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ECHANGEUR .DE .CHALEUR.
L'invention concerne un échangeur de chaleur réalisé sous forme de cylindre creux comportant des canaux pour deux fluides en contact thermique, fluides dont l'un est liquide et l'autre gazeux.
Il est connu de constituer des échangeurs de chaleur à l'aide d'é- léments, en forme de plaques, placés à une certaine distance l'un de l'autre.
Les fluides circulent entre les canaux ainsi formés et la transmission de cha- leur s'effectue à travers les parois de séparation.
Il existe aussi des formes de construction dans lesquelles les canaux traversés par l'un des fluides sont constitués par des tuyaux qui sont léchés ou baignés par l'autre fluide.
Cette forme de construction présente un inconvéniènt : elle ne se prête guère à la fabrication en grande série. En outre, lorsque cet échan- geur de chaleur est utilisé dans les machines à piston? gaz chaud, il est plus difficile de tenir compte des conditions particulières qu'impose cette fabrica- tion à 1'échangeur de chaleur.
En outre, les divers éléments des échangeurs de chaleur décrits ci-dessus sont, en général, assemblés par soudure. Cette soudure soulève par- fois de'sérieux problèmes. L'invention permet d'obvier aux inconvénients inhé- rents à l'échangeur de chaleur connu.
L'échangeur de chaleur conforme à l'invention présente la parti- cularité suivante : les canaux pour le liquide sont constitués par un certain nombre de tuyaux enrobés dans un métal coulé dans lequel sont ménagés par d'au- tres moyens des canaux en forme de fente pour le gazo Ces canaux, dirigés sui- vant une génératrice du cylindre débouchent sur la surface cylindrique; ils sont disposés de façon que chaque canal pour l'un des fluides se trouve entre deux canaux pour l'autre fluide. Cette forme de construction se prête particu-
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lièrement bien à la fabrication en grande série. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, la limitation des canaux pour le gaz peut être for- mée par de minces parois de tôle, ou bien par le fait que la matière coulée constitue elle-même les parois de ces canaux.
Si l'on forait dans un bloc de métal coulé, généralement plus ou moins poreux, des canaux pour les deux fluides devant être amenés en contact thermique, et que la pression de l'un des fluides, par exemple celle du gaz, soit nôtablement plus élevée que celle de l'autre fluide, il pourrait se pro- duire des fuites à travers le métal.
Pour y obvier, on pourrait évidemment utiliser, entre les canaux, des cloisons très épaisses, mais cette grande épais- seur affecterait la transmission de la chaleur entre les deux fluides,Dans la forme de
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La Demanderesse a en outre constaté qu'il y a avantage à utiliser pour le liquide des canaux de section circulaire ou pratiquement circulaire, et pour le gaz, des canaux de section oblongue. Par "section circulaire ou pratiquement circulaire", il y a lieu d'entendre aussi une section d'une autre forme, par exemple une section ovale ou une section rectangulaire à sommets arrondis. Les canaux pour le liquide doivent être nettoyés de temps en temps, ce qui limite en faveur d'une section circulaire ou pratiquement circulaire, tandis qu'en ce qui concerne les canaux destinés au gaz, qui ne s'encrassent pratiquement pas, des considérations d'ordre thermique incitent à leur donner une forme oblongue, par exemple celle de fentes.
Pour réaliser d'une manière simple l'échangeur de chaleur, il im- portera souvent de disposer l'entrée et la sortie du système de canaux pour le liquide sur la surface cylindrique. De même, pour la construction de l'é- changeur de chaleur, il est parfois désirable de le munir d'une paroi cylindri- que que traversent les tuyaux pour le liquide et de fixer ces tuyaux à cette paroi. De cette manière, la position des tuyaux est fixée pendant la coulée du métal, et de plus, on évite une fuite éventuelle du gaz vers l'extérieur de l'échangeur.
