FR2605718A1 - Hot-water apparatus having an external heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
APPAREIL A EAU CHAUDE A ECHANCEUR
THERMIQUE EXTERIEUR
La présente invention concerne un appareil à eau chaude à échangeur thermique extérieur.HOT WATER APPARATUS
OUTDOOR THERMAL
The present invention relates to a hot water appliance with an external heat exchanger.
Un appareil à eau chaude tel qu'un ballon ou chauffe-eau de production d'eau chaude comprend habituellement un échangeur thermique soit intérieur sous forme d'un serpentin disposé dans son enceinte soit extérieur sous forme d'une enveloppe fixée sur la surface extérieure de sa paroi latérale, dans lequel circule un fluide primaire chaud qui cède de la chaleur à l'eau dans l'appareil. Dans les appareils à eau chaude connus ceux qui ont un échangeur extérieur sous forme d'une enveloppe sont plus encombrants que ceux qui sont pourvus d'un échangeur intérieur disposé dans leur enceinte. Ce surplus d'encombrement des premiers constitue un inconvénient majeur non seulement dans leur installation quand ils doivent remplacer les deuxièmes mais également dans leur fabrication, leur transport et leur stockage. A hot water appliance such as a hot water tank or water heater usually comprises a heat exchanger either inside in the form of a coil arranged in its enclosure or outside in the form of an envelope fixed on the outside surface from its side wall, in which a hot primary fluid circulates which transfers heat to the water in the device. In known hot water devices, those which have an external exchanger in the form of an envelope are more bulky than those which are provided with an internal exchanger arranged in their enclosure. This extra bulk of the former constitutes a major drawback not only in their installation when they have to replace the second but also in their manufacture, transport and storage.
La présente invention ayant pour but déviter ces inconvénients, permet de réaliser un appareil à eau chaude économique à échangeur thermique extérieur ayant un encombrement égal à un appareil à eau chaude équivalent à échangeur thermique intérieur et présentant une aptitude à être fabriqué dans une chaîne automatisée ou mécanisée réservée à la fabrication de ce dernier appareil à échangeur thermique intérieur, et un bon rendement thermique. The aim of the present invention is to avoid these drawbacks and makes it possible to produce an economical hot water appliance with an external heat exchanger having a space requirement equal to a hot water appliance equivalent to an internal heat exchanger and having an ability to be manufactured in an automated line or mechanized reserved for the manufacture of this latter device with internal heat exchanger, and good thermal efficiency.
Selon l'invention, un appareil à eau chaude à échangeur thermique extérieur est caractérisé en ce qu'il comprend d'une part une cuve ayant une paroi latérale tubulaire pourvue d'une section transversale circulaire, de deux extrémités à diamètre identique D et d'une zone centrale en dépression à diamètre uniforme d, inférieur au diamètre D de ces extrémités, dune valeur égale à deux fois l'épaisseur e d'un échangeur thermique extérieur annulaire, et fermée par deux fonds et d'autre part une virole cylindrique à diamètre uniforme égal au diamètre D de ces extrémités de cette paroi latérale tubulaire, fermant hermétiquement cette zone centrale en dépression pour constituer l'échangeur thermique extérieur annulaire. According to the invention, a hot water appliance with an external heat exchanger is characterized in that it comprises on the one hand a tank having a tubular side wall provided with a circular cross section, with two ends with identical diameter D and d '' a central vacuum zone with a uniform diameter d, less than the diameter D of these ends, with a value equal to twice the thickness e of an annular external heat exchanger, and closed by two bottoms and on the other hand a cylindrical shell with a uniform diameter equal to the diameter D of these ends of this tubular side wall, hermetically closing this central zone in depression to constitute the annular external heat exchanger.
Pour mieux faire comprendre l'invention, on décrit ci-après un certain nombre d'exemples de réalisation et un appareil à eau chaude connu illustrés par des dessins ci-annexés dont:
- la figure 1 représente une vue schématique d'une coupe verticale d'un appareil à eau chaude connu du type à échangeur thermique extérieur sous forme d'une enveloppe fixée en saillie sur la surface extérieure de la paroi latérale de sa cuve;
- la figure 2 représente une vue schématique d'une coupe verticale d'un appareil à eau chaude à échangeur thermique extérieur réalisé selon l'invention;
- la figure 3 représente une we schématique d'une partie en coupe verticale de l'appareil de la figure 2, et
- la figure 4 représente une we schématique d'une partie en coupe verticale d'une variante de réalisation de l'appareil de la figure 3.To better understand the invention, a number of embodiments and a known hot water appliance are illustrated below, illustrated by the appended drawings, of which:
- Figure 1 shows a schematic view of a vertical section of a known hot water device of the type with external heat exchanger in the form of a casing fixed projecting from the external surface of the side wall of its tank;
- Figure 2 shows a schematic view of a vertical section of a hot water appliance with external heat exchanger produced according to the invention;
FIG. 3 represents a schematic we of a part in vertical section of the apparatus of FIG. 2, and
FIG. 4 represents a schematic we of a part in vertical section of an alternative embodiment of the apparatus of FIG. 3.
