façon à être en contact selon des zones de contacts essentiellement ponctuelles.
En variante, il peut être prévu au moins une nervure en forme de portion de tore ou de portion d'anneau de section non circulaire (par exemple polygonale) s'étendant sur un secteur inférieur à 360 degrés autour de la direction axiale.
Dans un mode de réalisation avantageux selon l'invention, le sens d'enroulement d'au moins une nervure tangentielle hélicoïdale d'écartement est opposé à celui du serpentin en regard. Avantageusement et selon l'invention, le pas d'au moins une nervure tangentielle hélicoïdale d'écartement est supérieur à
celui du serpentin en regard. Avantageusement et selon l'invention, le pas d'au moins une nervure tangentielle hélicoïdale d'écartement est compris entre 1,5 et 3 fois celui du serpentin en regard.
Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention, chaque noyau comprend au moins une nervure tangentielle d'écartement, dite nervure intérieure.
Cette nervure intérieure viént au contact de la surface intérieure du serpentin orientée vers son axe de symétrie. En outre, avantageusement et selon l'invention, dans chaque cavité d'échange, la paroi intérieure du carter présente au moins une nervure tangentielle d'écartement, dite nervure extérieure. Cette nervure extérieure vient au contact de la surface extérieure du serpentin située le plus à l'extérieur radialement par rapport à son axe de symétrie.
En particulier, avantageusement et selon l'invention, dans au moins une cavité d'échange, le noyau présente au moins une nervure intérieure tangentielle d'écartement, et la paroi interne du carter présente au moins une nervure extérièure tangentielle d'écartement. De préférence, avantageusement et selon l'invention, chaque cavité d'échange présente au moins une nervure intérieure et au moins une nervure extérieure.
En outre, avantageusement, l'échangeur selon l'invention est caractérisé en ce que la cavité d'échange présente une nervure intérieure hélicoïdale et
En variante, il peut être prévu au moins une nervure en forme de portion de tore ou de portion d'anneau de section non circulaire (par exemple polygonale) s'étendant sur un secteur inférieur à 360 degrés autour de la direction axiale.
Dans un mode de réalisation avantageux selon l'invention, le sens d'enroulement d'au moins une nervure tangentielle hélicoïdale d'écartement est opposé à celui du serpentin en regard. Avantageusement et selon l'invention, le pas d'au moins une nervure tangentielle hélicoïdale d'écartement est supérieur à
celui du serpentin en regard. Avantageusement et selon l'invention, le pas d'au moins une nervure tangentielle hélicoïdale d'écartement est compris entre 1,5 et 3 fois celui du serpentin en regard.
Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention, chaque noyau comprend au moins une nervure tangentielle d'écartement, dite nervure intérieure.
Cette nervure intérieure viént au contact de la surface intérieure du serpentin orientée vers son axe de symétrie. En outre, avantageusement et selon l'invention, dans chaque cavité d'échange, la paroi intérieure du carter présente au moins une nervure tangentielle d'écartement, dite nervure extérieure. Cette nervure extérieure vient au contact de la surface extérieure du serpentin située le plus à l'extérieur radialement par rapport à son axe de symétrie.
En particulier, avantageusement et selon l'invention, dans au moins une cavité d'échange, le noyau présente au moins une nervure intérieure tangentielle d'écartement, et la paroi interne du carter présente au moins une nervure extérièure tangentielle d'écartement. De préférence, avantageusement et selon l'invention, chaque cavité d'échange présente au moins une nervure intérieure et au moins une nervure extérieure.
En outre, avantageusement, l'échangeur selon l'invention est caractérisé en ce que la cavité d'échange présente une nervure intérieure hélicoïdale et
4 une nervure extérieure hélicoïdale et en ce que le pas de la nervure intérieure est différent du pas de la nervure extérieure. Avantageusement et selon l'invention, le pas de la nervure extérieure est supérieur au pas de la nervure intérieure lui-même supérieur au pas du(des) serpentin(s) contenu(s) dans la cavité d'échange.
Avantageusement et selon l'invention, la nervure extérieure et la nervure intérieure ont le même sens d'enroulement.
Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention, au moins une cavité d'échange est dotée d'au moins une série de cales adaptées pour être intercalées entre les spires du serpentin de façon à en maintenir l'écartement axial relatif.
Avantageusement et selon l'invention, la cavité d'échange présente des cales en saillie radialement de la paroi interne du carter.
Egalement, avantageusement et selon l'invention, le carter comprend pour chaque chainbre interne, deux coques formant chacune une moitié
de cylindre et assemblées l'une à l'autre par un plan de joint axial. De la sorte, le montage du serpentin et du noyau dans la chambre est facilité et réalisé par mise en place dans l'une des coques puis fermeture de la chambre par recouvrement par l'autre coque et assemblage étanche -notamment par soudure- des deux coques selon leur plan de joint axial.
En outre, avantageusement et selon l'invention, le carter est doté
de lumières de passage des extrémités du serpentin orthogonales à l'axe de la chambre interne. L'échangeur selon l'invention présente ainsi un encombrement axial réduit et son montage est simple, rapide et fiable. En outre, on évite toute erreur du sens de raccordement du serpentin à la source de fluide primaire.
