FR2543275A1 - Improvements applied to thermoelectric installations with thermal elements interposed between hot and cold conduits - Google Patents
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Abstract
Description
Perfectionnements apportés aux installations thermo-électriques à thermo-éléments interposés entre des conduits chauds et froids.Improvements made to thermo-electric installations with thermo-elements interposed between hot and cold conduits.
L'invention est relative aux installations thermoélectriques (notamment aux pompes à chaleur thermoélectriques) comportant des conduits dans lesquels circule un fluide dit chaud (fluide'dans lequel on désire injecter des calories lorsque l'installation fonctionne en pompe à chaleur) et des conduits dans lesquels circule un fluide dit froid (fluide à partir duquel on veut extraire des calories lorsque l'installation fonctionne en pompe à chaleur). The invention relates to thermoelectric installations (in particular to thermoelectric heat pumps) comprising conduits in which a fluid known as hot circulates (fluid in which one wishes to inject calories when the installation operates in heat pump) and conduits in which circulates a so-called cold fluid (fluid from which we want to extract calories when the installation operates as a heat pump).
Des thermo-éléments ou des groupes de thermoéléments sont interposés entre les parois chaudes et froides des deux susdits conduits, par l'intermédiaire d'échangeurs de chaleur entourant les conduits. Thermo-elements or groups of thermo-elements are interposed between the hot and cold walls of the two above-mentioned conduits, by means of heat exchangers surrounding the conduits.
Des moyens de liaison électriques sont enfin prévus pour connecter en série les susdits thermo-éléments à un dispositif générateur de courant continu (lorsque l'installation fonctionne en pompe à chaleur) ou récepteur de courant continu (lorsque l'installation fonctionne pour produire du courant électrique). Electrical connection means are finally provided for connecting the above-mentioned thermo-elements in series to a direct current generating device (when the installation operates as a heat pump) or direct current receiver (when the installation operates to produce current. electric).
Comme montré sur la fig. 1 des dessins ci-annexés, qui illustre l'art antérieur, les installations thermoélectriques de puissance industrielle sont constituées d'empilements de nappes de thermo-éléments 3 comprises entre des nappes de conduits de fluide chaud L et des nappes de conduits de fluide froid 2. As shown in fig. 1 of the accompanying drawings, which illustrates the prior art, industrial power thermoelectric installations consist of stacks of layers of thermo-elements 3 comprised between layers of hot fluid conduits L and plies of cold fluid conduits 2.
Un courant électrique continu I traverse les échangeurs de chaleur 4 formés autour de chaque conduit 1 ou 2 et le thermo-élément 3 associé, les uns et les autres étant en série d'un bout à l'autre de l'installation. A direct electric current I passes through the heat exchangers 4 formed around each duct 1 or 2 and the associated thermo-element 3, each one being in series from one end to the other of the installation.
Les nappes des conduits 1 et 2 voisines sont généralement à des températures différentes et leur température varie dans le temps. Il en résulte des dilatations et/ou des contractions des conduits 1 et 2 qui entraînent des contraintes de cisaillement dans les thermo-éléments 3. The layers of neighboring conduits 1 and 2 are generally at different temperatures and their temperature varies over time. This results in expansions and / or contractions of the conduits 1 and 2 which cause shear stresses in the thermo-elements 3.
Pour éviter ces contraintes, on a recours à des contacts installés entre les thermo-éléments 3 et les échangeurs 4, mais ces contacts créent des résistances thermiques et électriques importantes que l'on cherche à réduire en comprimant les colonnes de thermoéléments 3 et d'échangeurs 4 à l'aide de tirants 5. To avoid these constraints, use is made of contacts installed between the thermo-elements 3 and the exchangers 4, but these contacts create significant thermal and electrical resistances which it is sought to reduce by compressing the columns of thermo-elements 3 and exchangers 4 using tie rods 5.
Dans une telle installation, le courant électrique
I doit subir des modifications de trajectoire aux extrémités des colonnes, sous forme de coudes à 1800, dans des plans parallèles ou perpendiculaires aux conduits 1 et 2. Ces coudes sont repérés en C1 et en C2 sur la fig. 1.In such an installation, the electric current
I must undergo trajectory modifications at the ends of the columns, in the form of bends at 1800, in planes parallel or perpendicular to the conduits 1 and 2. These bends are identified in C1 and C2 in FIG. 1.
Ces coudes électriques C1 et C2 sont généralement constitués par des échangeurs 4 spéciaux (41 et et fig. 1) qui produisent, avec les contacts mobiles voisins, des résistances importantes du fait des différences d'épaisseur des colonnes voisines. These electric bends C1 and C2 are generally constituted by special exchangers 4 (41 and and fig. 1) which produce, with the neighboring movable contacts, significant resistances due to the thickness differences of the neighboring columns.