Un appareil à eau chaude connu 1, schématiquement illustré en coupe verticale dans la figure 1 comprend d'une part une cuve cylindrique 2 pourvue d'un diamètre uniforme sur tout son long et de deux fonds sous forme de calottes arrondies 3 et 4, et d'autre part un échangeur thermique extérieur sous forme d'une enveloppe creuse 5 fixée en saillie et hermétiquement sur la surface extérieure de la paroi latérale 6 de la cuve 2 et définissant avec cette paroi 6 un espace annulaire libre 7 d'une largeur L prédéterminée dans lequel circule un fluide caloporteur primaire chaud qui entre par une tubulure d'entrée 9, sort par une tubulure de sortie 8 et cède au cours de son passage dans cet échangeur, de la chaleur à l'eau dans la cuve 2, à travers la paroi latérale thermiquement conductrice 6 de celle-ci. A known hot water appliance 1, schematically illustrated in vertical section in FIG. 1, comprises on the one hand a cylindrical tank 2 provided with a uniform diameter over its entire length and two bottoms in the form of rounded caps 3 and 4, and on the other hand an external heat exchanger in the form of a hollow casing 5 fixed projecting and hermetically on the external surface of the side wall 6 of the tank 2 and defining with this wall 6 a free annular space 7 of a width L predetermined in which circulates a hot primary heat transfer fluid which enters through an inlet pipe 9, exits through an outlet pipe 8 and gives way during its passage in this exchanger, from heat to water in the tank 2, to through the thermally conductive side wall 6 thereof.
L'enveloppe 5 qui est en saillie sur la paroi latérale de la cuve 2 de l'appareil 1 d'une grandeur L augmente l'encombrement ou le diamètre de ce dernier d'une valeur de deux fois cette grandeur L. The envelope 5 which projects from the side wall of the tank 2 of the apparatus 1 of a size L increases the size or the diameter of the latter by a value of twice this size L.
Les principaux inconvénients de ce surplus d'encombrement sont déjà rappelés dans un paragraphe précédent.The main drawbacks of this extra space are already mentioned in a previous paragraph.
Un appareil à eau chaude 10 réalisé selon l'invention, schématiquement illustré en coupe verticale dans la figure 2 comprend d'une part une cuve 11 et d'autre part un échangeur thermique extérieur annulaire 12. A hot water appliance 10 produced according to the invention, diagrammatically illustrated in vertical section in FIG. 2 comprises on the one hand a tank 11 and on the other hand an annular external heat exchanger 12.
Selon une caractéristique importante, L'appareil à eau chaude 10 comprend d'une part une cuve 11 ayant une paroi latérale tubulaire 13, pourvue d'une section transversale circulaire, de deux extrémités 14 et 15 à diamètre identique D et d'une zone centrale en dépression 16 à diamètre uniforme d, inférieur au diamètre D de ces extrémités, d'une valeur égale à deux fois l'épaisseur e de ltéchangeur thermique extérieur annulaire 12
D d + 2e et fermée à ses deux extrémités par deux fonds sous forme de calottes arrondies 17, 18, et d'autre part une virole cylindrique 19 à diamètre uniforme sur toute sa longueur et égal au diamètre D des extrémités 14, 15 de cette paroi latérale 13, fermant hermétiquement cette zone centrale 16 de la paroi latérale 13 à diamètre d par une fixation étanche de ses extrémités 23, 24 sur les extrémités 14, 15 de cette paroi 13 et définissant avec cette zone 16 un espace libre annulaire 20 d'une épaisseur e destiné à une circulation d'un fluide caloporteur chaud qui entre par une tubulure d'entrée 22 et sort par une tubulure de sortie 21, et en constituant ainsi un échangeur thermique extérieur annulaire 12.According to an important characteristic, the hot water appliance 10 comprises on the one hand a tank 11 having a tubular side wall 13, provided with a circular cross section, two ends 14 and 15 with identical diameter D and a zone central vacuum 16 with uniform diameter d, less than the diameter D of these ends, by a value equal to twice the thickness e of the annular external heat exchanger 12
D d + 2e and closed at its two ends by two bottoms in the form of rounded caps 17, 18, and on the other hand a cylindrical shell 19 with uniform diameter over its entire length and equal to the diameter D of the ends 14, 15 of this side wall 13, hermetically closing this central zone 16 of the side wall 13 with a diameter d by a tight fixing of its ends 23, 24 on the ends 14, 15 of this wall 13 and defining with this zone 16 an annular free space 20 d a thickness e intended for the circulation of a hot heat-transfer fluid which enters through an inlet pipe 22 and exits through an outlet pipe 21, and thus constituting an annular external heat exchanger 12.