Dans un mode de réalisation avantageux, l'échangeur selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une cavité d'échange unique renfermant un serpentin unique, la cavité d'échange ayant une largeur radiale correspondant au moins sensiblement à la somme de l'épaisseur radiale des nervures tangentielles extérieure et intérieure et du diamètre de la section droite du tube formant le serpentin.
Avantageusement et selon l'invention, au moins une chambre interne, la paroi interne du carter correspondante, chaque noyau et sa paroi, le carter d'échange, chaque serpentin, chaque nervure tangentielle sont globalement cylindriques, notaminent cylindriques de révolution, autour d'un même axe parallèle à
Avantageusement et selon l'invention, la nervure extérieure et la nervure intérieure ont le même sens d'enroulement.
Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention, au moins une cavité d'échange est dotée d'au moins une série de cales adaptées pour être intercalées entre les spires du serpentin de façon à en maintenir l'écartement axial relatif.
Avantageusement et selon l'invention, la cavité d'échange présente des cales en saillie radialement de la paroi interne du carter.
Egalement, avantageusement et selon l'invention, le carter comprend pour chaque chainbre interne, deux coques formant chacune une moitié
de cylindre et assemblées l'une à l'autre par un plan de joint axial. De la sorte, le montage du serpentin et du noyau dans la chambre est facilité et réalisé par mise en place dans l'une des coques puis fermeture de la chambre par recouvrement par l'autre coque et assemblage étanche -notamment par soudure- des deux coques selon leur plan de joint axial.
En outre, avantageusement et selon l'invention, le carter est doté
de lumières de passage des extrémités du serpentin orthogonales à l'axe de la chambre interne. L'échangeur selon l'invention présente ainsi un encombrement axial réduit et son montage est simple, rapide et fiable. En outre, on évite toute erreur du sens de raccordement du serpentin à la source de fluide primaire.
Dans un mode de réalisation avantageux, l'échangeur selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une cavité d'échange unique renfermant un serpentin unique, la cavité d'échange ayant une largeur radiale correspondant au moins sensiblement à la somme de l'épaisseur radiale des nervures tangentielles extérieure et intérieure et du diamètre de la section droite du tube formant le serpentin.
Avantageusement et selon l'invention, au moins une chambre interne, la paroi interne du carter correspondante, chaque noyau et sa paroi, le carter d'échange, chaque serpentin, chaque nervure tangentielle sont globalement cylindriques, notaminent cylindriques de révolution, autour d'un même axe parallèle à
5 la direction axiale de circulation.
En outre, avantageusement et selon l'invention, la largeur radiale d'une cavité d'échange est de l'ordre de lOmm à 151nm, et le diamètre extérieur de la section droite du tube formant le serpentin de cette cavité d'échange est de l'ordre de 7mn1 à 13mm, et l'épaisseur radiale de chaque nervure tangentielle d'écartement est comprise entre lmm et 3mm.
Avantageusement et selon l'invention, le carter et chaque noyau sont formés d'une matière synthétique moulée et chaque serpentin est formé
d'un métal ou d'un alliage métallique.
L'invention concerne aussi un échangeur de chaleur caractérisé
en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante qui se réfère aux figures annexées représentant des modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs, et dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un échangeur selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un premier mode de réalisation d'un échangeur selon un premier mode de réalisation de l'invention, aux différentes portions représentant respectivement de gauche à
droite, le serpentin et le noyau en place et en vue ; le serpentin en coupe et le noyau en vue ; le serpentin en coupe sans le noyau ; ni le serpentin ni le noyau pour illustrer les organes d'écartement, - la figure 3 est une vue schématique partielle en perspective
En outre, avantageusement et selon l'invention, la largeur radiale d'une cavité d'échange est de l'ordre de lOmm à 151nm, et le diamètre extérieur de la section droite du tube formant le serpentin de cette cavité d'échange est de l'ordre de 7mn1 à 13mm, et l'épaisseur radiale de chaque nervure tangentielle d'écartement est comprise entre lmm et 3mm.
Avantageusement et selon l'invention, le carter et chaque noyau sont formés d'une matière synthétique moulée et chaque serpentin est formé
d'un métal ou d'un alliage métallique.
L'invention concerne aussi un échangeur de chaleur caractérisé
en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante qui se réfère aux figures annexées représentant des modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs, et dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un échangeur selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un premier mode de réalisation d'un échangeur selon un premier mode de réalisation de l'invention, aux différentes portions représentant respectivement de gauche à
droite, le serpentin et le noyau en place et en vue ; le serpentin en coupe et le noyau en vue ; le serpentin en coupe sans le noyau ; ni le serpentin ni le noyau pour illustrer les organes d'écartement, - la figure 3 est une vue schématique partielle en perspective
6 d'une coque de carter de l'échangeur des figures 1 et 2, - la figure 4 est une vue schématique partielle en perspective d'une coque de carter de l'échangeur similaire à la figure 3 avec le noyau en place, mais sans le serpentin, et ce à des fins uniquement d'illustration, - la figure 5 est une vue schématique partielle en perspective d'une coque de carter de l'échangeur similaire à la figure 3, avec le serpentin et le noyau en place, - la figure 6 est une vue schématique en coupe transversale de l'échangeur de la figure 2, -les figures 7 à 9 sont des vues en plan représentant respectivement un serpentin, un noyau, et une coque d'un échangeur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, - les figures 10 à 12. sont des vues en plan représentant respectivement un serpentin, un noyau, et une coque d'un échangeur selon un troisième mode de réalisation de l'invention.
