FR2660056A1

FR2660056A1 - Exchanger for domestic hot water, particularly for a wall-mounted boiler

Info

Publication number: FR2660056A1
Application number: FR9004144A
Authority: FR
Inventors: Arribas Cecilio
Original assignee: MULLER CIE
Current assignee: MULLER CIE
Priority date: 1990-03-23
Filing date: 1990-03-23
Publication date: 1991-09-27
Anticipated expiration: 2010-03-23
Also published as: FR2660056B1

Abstract

- The invention relates to an exchanger for domestic hot water, particularly for a wall-mounted boiler. - The subject of the invention is an exchanger for domestic hot water, particularly for a wall-mounted boiler providing both heating water and domestic hot water, and of the type comprising an enclosure (2) in which the heating water flows, and a water/water exchanger immersed in the said enclosure and in which the domestic hot water flows, characterised in that it consists of a plurality of series (20, 21, 22, 23) of helical turns or the like, the various series being concentric and separated from one another by tubular partitions (26, 28, 29) which are also concentric and set out so as to constitute chicanes (baffles) constraining the heat transfer fluid flowing in the said enclosure to lap against (lick) the turns of the various series, one series after another. - Application particularly to wall-mounted boilers.

Description

ECII\NGEUR POUR EAU CIlAUDE SANITAIRE
NOTAMMENT POUR CHAUDIERE MURALE
La piésenLe invention a trait à un échangeur de chaleur eau/eau destine à a fourniture d'eau chaude sanitaire, en particulier pour une chaudière murale du type fournissant l'eau chaude de chauffage l'hiver et l'eau chaude sanitaire en hiver et en été.ECII \ NGEUR FOR SANITARY HEALTHY WATER
ESPECIALLY FOR WALL BOILERS
The invention relates to a water / water heat exchanger intended for the supply of domestic hot water, in particular for a wall-mounted boiler of the type providing hot water for heating in winter and domestic hot water in winter and in summer.

Ce type de chaudière comporte un échangeur de chaleur eau/eau plongé dans une enceinte dans laquelle circule l'eau chaude de chauffage et parcouru par de l'eau destinée au circuit d'eau chaude sanitaire. This type of boiler comprises a water / water heat exchanger immersed in an enclosure in which the hot heating water circulates and traversed by water intended for the domestic hot water circuit.

Le but de l'invention est de perfectionner de tels échangeurs et plus précisément d'améliorer la rapididté des échanges thermiques entre les deux fluides caloporteurs. The object of the invention is to improve such exchangers and more precisely to improve the speed of the heat exchanges between the two heat transfer fluids.

A cet effet, l'invention a pour objet un échangeur pour eau chaude sanitaire notamment pour chaudière murale fournissant à la fois l'eau de chauffage et liteau chaude sanitaire et du type comprenant une enceinte dans laquelle circule l'eau de chauffage et un échangeur eau/eau plongé dans ladite enceinte et dans laquelle circule liteau chaude sanitaire, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une pluralité de séries de spires hélicoïdales ou similaires, les différentes séries étant concentriques et séparées les unes des autres par des cloisons tubulaires également concentriques et agencées de façon à constituer des chicanes contraignant le fluide caloporteur circulant dans ladite enceinte à lécher les spires des différentes séries, une série après l'autre. To this end, the subject of the invention is an exchanger for sanitary hot water in particular for a wall-mounted boiler supplying both heating water and sanitary hot strip and of the type comprising an enclosure in which the heating water circulates and an exchanger water / water immersed in said enclosure and in which circulates sanitary hot strip, characterized in that it consists of a plurality of series of helical turns or the like, the different series being concentric and separated from each other by tubular partitions also concentric and arranged so as to constitute baffles forcing the heat transfer fluid circulating in said enclosure to lick the turns of the different series, one series after another.

Suivant un mode de réalisation, 11 axe commun aux séries de spires et aux cloisons-chicanes est horizontal et perpendiculaire au châssis-plaque de la chaudière murale, le fluide caloporteur entrant dans ladite enceinte étant canalisé par un conduit tubulaire coaxial à l'échangeur et agencé à l'intérieur de la première série de spires de façon à diriger ledit fluide entrant vers la spire de ladite première série reliée à l'orifice de départ d'eau chaude sanitaire, le fluide caloporteur circulant dans l'enceinte en sortant au droit dc la spire de la dernière série reliée à l'orifice d'entrée d'eau chaude sanitaire. According to one embodiment, the axis common to the series of turns and to the baffle partitions is horizontal and perpendicular to the chassis-plate of the wall-mounted boiler, the heat transfer fluid entering said enclosure being channeled by a tubular conduit coaxial with the exchanger and arranged inside the first series of turns so as to direct said incoming fluid towards the turn of said first series connected to the domestic hot water departure orifice, the heat transfer fluid circulating in the enclosure leaving at right dc the coil of the last series connected to the domestic hot water inlet port.

