LU82393A1

LU82393A1 - SPIRAL ENCLOSED HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: LU82393A1
Application number: LU82393A
Authority: LU
Inventors: J Fillios
Original assignee: Chaffoteaux Et Maury
Priority date: 1979-04-26
Filing date: 1980-04-23
Publication date: 1981-12-02
Also published as: DE3014506A1; DE3014506C2; IT8009414A0; AT369533B; BR8002561A; CH635922A5; PT71112A; IT1175394B; GB2048452B; ATA202980A; ES8100724A1; GB2048452A; BE882920A; ES490766A0; NL8002250A

Description

± ; . La présente invention se rapporte à un échangeur de chaleur du type utilisé pour obtenir un transfert calorifique entre au moins deux fluides en mouvement sans contact de ces fluides entre eux.±; . The present invention relates to a heat exchanger of the type used to obtain a heat transfer between at least two fluids in movement without contact of these fluids with one another.

5 De tels échangeurs de chaleur sont connus et utilisés dans de nombreuses applications et se présentent sous des formes variées comportant de façon générale au moins deux enceintes séparées -par une paroi commune. Les fluides circulent respectivement dans chacune de ces enceintes à des températures différentes, un 10 échange.calorifique étant obtenu à travers la paroi commune. ' So-us leur forme la plus habituelle les échangeurs de ce type sont ' .5 Such heat exchangers are known and used in numerous applications and come in various forms generally comprising at least two enclosures separated by a common wall. The fluids circulate respectively in each of these chambers at different temperatures, a heat exchange being obtained through the common wall. 'So-us their most usual form exchangers of this type are'.

constitués par un réseau de tubes constituant une première enceinte et parcouru par l'un des fluides, ledit réseau étant inséré dans * une seconde enceinte parcourue par l'autre fluide. On obtient ainsi 15 une surface d'échange importante augmentée par ailleurs, dans de nombreux cas, par l'adjonction d'éléments de paroi internes- et/ou externes, rapportés ou non. Ces éléments de paroi'prennent généralement la forme.d'ailettes ou de nerv-ures disposées perpendiculairement à l'axe des tubes mentionnés ci-dessus, 20 On connaît également des échangeurs de chaleur dans lesquels des réseaux de tubes parallèles forment des nappes qui sont enroulées en spirale et .sont logées dans une enceinte.constituted by a network of tubes constituting a first enclosure and traversed by one of the fluids, said network being inserted in * a second enclosure traversed by the other fluid. A large exchange surface is thus obtained, increased in addition, in many cases, by the addition of internal and / or external wall elements, added or not. These wall elements generally take the form of fins or ribs arranged perpendicular to the axis of the above-mentioned tubes. Heat exchangers are also known in which networks of parallel tubes form sheets which are wound in a spiral and .are housed in an enclosure.

On connaît aussi des échangèurs de chaleur dans les-quels deux fluides parcourent deux trajets en spirale parallèles 25 entre eux, grâce à.un conduit en spirale logé dans une enceinte.Heat exchangers are also known in which two fluids travel in two parallel spiral paths 25 between them, thanks to a spiral duct housed in an enclosure.

' ‘ Tous ces échangeurs présentent de£ avantages et des inconvénients. En général ils sont prévus pour un échange de chaleur entre seulement deux fluides. Souvent les ailettes ou nervures dont il a été parlé plus haut sont inexistantes.All these exchangers have advantages and disadvantages. In general they are intended for a heat exchange between only two fluids. Often the fins or ribs mentioned above are non-existent.

30’ Un des buts de l'Invention est fie réaliser un échan- • _ formant enceinte geur de chaleur à paroi en spirale /permettant d'atteindre des ' performances élevées et d'être manufacturé à bas prix.30 ’One of the aims of the invention is to provide a heat exchanger forming a spiral-walled enclosure / enabling high performance to be achieved and to be manufactured at low cost.

Un autre but de 1'invention .est d'obtenir un échan-formant enceinte geur de cteLeur à paroi en spirale/pouvant être associé avec un 35 brûleur, · 'Another object of the invention is to obtain a spiral-walled collector chamber that can be associated with a burner.

Enfin un autre but de l'invention est de réaliser un échangeur de chaleur permettant des échanges de chaleur entre plus de deux fluides.Finally, another object of the invention is to produce a heat exchanger allowing heat exchanges between more than two fluids.

A cet effet l'invention a pour objet un échangeur 40 de chaleur entre au moins deux fluides caractérisé en ce qu'il 2 . comporte une paroi plane à l'origine conformée en spirale, avec moyens d'obturation montés à, ses deux extrémités perpendiculairement à elle-même, de façon à réaliser une enceinte en spirale pour la circulation de l'un des fluides entre les spires de la paroi, des 5 moyens étant prévus pour la circulation de l'autre fluide.To this end the invention relates to a heat exchanger 40 between at least two fluids characterized in that it 2. has a plane wall originally shaped in a spiral, with closure means mounted at, its two ends perpendicular to itself, so as to produce a spiral enclosure for the circulation of one of the fluids between the turns of the wall, means being provided for the circulation of the other fluid.

L'inv-ention a aussi pour objet un tel échangeur de chaleur dans lequel les moyens' pour la circulation de ü.autre fluide sont constitués par un réseau de tubes solidaires par leurs génératrices de la paroi en spirale et parallèles à un axe autour duquel 10 est enroulée ladite paroi.The inv-ention also relates to such a heat exchanger in which the means' for the circulation of ü.other fluid are constituted by a network of tubes integral with their generatrices of the spiral wall and parallel to an axis around which 10 is wound said wall.

> ,( , ·>, (, ·

Enfin l'invention a pour objet un tel échangeur de ' .Finally, the invention relates to such an exchanger '.

chaleur dans lequel les moyens pour la circulation de l'autre fluide sont constitués par la paroi elle-même présentant au moins deux faces * parallèles réunies entre elles sur deux bords parallèles, de façon 15 à former une paroi creuse permettant la circulation dudit fluide.heat in which the means for the circulation of the other fluid consist of the wall itself having at least two parallel faces * joined together on two parallel edges, so as to form a hollow wall allowing the circulation of said fluid.

