Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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CHAUDIERE ELECTRIOUE POUR LIOUIDE CALOlPORTEUR EN
('T~CUT.~TION DANS UN CIRCUIT OW~T OU F~l~M~-
La présente invention a trait à un nouveau type de chaudière
5 permettant de porter à une température prédéterminée un liquidecaloporteur.
Elle a trait plus particulièrement à un nouveau type de chaudière
électrique permettant d'assurer la production d'eau chaude, par exemple
10 lorsque l'on souhaite produire de l'eau chaude sanitaire (circulation de
l'eau dans un circuit ouvert), soit pour des installations de chauffage
d'eau circulant en circuit fermé (chauffage industriel, chauffage
domestique ...).
Plus précisément, elle concerne un nouveau type de chaudière dont
la structure générale met en oeuvre des moyens de chauffage du type de
ceux décrits dans le WO-A-93 20389 pour la réalisation d'échangeurs de
chaleur utilisés dans de nombreux secteurs industriels (industrie
chimique, pharmaceutique..), et qui permettent de réaliser la régulation
20 thermique d'un fluide.
Selon les enseign~nlPnt~ du document précité, de tels échangeurs se
présentent sous la forme d'un ensemble comprenant des plaques
présentant sur leurs deux faces des ond~ fion~, par exemple en forme de
25 chevrons, serrées entre elles entre deux fonds au moyen de tirants et qui
comportent dans leurs angles des ouvertures qui délimitent dans
l'empilement des passages d'entrée et de sortie permetf~nt la circulation
de fluides et qui s'écoulent contre la surface desdites plaques dans
l'espace compris entre elles. Selon les ens~ign~m~nts de ce docllm~nt,
30 une plaque chauff~nte se présentant sous la forme d'un bloc homogène à
l'intérieur duquel est noyée une résistance chauffante, bloc dont les
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llimen~ions extérieures et la structure des faces externes co,~ ondent à
celles des plaques PlémPnt~ires et qui comporte ég~lemPnt dans ses angles
des orifices co~les~ondant à ceux ri~s~lites plaques, peut être intercalée
entre deux plaques.
Or, on a trouvé et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention,
qu'il était possible de réaliser une véritable chaudière électrique pour
liquide caloporteur en circulation dans un circuit ouvert ou fermé, qui
peut être farilemPnt adaptée en fonction de la p~ s~nce sollh~itée pour
10 tout type d'installation en lltili~ant de tels ensembles constitués de deux
plaques embouties, dont les ondulations sont dans le même sens sur
leurs deux faces et entre lesquelles est intercalée un bloc chauffant se
présentant sous la forme d'un bloc homogène, ledit ensemble selon
l'invention se caractérisant en ce que:
- les ondulations en forme de chevrons que présente le bloc
chauffant sur ses deux faces, sont orientées en sens inverse;
- la résistance noyée dans la partie mé~ ne dudit bloc chauffant
s'étendant parall~lement aux faces actives, des connexions électriques
étant disposées latéralement
Une telle adaptation selon laquelle les nervures ou ondulations en
forme de chevrons des deux faces externes du bloc chauffant sont
orientées en opposé, contrairement aux plaques Plemenf~ires embouties
où elles sont dans le même sens, permet de réaliser la juxtaposition de
25 plusieurs blocs chauffants et d'obtenir un canal standard pour la
circulation du fluide tout en ayant des raccor~em~nt~ électriques situés
du même côté desdites plaques, rendant ainsi la connexion à un boitier
électrique beaucoup plus simple.
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Conform~ment à l'invention, pour réaliser une chaudière, le bloc
chauffant se présentera sous la forme d'un qnc~mhle parallélépipédique
ayant une épaisseur nettement plus importante que les plaques
t Pl~m~ont~ires permettant d'incorporer une résistance chauffante dans sa
5 partie mérliAne
Le bloc chauffant peut comporter une seule résistance, mais sa
structure permet ég~lP~nent d'envisager d'incorporer dans ce dernier
trois résistances électriques connecte~s à une source triphasée.
A titre in-iicAtif, un tel bloc chauffant aura une épaisseur de quinze à
vingt millilnètres, alors que les plaques ~lem~ntAires embouties disposées
de part et d'auke dudit bloc ont, quant à elles, un encombrement en
épaisseur de l'ordre de trois mil~im~tres (distance enke les on~ tion5
15 de chaque face).