Les figures représentent différents modes de réalisation d'un échangeur de chaleur conforme à l'invention pouvant servir par exemple à titre de condenseur dans une pompe à chaleur pour le réchauffage d'eau de piscine.
Cet échangeur comprend ün carter extérieur 1 formé de deux coques la, lb en un matériau rigide, de préférence un matériau synthétique, assemblées l'une à l'autre par un plan de joint périphérique axial 2. Le carter 1 délimite une chambre interne 3 globalement symétrique cylindrique de révolution autour d'un axe 4, et le plan de joint 2 est un plan diamétral de la cllambre interne 3 et de l'axe 4.
L'une la des deux coques la, lb est dotée d'entrées et sorties traversantes, d'une part, pour des extrémités d'au moins un serpentin 5 incorporé dans la chambre interne 3, et d'autre part, pour un liquide secondaire qui peut circuler dans la chambre interne 3, au contact du(des) serpentin(s) 5. Dans les exemples représentés figures 1 à 6 et 10 à 12, un seul serpentin 5 est incorporé dans la chambre interne 3.
La chambre interne 3 renferme également un noyau 6 cylindrique
Les figures représentent différents modes de réalisation d'un échangeur de chaleur conforme à l'invention pouvant servir par exemple à titre de condenseur dans une pompe à chaleur pour le réchauffage d'eau de piscine.
Cet échangeur comprend ün carter extérieur 1 formé de deux coques la, lb en un matériau rigide, de préférence un matériau synthétique, assemblées l'une à l'autre par un plan de joint périphérique axial 2. Le carter 1 délimite une chambre interne 3 globalement symétrique cylindrique de révolution autour d'un axe 4, et le plan de joint 2 est un plan diamétral de la cllambre interne 3 et de l'axe 4.
L'une la des deux coques la, lb est dotée d'entrées et sorties traversantes, d'une part, pour des extrémités d'au moins un serpentin 5 incorporé dans la chambre interne 3, et d'autre part, pour un liquide secondaire qui peut circuler dans la chambre interne 3, au contact du(des) serpentin(s) 5. Dans les exemples représentés figures 1 à 6 et 10 à 12, un seul serpentin 5 est incorporé dans la chambre interne 3.
La chambre interne 3 renferme également un noyau 6 cylindrique
7 de révolution coaxial, c'est-à-dire présentant une paroi 7 cylindrique de révolution autour du même axe 4 que la chambre 3. Le carter 1 présente par ailleurs également une paroi interne 8 globalement cylindrique symétrique de révolution autour de l'axe 4, délimitant la chambre interne 3.
Ainsi, une cavité d'échange 9 annulaire globalement symétrique cylindrique de révolution autour du même axe 4 est délimitée entre la paroi interne 8 du carter 1 et la paroi 7 du noyau 6, et ce, entre les deux extrémités axiales de la chambre 3.
La coque la présente à l'une 10 de ses extrémités axiales, une lumière 11 traversante, conununiquant entre l'extérieur et la cavité d'échange 9, pour le passage du liquide secondaire, et une lumière 12 traversante communiquant également entre l'extérieur et la cavité d'échange 9 pour le passage d'une extrémité 13 du serpentin 5, pour la circulation d'un fluide primaire dans ce serpentin 5 tubulaire creux hélicoïdal.
De même, à l'autre extrémité axiale 14 de la coque 1a, il est prévu une lumière 15 traversante communiquant entre l'extérieur et la cavité
d'échange 9 pour le passage du liquide secondaire, et une lumière 16 traversante communiquant entre l'extérieur et la cavité d'échange 9, pour le passage d'une autre extrémité 17 du serpentin 5.
Les coques la, lb formerit chacune une moitié de cylindre, et le plan de joint 2 est globalement rectangulaire. De préférence, les lumières 11, 15 de passage du,liquide secondaire situées aux extrémités opposées 10, 14 sont elles-mêmes diagonalement opposées par rapport au plan de joint 2.
De même, les lumières 12, 16 pour le passage des extrémités du serpentin 5 sont de préférence diagonalement opposées par rapport au plan de joint rectangulaire 2. En outre, il est à noter que les lumières de passage 12, 16 pour les extrémités 13, 17 du serpentin 5 à travers le carter 1 sont orthogonales à
l'axe 4 de la chambre interne 3. Cette disposition permet notamment de faciliter le montage du serpentin 5, d'éviter toute erreur de connexion dans le sens de circulation du fluide
Ainsi, une cavité d'échange 9 annulaire globalement symétrique cylindrique de révolution autour du même axe 4 est délimitée entre la paroi interne 8 du carter 1 et la paroi 7 du noyau 6, et ce, entre les deux extrémités axiales de la chambre 3.
