FR2466731A1 - Absorbeur tubulaire a fluide caloporteur monte flottant dans son cadre - Google Patents

Abstract

Absorbeur de rayonnement thermique du type à tubes à ailettes reliés à deux collecteurs montés dans un cadre rigide. Les collecteurs 2 sont fixés rigidement au cadre 1 à une seule extrémité, l'autre restant libre axialement, guidée par un collier 4. Les collecteurs 2 sont équipés de fourreaux 5 à joints toriques dans lesquels viennent se monter par simple emboîtage des tubes à ailettes constitués d'un tube de cuivre sur lequel est rapportée une feuille de cuivre par soudage à la molette. L'invention peut être utilisée pour la fabrication d'absorbeurs constitués d'éléments modulaires de faibles dimensions et à assembler sur le lieu d'utilisation. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

Lt invention est relative aux absorbeurs de rayonnement calorifique utilisant un fluide caloporteur, et plus particulièrement aux absorbeurs de type tubulaire.

Les absorbeurs sont montés dans un cadre rigide et fixe, et des problèmes de différences de dilatation entre l'absorbeur et son cadre se posent toujours. Ces problemes sont résolus avec plus ou moins d'efficacité pour certains types d'absorbeurs mais n'ont pas trouvé de solution satisfaisante pour d'autres, tels que ceux de type tubulaire. Ainsi on peut classer les absorbeurs à fluide caloporteur connus en trois types examinés ci-après.

Dans les absorbeurs constitués de deux films plastiques entre lesquels circule le fluide caloporteur, l'entrée et la sortie du fluide sont fixés sur l'isolation et les dilatations sont entièrement prises en charge par la souplesse et l'élasticité des films qui peuvent onduler.

Dans les absorbeurs constitués d'une ou de deux tôles soudées et incorporant un circuit pour le fluide caloporteur, l'ensemble forme une plaque très rigide portant les entrées et sorties à ses extrémités. Si ces embouts d'entrée et sortie sont solidarisés du cadre, celui-ci n'ayant pas le même comportement en dilatation que la plaque, des déformations plastiques sont inévitables et la rupture pratiquement inéluctable à brève échéance. Un montage flottant de la plaque dans le cadre, bien qu'envisageable est malaisé et la tenue de la plaque de l'absorbeur dans le cadre n'est pas satisfaisante.

Dans les absorbeurs formés de tubes à ailettes reliés à leurs ex trémités d'entrée et sortie à deux collecteurs de gros diamètre, le montage est fait soit par soudage des tubes sur les collecteurs, soit par raccordement et blocage au moyen d'écrous et rondelles d'étanchéité, le tout formant un absorbeur très rigide qu'il est ensuite nécessaire de monter flottant dans son cadre pour encaisser les différences de dilatation.

Cette dernière construction est intéressante du fait de son efficacite thermique et permet en outre la réalisation d'absorbeurs à la demande, en toute largeur et toute longueur, sans outillage supplémentaire ou particulier, et par conséquent, elle tend de plus en plus à se généraliser. Cependant, aucune solution n'a encore été apportée au probleme de la fixation rigide des entrées et sorties sur le cadre, ce qui assurerait un montage très aisé des collecteurs.

La présente invention-apporte une solution à ce probleme par un montage flottant en tous sens de l'absorbeur dans son cadre tout en utilisant ce cadre pour la fixation rigide des collecteurs.

Pour l'intelligence de la description qui suit, on se référera aux dessins, parmi lesquels: - la figure 1 représente schématiquement en plan, tubes à ailettes enlevés,sauf deux en pointillés, un absorbeur selon l'invention.

- la figure 2 est une vue de bout d'un tube à ailettes utilisé conformé- ment à l'invention.

- la figure 3 montre en A le montage d'un tube à ailettes sur un collecteur, vu de l'extérieur, et en B le même montage en coupe axiale.