Ce dernier échangeur peut, en outre, comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : a) Des obstacles sont constitués à .1'intérieur et/ou à l'extérieur de la paroi creuse de façon à former un ou plusieurs 20 parcours créant des remous.The latter exchanger may also include one or more of the following characteristics: a) obstacles are formed inside and / or outside the hollow wall so as to form one or more paths creating eddies .

b) Les faces de la paroi creuse sont réunies entre elles en une pluralité de points de façon à constituer un parcours intérieur en chicanes entre deux faces voisines et des aspérités et creusurès entre les spires de la paroi creuse.b) The faces of the hollow wall are joined together at a plurality of points so as to constitute an interior path in baffles between two adjacent faces and asperities and grooves between the turns of the hollow wall.

25 c) Les points de réunion des faces sont des points de soudure.' .C) The meeting points of the faces are welding points. ' .

: · d) La paroi en spirale présente trois faces de façon à constituer deux parcours internes en spirale, les points de.réunion d'un système de deux faces étant plus écartés que ceux 30 de l'autre système de deux faces, afin que la vitesse de circulation dans un parcours soit différente de celle existant dans.l'autre 'parcours.: · D) The spiral wall has three faces so as to constitute two internal spiral paths, the points of.reeunion of a system of two faces being more apart than those 30 of the other system of two faces, so that the speed of circulation in a route is different from that existing in the other 'route.

e) La paroi en spirale présente n faces' de façon à constituer n-1 parcours internes en spirale, les points de réunion 35 de chaque système de faces présentant un écartement différent de celui des autres systèmes, de façon à obtenir des vitesses de circulation différentes entre tous les systèmes.e) The spiral wall has n faces ′ so as to constitute n − 1 internal paths in a spiral, the meeting points 35 of each system of faces having a spacing different from that of the other systems, so as to obtain circulation speeds different between all systems.

f) La paroi en spirale est disposée-verticalement et refermée sur elle-même et un dispositif d'aspiration est mdnté 40 latéralement à son extrémité inférieure de façon à entraîner le fluide condensé et/ou le brouillard à la partie inférieure de l'appareil.f) The spiral wall is arranged vertically and closed on itself and a suction device is mdnté 40 laterally at its lower end so as to entrain the condensed fluid and / or the mist at the lower part of the device. .

g) La paroi en spirale est disposée verticalement et i refermée sur elle-même et un dispositif d'aspiration est monté sous sa région centrale de façon à entraîner le fluide condensé 5 et/ou le brouillard à la partie inférieure de l'appareil.g) The spiral wall is arranged vertically and closed on itself and a suction device is mounted under its central region so as to entrain the condensed fluid 5 and / or the mist at the bottom of the device.

h) La paroi en spirale est disposée verticalement et refermée sur elle-même et un tuyau de décharge avec obturation amovible est monté à sa partie inférieure de façon à soutirer le fluide condensé à la partie inférieure de l'appareil.h) The spiral wall is arranged vertically and closed on itself and a discharge pipe with removable closure is mounted at its lower part so as to draw the condensed fluid from the lower part of the device.

10 i) Les moyens d'obturation aux deux extrémités de la paroi sont constitués par la réunion des prolongements inférieurs et supérieurs des faces en regard de la paroi creuse.I) The sealing means at the two ends of the wall consist of the union of the lower and upper extensions of the opposite faces of the hollow wall.

j) La réunion des prolongements des faces en regard de la * paroi creuse est une soudure ou un agrafage.j) The union of the extensions of the facing faces of the * hollow wall is a weld or a stapling.

15 k) L'espace central ou la région extérieure de l'échangeur placé verticalement est conformé en chambre de combustion où est logé . un brûleur.15 k) The central space or the external region of the vertically placed exchanger is configured as a combustion chamber where it is housed. a burner.

1) La surface de la paroi de la chambre de combustion selon k/ est traitée de façon à absorber le rayonnement de la flamme du hffileur, afin d'abaisser la température de la matière du brûleur.1) The surface of the wall of the combustion chamber according to k / is treated so as to absorb the radiation from the flame of the miller, in order to lower the temperature of the material of the burner.

20 ' m) Au moins certains points de soudure des faces de la.paroi creuse, sont percés en leur centre afin de permettre la rupture des couches limites du fluide circulant entre les spires de la paroi creuse.20 'm) At least certain points of welding of the faces of the hollow wall are pierced in their center in order to allow the boundary layers of the fluid circulating between the turns of the hollow wall to be broken.

n) Des moyens sont agencés entre l'espace en spirale et" le'dispositif d'aspiration pour amener à ce dernier un flux de chaleur 25 afin·de chauffer les vapeurs saturantes pénétrant dans le dispositif d'aspiration.n) Means are arranged between the spiral space and "the suction device to bring to the latter a flow of heat 25 in order to · heat the saturated vapors entering the suction device.

Λ i o.) L'enroulement en spirale de la paroi creuse est à pas variable afin d'optimiser l'échange de chaleur par augmentation de la perte de charge inversement proportionnelle au gradient de , 30 · température du fluide circulant entre les spires-de la paroi creuse.Λ i o.) The spiral winding of the hollow wall is with variable pitch in order to optimize the heat exchange by increasing the pressure drop inversely proportional to the gradient of, 30 · temperature of the fluid circulating between the turns- of the hollow wall.

p)L'écartement des points de soudure de la paroi creuse est variable afin d'augmenter l'échange par turbulence au fur et à '.mesure de la diminution du gradient« de température du fluide circulant entre les spires de la paroi creuse.p) The spacing of the welding points of the hollow wall is variable in order to increase the exchange by turbulence as the measurement of the decrease in the temperature gradient of the fluid flowing between the turns of the hollow wall takes place.

35 ‘ q).L'enroulement des spires de la paroi creuse présente une conformation conique avec sommet vers le haut de façon que l'espace en spirale et la paroi creuse soient inclinés sur l'horizontale, facilitant ainsi la condensation du .ou des fluides et l'écoulement des condensats dans la partie basse de l'échangeur.35 'q) .The winding of the turns of the hollow wall has a conical conformation with vertex upwards so that the spiral space and the hollow wall are inclined to the horizontal, thus facilitating the condensation of the .or of fluids and condensate drain in the lower part of the exchanger.