La coque la présente à l'une 10 de ses extrémités axiales, une lumière 11 traversante, conununiquant entre l'extérieur et la cavité d'échange 9, pour le passage du liquide secondaire, et une lumière 12 traversante communiquant également entre l'extérieur et la cavité d'échange 9 pour le passage d'une extrémité 13 du serpentin 5, pour la circulation d'un fluide primaire dans ce serpentin 5 tubulaire creux hélicoïdal.
De même, à l'autre extrémité axiale 14 de la coque 1a, il est prévu une lumière 15 traversante communiquant entre l'extérieur et la cavité
d'échange 9 pour le passage du liquide secondaire, et une lumière 16 traversante communiquant entre l'extérieur et la cavité d'échange 9, pour le passage d'une autre extrémité 17 du serpentin 5.
Les coques la, lb formerit chacune une moitié de cylindre, et le plan de joint 2 est globalement rectangulaire. De préférence, les lumières 11, 15 de passage du,liquide secondaire situées aux extrémités opposées 10, 14 sont elles-mêmes diagonalement opposées par rapport au plan de joint 2.
De même, les lumières 12, 16 pour le passage des extrémités du serpentin 5 sont de préférence diagonalement opposées par rapport au plan de joint rectangulaire 2. En outre, il est à noter que les lumières de passage 12, 16 pour les extrémités 13, 17 du serpentin 5 à travers le carter 1 sont orthogonales à
l'axe 4 de la chambre interne 3. Cette disposition permet notamment de faciliter le montage du serpentin 5, d'éviter toute erreur de connexion dans le sens de circulation du fluide
8 primaire, et, par ailleurs, de réduire l'encombrement axial de l'échangeur selon l'invention.
Le serpentin 5 est de préférence de type tubulaire creux hélicoïdal à spires non jointives enroulées autour d'un axe de symétrie qui coïncide avec l'axe 4 lorsque le serpentin 5 est en place dans la cavité d'échange 9.
Il est à noter que le serpentin 5 peut présenter une série de spires enroulées dans un seul sens entre ses deux extrémités axiales, ou au contraire, plusieurs séries de spires les unes autour des autres, c'est-à-dire plusieurs épaisseurs cylindriques de spires coaxiales formant des aller-retour du fluide primaire à l'intérieur de la cavité d'échange 9.
Plusieurs serpentins 5 coaxiaux peuvent aussi être prévus, comme dans le deuxième mode de réalisation représenté figures 7 à 9 où l'échangeur comprend deux serpentins 5 coaxiaux. Dans ce cas, la coque la présente à son extrémité
axiale 10 deux lumières 12 pour le passage des extrémités 13 des deux serpentins 5, et à
son autre extrémité axiale 14, deux lumières 16 pour le passage des autres extrémités 17 des deux serpentins 5. Deux circulations indépendantes de fluide primaire peuvent ainsi être réalisées dans la cavité d'échange 9, une dans chaque serpentin 5.
Des tiges d'écartement 21 longitudinales, c'est-à-dire parallèles à l'axe 4 sont de préférence interposées entre les deux serpentins coaxiaux 5.
Chaque serpentin 5 peut être avantageusement formé d'un tube en métal ou alliage métallique -notamment en titane ou alliage de titane-.
Dans l'échangeur selon l'invention, la paroi interne 8 du carter 1 présente au moins une nervure tangentielle d'écartement 18 s'étendant en saillie radialement vers l'axe 4 sur une certaine épaisseur de façon à écarter le serpentin 5 en regard de cette paroi 8. Uné telle nervure tangentielle est en outre adaptée pour ne pas empêcher toute circulation de liquide secondaire selon la direction axiale entre ladite paroi 8 et le serpentin 5. En effet, dans le cas contraire, la nervure tangentielle 18 n'aurait pas d'intérêt spécifique (par rapport à un contact direct du serpentin 5 avec la paroi 8).
Dans les exemples représentés, et avantageusement et selon
Le serpentin 5 est de préférence de type tubulaire creux hélicoïdal à spires non jointives enroulées autour d'un axe de symétrie qui coïncide avec l'axe 4 lorsque le serpentin 5 est en place dans la cavité d'échange 9.
Il est à noter que le serpentin 5 peut présenter une série de spires enroulées dans un seul sens entre ses deux extrémités axiales, ou au contraire, plusieurs séries de spires les unes autour des autres, c'est-à-dire plusieurs épaisseurs cylindriques de spires coaxiales formant des aller-retour du fluide primaire à l'intérieur de la cavité d'échange 9.
Plusieurs serpentins 5 coaxiaux peuvent aussi être prévus, comme dans le deuxième mode de réalisation représenté figures 7 à 9 où l'échangeur comprend deux serpentins 5 coaxiaux. Dans ce cas, la coque la présente à son extrémité
axiale 10 deux lumières 12 pour le passage des extrémités 13 des deux serpentins 5, et à
son autre extrémité axiale 14, deux lumières 16 pour le passage des autres extrémités 17 des deux serpentins 5. Deux circulations indépendantes de fluide primaire peuvent ainsi être réalisées dans la cavité d'échange 9, une dans chaque serpentin 5.