Un tel échangeur est particulièrement efficace au niveau des échanges thermiques entre les deux fluides caloporteurs, intérieur et extérieur à la tubulure de l'échangeur et présente une compacité remarquabl.e grâce à la disposition concentrique des différentes séries de spires et au cheminement, dans des espaces très restreints et sinueux, du fluide apporteur de calories, systématiquement au contact de toutes les séries de spires, successivement et à contre-courant de la circulation du fluide recevant les calories. Such an exchanger is particularly effective at the level of heat exchanges between the two heat-transfer fluids, inside and outside the tube of the exchanger and has a remarkable compactness thanks to the concentric arrangement of the different series of turns and to the routing, in very small and winding spaces, of the calorie-supplying fluid, systematically in contact with all the series of turns, successively and against the flow of the fluid receiving the calories.

D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation du dispositif de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels
- Figure 1 est une coupe horizontale axiale d'un
échangeur conforme à l'i.nvention, et
- Figure 2 est une coupe horizontale axiale d'une
variante de l'échangeur de la figure 1.Other characteristics and advantages will emerge from the description which follows of embodiments of the device of the invention, description given by way of example only and with reference to the appended drawings in which
- Figure 1 is an axial horizontal section of a
exchanger conforming to the i.nvention, and
- Figure 2 is an axial horizontal section of a
variant of the exchanger of FIG. 1.

Sur la figure 1 on a représenté en 1 une partie du châssi.s-plaque d'une chaudiere murale du type à fourniture d'eau chaude de chauffage l'hiver et d'eau chaude sanitaire aussi bien l'hiver que l'été. In Figure 1 there is shown in 1 a part of the frame of a wall-mounted boiler of the type with supply of hot water for heating in winter and domestic hot water both in winter and in summer .

Un tel châssis-plaque 1, dont le principe est connu, est réalisé en fonte et est conformé au moulage de façon à constituer dans la masse du châssis un nombre substantiel d'éléments, pièces ou parties d'organes nécessaires au fonctionnement de la chaudière. Such a chassis-plate 1, the principle of which is known, is made of cast iron and is shaped to molding so as to constitute in the mass of the chassis a substantial number of elements, parts or parts of organs necessary for the operation of the boiler. .

C'est ainsi que dans la paroi du châssis-plaque 1 est ménagée, conformément. à l'invention, une enceinte cylindrique 2 d'axe 3 perpendiculaire au plan du châssis-plaque 1. Thus in the wall of the chassis-plate 1 is formed, in accordance. in the invention, a cylindrical enclosure 2 of axis 3 perpendicular to the plane of the chassis-plate 1.

L'enceinte 2 est délimitée par une paroi de fond 4 parallèle au plan du châssis-plaque 1 et par une paroi cylindrique 5 venue de fonderie, comme la paroi 4, lors de la réalisation du châssis-plaque, l'enceinte 2 étant ouverte sur la face du châssis-plaque 3. opposée à celle tournee vers le mur sur lequel est fixée la chaudière. L'extrémité ouverte de l'enceinte 2 est fermée par un capot 6 en toute matière appropriée, métal, plastique, etc... rapporté sur la face du châssis-plaque avec interposition d' d'un joint torique 7 d'étanchéité. The enclosure 2 is delimited by a bottom wall 4 parallel to the plane of the chassis-plate 1 and by a cylindrical wall 5 coming from the foundry, like the wall 4, during the production of the chassis-plate, the enclosure 2 being open on the face of the chassis-plate 3. opposite to that facing the wall on which the boiler is fixed. The open end of the enclosure 2 is closed by a cover 6 made of any suitable material, metal, plastic, etc. attached to the face of the chassis-plate with the interposition of an O-ring seal 7.