. 4 * * * r) L'échangeur de chaleur est fabriqué en plaçant l'une sur l'autre deux ou plusieurs tôles, en les réunissant par de nombreux points de soudure, en soudant les bords, en appliquant une pression entre les tôles, en remplissant l'espace entre les 5 tôles avec un produit susceptible d'être éliminé, en effectuant le cintrage et en éliminant le produit ci-dessus.. 4 * * * r) The heat exchanger is produced by placing two or more sheets one on top of the other, joining them by numerous welding points, welding the edges, applying pressure between the sheets, by filling the space between the 5 sheets with a product capable of being eliminated, by bending and eliminating the above product.

s) L'échangeur de chaleur est fabriqué en plaçant l'une sur l'autre deux ou plusieurs tôles, en les réunissant par de nombreux points de soudure, en soudant les bords, en exerçant.une 10 traction sur les tôles pendant la conformation en spirale, et en . appliquant une pression entrées tôles pour obtenir le gonflement.s) The heat exchanger is produced by placing two or more sheets on top of each other, joining them by numerous weld points, welding the edges, exerting traction on the sheets during shaping. in a spiral, and in. applying pressure to the sheet metal inputs to obtain swelling.

Afin de mieux faire comprendre l'invention on en décrira ci-dessous plusieurs modes de réalisation en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : '15 La Fig. 1 représente une vue en élévation d'un mode de réalisation de l'échangeur suivant l'invention;In order to better understand the invention, several embodiments will be described below, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 shows an elevational view of an embodiment of the exchanger according to the invention;

La Fig. 2 représente une vue en perspective de l'échangeur représente figure 1; ·Fig. 2 shows a perspective view of the exchanger represents Figure 1; ·

La Fig. 3 représente une vue développée de l'échap-. 20 geur représenté sur les figures 1 et 2; . ‘Fig. 3 shows a developed view of the escape. 20 geur shown in Figures 1 and 2; . ‘

La Fig. 4 est une vue en perspective d'une portion de la paroi constitutive de l'échangeur avant enroulement;Fig. 4 is a perspective view of a portion of the wall constituting the exchanger before winding;

La Fig. 5 est une vue en perspective avec arrache--ment dé l'échangeur précité dont la paroi présente des crevés; 25 La Fig. 6 est une vue analogue d'une portion de la paroi de* Γ'échangeur selon la figure 5 avant enroulement; : · La Fig. 7 est une vue analogue représentant très schématiquement un dispositif pour réchauffer les gaz brûlés; . · La Fig. 8 représente une vue en perspective dJun 30* autre mode de réalisation préféré de l'invention;Fig. 5 is a perspective view with parts broken away of the aforementioned exchanger whose wall has punctures; FIG. 6 is a similar view of a portion of the wall of the exchanger according to FIG. 5 before winding; : · Fig. 7 is a similar view very schematically showing a device for heating the burnt gases; . · Fig. 8 shows a perspective view of another preferred embodiment of the invention;

La Fig. 9 est une vue analogue d'une portion de la ' paroi creuse de l'échangeur de la Fig. 8 avant enroulement;Fig. 9 is a similar view of a portion of the hollow wall of the exchanger of FIG. 8 before winding;

La Fig. 10 est une coupe partielle de la.paroi creuse dans le cas où il y a échange entre trois fluides; 35 ’ La Fig. 11 est une vue schématique en perspective d'un échangeur de chaleur suivant l'invention, dans le cas d'un échangeur entre trois fluides, l'échangeur étant associé avec un brûleur monté centralement et avec un ventilateur-de tirage;'Fig. 10 is a partial section of the hollow wall in the case where there is exchange between three fluids; 35 'Fig. 11 is a schematic perspective view of a heat exchanger according to the invention, in the case of an exchanger between three fluids, the exchanger being associated with a centrally mounted burner and with a draft fan;

La Fig. 12 est une coupe partielle verticale de 40 l'échangeur de la figure 11.passant par l'axe du ventilateur de 5 * * , La Fig. 13 est une coupe partielle horizontale de la paroi creuse de l'échangeur de la figure 11 montrant la liaison avec les tubes de sortie de fluides;Fig. 12 is a partial vertical section through 40 of the exchanger of FIG. 11 passing through the axis of the fan of 5 * *, FIG. 13 is a partial horizontal section of the hollow wall of the exchanger of FIG. 11 showing the connection with the fluid outlet tubes;

La Fig. 14 est une vue schématique en perspective 5 d'un échangeur de chaleur suivant l'invention dans le cas d'un échange entre trois fluides, l'échangeur étant associé avec un brûleur placé extérieurement à la paroi en spirale et avec un ventilateur monté centralement;Fig. 14 is a schematic perspective view 5 of a heat exchanger according to the invention in the case of an exchange between three fluids, the exchanger being associated with a burner placed outside the spiral wall and with a fan mounted centrally ;

La Fig. 15 est une coupe partielle verticale de.Fig. 15 is a partial vertical section of.

10 l'échangeur de la Fig. 14 passant par le brûleur; et. .10 the exchanger of FIG. 14 passing through the burner; and. .

La Fig. 16 e,st une coupe partielle de la jaroi creuse analogue à celle de la Figure 10 montrant des poirt's de soudure percés en certains endroits.Fig. 16 e, is a partial section of the hollow jaroi similar to that of FIG. 10 showing poirt's of solder drilled in certain places.

Sur toutes ces figures les mêmes références désignent 15 les mêmes organes ou éléments.In all of these figures, the same references designate the same members or elements.

On a représenté sur les figures 1 et .2 un échangeur de chaleur à deux fluides, ahacun des fluides étant respectivement signalé par les repères A et B; le sens de circulation de chacun des fluides est indiqué par des flèches. L'échangeur comprend un 20 réseau de tubes 1 pour la circulation du fluide B, ces tubes étant solidaires d'une paroi 2 en contact avec lesdits tubes par leurs génératrices.FIGS. 1 and .2 show a heat exchanger with two fluids, each of the fluids being indicated respectively by the references A and B; the direction of circulation of each of the fluids is indicated by arrows. The exchanger comprises a network of tubes 1 for the circulation of fluid B, these tubes being integral with a wall 2 in contact with said tubes by their generatrices.