Des tiges d'écartement 21 longitudinales, c'est-à-dire parallèles à l'axe 4 sont de préférence interposées entre les deux serpentins coaxiaux 5.
Chaque serpentin 5 peut être avantageusement formé d'un tube en métal ou alliage métallique -notamment en titane ou alliage de titane-.
Dans l'échangeur selon l'invention, la paroi interne 8 du carter 1 présente au moins une nervure tangentielle d'écartement 18 s'étendant en saillie radialement vers l'axe 4 sur une certaine épaisseur de façon à écarter le serpentin 5 en regard de cette paroi 8. Uné telle nervure tangentielle est en outre adaptée pour ne pas empêcher toute circulation de liquide secondaire selon la direction axiale entre ladite paroi 8 et le serpentin 5. En effet, dans le cas contraire, la nervure tangentielle 18 n'aurait pas d'intérêt spécifique (par rapport à un contact direct du serpentin 5 avec la paroi 8).
Dans les exemples représentés, et avantageusement et selon
9 PCT/FR2005/001858 l'invention, la nervure tangentielle 18 est une nervure hélicoïdale, c'est-à-dire s'étendant sous la forme d'une hélice continue à spires non jointives entre les deux extrémités axiales de la paroi intérne 8. Cette nervure hélicoïdale 18 est formée par les deux coques la, lb. La nervure hélicoïdale 18 présente un pas et/ou un sens d'enroulement tel que le serpentin 5 vient au contact de cette nervure hélicoïdale 18 selon des zones de contact essentiellement ponctuelles. Il est à noter à cet égard que l'invention va à l'encontre de tous les montages connus antérieurement dans lesquels les organes d'écartement étaient adaptés également pour épouser les formes du serpentin afin d'en bloquer les spires par rapport au carter. Au contraire, dans un échangeur selon l'invention, la nervure hélicoïdale 18 ménagée sur la paroi interne 8 du carter 1, dite nervure extérieure 18, vient au contact des portions du serpéntin 5 qui sont radialement les plus éloignées de l'axe 4.
Ainsi, avantageusement, le sens d'enroulement de la nervure hélicoïdale extérieure 18 est opposé à celui du serpentin 5 en regard. En outre, le pas de la nervure hélicoïdale extérieure 18 est supérieur à celui du serpentin 5, et par exemple compris entre 1,5 et trois fois celui du serpentin 5 en regard. De ce fait, la circulation du liquide secondaire dans la cavité d'échange 9 peut être effectuée selon la direction axiale. Néanmoins, la nervure hélicoïdale entraîne des perturbations à cette circulation axiale et des mouvements tourbillonnants du liquide secondaire autour du tube formant le serpentin 5, ce qui favorise l'échange thermique.
De même, la paroi 7 du noyau 6 est dotée d'une nervure tangentielle 19, également avantageusement sous la forme d'une nervure hélicoïdale de sens d'enroulement opposé à celui du serpentin 5, c'est-à-dire identique à
celui de la nervure. hélicoïdale 18 de la paroi interne 8 du carter 1.
Ainsi, dans les exemples représentés et selon l'invention, dans la cavité d'échange 9, la paroi interne 8 du carter 1 présente une nervure hélicoïdale d'écartement, dite nervure extérieure 18, et le noyau 6 présente une nervure hélicoïdale d'écartement, dite nervure intérieure 19.
De préférence, avantageusement et selon l'invention, le pas de la nervure intérieure 19 est différent du pas de la nervure extérieure 18. En particulier, de bons résultats ont été obtenus avec une nervure extérieure 18 présentant un pas supérieur à celui de la nervure intérieure 19, lui-même supérieur au pas du serpentin 5 contenu dans la cavité d'échange 9. Le troisième mode de réalisation représenté figures 5 10 à 12 diffère du premier mode de réalisation représenté figures 1 à 6 par le noinbre de spires du seipentin 5 qui est plus faible. Dans ce cas, le serpentin est de. moindre longueur et l'une 17 de ses extrémités axiales peut sortir de la coque la par une lumière 16, située axialement à distance appropriée de l'autre lumière 12 prévue à
l'extrémité
axiale 10 de la coque la. La puissance thermique de l'échangeur est plus faible. Il est à
Ainsi, avantageusement, le sens d'enroulement de la nervure hélicoïdale extérieure 18 est opposé à celui du serpentin 5 en regard. En outre, le pas de la nervure hélicoïdale extérieure 18 est supérieur à celui du serpentin 5, et par exemple compris entre 1,5 et trois fois celui du serpentin 5 en regard. De ce fait, la circulation du liquide secondaire dans la cavité d'échange 9 peut être effectuée selon la direction axiale. Néanmoins, la nervure hélicoïdale entraîne des perturbations à cette circulation axiale et des mouvements tourbillonnants du liquide secondaire autour du tube formant le serpentin 5, ce qui favorise l'échange thermique.