Le fond 4 est percé en son centre d'un orifice 8 d'arrivée de l'eau chaude de chauffage d'apport de calories à l'échangeur, communiquant par un conduit 9 venu de fonderie comme les éléments 4 et 5, relié à l'échangeur air/eau (non représenté) de la chaudière, produisant l'eau chaude de chauffage. The bottom 4 is pierced in its center with an orifice 8 for the arrival of hot water for heating the supply of calories to the exchanger, communicating via a duct 9 from the foundry like the elements 4 and 5, connected to the air / water exchanger (not shown) of the boiler, producing hot heating water.

L'enceinte 2 est munie d'un orifice 10 de sortie d'eau (retour froid) ménagé dans la paroi 5 au voisinage du capot 6 et communiquant par un conduit 11 avec le corps 12 d'un clapet inverseur (non représenté) muni d'un orifice 13 d'insertion de la pièce mobile de commande du clapet inverseur. The enclosure 2 is provided with a water outlet orifice 10 (cold return) formed in the wall 5 in the vicinity of the cover 6 and communicating by a conduit 11 with the body 12 of a reversing valve (not shown) provided an orifice 13 for inserting the movable part for controlling the reversing valve.

Dans l'enceinte cylindrique 2 est logé l'échangeur selon l'invention, lequel. est constitué d'une tubulure, de préférence en cuivre, enroulé en plusieurs séries concentriques de spires hélicoïdales. In the cylindrical enclosure 2 is housed the exchanger according to the invention, which. consists of tubing, preferably made of copper, wound in several concentric series of helical turns.

Sur la figure 1 on a représenté en 14 l'extrémité, côté arrivée de l'eau à destination sanitaire à chauffer, de la tubulure de l'échangeur, laquelle traverse le capot 6 par un passage approprié 15 étanchéifié par un joint torique 16, et en 17 l'autre extrémité de ladite tubulure (départ eau sanitaire chaude). Cette autre extrémité 17 traverse également le capot 6 par un passage 18 étanchéifié par un joint torique 19. FIG. 1 shows at 14 the end, on the inlet side of the water for the sanitary destination to be heated, of the tube of the exchanger, which passes through the cover 6 by a suitable passage 15 sealed by an O-ring 16, and at 17 the other end of said tubing (leaving domestic hot water). This other end 17 also passes through the cover 6 through a passage 18 sealed by an O-ring 19.

La tubulure de l'échangeur forme une série de spires 20 de plus petit diamètre appelée première série. The tubing of the exchanger forms a series of turns 20 of smaller diameter called the first series.

La série 20 est coaxiale à l'axe 3. A l'extrémité de la série (côté orifice 8) le sens d'enroulement de la tubulure de l'échangeur est inversé et les spires agrandies pour former une deuxième série ou couche de spires hélicoïdales 21 coaxiales à l'axe 3. The series 20 is coaxial with the axis 3. At the end of the series (orifice side 8) the direction of winding of the exchanger tube is reversed and the turns enlarged to form a second series or layer of turns helical 21 coaxial with axis 3.

A l'extrémité de a série 21 (côté capot 6) le sens d'enroulement de la tubulure s'inverse à nouveau et les spires sont agrandies pour former une troisième série ou couche de spires hélicoïdales 22 coaxiales à l'axe 3. At the end of the series 21 (cover side 6) the direction of winding of the tubing reverses again and the turns are enlarged to form a third series or layer of helical turns 22 coaxial with the axis 3.

Enfin, à 7'extrémité de la série 22 (côté orifice 8), le sens d'enroulement de la tubulure s'inverse encore et les spires sont agrandies pour former une dernière série ou couche de spires hélicoïdales 23 coaxi.ales à l'axe 3. La dernière spire 23 (côté capot 6) communique avec l'extrémité 14 (entrée eau sanitaire froide). Finally, at the end of the series 22 (orifice side 8), the direction of winding of the tubing reverses again and the turns are enlarged to form a last series or layer of helical turns 23 coaxial with the axis 3. The last turn 23 (cover side 6) communicates with the end 14 (cold domestic water inlet).

Chaque série de spires est monocouche et séparée des séries adjacentes par des cloisons formant chicanes. Each series of turns is monolayer and separated from the adjacent series by partitions forming baffles.

Une première cloison formée par un conduit cylindrique 24 est disposée à l'intérieur de la première série 20 coaxialement à l'axe 3 de façon à canaliser le fluide entrant par l'officie 8 dans l'enceinte 2 vers la spire de la série 20 reliée directement à la sortie 17 de l'eau chaude sanitaire. A first partition formed by a cylindrical conduit 24 is disposed inside the first series 20 coaxial with the axis 3 so as to channel the fluid entering through the office 8 in the enclosure 2 towards the turn of the series 20 directly connected to outlet 17 for domestic hot water.