Dans le mode de réalisation représenté le .réseau de tubes et la paroi sont constitués par la paroi connue dans lev · 25 commerce sous le nom de "Roll-Bond" (Fig. 4). Cette paroi est obtenue en soudant partiellement deux tôles a et b en alliage d'aluminium ou en alliage inoxydable, et ei laissant des bandes non soudées. Grâce à un gonflage par des moyens appropriés aux endroits non soudés on obtient des régions tubulaires c qui cons-30* tituent les tubes 1 décrits plus haut. On comprend que le produit obtenu est particulièrement approprié pour fabriquer les évapo^a-teurs de réfrigérateurs ou congélateurs domestiques.·Ce produit est également très approprié pour mettre en'oeuvre la présente invention mais on pourrait naturellement réaliser d’une autre 35 manière la paroi tubulaire constituant l'échangeur suivant 1'invention.In the embodiment shown, the tube network and the wall are constituted by the wall known in trade · 25 under the name of "Roll-Bond" (Fig. 4). This wall is obtained by partially welding two sheets a and b of aluminum alloy or stainless alloy, and ei leaving strips not welded. Thanks to inflation by means suitable for non-welded places, tubular regions c are obtained which constitute the tubes 1 described above. It is understood that the product obtained is particularly suitable for manufacturing evaporators of domestic refrigerators or freezers. This product is also very suitable for practicing the present invention, but it could naturally be carried out in another way. tubular wall constituting the exchanger according to the invention.

Comme on le voit plus particulièrement sur la figure 2, la paroi est conformée en spirale de façon à faire apparaître entre les spires successives un espace 3 dans lequel circule en 40 11 occurence le fluide A, Afin de confiner le fluide A dans un 6 circuit déterminé, l’échangeur comporte des organes d'obturation constitués par des couvercles 4, 5 rendus solidaires des arêtes respectivement supérieure et inférieure de la paroi 2 de façon à ménager pour le fluide A une entrée 6 et une sortie 7. Bien 5 entendu, la spire centrale 8 n'est pas totalement refermée sur elle-même de façon à permettre la circulation du fluide A.As can be seen more particularly in FIG. 2, the wall is shaped in a spiral so as to reveal between the successive turns a space 3 in which the fluid A flows in 40 11, In order to confine the fluid A in a 6 circuit determined, the exchanger comprises sealing members constituted by covers 4, 5 made integral with the upper and lower edges respectively of the wall 2 so as to provide for the fluid A an inlet 6 and an outlet 7. Of course, the central turn 8 is not completely closed on itself so as to allow the circulation of the fluid A.

On a représenté sur la figure 3 une vue développée de la paroi 2 et du réseau de tubes 1 pour la circulation du fluide B. Ce réseau est constitué par un ensemble de collecteurs 10 la, relié entre eux par des tubes. 1 connectés en parallèle entre les .collecteurs la. Le sens de circulation du fluide B est indiqué par les flèches et ceci de façon suffisamment explicite , pour qu'il ne soit pas nécessaire d'en décrire le processus.FIG. 3 shows a developed view of the wall 2 and of the network of tubes 1 for the circulation of the fluid B. This network consists of a set of collectors 10 la, connected together by tubes. 1 connected in parallel between the .collectors la. The direction of circulation of the fluid B is indicated by the arrows and this is sufficiently explicit, so that it is not necessary to describe the process thereof.

Le fluide est en fait forcé à se diriger d'un collec-15 teur vers le suivant par l'existence d'obstacles tels que l'interruption 9 entre deux collecteurs. On remarquera que les réseaux de tubes 1 sont disposés de' façon sensiblement perpendiculaire .. au sens de circulation du fluide A. .The fluid is in fact forced to go from one collector to the next by the existence of obstacles such as the interruption 9 between two collectors. It will be noted that the networks of tubes 1 are arranged substantially perpendicular to the direction of circulation of the fluid A..

On va maintenant expliquer le fonctionnement de 20 l'échangeur dont on vient de décrire un mode de réalisation en' se référant .à un type d'utilisation dans lequel le fluide A est à l'état gazeux, par exemple est constitué par des gaz de combustion, et le- fluide B à l'état liquide, par exemple est formé par l'eau d'un circuit de chauffage. Compte tenu des pertes de charge . · 25 s'opposant à l'écoulement des fluides dans l'échangeur, il va de soi que ceux-ci sont pulsés.ou aspirés par un organe moteur, pour le fluide'A ainsi que pour le fluide B. Ces organes sont bien connus, eh eux-mêmes et n'ont donc pas été représentés. Les gaz pénètrent axialement à haute température par l'entrée 6 de l'espacé 30 3,. subissent un changement de sens d'écoulement sensiblement à 90° puis cheminent vers la sortie 7. L'eau de retour du circuit de chauffage pénètre dans le réseau de tubes 1 à contre courant des gaz, c'est-à-dire du côté adjacent à la sortie 7 des gaz puis cirçule vers la spirale centrale 8, et s'évacue vers le départ du 35 circuit de chauffage dans la zone d'entrée 6 des gaz. Au cours de leur progression, on comprend que les g-az se refroidissent au contact des parois de l'échangeur dans lesquelles circule l'eau plus froide du chauffage. Inversement l'eau s.e réchauffe progressivement comme dans tout processus d'échange méthodique.We will now explain the operation of the exchanger of which an embodiment has just been described, with reference to a type of use in which the fluid A is in the gaseous state, for example consists of gases. of combustion, and the fluid B in the liquid state, for example is formed by water from a heating circuit. Taking into account the pressure losses. · 25 opposing the flow of fluids in the exchanger, it goes without saying that these are pulsed. Or sucked by a motor member, for fluid'A as well as for fluid B. These organs are good known, eh themselves and therefore have not been represented. The gases penetrate axially at high temperature through the inlet 6 of the space 30 3 ,. undergo a change in direction of flow substantially at 90 ° and then flow towards the outlet 7. The return water from the heating circuit enters the network of tubes 1 against the gas flow, that is to say on the side adjacent to the gas outlet 7 then flows towards the central spiral 8, and is evacuated towards the start of the heating circuit in the gas inlet area 6. During their progression, it is understood that the g-az cool in contact with the walls of the exchanger in which circulates the cooler water from the heating. Conversely, the water gradually warms up as in any methodical exchange process.