De même, la paroi 7 du noyau 6 est dotée d'une nervure tangentielle 19, également avantageusement sous la forme d'une nervure hélicoïdale de sens d'enroulement opposé à celui du serpentin 5, c'est-à-dire identique à
celui de la nervure. hélicoïdale 18 de la paroi interne 8 du carter 1.
Ainsi, dans les exemples représentés et selon l'invention, dans la cavité d'échange 9, la paroi interne 8 du carter 1 présente une nervure hélicoïdale d'écartement, dite nervure extérieure 18, et le noyau 6 présente une nervure hélicoïdale d'écartement, dite nervure intérieure 19.
De préférence, avantageusement et selon l'invention, le pas de la nervure intérieure 19 est différent du pas de la nervure extérieure 18. En particulier, de bons résultats ont été obtenus avec une nervure extérieure 18 présentant un pas supérieur à celui de la nervure intérieure 19, lui-même supérieur au pas du serpentin 5 contenu dans la cavité d'échange 9. Le troisième mode de réalisation représenté figures 5 10 à 12 diffère du premier mode de réalisation représenté figures 1 à 6 par le noinbre de spires du seipentin 5 qui est plus faible. Dans ce cas, le serpentin est de. moindre longueur et l'une 17 de ses extrémités axiales peut sortir de la coque la par une lumière 16, située axialement à distance appropriée de l'autre lumière 12 prévue à
l'extrémité
axiale 10 de la coque la. La puissance thermique de l'échangeur est plus faible. Il est à
10 noter cependant que le noyau 6 et les coques la, lb peuvent rester similaires à celles des autres modes de réalisation, au bénéfice d'un faible coût de production.
D'autres exemples de réalisation sont possibles. Il est possible par exemple de prévoir d'autres variantes de réalisation dans lesquelles le nombre et/ou le pas de nervures et/ou leur sens d'enroulement sont différents de ceux représentés.
Le serpentin 5 est donc au contact de la'nervure intérieure 19 selon des zones de contact essentiellement ponctuelles, et ne vient pas au contact direct de la paroi 7 du noyau 6. Ces nervures hélicoïdales 18, 19 autorisent la circulation axiale du liquide secondaire mais imposent des mouvements tourbillonnants à ce liquide secondaire autour du tube du serpentin 5.
De préférence, chaque nervure tangentielle 18, 19 présente une surface de contact avec le serpentin 5 qui est plane. Avantageusement, la section droite transversale de chaque nervure tangentielle 18, 19 est polygonale, notamment rectangulaire, carrée ou trapézoïdale.
Simultanément, il est avantageux de maintenir l'écartement axial relatif des différentes spires du serpentin 5 pour éviter tout phénomène de vibration ou de déplacement de ces spires lors_de la circulation du liquide secondaire dans la cavité
d'échange 9. Dès lors, avantageusement, la 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. Avantageusement, ces cales 20 peuvent
D'autres exemples de réalisation sont possibles. Il est possible par exemple de prévoir d'autres variantes de réalisation dans lesquelles le nombre et/ou le pas de nervures et/ou leur sens d'enroulement sont différents de ceux représentés.
Le serpentin 5 est donc au contact de la'nervure intérieure 19 selon des zones de contact essentiellement ponctuelles, et ne vient pas au contact direct de la paroi 7 du noyau 6. Ces nervures hélicoïdales 18, 19 autorisent la circulation axiale du liquide secondaire mais imposent des mouvements tourbillonnants à ce liquide secondaire autour du tube du serpentin 5.
De préférence, chaque nervure tangentielle 18, 19 présente une surface de contact avec le serpentin 5 qui est plane. Avantageusement, la section droite transversale de chaque nervure tangentielle 18, 19 est polygonale, notamment rectangulaire, carrée ou trapézoïdale.
Simultanément, il est avantageux de maintenir l'écartement axial relatif des différentes spires du serpentin 5 pour éviter tout phénomène de vibration ou de déplacement de ces spires lors_de la circulation du liquide secondaire dans la cavité
d'échange 9. Dès lors, avantageusement, la 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. Avantageusement, ces cales 20 peuvent
11 être formées en saillie de la paroi interne 8 du carter 1, radialement vers l'intérieur (c'est-à-dire vers l'axe 4), par exemple de part et d'autre du plan de joint 2, sur chacune des coques la, lb. Ces cales 20 peuvent être formées par exemple de cloisons minces et radiales adaptées pour recevoir entre elles le tube du serpentin 5.
Le serpentin 5 est ainsi parfaitement bloqué à l'intérieur de la cavité d'échange 9, d'une part, radialement, entre les nervures extérieure 18 et intérieure 19, et d'autre part, axialement, par les cales 20.
Il est à noter que les cales 20 ne s'étendent pas sur toute la périphérie de la paroi interne 8 et ce, pour ne pas empêcher la circulation axiale du liquide secondaire dans la cavité d'échange 9.