On voit à la figure 1, representé schématiquement, un cadre 1 rigide, rectangulaire, destiné à recevoir l'ensemble de l'absorbeur proprement dit. Sur deux côtés opposés du cadre 1 et au voisinage de deux angles diagonalement opposés viennent se fixer de façon rigide deux collecteurs 2, qui s'étendent parallèlement aux deux autres côtés du cadre 1. Cette fixation se fait par tout moyen conventionnel approprié, par exemple vissage ou boulonnage, la sortie du collecteur 2 étant axiale comme représenté , ou normale à son axe, ce qui ne présenterait pas de problème particulier. Entre chaque collecteur 2 et le cadre-1 est interposé un élément isolant 3 qui supprime tout pont de conduction thermique entre le cadre 1 et le collecteur 2. L'extrémité de chaque collecteur 2, opposée à sa fixation au cadre 1 qui vient d'être évoquée, est fermée et libre axialement.

Le collecteur 2 est cependant maintenu au voisinage de cette extrémité par un collier coulissant 4 solidaire du côté adjacent du cadre 1. Sous l'effet des dilatations, le collecteur 2 pourra ainsi jouer axialement dans le collier 4 sans induire de contraintes différentielles dans le cadre 1.

Chaque collecteur 2 est équipe à intervalles réguliers de piquages 5 rapportes par exemple par brasage et destinés à recevoir les extrémités de tubes à ailettes 6. Le dernier piquage 5 est de préférence situé le plus prés possible de l'extrémité fermée du collecteur 2. Cette disposition qui permet de faire une économie de matière non négligeable est favorisée par la conception des tubes 6, dont les ailettes, comme on le comprendra par la suite, peuvent recouvrir complètement le collecteur 2, ce qui permet de donner à l'absorbeur à peu près toute géométrie souhaitée tout en gardant une surface d'absorption maximale.

A la figure 2 est représenté, vu de bout, un tube à ailettes 6 selon l'invention. Les tubes à ailettes utilises jusqu'à present dans les absorbeurs sont en general constitués par un tube proprement dit en cuivre sur lequel sont rapportées par sertissage des ailettes d'aluminium d'épaisseur croissante du bord de l'ailette vers le tube pour une bonne distribution du flux thermique. (es ailettes d'aluminium à épaisseur variable sont difficiles à fabriquer de façon industrielle.

Une autre technique connue consiste à utiliser des ailettes en cuivre d'épaisseur constante et rapportées sur le tube de cuivre par soudage au plomb. Le plomb de la soudure n'assure une bonne liaison que jusqu'à une température qui doit rester relativement basse, ce qui exclut de nombreuses applications. En outre l'épaisseur est souvent insuffisante pour assurer un bon écoulement du flux thermique vers le tube.Selon l'invention les ailettes 7 sont constituées par du cuivre en feuille d'épaisseur constante directement soudée à la molette en continu sur le tube de cuivre 8, en l'enveloppant au moins partiellement et en débordant de part et d'autre, donc sans métal d'apport et donc sans risques de désolidarisation à temperature élevee. De préférence,et comme représenté, on aura deux feuilles superposées soudées à la molette sur le tube 8, la feuille inférieure prenant naissance dans une région intermédiaire entre le bord extrême de l'ailette 7 et le tube 8 et s'écartant ensuite de la feuille supérieure pour envelopper le tube 8 par dessous.

Cette disposition améliore considérablement le transfert de chaleur vers le tube.0n obtient ainsi des tubes à ailettes qui ne sont paszplus lourds ni plus chers que les tubes conventionnels bien que l'aluminium soit réputé être bon marché. Le cuivre présente en outre par rapport à l'aluminium des avantages thermiques et optiques importants. Par ailleurs, cette technique permet de recouvrir le tube conducteur du fluide caloporteur d'une surface d'absorption maximale impossible à obtenir avec l'aluminium.

Les tubes à ailettes 6 sont enfichés à leurs extrémites dans les piquages 5 des collecteurs 2. Ce montage est représenté à la figure 3.

A cet effet les piquages 5 comprennent un fourreau 9 soudé ou brasé, alesé éventuellement avec une butée 10 pour recevoir l'extrémité d'un tube 6.

Le fourreau 9 présente une ouverture conique 11 pour faciliter l'introduction des tubes 8 et une gorge intérieure 12 dans laquelle vient se loger un joint torique 13. Le tube 8 n'est en principe jamais introduit jusqu'à la butée 10 si celle-ci est présente. Le joint torique 13 assure l'etan- chéité entre l'intérieur et l'extérieur du tube 8 tout en permettant à celui-ci un déplacement axial qui peut être causé par ses dilatations. L'as sujettissement des tubes à ailettes 6 est complet', au centre, par une fixation de type usuel au bloc d'isolation qui se trouve immédiatement sous l'absorbeur.