40 La constitution du réseau de tubes 1 telle que β ψ * représentée figure 3 permet d'obtenir une division importante du flux de fluide B dans les tubes 1 et par conséquent à la fois d'atteindre une grande surface d'échange et une vitesse de circulation importante dans les tubes, ce qui améliore le coefficient 5 d'échange. On obtient de la sorte un échangeur extrêmement performant. Dans l'application ci-dessus ceci permet d'atteindre le point de rosée des fumées pour des fonctionnements en condensation.40 The constitution of the network of tubes 1 such as β ψ * represented in FIG. 3 makes it possible to obtain a significant division of the flow of fluid B in the tubes 1 and consequently both to reach a large exchange surface and a speed significant circulation in the tubes, which improves the exchange coefficient 5. In this way, an extremely efficient exchanger is obtained. In the above application this achieves the dew point of the smoke for condensing operations.

Afin d'améliorer l'efficacité de l'échangeur décrit plus haut on peut former sur la surface de la paroi 2 qui n'est pas·' 10 en contact avec l'extérieur des discontinuités constitués par des crevés 10a, 10b, 10c qui traversent toute la paroi comme on le voit · sur les figures 5 et 6. Ces crevés peuvent être de petites dimensions comme les crevés 10a, dé forme allongée et situés près d'une « extrémité du dispositif comme les crevés 10b, ou de forme encore 15 plus allongée comme les crevés 10c,In order to improve the efficiency of the exchanger described above, it is possible to form on the surface of the wall 2 which is not · '10 in contact with the outside, discontinuities constituted by punctures 10a, 10b, 10c which cross the entire wall as can be seen · in FIGS. 5 and 6. These punctures can be of small dimensions like the punctures 10a, of elongated shape and located near an “end of the device like the punctures 10b, or of even shape 15 more elongated like the flat 10c,

Ces perforations peuvent naturellement n'exister que sur certaines q>ires. Les bords d'attaque de ces perforations opèrent des ruptures des couches limites ce qui augmente le rendement de l'appareil. En outre les perforations diminuent 20 notablement les pertes de charge .dues à la circulation du fluide dans l'espace en spirale.These perforations can naturally exist only on certain q> ires. The leading edges of these perforations break the boundary layers, which increases the efficiency of the device. In addition, the perforations significantly reduce the pressure losses due to the circulation of the fluid in the spiral space.

Comme on,l'a expliqué plus haut les discontinuités peuvent également être constituées par des creusures sur une •partie'de l'épaisseur de la paroi, ou par des saillies ou par 25 une combinaison de.ces trois discontinuités. Elles peuvent aussi n'exister que sur une partie de la surface de la paroi 2 qui n'est pas-en contact avec l'extérieur.As explained above, the discontinuities can also be formed by recesses on a part of the thickness of the wall, or by projections or by a combination of these three discontinuities. They may also exist only on a part of the surface of the wall 2 which is not in contact with the outside.

Pour augmenter encore le rendement on conforme la paroi en spirale de façon que 1'écartement entre les spires diminue-3Ö progrèssivement vers la sortie des gaz brûlés, de façon à augmenter l'échange de chaleur au fur et ä mesure que la température des gaz diminue.To further increase the efficiency, the spiral wall is conformed so that the spacing between the turns decreases progressively towards the outlet of the burnt gases, so as to increase the heat exchange as the temperature of the gases decreases.

Enfin un dispositif simple opérant le séchage des gaz brûlés est représenté très schématiquement a la figure 7.Finally, a simple device operating the drying of the burnt gases is shown very schematically in FIG. 7.

35 Sur le couvercle supérieur 4 a été monté un élément 11 en forme de Ü. Un flux dérivé du fluide A arrive en A]_ à une extrémité de l'élément en U et en ressort en A2 où il vient se mélanger au fluide A pour le sécher.35 On the upper cover 4 has been mounted an element 11 in the form of Ü. A flow derived from the fluid A arrives at A] _ at one end of the U-shaped element and exits at A2 where it comes to mix with the fluid A to dry it.

On va maintenant décrire un autre mode de réalisation 40 préféré, d'uneefficacité encore meilleure, d'une construction aisée, , ο et permettant des échanges de chaleur entre plus de deux fluides.We will now describe another preferred embodiment 40, of even better efficiency, of easy construction,, and allowing heat exchanges between more than two fluids.

On voit sur la figure 8 un échangeur à deux fluides, y chacun des fluides étant respectivement désigné par les lettres A etB, et le sens de circulation des fluides étant indiqué par des 5 flèches. Le fluide A est', par exemple, de l’air chaud et le fluide B de l'eau.FIG. 8 shows an exchanger with two fluids, each of which is designated by the letters A and B respectively, and the direction of circulation of the fluids being indicated by arrows. Fluid A is, for example, hot air and fluid B is water.

L'échangeur est constitué essentiellement par une paroi-creuse loi en spirale disposée verticalement présentant ici deux faces 10la et ÎOlb (Fig. 8 et 9). Cette paroi est obtenue en .The exchanger is essentially constituted by a hollow spiral law wall arranged vertically here having two faces 10la and ÎOlb (Fig. 8 and 9). This wall is obtained in.

10 plaçant l'une sur l'autre deux tôles en acier inoxydable, par • ' , exemple 101a, 101b et en les soudant l'une à l'autre au moyen de nombreux points de soudure 102. Les tôles sont planes ou préalablement gaufrées. Les points de soudure sont réalisés, de préférence au moyen de mollettes de soudage par résistance programmées. Tous 15 les bords sont ensuite soudés, en laissant au delà de la soudure des bandes non soudées qui ultérieurement seront rapprochées après conformation pour aménager.1'espace entre les faces externes dès parois creuses, comme on le vena plus loin.10 placing two stainless steel sheets one on top of the other, for example '101a, 101b and welding them to each other by means of numerous welding spots 102. The sheets are flat or previously embossed . The weld points are produced, preferably by means of programmed resistance welding knobs. All the edges are then welded, leaving, beyond the weld, non-welded strips which will later be brought together after shaping in order to arrange the space between the external faces from hollow walls, as discussed below.