Etant donné que dans l'appareil à eau chaude 10 le diamètre D de la virole 19 est égal à celui des extrémités 14, 15 de la cuve 11, bien qu'elle forme avec la zone centrale 16 de la paroi latérale de cette cuve un échangeur thermique extérieur 12, cette virole 19 n'augmente pas le diamètre de l'appareil 10, comme l'enveloppe creuse 5 dans le cas d'un appareil à eau chaude connu 1 illustré dans la figure 1. I1 en résulte que l'appareil à eau chaude 10 à échangeur thermique extérieur 12 a un encombrement égal à celui dun appareil équivalent à eau chaude à échangeur thermique intérieur et à cuve à diamètre identique au diamètre D de ses extrémités 14 et 15.Cette caractéristique donne à ces appareils à eau chaude 10 à échangeur thermique extérieure 12, un grand avantage économique dans leur fabrication, en dehors des avantages dans leur transport, leur stockage, déjà rappelés dans un paragraphe précédent. Since in the hot water appliance 10 the diameter D of the shell 19 is equal to that of the ends 14, 15 of the tank 11, although it forms with the central zone 16 of the side wall of this tank a external heat exchanger 12, this shell 19 does not increase the diameter of the device 10, like the hollow casing 5 in the case of a known hot water device 1 illustrated in FIG. 1. As a result, the hot water appliance 10 with external heat exchanger 12 has a footprint equal to that of an appliance equivalent to hot water with internal heat exchanger and tank with a diameter identical to the diameter D of its ends 14 and 15. This characteristic gives these water appliances hot 10 external heat exchanger 12, a great economic advantage in their manufacture, apart from the advantages in their transport, their storage, already mentioned in a previous paragraph.
En effet quand ces appareils à eau chaude 10 à échangeur thermique extérieur 12 ont leur encombrement identique à celui des appareils standards à eau chaude à échangeur thermique intérieur, leur fabrication est susceptible d'être exécutée, notamment dans leur assemblage et leur soudage dans une chaîne mécanisée ou automatisée réservée à une fabrication de ces appareils standards, moyennant une adaptation ou un réglage relativement simple de cette chaîne. When these hot water devices 10 with external heat exchanger 12 have their dimensions identical to that of standard hot water devices with internal heat exchanger, their manufacture is capable of being carried out, in particular in their assembly and their welding in a chain. mechanized or automated reserved for the manufacture of these standard devices, by means of a relatively simple adaptation or adjustment of this chain.
Selon une autre caractéristique, dans l'appareil à eau chaude 10 partiellement illustré dans la figure 3, la virole 19 comprend un moyen de compensation de différence de dilatation entre celle de la paroi latérale 13 de sa cuve 11 et celle de la virole 19 entourant la zone centrale 16 de cette cuve 11. Ce moyen de compensation de différence de dilatation est constitué par au moins un bossage ou moulurage transversal annulaire saillant vers l'extérieur 25 formé dans la virole 19. According to another characteristic, in the hot water appliance 10 partially illustrated in FIG. 3, the ferrule 19 comprises a means for compensating for the difference in expansion between that of the side wall 13 of its tank 11 and that of the surrounding ferrule 19 the central zone 16 of this tank 11. This means of compensating for the difference in expansion consists of at least one boss or annular transverse molding projecting outwards 25 formed in the shell 19.
En effet dans l'appareil à eau chaude 10, la virole 19 est fixée d'une manière étanche, par ses extrémités 23, 24, sur les extrémités 14, 15 de la paroi latérale 13 de la cuve 11. Lors d'une formation d'un revêtement d'émail de protection de la surface intérieure de la paroi latérale 13 de la cuve 11, par exemple, qui exige une cuisson à haute température, une différence de dilatation peut se produire entre une dilatation longitudinale de cette paroi latérale 13 de la cuve et celle de la virole 19, et provoquer soit une déformation permanente inadmissible de l'appareil soit une destruction locale de l'étanchéité de l'échangeur thermique extérieur 12, et le ou les bossage(s) ou moulurage(s) annulaire(s) 25 permet(tent) d'absorber cette différence de dilation et d'éviter ainsi les mauvaises conséquences qu'elle entraîne. Indeed in the hot water apparatus 10, the ferrule 19 is fixed in a sealed manner, by its ends 23, 24, to the ends 14, 15 of the side wall 13 of the tank 11. During a formation of a protective enamel coating on the inner surface of the side wall 13 of the tank 11, for example, which requires baking at high temperature, a difference in expansion may occur between a longitudinal expansion of this side wall 13 of the tank and that of the shell 19, and cause either an inadmissible permanent deformation of the apparatus or a local destruction of the seal of the external heat exchanger 12, and the boss (es) or molding (s) annular (s) 25 makes it possible to absorb this difference in expansion and thus avoid the bad consequences which it entails.