Dans les exemples représentés figures 1 à 6 et 10 à 12, l'échangeur comprend une seule cavité d'échange 9, un seul serpentin 5 avec un seul noyau central 6. La largeur radiale de la cavité d'échange 9 peut être de l'ordre de lOmm à 15mm et le diamètre extérieur de la section droite du tube formant le serpentin 5 est de l'ordre de 7mm à 13mm. L'épaisseur radiale de chaque nervure 18, 19 peut être comprise entre lmm et 3mm.
Il est à noter cependant que l'invention est tout aussi bien applicable à un échangeur doté de plusieurs cavités d'échange 9, avec plusieurs serpentins montés en parallèle ou en série. Le principe de l'invention consistant à
prévoir des nervures tangentielles d'écartement sur le noyau 6, et, sur la paroi interne 8 du carter, peut être appliqué à toute forme de cavité d'échange.
Le carter 1 et le noyau 6 peuvent être formés d'une matière synthétique moulée -notamment en polyamide- qui présente l'avantage de la légèreté, d'un faible coût, d'une grande rigidité et d'une grande solidité, et permet également la réalisation des deux coques la, lb et leur soudure relative l'une à l'autre, par exemple par soudure par vibrations. Cette soudure présente une bonne étanchéité, est fiable et d'une grande durée de vie.
Les extrémités 13, 17 du serpentin 5 traversent les lumières 12, 16 correspondantes du carter 1. Un raccord étanche est avantageusement vissé
sur
Le serpentin 5 est ainsi parfaitement bloqué à l'intérieur de la cavité d'échange 9, d'une part, radialement, entre les nervures extérieure 18 et intérieure 19, et d'autre part, axialement, par les cales 20.
Il est à noter que les cales 20 ne s'étendent pas sur toute la périphérie de la paroi interne 8 et ce, pour ne pas empêcher la circulation axiale du liquide secondaire dans la cavité d'échange 9.
Dans les exemples représentés figures 1 à 6 et 10 à 12, l'échangeur comprend une seule cavité d'échange 9, un seul serpentin 5 avec un seul noyau central 6. La largeur radiale de la cavité d'échange 9 peut être de l'ordre de lOmm à 15mm et le diamètre extérieur de la section droite du tube formant le serpentin 5 est de l'ordre de 7mm à 13mm. L'épaisseur radiale de chaque nervure 18, 19 peut être comprise entre lmm et 3mm.
Il est à noter cependant que l'invention est tout aussi bien applicable à un échangeur doté de plusieurs cavités d'échange 9, avec plusieurs serpentins montés en parallèle ou en série. Le principe de l'invention consistant à
prévoir des nervures tangentielles d'écartement sur le noyau 6, et, sur la paroi interne 8 du carter, peut être appliqué à toute forme de cavité d'échange.
Le carter 1 et le noyau 6 peuvent être formés d'une matière synthétique moulée -notamment en polyamide- qui présente l'avantage de la légèreté, d'un faible coût, d'une grande rigidité et d'une grande solidité, et permet également la réalisation des deux coques la, lb et leur soudure relative l'une à l'autre, par exemple par soudure par vibrations. Cette soudure présente une bonne étanchéité, est fiable et d'une grande durée de vie.
Les extrémités 13, 17 du serpentin 5 traversent les lumières 12, 16 correspondantes du carter 1. Un raccord étanche est avantageusement vissé
sur
12 chaque lumière 12, 16 autour de l'extrémité tubulaire du serpentin 5, du côté
extérieur.
Un tel raccord étanche est lui-même bien connu.
L'invention est avantageusement applicable à la réalisation d'un condenseur pour pompe à chaleur de réchauffage d'eau de piscine. Dans ce cas, l'une des lumières 11, 15 est reliée au circuit de la pompe à chaleur pour former une entrée d'eau dans la cavité d'échange 9 et l'autre lumière 15, 11 forme la sortie de l'eau hors de cette cavité d'échange 9. L'eau entre dans la cavité -d'échange 9 essentiellement sous forme de vapeur et ressort essentiellement sous forme liquide. Les extrémités de chaque serpentin 5 sont reliées quant à elles à un circuit de fluide primaire qui est dans l'exemple un fluide frigorifique permettant de refroidir l'eau dans son passage dans la cavité d'échange 9. De préférence, la circulation dans le(s) serpentin(s) 5 s'effectue à
contre-courant de la circulation de l'eau dans la cavité d'échange 9. Ainsi, l'extrémité
17 de cllaque serpentin 5 située à la même extrémité axiale du carter 1 que la sortie d'eau 15 constitue l'entrée du fluide primaire dans le serpentin 5, et ce fluide primaire sort par l'extrémité opposée 13 du serpentin 5 qui est à la même extrémité
axiale que l'entrée d'eau 11.
L'invention peut faire l'objet de très nombreuses variantes de réalisation et d'autres applications que celles décrites ci-dessus et représentées sur les figures.