Grâce à une forte pression que l'on applique entre 20 les deux tôles, par exemple hydrauliquement, on obtient le gonflement aux endroits non soudés comme on le voit sur la figure 9. Il en résulte une paroi creuse à deux faces présentant de nombreux points de jonction entre les deux faces. Pour obtenir ensuite là - conformation en spirale, on remplit d'abord l'espace entre les 25 tôles avec un produit susceptible d'être éliminé, par exemple un sel soluble ou sublimable. En effet si l'on ne prend pas cette précaution les tôles s1applatiront pendant le cintrage. Ensuite on effectue..le cintrage, après lequel on élimine le sel par dissolutior ou sublimation.By means of a high pressure which is applied between the two sheets, for example hydraulically, the swelling is obtained at the non-welded locations as seen in FIG. 9. This results in a hollow wall with two faces having many points of junction between the two faces. To then obtain the spiral conformation, the space between the 25 sheets is first filled with a product capable of being eliminated, for example a soluble or sublimable salt. Indeed, if this precaution is not taken, the sheets will shatter during bending. Then the bending is carried out, after which the salt is eliminated by dissolutior or sublimation.

3'0 ' La paroi creuse en spirale ainsi obtenue constitue un parcours 103 en’chicanes pour l'un des fluides, par. exemple le fluide B.3'0 'The hollow spiral wall thus obtained constitutes a path 103 in baffles for one of the fluids, par. example fluid B.

Une autre méthode pour obteuir la paroi creuse en spirale, sans intervention de sel, consiste à conformer les tôles 35 après soudage en exerçant une traction sur celles-ci pendant l'enroulement. Cette traction empêche la compression de la tôle qui a le plus faible rayon. Le gonflage est alors effectué après conformation, éventuellement après recuit.Another method for obtaining the hollow spiral wall, without the intervention of salt, consists in shaping the sheets 35 after welding by exerting a traction on them during winding. This traction prevents the compression of the sheet which has the smallest radius. The inflation is then carried out after conformation, possibly after annealing.

La paroi a été conformée en spirale de "manière que 40 les spires soient rapprochées en laissant au centre un évidement β m central 104 dont on verra l'utilité plus loin. Il y a donc entre les spires un espace 105 dans lequel circule l'autre fluide par exemple le fluide A. Un couvercle obture l'extrémité supérieure de l'appareil tandis que l'extrémité inférieure est obturée par 5 une paroi C2.The wall has been shaped in a spiral "so that 40 the turns are brought together leaving a central recess β m 104 in the center which will be seen below. There is therefore a space 105 between the turns other fluid, for example fluid A. A cover closes the upper end of the device while the lower end is closed by a wall C2.

Dans l'exemple de la figure 8 on a représenté très schématiquement un brûleur 106, placé centralement, pour faire passer de l'air chaud entre les spires, tandis que le fluide B, par exemple de l'eau, est introduit dans le parcours 103 de la paroi 10 creuse par un tube 107, et en sort.par un tube. 108. Naturellement des dispositifs d'aspiration ou de refoulement, conventionnels ou non, sont nécessaires pour obtenir .la circulation des fluides mais on ne les a pas représentés pour simplifier.In the example of Figure 8 there is shown very schematically a burner 106, placed centrally, to pass hot air between the turns, while the fluid B, for example water, is introduced into the path 103 of the wall 10 hollow by a tube 107, and out of it by a tube. 108. Naturally, suction or discharge devices, conventional or not, are necessary to obtain the circulation of fluids, but they have not been shown for simplicity.

On comprend que le trajet des deux fluides n'est ni 15 complètement rectiligne, ni complètement hélicoïdal, De plus les nombreux points de soudure constituent pour le parcours intérieur 103 un trajet en chicanes. Ces points de soudure forment d'ailleurs sur les faces externes de la paroi creuse des aspérités et creusures de sorte que l'espace 105 provoque également des remous dans la 20 circulation du fluide A. Cette action analogue sur chaque fluide est éminemment favorable à l'échange de chaleur.It will be understood that the path of the two fluids is neither completely rectilinear nor completely helical. Furthermore, the numerous weld points constitute for the internal path 103 a path in baffles. These weld points also form on the external faces of the hollow wall asperities and recesses so that the space 105 also causes eddies in the circulation of the fluid A. This similar action on each fluid is eminently favorable to the heat exchange.

Le principe constructif de la paroi creuse permet de constituer plusieurs parcours à l'intérieur de la paroi. La figure 10 montre une paroi à deux parcours, un second parcours 109 étant 25 formé grâce à une troisième tôle 101c sensiblement plane dont les points de'soudure avec la .tôle 101a sont, par exemple deux fois plus rapprochés que les points de soudure du parcours 103. Cela, permet d’obtenir, si le fluide B est de l’eau, à la fois de l'eau v pour le chauffage et de l'eau à une température moins élevée, pour * s 30 l'usage sanitaire.The constructive principle of the hollow wall makes it possible to constitute several routes inside the wall. FIG. 10 shows a wall with two paths, a second path 109 being formed by virtue of a third substantially flat sheet 101c, the welding points of which with the sheet 101a are, for example twice as close as the welding points of the route 103. This makes it possible to obtain, if the fluid B is water, both water v for heating and water at a lower temperature, for sanitary use. .

La figure 11 représente un échangeur de chaleur suivant l'invention dans lequel la paroi creuse présente-deux parcours. Aux deux tubes 107, 108 de l'exemple précédent on a ajouté deux tubes 110, 111 correspondant au parcours-109 de la figure 10. La 35 figure 13 montre comment les tubes 108, 111-sont raccordés respectivement aux parcours 103 et 109. Ici l'échangeur est associé avec un brûleur 106 placé centralement, que l'on a représenté très schématiquement, et avec un ventilateur 112 actionné par un moteur 113, monté à la partie inférieure d'une paroi 114 en tôle, laquelle 40 ferme latéralement l'esoace en snirale et forme un esnace de - lu « *FIG. 11 represents a heat exchanger according to the invention in which the hollow wall has two paths. To the two tubes 107, 108 of the previous example, two tubes 110, 111 corresponding to the path-109 of FIG. 10 have been added. FIG. 13 shows how the tubes 108, 111-are connected to the paths 103 and 109 respectively. Here the exchanger is associated with a centrally placed burner 106, which is shown very schematically, and with a fan 112 actuated by a motor 113, mounted at the bottom of a sheet metal wall 114, which 40 closes laterally esoace en snirale and forms an esnace of - read «*

VV

' dégagement extérieur à la spirale. Le ventilateur agit par son orifice 115. Naturellement les fluides dans les parcours 103 et 109 sont mis en mouvement par des pompes de circulation montées sur les tubes raccordés aux tubes 107,110 ou 108, 111. On n'a pas représenté 5 ces pompes pour simplifier le dessin.outside clearance to the spiral. The fan acts through its orifice 115. Naturally the fluids in the paths 103 and 109 are set in motion by circulation pumps mounted on the tubes connected to the tubes 107, 110 or 108, 111. These pumps have not been shown to simplify the drawing.