Pour assurer une bonne fixation des tuyaux dans le métal coulé, fixation qui doit assurer un bon contact entre les deux métaux pour obtenir une bonne transmission de la chaleur,suivant une autre forme de réalisation de l'invention, il est désirable que les tuyaux pour le liquide soient en cui- vre enrobé d'un alliage d'aluminium.
L'échangeur de chaleur conforme à l'invention peut se réaliser de façon très simple en formant les cane= en. forme de fentes à l'aide de pla- ques formant noyaux, mises en place avant la coulée et que l'on enlève la cou- lée.
Les échangeurs de chaleur décrits ci-dessus peuvent avantageusement être utilisés comme réfrigérants pour une machine à piston à gaz chaud. Par "machine à piston à gaz chaud" il y a lieu d'entendre ici un moteur à piston à gaz chaud ainsi qu'une machine frigorifique fonctionnant suivant le principe inverse de celui du moteur à gaz chaud. Le réfrigérant d'une machine à piston à gaz chaud doit satisfaire à plusieurs conditions auxquelles répond l'échan- geur de chaleur conforme à l'invention. C'est ainsi que, dans les réfrigérants, les conditions imposées aux canaux traversés par le liquide, diffèrent de celles imposées aux canaux traversés par le gaz. Dans le moteur à piston à gaz chaud, le fluide actif traverse ces derniers canaux.
Au point. de vue espace mort de la machine, il est désirable que tant la longueur du passage que la section transversale de ces canaux soient aussi petites que possible. Les canaux pour le gaz affecteront, de préférence, la forme de fentes ce qui assure une grande surface de transmission de chaleur.
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Dans la machine à piston à gaz chaud, il importe en outre que les canaux pour le liquide puissent être nettoyés facilement et rapidement'. C'est le cas pour l'échangeur de chaleur conforme à l'invention.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La fige 1 montre deux demi-coupes suivant le plan I-I' et Il-Il' de la fig. 2.
La fig. 2 est une coupe suivant le plan II-II de la fig. 1.
L'échangeur de chaleur conforme à l'invention est constitué par une virole 1, dans laquelle sont logés un certain nombre de tuyaux 2. Ces t tuyaux, de préférence en cuivre, sont enrobés, par coulée, dans un autre métal 3, par exemple un alliage d'aluminium. La différence de retrait entre l'alliage 'd'aluminium et le cuivre provoque un contact intime entre les deux métaux.
Dans le métal 3 sont ménagés des canaux 4 en forme de fentes. Ces canaux sont obtenus, en disposant, avant la coulée, des noyaux en forme de plaques entre les tuyaux, noyaux que l'on enlève après la coulée. Pour limiter les canaux en 'forme de fentes, on a prévu à l'intérieur de l'échangeur de chaleur cylin- drique, un manchon 5. A la virole 1 est fixé un canal d'alimentation annulaire 6 qui permet d'amener le liquide réfrigérant aux tuyaux branchés en parallèle.
Ce liquide pénètre en A et sort en Bo Le fluide gazeux traverse l'échangeur de chaleur dans la direction verticale dans le sens indiqué par la flèche C.
La partie 3a de la paroi peut être très mince, car la présence de la virole 1 empêche les fuites du gaz. Même en l'absence de cette virole, une plus grande épaisseur de la partie 3a de la paroi permettrait d'éviter les fuites du gaz.
Cette plus grande épaisseur de la paroi 3a n'est pas défavorable, étant donné qu'il ne se produit pas de transfert de chaleur à travers cette partie de. la paroi. Dans cet échangeur de chaleur, la partie métallique coulée entre chaque fente et le tuyau, partie métallique à travers laquelle s'effectue la transmission de la chaleur, peut être très mince, car les tuyaux assurent la séparation du gaz et du liquide.
Il est avantageux que les tuyaux soient fixés à la virole 1 avant que l'on ne coule le métal 3. Ceci permet de les maintenir exactement à dis- tance, ce qui garantit une construction précise.