L'extrémité du conduit 24, côté orifice 8, est en contact étanche avec le fond 4 par l'intermédiaire d'un fond annulaire 25. Une seconde cloison cylindrique 26, coaxiale à l'axe 3, est interposée entre la série 20 et la série 21 et est en contact étanche avec le capot 6 par l'intermédiaire d'un fond annulaire 27. The end of the conduit 24, orifice side 8, is in sealed contact with the bottom 4 by means of an annular bottom 25. A second cylindrical partition 26, coaxial with the axis 3, is interposed between the series 20 and the series 21 and is in sealed contact with the cover 6 via an annular bottom 27.

De même, entre les séries 21 et 22 d'une part et 22 et 23 d'autre part, sont disposées des cloisons cylindriques respectivement 28 et 29, respectivement solidaires des fonds 25 et 27, les cloisons 24,26,28 et 29 étant agencées de façon à contraindre le fluide caloporteur arrivant par le conduit central 24 (flèche 30) à contourner les cloisons-chicanes 24,26,28,29 de façon à lécher successivement les différentes séries de spires, depuis le centre vers l'extérieur et systématiquement à contre-courant du fluide circulant à l'intérieur des spires. Similarly, between the series 21 and 22 on the one hand and 22 and 23 on the other hand, are arranged cylindrical partitions respectively 28 and 29, respectively integral with the bottoms 25 and 27, the partitions 24, 26, 28 and 29 being arranged to force the heat transfer fluid arriving through the central duct 24 (arrow 30) to bypass the baffle partitions 24, 26, 28, 29 so as to successively lick the various series of turns, from the center outwards and systematically against the current of the fluid circulating inside the turns.

La série la plus extérieure 23 est entourée par une cloison cylindrique 31 solidaire du fond 25 et s'étendant sur toute la profondeur de l'enceinte. The outermost series 23 is surrounded by a cylindrical partition 31 secured to the bottom 25 and extending over the entire depth of the enclosure.

Les diverses cloisons 24,26,28,29 et 31 sont ainsi réparties sur deux pièces qui s'imbriquent l'une dans l'autre, l'une s'appuyant par son fond 25 sur le fond 4 de l'enceinte de l'échangeur et, l'autre, s'appuyant par son fond 27 sur le capot 6. The various partitions 24, 26, 28, 29 and 31 are thus distributed over two parts which overlap one another, one resting on its bottom 25 on the bottom 4 of the enclosure of the 'exchanger and, the other, supported by its bottom 27 on the cover 6.

Le positionnement correct des cloisons-chicanes est assuré par la cloison externe 33 qui est prise en sandwich entre le fond 4 et le fond 27, des joints d'étanchéité étant éventuellement prévus entre les parois de l'enceinte 2, y compris le capot 6, et les cloisons-chicanes. Ces dernières sont réalisées avantageusement selon deux pièces moulées en matière plastique ce qui limite la conduction thermique avec la fonte du châssis-plaque 1. The correct positioning of the baffle partitions is ensured by the external partition 33 which is sandwiched between the bottom 4 and the bottom 27, seals being possibly provided between the walls of the enclosure 2, including the cover 6 , and baffle bulkheads. The latter are advantageously produced using two molded plastic parts, which limits thermal conduction with the melting of the chassis-plate 1.

Les bords libres des cloisons 26,28,29 comportent des échancrures (non représentées) pour le passage d'une série de spires à la suivante. De même, la cloison 31 est percée d'un trou à hauteur de l'orifice 10. The free edges of the partitions 26, 28, 29 include notches (not shown) for the passage from one series of turns to the next. Likewise, the partition 31 is pierced with a hole at the level of the orifice 10.

On obtient ainsi un échangeur remarquablement compact dont l'épaisseur (profondeur de l'enceinte 2) peut être très réduite. A remarkably compact exchanger is thus obtained, the thickness (depth of the enclosure 2) can be very reduced.