L'invention a précisément pour but de remédier à cet inconvénient et, à cet effet, propose que les thermo-éléments au niveau desquels doit s'effectuer une modification de la trajectoire du courant électrique soient portés deux par deux par une barrette de liaison réalisée en matériau conducteur de la chaleur et de l'électricité et présentant, dans sa partie centrale, située entre deux thermo-éléments, une zone déformable autorisant notamment, soit une flexion de la barrette de liaison, soit une torsion de ladite barrette de liaison, soit une flexion combinée à une torsion. The object of the invention is precisely to remedy this drawback and, to this end, proposes that the thermo-elements at the level of which a modification of the trajectory of the electric current must be carried out are carried in pairs by a connecting bar produced made of heat and electricity conductive material and having, in its central part, located between two thermo-elements, a deformable zone allowing in particular either a bending of the connecting bar, or a twisting of said connecting bar, or a bending combined with a torsion.
Grâce à cette disposition, - d'une part, les pertes par effet Joule sont fortement diminuées, voire même rendues négligeables, en donnant à la barrette de liaison une section transversale suffisamment importante pour que sa résistance électrique soit la plus faible possible, et en remplaçant le passage du courant dans un échangeur spécial d'extrémité de colonne et à travers deux contacts mobiles (comme décrit ci-dessus à propos de l'art antérieur) par un simple parcours du courant dans la barrette conductrice, et - d'autre part, les résistances des contacts s'opposant à la transmission de chaleur sont pratiquement éliminées en raison de la zone déformable qui permet, à chaque thermo-élément, de se mettre en place librement. Thanks to this arrangement, - on the one hand, the losses by the Joule effect are greatly reduced, or even made negligible, by giving the connecting strip a sufficiently large cross-section so that its electrical resistance is as low as possible, and in replacing the flow of current through a special exchanger at the end of the column and through two movable contacts (as described above in connection with the prior art) by a simple current flow in the conductive strip, and - on the other On the other hand, the resistances of the contacts opposing the heat transmission are practically eliminated due to the deformable zone which allows, with each thermo-element, to be put in place freely.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, chaque thermo-élément est interposé entre la barrette de liaison et une semelle dont la surface extérieure présente une courbure cylindrique ou sphérique. According to an advantageous embodiment of the invention, each thermo-element is interposed between the connecting bar and a soleplate whose outer surface has a cylindrical or spherical curvature.
Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, la barrette de liaison présente, sur sa surface extérieure, une courbure cylindrique ou sphérique, chaque thermo-élément étant interposé entre la surface plane de ladite barrette de liaison et une semelle à contact plan. According to another advantageous embodiment of the invention, the connecting bar has, on its outer surface, a cylindrical or spherical curvature, each thermo-element being interposed between the planar surface of said connecting bar and a sole with flat contact .
Ces modes de réalisation avantageux permettent, d'une part, de supprimer des contraintes dues à la différence des dilatations des conduits de circulation et, d'autre part, le rattrapage des différences de cotes qui peuvent se produire pour des raisons constructives, et le rattrapage du décalage angulaire de deux échan- geurs voisins d'un même conduit ou de deux conduits voisins. These advantageous embodiments make it possible, on the one hand, to remove constraints due to the difference in the expansion of the traffic conduits and, on the other hand, to compensate for the differences in dimensions which may occur for constructive reasons, and the catching up of the angular offset of two neighboring exchangers of the same pipe or of two neighboring pipes.
L'invention consiste, mises à part les dispositions dont il vient d'être question, en certaines autres dispositions dont il sera plus explicitement question
ci-après et qui s'utilisent, de préférence en même temps.The invention consists, apart from the arrangements which have just been mentioned, in certain other arrangements which will be more explicitly discussed
below and which are used, preferably at the same time.
L'invention pourra être bien comprise à l'aide du
complément de description qui suit ainsi que des dessins
ci-annexés, lesquels complément et dessins se référant à
un mode de réalisation préféré de l'invention et ne com
portant,bien entendu, aucun caractère limitatif.The invention can be well understood using the
additional description which follows as well as drawings
attached, which supplement and drawings referring to
a preferred embodiment of the invention and does not com
bearing, of course, no limiting character.
La fig. 1 représente la vue schématique partielle, en perspective éclatée,d'une installation établie conformément à l'art antérieur. Fig. 1 shows the partial schematic view, in exploded perspective, of an installation established in accordance with the prior art.
La fig. 2 représente la vue schématique partielle, en perspective éclatée, d'une installation établie con forcément à l'invention. Fig. 2 shows the partial schematic view, in exploded perspective, of an installation established necessarily by the invention.
La fig. 3 est une vue en perspective illustrant une variante de l'invention. Fig. 3 is a perspective view illustrating a variant of the invention.
Comme montré sur les fig. 1 et 2, l'installation comporte des conduits 1 dans lesquels circule un fluide chaud, et des conduits 2 dans lesquels circule un fluide froid. As shown in fig. 1 and 2, the installation comprises conduits 1 in which a hot fluid circulates, and conduits 2 in which a cold fluid circulates.