Le ventilateur 112 entraîne non seulement le fluide gazeux mais aussi le fluide condensé et/ou le brouillard à la partie inférieure de l'appareil. Ce fluide condensé peut également être évacué par un tuyau de décharge 116, avec obturation amovible, 10 non représentée.The fan 112 not only drives the gaseous fluid but also the condensed fluid and / or the mist at the bottom of the device. This condensed fluid can also be evacuated by a discharge pipe 116, with removable closure, 10 not shown.

»' · ·»'· ·

On voit en 117, représenté très schématiquement, un- tuyau amenant à l'orifice 115 du ventilateur un flux de chaleur provenant de l'espace en spirale afin de chauffer les vapeurs saturantes pénétrant dans le ventilateur.We see at 117, shown very diagrammatically, a pipe bringing to the orifice 115 of the fan a flow of heat coming from the spiral space in order to heat the saturated vapors entering the fan.

15 Comme dans l'exemple représenté à la figure 8, on voit un couvercle à la partie supérieure de l'appareil, mais en réalité l'obturation aussi bien en haut qu'en bas est obtenue cïune autre manière représentée a la figure 12. On voit que les faces opposées 101b, 10lç_, par exemple, de la paroi creuse ont été 20 prolongées, cintrées et rapprochées, puis soudées ou agrafées à. leurs extrémités supérieure et inférieure.As in the example shown in FIG. 8, a cover is seen at the top of the device, but in reality the obturation both at the top and at the bottom is obtained in another way represented in FIG. 12. It can be seen that the opposite faces 101b, 10lç_, for example, of the hollow wall have been extended, bent and brought together, then welded or stapled to. their upper and lower ends.

Dans le mode de réalisation représenté aux figures 14 et.15, la paroi en spirale a été cintrée à son extrémité de sortie 'de façon à former un renflement 118, constituant une chambre 25 de combustion pour un brûleur 106 représenté très schématiquement. D'autre part le ventilateur 112 avec son moteur 113 a été monté sous la .-région centrale 104 de l'appareil.In the embodiment shown in Figures 14 and 15, the spiral wall has been bent at its outlet end 'so as to form a bulge 118, constituting a combustion chamber for a burner 106 shown very schematically. On the other hand the fan 112 with its motor 113 has been mounted under the central region 104 of the device.

La surface de la chambre de combustion, dans ce v- mode de réalisation, comme dans le mode de réalisation de la. Fig.The surface of the combustion chamber, in this embodiment, as in the embodiment of the. Fig.

30 11 est avantageusement traitée de façon à être de préférence noircie.. En effet cette surface ainsi traitée absorbe partiellement le rayonnement intense de la flamme du brûleur, ce qui abaisse en grande partie la température de la matière -du brûleur et augmente la longévité de celui-ci.It is advantageously treated so as to be preferably blackened. In fact this surface thus treated partially absorbs the intense radiation of the burner flame, which largely lowers the temperature of the material of the burner and increases the longevity of this one.

35 · Enfin la figure 16 montre une portion de la paroi en spirale dans laquelle les points de soudure en regard ont été percés en leur centre en 119. Cette disposition permet la rupture -des couches limites du fluide circulant entre les spires de la paroi creuse.35 · Finally, figure 16 shows a portion of the spiral wall in which the facing weld points have been drilled in their center at 119. This arrangement allows the breaking-of the boundary layers of the fluid circulating between the turns of the hollow wall .

. 11 » * A titre d'exemple purement illustratif et bien entendu non limitatif de l'invention, on indique que les tôles en acier inoxydable 10_1, 10lb et 101c mutuellement soudées aux points 102 ont une épaisseur comprise entre 0,3 et 0,8 mm, de 5 préférence de l'ordre de 0,4 mm, que l'écartement des points 102 est compris entre 15 et 50 mm, étant de préférence de l'ordre de 35 mm pour le parcours de l'eau de chauffage, que le nombre des spires de l'échangeur est compris entre 2 et 10 étant de préférence de l'ordre de 4 ou 5, que l'écartement 10 mutuel des spires est compris entre 10 et 30 mm et que la pression hydraulique utilisée pour "ouvrir" les parcours réservés dans la paroi creuse pour le fluide B après réalisa-* tion des points de soudure est comprise entre 20 et 40 bars dans l'hypothèse où aucune des tôles mutuellement soudées 15 n'est préalablement gaufrée, c'est-à-dire déformée de manière à matérialiser des dépressions au niveau des points de soudure à former.. 11 ”* As a purely illustrative and of course non-limiting example of the invention, it is indicated that the stainless steel sheets 10_1, 10lb and 101c mutually welded at points 102 have a thickness of between 0.3 and 0.8 mm, preferably of the order of 0.4 mm, that the spacing of the points 102 is between 15 and 50 mm, being preferably of the order of 35 mm for the passage of the heating water, that the number of turns of the exchanger is between 2 and 10 being preferably of the order of 4 or 5, that the mutual spacing 10 of the turns is between 10 and 30 mm and that the hydraulic pressure used for " open "the paths reserved in the hollow wall for the fluid B after making the welding points is between 20 and 40 bars on the assumption that none of the mutually welded sheets 15 is previously embossed, that is ie deformed so as to materialize depressions at the weld points to be formed.

L'encombrement global de l'échangeur obtenu est beaucoup plus faible que ceux des échangeurs connus de puissance calo-20 rifique d'échange comparable, son volume hors tout étant plusieurs fois inférieur à ceux de ces échangeurs connus.The overall size of the exchanger obtained is much smaller than that of known exchangers of comparable heat-exchange power, its overall volume being several times less than that of these known exchangers.

