FR2664035A1 - Procede de fabrication d'un accumulateur de chaleur. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un accumulateur de chaleur, en particulier d'un accumulateur de chaleur latente pour des appareils de chauffage de véhicules automobiles alimentés par la chaleur dégagée par un moteur, comportant un carter comprenant un récipient externe (12) et un récipient interne (14) disposé à distance du récipient externe, lesquels forment un conteneur isolant renfermant une zone isolante (16). Ce procédé est caractérisé en ce que la quantité de remplissage du fluide accumulateur est déterminée de telle façon qu'à la température maximale apparaissant le volume du fluide accumulateur soit au plus égal au volume de la chambre (24) associé.

Description

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un accumulateur

de chaleur, en particulier d'un accumulateur de chaleur latente pour des appareils de chauffage de véhicules automobiles alimentés par la chaleur dégagée par un moteur, comportant un carter comprenant un récipient externe et un récipient interne disposé à distance du récipient externe, lesquels forment un conteneur isolant renfermant une zone isolante, un noyau accumulateur disposé dans le récipient interne et dans lequel au moins une chambre pour un fluide accumulateur est séparée, par une paroi de séparation, d'au moins un passage d'écoulement pour un fluide caloporteur, une canalisation d'alimentation et une

canalisation de retour pour le fluide caloporteur.

Lors de la fabrication et du fonctionnement d'un accumulateur de chaleur il faut respecter des limites de température qui sont fixées par les matières utilisées Il peut s'agir aussi éventuellement des matériaux incorporés pour les éléments de construction mais en particulier de telles limites de température doivent être surveillées en ce qui concerne le fluide accumulateur En fait le fluide accumulateur peut être sensible à la température et il peut tendre à se dégrader lors du dépassement d'une température limite Il faut toutefois tenir compte de l'action sur l'accumulateur de chaleur, en particulier sous l'influence de

la pression de vapeur et de la dilatation thermique.

Ces problèmes apparaîtront plus clairement si on prend l'exemple d'un accumulateur de chaleur latente Dans des accumulateurs de chaleur latente on utilise un fluide accumulateur qui est liquide lorsque l'accumulateur est à l'état chargé et qui est solide, en dessous d'une température dite de transformation, lorsque l'accumulateur est à l'état déchargé La température de transformation, lorsque l'accumulateur est à l'état déchargé, est fixe La température de fonctionnement de l'accumulateur de chaleur est déterminée à partir de la température du fluide caloporteur servant au chargement de l'accumulateur et du domaine d'utilisation de l'accumulateur de chaleur Si, dans le cas d'une utilisation sur des véhicules automobiles, l'eau de refroidissement du moteur est utilisée en tant que fluide caloporteur, la température de fonctionnement de l'accumulateur de chaleur est en général de l'ordre de 90 OC, alors qu'une température maximale de 1251 C doit être envisagée Si on utilise, en tant que fluide accumulateur, Ba OH dont le point d'ébullition est de 110 OC, on peut s'attendre, à la température de fonctionnement maximale, à une pression de vapeur d'environ 1,5 bar Lors du remplissage de la zone d'accumulation avec le fluide accumulateur, sa température doit se trouver quelque peu au- dessus du point de fusion, pour permettre une possibilité de manipulation la plus simple possible à l'état liquide Il existe ainsi une différence de température entre la température de remplissage et la température de fonctionnement maximale, laquelle peut être la cause d'une dilatation thermique non négligeable du fluide accumulateur, dilatation qui mène à une charge mécanique du noyau accumulateur, en plus de la pression de vapeur. Une autre température à surveiller est la température de chauffage qui apparaît lors de la fabrication de l'accumulateur de chaleur Après le montage mécanique d'un tel carter d'accumulateur l'effet d'isolation désiré peut être obtenu par la mise sous vide de la zone isolante pendant quelques minutes Cet effet d'isolation ne persiste cependant pas parce qu'à l'endroit des surfaces des récipients externe et interne qui sont tournées vers la zone isolante, a l'endroit des surfaces des écrans anti-rayonnement se trouvant éventuellement dans la zone isolante ou de matières isolantes microporeuses, ainsi qu'à l'endroit des pièces de construction inévitables dans la zone isolante, notamment à l'endroit des canalisations d'alimentation et de retour et du dispositif de montage du récipient interne, des matières peuvent être absorbées, ces matières se vaporisant au cours du temps en augmentant de ce fait la pression dans la zone

isolante et en réduisant l'action d'isolation due au vide.