Des thermo-éléments 3, ou des groupes de thermoéléments, sont interposés entre les parois chaudes et froides des deux conduits 1 et 2, par l'intermédiaire d'échangeurs de chaleur 4 en forme de manchon entourant les susdits conduits. Thermo-elements 3, or groups of thermo-elements, are interposed between the hot and cold walls of the two conduits 1 and 2, by means of heat exchangers 4 in the form of a sleeve surrounding the aforesaid conduits.
Des moyens de liaison électriques sont prévus pour connecter en #série les thermo-éléments 3 à un dispositif (non représenté) générateur de courant continu (s'il s'agit d'une installation fonctionnant en pompe à chaleur) ou récepteur de courant continu (s'i#l s'agit d'une installation fonctionnant pour produire du courant électrique). Electrical connection means are provided for connecting the thermo-elements 3 in # series to a device (not shown) for direct current generation (in the case of an installation operating as a heat pump) or direct current receiver (if it is an installation operating to produce electric current).
Le courant électrique I traverse donc les échangeurs de chaleur 4 formés autour de chaque conduit 1 ou 2 et le thermo-élément associé 3. The electric current I therefore passes through the heat exchangers 4 formed around each duct 1 or 2 and the associated thermo-element 3.
Comme montré sur la fig. 2, les thermo-éléments 3, au niveau desquels doit s'effectuer une modification de la trajectoire du courant électrique I (sous forme de coudes tels que C1 et C2 - fig. 2), sont portés deux par deux par une barrette de liaison 6 réalisée en matériau conducteur de la chaleur et de l'électricité et présentant, dans sa partie centrale située entre les deux thermo-éléments 3, une zone déformable 7. As shown in fig. 2, the thermo-elements 3, at the level of which a modification of the trajectory of the electric current I must take place (in the form of elbows such as C1 and C2 - fig. 2), are carried two by two by a connecting bar 6 made of a material which conducts heat and electricity and which, in its central part located between the two thermo-elements 3, has a deformable zone 7.
Cette zone déformable 7 peut être agencée pour autoriser une flexion de la barrette de liaison 6, comme c'est le cas pour la barrette de liaison située au niveau du coude électrique C1, fig. 2. A cet effet, la barrette de liaison 6 comporte une zone amincie constituant la zone déformable 7 en flexion. This deformable zone 7 can be arranged to allow bending of the connecting bar 6, as is the case for the connecting bar located at the electric elbow C1, fig. 2. For this purpose, the connecting bar 6 comprises a thinned zone constituting the deformable zone 7 in bending.
Cette zone déformable 7 peut être agencée pour autoriser une torsion de la barrette de liaison 6, comme c'est le cas pour la barrette de liaison située au niveau du coude électrique C2 fig. 2. A cet effet, la barrette de liaison 6 comporte une zone resserrée constituant la zone déformable 7 en torsion, qui peut d'ailleurs autoriser également une flexion de la barrette de liaison ainsi agencée. This deformable zone 7 can be arranged to allow a twist of the connecting bar 6, as is the case for the connecting bar located at the electrical elbow C2 fig. 2. To this end, the connecting bar 6 comprises a constricted zone constituting the deformable zone 7 in torsion, which can moreover also allow bending of the connecting bar thus arranged.
Constructivement, il est avantageux d'avoir recours au mode de réalisation selon lequel chaque thermo-élément 3 est interposé entre la barrette de liaison 6 et une semelle 8 dont la surface extérieure présente une courbure cylindrique ou sphérique (montage au niveau du coude électrique C1 - fig. 2). Constructively, it is advantageous to have recourse to the embodiment according to which each thermo-element 3 is interposed between the connecting bar 6 and a sole 8 whose external surface has a cylindrical or spherical curvature (mounting at the level of the electric elbow C1 - fig. 2).
Selon un autre mode de réalisation, la barrette de liaison 6 présente, sur sa surface extérieure, une courbure cylindrique ou sphérique, chaque thermo-élément 3 étant interposé entre la surface plane de ladite barrette de liaison 6 et une semelle 9 à contact plan (montage au niveau du coude électrique C2 - fig. 2). According to another embodiment, the connecting bar 6 has, on its outer surface, a cylindrical or spherical curvature, each thermo-element 3 being interposed between the flat surface of said connecting bar 6 and a sole 9 with planar contact ( mounting at the electric elbow C2 - fig. 2).
Dans une installation ainsi décrite, les colonnes de thermo-éléments 3 et d'échangeurs 4 peuvent être comprimées à l'aide de tirants 5. In an installation thus described, the columns of thermo-elements 3 and of exchangers 4 can be compressed using tie rods 5.
Selon la variante de l'invention illustrée sur la fig. 3, la barrette de liaison 6 présente une forme en U, les thermo-éléments 3 étant portés par les branches de la barrette de liaison 6 dont la partie centrale constitue la zone déformable 7, en flexion et en torsion. According to the variant of the invention illustrated in FIG. 3, the connecting bar 6 has a U shape, the thermo-elements 3 being carried by the branches of the connecting bar 6, the central part of which constitutes the deformable zone 7, in bending and in torsion.
Claims (8)
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