Le bloc chauffant est réalisé dans tous matériaux conducteurs de la
chaleur, no~Amm~nt dans des matériaux tels que les métaux (ah~minillm
par exemple), le graphite, les matières plastiques, les matériaux
20 composites.
Un tel bloc est de ~r~férel.ce obtenue par moulage, une résistance
électrique blindée étant incorporée lors de cette opération.
Avantageusement, les nervures ou ondulations, en forme de chevrons,
25 ainsi que la gorge périphérique sur l'une des faces pour la mise en place
d'un joint, éléments qui correspondent à ceux d'une plaque élPmentAire
emboutie d'un échangeur à plaques, sont égAl.qm~nt réalisées lors de cette
opération de moulage, bien qu'il pourrait être envisagé de réaliser
ultérieurement par usinage.
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Enfin, les deux surfaces extérieures dudit bloc chauffant, peuvent
recevoir éventuellement un traitement de surface en fonction de la
nature du liquide circulant contre ces parois. Un tel trAitPTnPnt peut être
effectué par un revêLellLent de polytétrafluoroéthylène, de chrome, de
5 nickel entre autres.
Grâce à un tel ensemble, il est donc possible de réaliser de mArsi~re
simple la production d'eau chaude, par exemple pour une instAllAtion de
chauffage ou à usage domestique (chauffe-eau), voire même la génération
10 de vapeur-
L'invention et les avantages qu'elle apporte sera cepenfl~nt mieuxcompris grâce à l'exemple de réalisation qui suit, donné à tike in~ tif
mais non limitatif et qui est illustré par les schémas annexés dans
5 lesquels:
- la figure 1 est une vue schématique en perspective éclatée montrant
la structure générale de la forme la plus simple d'une chaudière réalisée
col.fol...PmPnt à l'invention, les fonds et tirants permetPnt d'associer les
différents PlPmPnts entrant dans la r~alisation d'une telle chaudière
20 n'étant pas reprPCPntps par mesure de simplifi~atio~;
- les figures 2A et 2B sont des vues en élévation des deux faces du
bloc chauffant col~olllLe à l'invention entrant dans la réalisation d'une
telle chaudière;
- la figure 3 est une vue de détail de la partie cerclée de la figure 2A,
25 montrant en coupe la structure dudit bloc chauffant;
- les figures 4 et 5 illustrent une variante d'une chaudière confolme
à l'invention comportant deux blocs chauffants juxtaposés, afin
d'augmenter la p~ sAnce ainsi que les différents types de circl~lAtion de
fluide qu'il est possible d'obtenir grâce à une telle rhAll~liPre.
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Si l'on se reporte aux srhém~s annéxés, la chaudière conforme à
l'invention qui permet de porter à une température prédéterminée un
liquide caloporteur (FC) en circulation dans un circuit pouvant être
ouvert ou fermé, a la structure suivante.
Dans sa forme de réalisation la plus simple qui ressort de la figure 1,
cette chaudière se compose essPntiPllPm~nt de deux plaques embouties
(P) présentant sur leurs deux faces, des ondulations, par exemple en
forme de chevrons orientés dans le même sens.
Ces plaques (P) comportent dans leurs angles des ouvertures qui
délimitent lorsqu'on les empile des passages d'entrée et de sortie
permettant la circulation d'un fluide, circulation obtenue par
l'intermé.li~ire d'un joint périphérique (J) associé à l'une des faces de
15 chaque plaque (P).
Conform~m~nt à l'invention, entre deu~c plaques (P), on intercale un
bloc chauffant (I) qui se présente sous la forme d'un bloc homogène à
l'intérieur duquel est noyée une résistance électrique (R), et ce dans sa
20 partie mérli~n~ (voir figures 2a, 2b et 3). Cette résistance est du type blindé
et son incorporation est réalisée lors du moulage du bloc (I), bloc qui peut
être à base de tous matériaux conducteurs tels que métal (aluminium),
graphite, matière plastique .. .
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Les rlimPn~ions extérieures de ce bloc (I) ainsi que la structure de ces
faces externes (A,B), correspondent à celles des plaques Pl~mpnt~ires
embouties (P), si ce n'est que les ondulations en forme de chevrons
présentes sur ses faces externes (A,B), sont ori~ntéPs en sens inverse, ce
5 qui présente comme avantage, ainsi que cela sera vu dans la suite de la
description, de pouvoir éventuellement juxtaposer plusieurs blocs
chauffants lorsque l'on souhaite allgmPnPr la p~ s~nce tout en ayant
des raccorflPmPnt.~ Plertriques disposés du même côté des plaques.