Pour cette raison des conteneurs isolés sous vide sont dégazés pendant de longues périodes de temps, après leur fabrication mécanique, la zone isolante étant évacuée par pompage en permanence Pour réduire la durée du dégazage par exemple à 24 heures, le conteneur isolant est porté, pendant le dégazage, à une température élevée, ce qui est considéré comme étant une période de chauffage L'expérience montre qu'une élévation de température de 100 entraîne une

diminution de moitié du temps de dégazage.

Il est en outre connu qu'un agent de pollution principal de conteneurs sous vide est constitué par l'eau déposée sur les parois Pour l'élimination de l'eau il y a trois paliers de température, à savoir environ 1200 C pour des taux d'évaporation faibles, 1801 C pour des taux d'évaporation très élevés et environ 3600 C pour une évaporation

pratiquement à 100 %.

Il est également connu, que lors du dégazage, l'action du vide sur une longue durée dépend de la température la plus basse qui peut être atteinte à l'endroit des surfaces dans la zone isolante Il en résulte que pour une action déterminée de longue durée toutes les surfaces tournées vers l'espace isolant doivent être portées à la

température minimale ou la dépasser.

Pour l'utilisation à l'échelle industrielle dans la construction automobile une action de longue durée du vide est nécessaire laquelle exige au moins un chauffage dans la zone du deuxième palier de température de 1800, chauffage par lequel, pour la plupart des fluides accumulateurs appropriés, le point d'ébullition doit être dépassé si bien que là encore la température de chauffage doit être sensiblement supérieure à la température de fonctionnement maximale et pour cette raison, aussi longtemps que le fluide accumulateur est soumis à cette température, le noyau accumulateur est lui-même soumis à l'action d'une pression de vapeur encore plus élevée

et d'une dilatation thermique encore plus grande.

La pression de vapeur résultant de la température maximale apparaissant peut être surmontée par un dimensionnement et une conformation correspondantes des parties de la structure de l'accumulateur de chaleur qui sont soumises à cette pression de vapeur, si bien que seule la dilatation thermique du fluide accumulateur liquide pose

encore un problème.

Le but de la présente invention est, par conséquent, de mettre en oeuvre le procédé précité de telle façon que d'une part, l'influence nuisible de la dilatation thermique sur l'accumulateur soit évitée et, d'autre part, le remplissage de l'accumulateur de chaleur au moyen du fluide

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accumulateur puisse être exécuté d'une manière relativement simple, c'est-à-dire à des températures basses et à la pression atmosphérique, et que la température du fluide accumulateur au cours des étapes de fabrication suivantes et pendant le fonctionnement puisse dépasser le point d'ébullition. Pour atteindre ce but il est prévu, suivant l'invention, que la quantité de remplissage du fluide accumulateur est déterminée de telle façon qu'à la température maximale apparaissant, le volume du fluide accumulateur soit au plus égal au volume de la chambre associe. Egalement la zone d'accumulation n'est pas remplie totalement de fluide accumulateur et au contraire la quantité de fluide nécessaire pour le remplissage est calculée à partir de la température de remplissage prévue et de la température maximale attendue et seule cette quantité de remplissage nécessaire est introduite si bien qu'il ne peut résulter aucune contrainte mécanique des parois de la chambre par suite de la dilatation thermique de la matière de remplissage De cette façon il est également possible de dépasser, en fonctionnement et pendant la fabrication de

l'accumulateur, le point d'ébullition du fluide accumulateur.

Pour faciliter la compréhension de l'invention on décrira celle-ci à propos des formes d'exécution, représentées sur les dessins, d'un accumulateur de chaleur latente. Sur les dessins: La figure 1 est une vue en coupe d'un accumulateur de chaleur qui comporte, dans le récipient interne, une chambre unique pour le fluide accumulateur, laquelle est traversée

par des canaux d'écoulement pour le fluide caloporteur.

La figure 2 est une vue en coupe, correspondant à celle de la figure 1, d'un accumulateur de chaleur qui comporte, dans le récipient interne, des chambres individuelles pour le fluide accumulateur, lesquelles sont séparées les unes des autres et de la zone d'écoulement du

fluide caloporteur.

La figure 3 est une vue en coupe et en perspective faite suivant la ligne III-III de l'accumulateur suivant la

figure 2.