Par exemple, les nervures hélicoïdales 18, 19 peuvent être remplacées par des nervures tangentielles en forme de secteurs toriques ou annulaires s'étendant dans des plans radiaux par rapport à l'axe 4 et interposées en quinconce le long de la paroi interne 8 du carter 1 et du noyau 6. Egalement, au lieu de nervures hélicoïdales continues, on peut prévoir des nervures en portion d'hélice interrompues, et/ou décalées, avec des pas différents ou non ... Le carter d'échange, le(s) serpentin(s) et le noyau peuvent ne pas être symétriques autour d'un axe ni cylindriques, ou peuvent être cylindriques de base non circulaire ...
EXEMPLE
On réalise des tests comparatifs entre un échangeur de chaleur,
extérieur.
Un tel raccord étanche est lui-même bien connu.
L'invention est avantageusement applicable à la réalisation d'un condenseur pour pompe à chaleur de réchauffage d'eau de piscine. Dans ce cas, l'une des lumières 11, 15 est reliée au circuit de la pompe à chaleur pour former une entrée d'eau dans la cavité d'échange 9 et l'autre lumière 15, 11 forme la sortie de l'eau hors de cette cavité d'échange 9. L'eau entre dans la cavité -d'échange 9 essentiellement sous forme de vapeur et ressort essentiellement sous forme liquide. Les extrémités de chaque serpentin 5 sont reliées quant à elles à un circuit de fluide primaire qui est dans l'exemple un fluide frigorifique permettant de refroidir l'eau dans son passage dans la cavité d'échange 9. De préférence, la circulation dans le(s) serpentin(s) 5 s'effectue à
contre-courant de la circulation de l'eau dans la cavité d'échange 9. Ainsi, l'extrémité
17 de cllaque serpentin 5 située à la même extrémité axiale du carter 1 que la sortie d'eau 15 constitue l'entrée du fluide primaire dans le serpentin 5, et ce fluide primaire sort par l'extrémité opposée 13 du serpentin 5 qui est à la même extrémité
axiale que l'entrée d'eau 11.
L'invention peut faire l'objet de très nombreuses variantes de réalisation et d'autres applications que celles décrites ci-dessus et représentées sur les figures.
Par exemple, les nervures hélicoïdales 18, 19 peuvent être remplacées par des nervures tangentielles en forme de secteurs toriques ou annulaires s'étendant dans des plans radiaux par rapport à l'axe 4 et interposées en quinconce le long de la paroi interne 8 du carter 1 et du noyau 6. Egalement, au lieu de nervures hélicoïdales continues, on peut prévoir des nervures en portion d'hélice interrompues, et/ou décalées, avec des pas différents ou non ... Le carter d'échange, le(s) serpentin(s) et le noyau peuvent ne pas être symétriques autour d'un axe ni cylindriques, ou peuvent être cylindriques de base non circulaire ...
EXEMPLE
On réalise des tests comparatifs entre un échangeur de chaleur,
13 dit échangeur témoin, selon le premier mode de réalisation de l'invention et un échangeur thermique, dit échangeur étalon, similaire à l'échangeur témoin sauf pour ce qui concerne le sens d'enroulement des nervures tangentielles et le sens d'enroulement du serpentin qui sont, dans l'échangeur étalon, orientés selon un même sens d'enroulement, contrairement à l'invention.
On fait circuler dans chacuri des échangeurs thermiques du test, de l'eau à 24 C selon un débit de 5 m3/heure dans la cavité d'échange et en faisant circuler, à contre-courant de la circulation de l'eau dans la cavité
d'échange, de l'eau à
90 C selon un débit de 10 m3/heure dans le serpentin. Après une période de mise en température d' au moins 15 minutes de l'échangeur témoin et de l'échangeur étalon, au moins cinq relevés de la température du liquide secondaire sortant de chacun des deux échangeurs thermiques du test sont effectués à intervalles réguliers sur une durée d'une heure. Une moyenne de la température obtenue en sortie de chaque échangeur thermique est calculée à partir de ces relevés.
On constate que le liquide secondaire en sortie de l'échangeur témoin présente une température moyenne supérieure de 1,5 C à celle du liquide secondaire en sortie de l'échangeur étalon. Cet écart de température correspond à un gain en puissance thermique de 8,7% pour l'échangeur témoin par rapport à
l'échangeur étalon.
On fait circuler dans chacuri des échangeurs thermiques du test, de l'eau à 24 C selon un débit de 5 m3/heure dans la cavité d'échange et en faisant circuler, à contre-courant de la circulation de l'eau dans la cavité
d'échange, de l'eau à
90 C selon un débit de 10 m3/heure dans le serpentin. Après une période de mise en température d' au moins 15 minutes de l'échangeur témoin et de l'échangeur étalon, au moins cinq relevés de la température du liquide secondaire sortant de chacun des deux échangeurs thermiques du test sont effectués à intervalles réguliers sur une durée d'une heure. Une moyenne de la température obtenue en sortie de chaque échangeur thermique est calculée à partir de ces relevés.
On constate que le liquide secondaire en sortie de l'échangeur témoin présente une température moyenne supérieure de 1,5 C à celle du liquide secondaire en sortie de l'échangeur étalon. Cet écart de température correspond à un gain en puissance thermique de 8,7% pour l'échangeur témoin par rapport à
l'échangeur étalon.
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.
- 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).
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).
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).
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).
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).
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.
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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