On voit que le montage des tubes à ailettes 6 sur les collecteurs 2 est extrêmement simple. Il suffit en effet de faire dans l'ailette 7 une découpe suffisante pour pouvoir engager l'extrémité du tube 8 proprement dit dans le fourreau 5, 1'ailette 7 venant de part et d'autre recouvrir le collecteur 2, ce qui facilite considérablement le positionnement puisque l'ailette 7 empêche le tube 8 de tourner sur lui-même.

L'assemblage de l'absorbeur se fait séparément élément par élément dans le cadre, les collecteurs d'abord puis les tubes à ailettes. La conception de ces éléments permet de les réaliser sur de tres grandes longueurs,-pouvant aller jusqu'à six mètres, ce qui selon la technique connue n'est pas envisageable. En outre, tous les éléments peuvent être li vrés séparément non montés sur le lieu d'utilisation, ce qui facilite considerablement l'emballage, le transport et le stockage, alors que jus qu'à présent, les absorbeurs devaient être assembles sur le lieu de fabrication et acheminés montés. La fabrication industrielle d'éléments standards de petites dimensions est par ailleurs rendue possible pour, après assemblage, constituer des absorbeurs de grandes dimensions à partir d'éléments modulaires enfichables.

Dans l'absorbeur qui vient d'être décrit, les éléments peuvent se dilater librement sans effet néfaste sur l'assemblage en particulier au niveau des liaisons des collecteurs au cadre, des tubes aux collecteurs et, au centre, des tubes lisolation. Par ailleurs, la conception même des tubes à ailettes permet l'obtention d'une surface d'absorption maximale, donc d'obtenir des absorbeurs d'une efficacité très supérieure à ce que peut offrir la technique connue.

Claims (11)

Revendications

1. Absorbeur de rayonnement thermique du type à tubes à ailettes reliés à deux collecteurs montés dans un cadre rigide, caractérisé par le fait que les collecteurs sont fixés au cadre de façon rigide et à une seule de leurs extrémités, l'autre extrémité restant libre axialement.

2. Absorbeur de rayonnement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les collecteurs sont fermés à leur extrémité libre.

3. Absorbeur de rayonnement selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les collecteurs au voisinage de leur extrémité libre axialement sont maintenus par un collier fixe à un côté du cadre et permettant en le guidant leur déplacement axial.

4. Absorbeur de rayonnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les zones du cadre servant à la fixation rigide des collecteurs sont approximativement opposées diagonalement.

5. Absorbeur de rayonnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les collecteurs sont équipés à intervalles réguliers de piquages ayant la forme de fourreaux présentant une gorge intérieure recevant un joint torique.

6. Absorbeur de rayonnement selon la revendication 5, caractérise par le fait que les tubes à ailettes sont simplement emboîtés à chacune de leurs extrémités dans deux fourreaux se faisant face sur chacun des collecteurs en restant libres en déplacement axial.

7. Absorbeur de rayonnement selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les tubes à ailettes sont constitués d'un tube de cuivre sur lequel est rapportée, en l'enveloppant aux moins partiellement et en débordant de part et d'autre, par soudage à la molette au moins une première feuille de cuivre.

8. Absorbeur de rayonnement selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'une seconde feuille de cuivre est rapportée par soudage à la molette sous la première, cette seconde feuille prenant naissance dans une région intermediaire entre le bord de l'ailette et le tube et s'écartant ensuite de la première pour envelopper le tube par dessous.

9. Absorbeur de rayonnement selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé par le fait que la feuille de cuivre présente une épaisseur constante.

10. Absorbeur de rayonnement selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que les ailettes sont découpées au moins partiellement aux extrémités des tubes pour permettre l'emboîtement de ceux-ci dans les fourreaux.

11. Absorbeur de rayonnement selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les parties d'extrémité des ailettes subsistant après découpage s appuyant de part et d'autre sur les collecteurs en les recouvrant.