Sur la figure 1 le carter d'un accumulateur de chaleur latente, d'un type de construction métallique, est désigné dans son ensemble par la référence 10 Ce carter 10 est constitué d'un récipient externe cylindrique 12 et d'un récipient interne 14 également cylindrique, disposé coaxialement par rapport au récipient externe Le récipient interne 14 est maintenu en position, par rapport au récipient externe 12, par un dispositif approprié, non représenté, de - suspension ou d'appui, de telle façon qutil existe, de tous les côtés, un intervalle entre le récipient externe 12 et le récipient interne 14, intervalle au moyen duquel un espace

isolant 16 est formé.

Le récipient interne 14 est pourvu, à l'endroit de l'une de ses faces frontales 18, d'une canalisation d'alimentation 20 ainsi que d'une canalisation de retour disposée parallèlement à la canalisation d'alimentation 20 et de ce fait recouverte sur le dessin, pour un fluide caloporteur Ces canalisations débouchent dans une chambre 22 du récipient interne qui est subdivisée, par une paroi de séparation verticale s'étendant parallèlement au plan du dessin, en une section raccordée à la canalisation d'alimentation 20 et en une autre section raccordée à la canalisation de retour Dans le récipient interne 14 se trouve en outre une chambre 24 pour un fluide accumulateur de chaleur tel que, par exemple, sous la forme d'un mélange de sels ou d'une solution saline, chambre qui est traversée, entre deux parois frontales 46 et 48 délimitant la chambre 24, par des canaux d'écoulement 27 pour un fluide caloporteur L'espace 29 qui est voisin de la paroi frontale 48, sert de chambre de déviation pour le fluide caloporteur qui est introduit d'abord à travers la canalisation d'alimentation 20 et qui est séparé, en avant de la paroi frontale 46, du fluide caloporteur qui s'est déjà écoulé à travers la chambre de déviation 29 et qui passe dans la

canalisation de retour.

Un vide poussé est avantageusement créé dans l'espace isolant 16 Pour maintenir ce vide le plus longtemps possible, les surfaces du carter 10 de l'accumulateur de chaleur qui sont tournées vers l'espace isolant 16, sont dégazées, d'une manière connue en soi, par chauffage à environ 4000 C. Pour maintenir des pertes de chaleur aussi faibles que possible, la suspension ou l'appui du récipient interne 14 dans le récipient externe est réalisé de telle façon que des ponts thermiques soient évités le plus possible En outre la canalisation d'alimentation 20 et la canalisation de retour sont raccordées, en tenant compte de l'installation de l'accumulateur de chaleur, de telle façon qu'elles présentent un tronçon 26 qui s'étend vers le bas, à travers l'espace isolant 16, sur la plus grande longueur verticale possible, ce tronçon passant vers l'extérieur, à travers le récipient externe 12 Dans les exemples représentés, la canalisation d'alimentation 20 et la canalisation de retour partent, à l'endroit du récipient interne, par l'intermédiaire d'un coude 28 raccordé aux tronçons verticaux 26 Dans le tronçon vertical 26 de la canalisation d'alimentation 20 et de la canalisation de retour peut se former une couche de barrage entre le fluide caloporteur chaud à l'intérieur du récipient interne 14 et la partie se refroidissant, après l'arrêt de l'apport de chaleur, du fluide caloporteur à l'extérieur de l'accumulateur de chaleur, si bien que l'effet d'isolation

est encore amélioré.

La chambre 24 est reliée à un canal de remplissage 40 pour le fluide accumulateur, ce canal s'étendant à l'intérieur de la canalisation d'alimentation 20, à distance de sa paroi 47, et se terminant après le coude 28, dans la zone du début du tronçon rectiligne 26, o le canal de remplissage 40 peut être obturé au moyen d'un bouchon 44 qui peut être introduit à travers le tronçon rectiligne de la canalisation 20 Le canal de remplissage 40 se trouve de ce fait constamment à l'intérieur de la zone d'introduction de la partie chaude du fluide caloporteur si bien que l'on peut

éviter particulièrement bien les pertes calorifiques.

Sur les figures 2 et 3 est représentée une autre forme d'exécution d'un accumulateur de chaleur et sur ces figures les parties correspondant à celles de la forme d'exécution représentée sur la figure 1 sont affectées des

mêmes reférences numériques.