Selon un premier exemple de réalisation de l'appareil à eau chaude 10, illustré dans la figure 3, la longueur C de la paroi latérale 13 de la cuve 11 est supérieure à la longueur V de la virole 19. Dans cet exemple, I'opération d'assemblage de la cuve 11 se fait en deux fois et le soudage de l'ensemble de la cuve assemblée se fait en une seule fois, simultanément au niveau des quatre cordons de soudure : les deux viroles 13, 19 sont d'abord montées coaxialement superposées et sont ensuite assemblées avec les deux fonds 17, 18 les soudures des deux extrémités 14, 15 de la paroi latérale 13 de la cuve 11 avec les deux extrémités 23, 24 de la virole 19 et les soudures des deux extrémités 14, 15 de la paroi latérale 13 avec les deux fonds 17, 18 sont exécutés simultanément. According to a first embodiment of the hot water appliance 10, illustrated in FIG. 3, the length C of the side wall 13 of the tank 11 is greater than the length V of the ferrule 19. In this example, I ' assembly operation of the tank 11 is done in two stages and the welding of the assembly of the assembled tank is done in one time, simultaneously at the level of the four weld beads: the two ferrules 13, 19 are first mounted coaxially superimposed and are then assembled with the two bottoms 17, 18 the welds of the two ends 14, 15 of the side wall 13 of the tank 11 with the two ends 23, 24 of the shell 19 and the welds of the two ends 14, 15 of the side wall 13 with the two bottoms 17, 18 are executed simultaneously.
Selon un deuxième exemple de réalisation illustré dans la figure 4, de l'appareil à eau chaude 10, la longueur C de la paroi latérale 13 de la cuve 11 est égale à la longueur V de la virole 19. According to a second exemplary embodiment illustrated in FIG. 4, of the hot water appliance 10, the length C of the side wall 13 of the tank 11 is equal to the length V of the ferrule 19.
Dans cet exemple, les opérations d'assemblage sont les mêmes que celles décrites pour la figure 3, mais le soudage des extrémités 14, 15 de la paroi latérale 13 de la cuve 11 avec les deux extrémités 23, 24 de la virole 19 et avec les deux fonds 17, 18 est exécuté en une seule fois et simultanément à chaque extrémité. In this example, the assembly operations are the same as those described for FIG. 3, but the welding of the ends 14, 15 of the side wall 13 of the tank 11 with the two ends 23, 24 of the shell 19 and with the two funds 17, 18 is executed in one go and simultaneously at each end.
Ces opérations d'assemblage et de soudage des appareils à eau chaude 10 à échangeur thermique extérieur 12 décrites dans ces exemples sont susceptibles d'être réalisées économiquement sur une chaîne automatisée ou mécanisée conçue pour la fabrication des appareils standards à échangeur thermique intérieur. These assembly and welding operations of the hot water devices 10 with external heat exchanger 12 described in these examples are capable of being carried out economically on an automated or mechanized line designed for the manufacture of standard devices with internal heat exchanger.
Bien que la structure de l'appareil à eau chaude 10 soit simple et facile à réaliser, le rendement thermique de l'échangeur extérieur est meilleur que celui d'un appareil à échangeur thermique extérieur connu, étant donné que la surface d'échange thermique entre le fluide primaire chaud et l'eau dans la cuve constituée par celle de la zone centrale en dépression 6 de la paroi latérale de la cuve, est relativement plus grande que celle de la zone rectiligne de la paroi latérale de la cuve de l'appareil connu recouverte par l'enveloppe creuse 5. Although the structure of the hot water appliance 10 is simple and easy to produce, the thermal efficiency of the external heat exchanger is better than that of a known external heat exchanger appliance, since the heat exchange surface between the hot primary fluid and the water in the tank constituted by that of the central depression area 6 of the side wall of the tank, is relatively larger than that of the rectilinear area of the side wall of the tank of the known device covered by the hollow casing 5.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8614831A FR2605718B1 (en) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | HOT WATER APPARATUS WITH EXTERNAL HEAT EXCHANGER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8614831A FR2605718B1 (en) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | HOT WATER APPARATUS WITH EXTERNAL HEAT EXCHANGER |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2605718A1 true FR2605718A1 (en) | 1988-04-29 |
| FR2605718B1 FR2605718B1 (en) | 1989-09-01 |
Family
ID=9340177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8614831A Expired FR2605718B1 (en) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | HOT WATER APPARATUS WITH EXTERNAL HEAT EXCHANGER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2605718B1 (en) |
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Also Published As
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|---|---|
| FR2605718B1 (en) | 1989-09-01 |
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