Si l'on se re~orle à la figure 1, et en isolant les orifices (3,4,5,6) des
plaques PlPmPnt~ires (P) et du bloc chauffant (1) commP illuské sur cette
figure, le liquide (FC) s'écoule donc contre la surface du bloc ~h~tlff~nt (I)
dans les canaux formés par la coopération des ondulations que
présentent les faces dudit bloc (I) avec celles que comportent les surfaces
en regard des plaques embouties (P).
A titre d'exemple, il est possible de réaliser une chaudière Plertrique
conforme à l'invention utilisant deux plaques PlPmPntaireS embouties
(P) conventiornellPs pour la réalisation d'é~h~ngeurs de chaleur ayant
une riimpn~ion de 350 x 102 et une épaisseur prise enke les sommets des
ondulations de ladite plaque de l'ordre de trois millimètres, en
interposant enke deux plaques ~lPmPn~ires (P) un bloc chauffant (I)
ayant une épaisseur de quinze millimèkes à l'intérieur de laquelle est
noyée une résistance challff~nte du type blindé, ayant un diamètre
d'environ 6,5 mm et une p~ s~nce de 3000 watts/220 volts.
Il convient également de noter que la résistance (R) a une
configuration telle qu'elle s'étend dans la partie médiane du bloc
chauffant, et ce à l'intérieur de la surface définie par le joint périphérique
30 (I).
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Une telle conception permet de réaliser de manière simple des
chaudières faciles à monter à partir d'P1PmPnt~ pouvant être produits en
grande série.
Par ailleurs, une telle conception permet é~lPment d'adapter
farilPmPnt la puissance de la chaudière en fonction des besoins. Par
exemple, la puissance étant directement proportionnelle au nombre de
blocs chauffants, il est possible de l'augmenter en juxtaposant un nombre
déterminé de modules, tels qu' illustrés à la figure 2 (deux plaques
embouties, un bloc chauffant), la circulation de fluide caloporteur
s'effectuant toujours entre les blocs chauffants et les plaques embouties.
Une autre possibilité pour al~gnlenter la pl~iSs~nce de la chaudière
peut consister, comme cela ressort des figures 4 et 5, de juxtaposer
plusieurs plaques chauffantes, la puissance totale étant également
proportionnelle au nombre de blocs chauffants (I). Dans ces figures 4 et 5,
les plaques élémentaires embouties (P) au nombre de deux, enserrent
entre elles deux blocs chauffants (I) juxtaposés. Il est évident que l'on
pourrait réaliser une chaudière comportant un nombre plus important
de blocs chauffants (I) juxtaposés.
Il convient ég~lPmPnt de noter que la conception d'une chaudière
conforme à l'invention permet de l'adapter très faril~rnPnt en fonction
du débit de fluide caloporteur et de l'écart de température que l'on
souhaite avoir.
Ainsi, dans la forme de réalisation illustrée à la figure 4, tous les
canaux du fluide caloporteur sont en parallèles (circulation monopasse).
Une telle disposition est particulièrement adaptée lorsque le débit du
fluide caloporteur est important pour un faible écart de température.
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La figure 5 illustre le même type de chaudière adaptée à un débit de
fluide faible mais avec un écart de température important, la circulation
du fluide étant alors réalisée en série (circulation multipasse). Pour ce
faire, il suffit d'obturer alternativement les ouvertures (3) et (6) des
5 plaques successives.
Il pourrait également être envisagé de réaliser une chaudière
combinant une circulation série/parallèle.
Outre la grande souplesse qu'offre la conception d'une chaudière
conforme à l'invention, il convient également de noter que l'échange
thermique entre la ou les blocs chauffants et le liquide en circulation, est
pratiquement parfait, uniforme, sans point de surchauffe, tel que par
exemple la différence de température entre les faces dudit bloc chauffant
15 n'est d'environ que de 2C pour une température à 90C.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de
réalisation décrit précé~mmPnt~ mais elle en couvre toutes les vari~ntes
réalisées dans le même esprit. Ainsi, il pourrait être envisagé d'avoir un
20 bloc chauffant dans lequel les ondulations sur les deux faces (A,B) sont
orientées dans le même sens, mais alors le montage électrique s'en
trouverait compliqué.