La figure 2 illustre une variante du dispositif de la figure 1 dans laquelle les éléments homologues de ceux de la figure 1 portent les mêmes références numériques. La différence essentielle entre les deux modes de réalisation se situe au niveau de l'introduction de l'eau chaude de chauffage dans le conduit central 24, laquelle introduction s'opère par une conduite latérale à l'enceinte 2, non plus totalement isolée de l'intérieur de l'enceinte, mais communiquant, tout le long de son trajet de contournement de l'enceinte 2 pour aboutir audit orifice 8, avec l'intérieur de l'enceinte. La section de la conduite 32 peut être variable, circulaire ou oblongue mais est calculée de façon que le débit du fluide y circulant corresponde à celui acheminé à l'entrée de la conduite 32. FIG. 2 illustrates a variant of the device of FIG. 1 in which the elements homologous to those of FIG. 1 have the same numerical references. The essential difference between the two embodiments is at the level of the introduction of hot heating water into the central duct 24, which introduction takes place by a lateral pipe to the enclosure 2, no longer totally isolated from the interior of the enclosure, but communicating, all along its path of bypassing the enclosure 2 to reach said orifice 8, with the interior of the enclosure. The section of the pipe 32 can be variable, circular or oblong but is calculated so that the flow rate of the fluid flowing there corresponds to that supplied to the inlet of the pipe 32.

Le long de la conduite 32 l'eau chaude de chauffage lèche ainsi les faces externes de la cloison 31 et du fond 25 sur une bande de surface réduite. Ce mode de réalisation du conduit 32 d'acheminement de l'eau chaude de chauffage dans l'enceinte 2 est plus facile à réaliser en fonderie. Along the pipe 32 the hot heating water thus licks the external faces of the partition 31 and the bottom 25 on a strip of reduced surface. This embodiment of the duct 32 for routing the hot heating water into the enclosure 2 is easier to carry out in foundries.

La structure et le fonctionnement de l'échangeur sont par ailleurs strictement identiques à ceux de l'échangeur de la figure 1. The structure and operation of the exchanger are also strictly identical to those of the exchanger in FIG. 1.

Enfin, l'invention n'est évidemment pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne le nombre de séries concentriques de spires, le nombre de spires et de couches superposées de spires de chaque série, les forme et disposition des cloisons-chicanes et leur mode de montage dans l'enceinte de l'échangeur, ainsi que les forme et dimensions de l'enceinte et l'agencement des entrées et sorties tant du fluide apporteur de calories que du fluide receveur de calories. Finally, the invention is obviously not limited to the embodiments shown and described above, but on the contrary covers all variants thereof, in particular as regards the number of concentric series of turns, the number of turns and superimposed layers of turns of each series, the shape and arrangement of the baffle partitions and their method of mounting in the enclosure of the exchanger, as well as the shape and dimensions of the enclosure and the arrangement of the inputs and outputs both caloric fluid than caloric fluid.

Claims

RF'VENDICATIONS

1. F. heat exchanger for domestic hot water, in particular for a wall-mounted boiler supplying both heating water and domestic hot water and of the type comprising an enclosure (2) in which the heating water circulates and a water exchanger / water immersed in said enclosure and in which domestic hot water circulates, characterized in that it consists of a plurality of series (20,21,22,23) of helical turns or the like, the different series being concentric and separated from each other by tubular partitions (26,28,29) also concentric and arranged so as to constitute baffles forcing the heat transfer fluid circulating in said enclosure to lick the turns of the different series, one series after another.

=: =: =: =: =: =: =: =: =. =: =: =: =: =

2. Exchanger according to claim 1, characterized in that the axis (3) common to the series of turns (20 to 23) and to the baffle partitions (26,28,29) is horizontal and perpendicular to the chassis-plate (1 ) of the wall-mounted boiler, the heat transfer fluid entering said enclosure (2) being channeled by a tubular conduit (24) coaxial with the exchanger and arranged inside the first series of turns (20) so as to direct said fluid entering towards the turn of said first series connected to the starting orifice (17) of domestic hot water, the heat transfer fluid circulating in the enclosure (2) leaving at the right of the turn of the last series (23) connected to the domestic hot water inlet (14).

3. Exchanger according to claim 2, characterized in that the external series (23) of turns is surrounded by a partition (31.), the various partitions (24,26,28,29,31) being integral with two bottoms annular (25,27), the two parts thus produced, preferably of plastic, being nested one inside the other inside said enclosure (2) to constitute said baffles.

4. Exchanger according to claim 3, characterized in that the heat transfer fluid introduced into the enclosure (2) is conveyed by a conduit (32) partially integrated in the wall (4,5) of the enclosure and communicating with the inside thereof, said fluid flowing between the wall of said duct (32) and said bottom (25) and partition (31).