La différence essentielle consiste en ce qu'il est prévu, à la place d'une chambre unique pour le fluide accumulateur, un groupe de chambres élémentaires ou individuelles 124 formées de gaines flexibles, lesquelles sont maintenues à distance les unes des autres par l'intermédiaire d'entretoises 121 de telle façon qu'une section transversale suffisante soit maintenue libre pour l'écoulement du fluide caloporteur entre les chambres individuelles 124 En particulier, si un échauffement ou éventuellement un refroidissement limitant la température apparait, pendant le processus de chauffage, à travers le passage d'écoulement pour le fluide caloporteur, une section transversale d'écoulement suffisante doit être assurée même lors de l'augmentation de volume du fluide accumulateur qui

correspond à la température de chauffage.

Des éléments de grillage peuvent servir, comme il est représenté sur la figure 3, en tant qu'entretoises 121 et ils interviennent également en tant que générateurs de

tourbillons pour améliorer l'échange de chaleur.

Le groupe des chambres individuelles 124 séparées par les entretoises 121 est entouré-d'une enveloppe de fil 102 et il est introduit dans le récipient interne 14 en formant un intervalle isolant 104, au moyen d'une entretoise 123 disposée entre l'enveloppe de fil 102 et la paroi du

récipient interne 14.

A toutes les chambres individuelles 124 est associée une canalisation de remplissage commune 129 qui, de la façon déjà décrite, s'étend à travers le coude 28 de la canalisation d'alimentation 20, qui se termine au début du tronçon vertical 26, s'étendant vers le bas, de la canalisation d'alimentation 20 et qui est fermée, à cet

endroit, par un bouchon 131.

Il convient de noter que dans le cas de la forme d'exécution représentée sur les figures 2 et 3 les chambres individuelles 124 peuvent être constituées d'un matériau rigide ou bien encore que chaque chambre individuelle 124 peut être remplie individuellement, par exemple avant le montage. Dans le cas d'une chambre rigide 24 ou aussi dans le cas de chambres individuelles rigides 124, le volume maximal de la chambre qui est disponible pour le fluide accumulateur, dépend des dimensions de la chambre Si des chambres individuelles 124 à parois flexibles sont utilisées, on peut tenir compte de la dilatation des parois des chambres individuelles 124, laquelle est limitée par les entretoises 121 et 123, pour la température maximale apparaissant et l'augmentation de volume en résultant, en déterminant la quantité de remplissage du fluide accumulateur Cette quantité de remplissage est déterminée sur la base de la température maximale attendue, du volume de la chambre disponible compte tenu des caractéristiques de construction de l'accumulateur de chaleur et de l'augmentation de volume du fluide accumulateur résultant de l'élévation de la température à partir de la température de remplissage jusqu'à la température maximale prévue, si bien qu'un remplissage simple de la chambre ou des chambres individuelles est possible et qu'également le danger d'un effet nuisible de la dilatation thermique du fluide accumulateur sur la

construction de l'accumulateur est évité.

il

Claims (1)

REVENDICATION

1 Procédé de fabrication d'un accumulateur de chaleur, en particulier d'un accumulateur de chaleur latente pour des appareils de chauffage de véhicules automobiles alimentés par la chaleur dégagée par un moteur, comportant un carter comprenant un récipient externe ( 12) et un récipient interne ( 14) disposé à distance du récipient externe, lesquels forment un conteneur isolant renfermant une zone isolante ( 16), un noyau accumulateur disposé dans le récipient interne et dans lequel au moins une chambre ( 24) pour un fluide accumulateur est séparée, par une paroi de séparation, d'au moins un passage d'écoulement ( 27) pour un fluide caloporteur, une canalisation d'alimentation ( 20) et une canalisation de retour pour le fluide caloporteur, lesquelles communiquent avec le passage d'écoulement ( 27) et s'étendent vers l'extérieur à travers la zone isolante ( 16), cette zone isolante ( 16) étant chauffée, pour son dégazage, et mise sous vide après le montage mécanique du carter, le volume du fluide accumulateur variant, en fonction de la température, dans la plage comprise entre la température de remplissage à laquelle le fluide accumulateur est introduit dans la zone d'accumulation, et la température maximale apparaissant par la suite, plus fortement que le volume de la chambre associé, caractérisé en ce que la quantité de remplissage du fluide accumulateur est déterminée de telle façon qu'à la température maximale apparaissant le volume du fluide accumulateur soit au plus égal au volume de la chambre

( 24) associé.