Il va de soi que les modes de réalisation décrits ci-dessus et représentés sur les dessins ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. C'est ainsi qu'au lieu de dispositifs 25 d'aspiration on pourrait utiliser des dispositifs de refoulement. De même l'enroulement1 en spirale pourrait être à pas variable afin d'optimiser l'échange de chaleur en augmentant la perte de charge d'une manière inversement proportionnelle au gradient de température du fluide apportant la chaleur. Enfin l'écartement 30 des points de soudure peut être variable afin d'augmenter 1'échange par turbulence au fur et à mesure de la diminution du gradient de température du fluide circulant entre les spires de la paroi creuse.It goes without saying that the embodiments described above and shown in the drawings are given only by way of nonlimiting examples. Thus, instead of suction devices, delivery devices could be used. Similarly, the spiral winding1 could be of variable pitch in order to optimize the heat exchange by increasing the pressure drop in a manner inversely proportional to the temperature gradient of the fluid providing the heat. Finally, the spacing 30 of the welding points can be variable in order to increase the exchange by turbulence as the temperature gradient of the fluid circulating between the turns of the hollow wall decreases.

On n'a pas représenté sur les dessins toutes ces variantes 35 qui se comprennent sans dessins. De même on pourrait donner à l'enroulement des spires de la paroi creuse une conformation conique avec sommet vers le haut afin que l'espace en spirale et la paroi creuse soient inclinés sur l'horizontale, pour faciliter la condensation des fluides et 1'écoulement des condensats. On 40 n'a pas non plus jugé utile de représenter cette variante que Ί I ^ ________21 2__JL -< J _ »______All these variants which are understood without drawings have not been shown in the drawings. Likewise, the winding of the turns of the hollow wall could be given a conical conformation with vertex upwards so that the spiral space and the hollow wall are inclined to the horizontal, to facilitate the condensation of the fluids and 1 ' condensate drain. We also did not find it useful to represent this variant as Ί I ^ ________21 2__JL - <J _ »______

Claims

12 * V * CLAIMS

1. Heat exchanger between at least two fluids characterized in that it comprises a flat wall originally shaped in a spiral, with closure means mounted 5. its two entremites perpendicular to itself, so as to achieve a spiral enclosure for the circulation of one of the fluids between the turns of the wall, means being provided for the circulation of the other fluid.

2. Heat exchanger according to claim 10. characterized in that the means for the circulation of the other, fluid consist of a network of tubes integral with their generatrices of the spiral wall and parallel to an axis around which is wound said wall.

3. Heat exchanger according to either of Claims 1 and 2, characterized in that the spiral shaped wall has on its surface which is not in contact with the outside discontinuities in hollow or in protruding shape. - any one so as to constitute leading edges for the circulation of the fluid in the continuous spiral enclosure, 20 4.- heat exchanger according to claim 1 characterized in that the means for the circulation of the other fluid are constituted by the wall itself, having at least two parallel faces joined together on two parallel edges, so as to form a hollow wall allowing the circulation of said fluid.

5. Heat exchanger according to claim 4 characterized in that obstacles are formed inside and / or outside of the hollow wall so as to form one or more paths creating eddies. 30 * "6.- A heat exchanger according to claim. 5 characterized in that the faces of the hollow wall are joined,, _ · for example by welding, between them at a plurality of points / the way to constitute a path interior in baffles between two adjacent faces, and asperities and recesses between the turns of the hollow wall 35 '7.- heat exchanger according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the spiral wall has three faces so as to form two internal spiral paths, the meeting points of a two-sided system being more spaced apart than those of the other two-sided system, so that the speed of circulation in a path is different from that ν '1.3 "* i 8.- Heat exchanger according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the spiral wall has n faces so as to constitute n-1 internal spiral paths, the points of meeting of each system e faces present-5 as a different spacing from that of other systems, so as to obtain different circulation speeds between all the systems.

9.- Heat exchanger according to any one of claims 4 to 8, characterized in that the spiral wall 10 is arranged vertically and closed on itself and a suction device is mounted laterally at its lower end! so as to entrain the condensed fluid and / or the mist at the bottom of the device.

10.- Heat exchanger according to any one of claims 4 to 8, characterized in that the spiral wall is arranged vertically and closed on itself and a suction device is mounted under its central region. entrain condensate and / or mist at the bottom of the unit. 11. Heat exchanger according to any one of claims 4 to 10, characterized in that the spiral wall is arranged vertically and closed on itself and a discharge pipe with removable closure is mounted at its lower part. • higher so as to draw the condensed fluid from the lower part 25 of the device. - · 12.- Heat exchanger according to any Aa of claims 4 to 11, characterized in that the sealing means at the two ends of the wall are constituted by the union of the lower and upper extensions of the opposite faces of 30 the hollow wall.

13. Heat exchanger according to one of any of claims 4 to 12, characterized in that the central space or the external region of the vertically placed exchanger is shaped as a combustion chamber where a burner is housed. 35 · 14.- heat exchanger according to claim 13, characterized in that the surface of the wall of the combustion chamber is treated so as to absorb the radiation from the burner flame, in order to lower the temperature of the material of the burner. 40 15.- Heat exchanger according to any one. "'Of claims 6 to 14, characterized in that at least certain meeting points of the faces of the hollow wall are pierced in their center in order to allow the rupture of the boundary layers of the fluid flowing between the turns of the hollow wall,

16. Heat exchanger according to any one of claims 9 to 15, characterized in that means are arranged between the spiral space and the suction device to bring to the latter a flow of heat in order to heat the vapors saturants entering the suction device, 10 17, - Heat exchanger according to any one, 1, I of claims 4 to 16, characterized in that the winding in '. spiral of the hollow wall is variable pitch to optimize. heat exchange by increasing the pressure drop inversely proportional to the temperature gradient of the fluid circulating between the turns of the hollow wall.

18. Heat exchanger according to any one of claims 6 to 17, characterized in that the spacing from the meeting points of the hollow wall is variable in order to increase the exchange by turbulence as and when the decrease in the temperature gradient of the fluid flowing between the turns of the hollow wall.

19. Heat exchanger according to any one of claims 4 to 18, characterized in that two or more sheets are placed one on the other, they are joined by numerous welding spots, the edges, a pressure is applied between the sheets, - the space between the sheets is filled with a product capable of being eliminated, the bending is carried out and the above product is eliminated.

20. Heat exchanger according to any one of claims 4 to 18, characterized in that two or one is placed on top of the other. several sheets, they are joined by numerous welding points, the edges are welded, a tension is exerted on the sheets during the spiral conformation, and a pressure is applied between the sheets to obtain swelling,.