-1- Le domaine du dispositif de la présente invention est celui des échangeurs thermiques à fluide. Le dispositif selon l'invention s'appuie sur le principe de fonctionnement des échangeurs à recirculation dits à écopes et en apporte une présentation nouvelle qui permet d'en élargir le champ d'application. On connait le principe des échangeurs thermiques à fluide à recirculation qui favorisent le transfert thermique avec une grande efficacité entre le fluide qui circule dans un conduit et dont on veut faire changer la température, à partir de celle de son environnement. L'idée maîtresse de ce principe consiste à utiliser une partie de l'énergie donnée au flux principal d'un fluide, qui lui permet de pénétrer dans un conduit et qui lui assure 15 sa propagation, pour l'entrainer à provoquer et établir une recirculation d'une partie du flux principal par des con- duits de déviation et en conséquence, dans le mouvement circulaire qui s'établit, faire en sorte que le flux partiel prélevé et entrainé dans ces conduits de déviation soit en 20 permanence soumis aux conditions d'échange thermique du mi- lieu extérieur et qu'en permanence, à chaque retour après mélange avec le flux principal, il change la température d'équilibre du flux principal. On peut dire que les conduits de déviations se comportent comme des écopes qui à chaque 25 passage et en continu apportent un effet thermique complémentaire modifiant l'état du flux principal jusqu'à atteindre un équilibre. Les fluides peuvent se présenter sous forme liquide ou sous forme gazeuse. Pour assurer l'aspiration provoquant la recirculation, 30 on profite de l'effet venturi qui s'établit lorsque le flux principal pénètre dans le conduit principal et qui est dû à la géométrie particulière des canalisations du canal d'entrée. 3025303 -2- L'état de la technique apporté par le principe des échangeurs à recirculation, dits à écopes, peut être améliorée à partir du moment où l'on désire l'utiliser dans la forme d'échangeurs à plaque. La présentation traditionnelle 5 sous forme tubulaire a plusieurs inconvénients en particulier son coût et son encombrement mais aussi le niveau de pertes de charges induites et surtout la difficulté d'homogénéiser le transfert de chaleur dès qu'on dispose plusieurs éléments en parallèle, les conditions 10 d'environnement thermique n'étant pas généralement homogènes. Le dispositif selon l'invention répond efficacement à ces difficultés par le fait qu'une présentation en plaque apporte énormément en simplicité de fabrication et en coût mais surtout en particulier, par le fait que la disposition selon l'invention permet à chaque conduits principaux, dès lors que l'on en dispose plusieurs en parallèle de partager les conduits de recirculations contigiles mettant ainsi en communication l'ensemble des conduits principaux adjacents et entrainant ainsi une homogénéisation thermique très efficace des flux principaux qui circulent. Le dispositif selon l'invention dispose entre deux plaques (11) de matériaux aux bonnes propriétés de conduction thermique, des parois verticales (12) mises en forme, recréant des groupes de conduits internes. Le cheminement de ces conduits internes selon l'invention reproduit les conditions de fonctionnement d'un ou plusieurs échangeurs à recirculation. Le dispositif selon l'invention présente d'une manière 30 répétitive en parallèle et/ou en série des groupes de conduits internes semblables ou adaptées en longueur et en taille qui possèdent tous : 3025303 -3- - un canal d'entrée (1) dont le profil se rétracte (2) et s'évase (convergent/divergent) et qui débouche dans un conduit principal(3) - un conduit principal (3) de taille et de longueur 5 adaptée qui débouche en son extrémité (10), directement ou par un collecteur, soit sur une évacuation des flux de fluide qui y circulent, soit sur un nouveau canal d'entrée, si le dispositif est présenté en série. - deux conduits de déviation (6) placés de part et 10 d'autre du conduit principal, qui relient l'extrémité du conduit principal (aval)(7) à son entrée (amont)(8). L'orifice du conduit de déviation placé en aval du conduit principal est l'entrée de la déviation, l'orifice placé en amont qui débouche en sortie du convergent du canal d'entrée 15 dans le conduit principal, est sa sortie. Lorsque se présente un fluide principal, liquide ou gazeux, à l'orifice du canal d'entrée sous l'action d'une pression ou d'une dépression, du fait de la géométrie convergente/divergente (4) du canal d'entrée, il y a apparition 20 d'un effet venturi en périphérie et en entrée du conduit principal (5) à l'éjection du flux principal du fluide. L'effet venturi provoque une aspiration à la sortie de la déviation (amont) et crée donc une circulation permanente dans les conduits de déviation (6) d'une partie du flux 25 principal du fluide dans le sens aval vers amont, qui se maintient tant que l'effet venturi est présent. La littérature et l'expérience montre que si les conditions géométriques du convergent/divergent sont bien respectées l'effet venturi peut provoquer le retour d'au moins 30% du flux principal. Une ou les deux plaques du dispositif selon l'invention sont placées dans un environnement thermique extérieur (9) ouvert ou clos, ou proche ou directement en contact avec un générateur thermique qui entretient une température 3025303 -4- d'environnement qui sera la température source de l'échange. L'échange peut se faire par convection, par rayonnement ou par impact. Les conduits de déviations du dispositif selon 5 l'invention sont immergés dans l'environnement thermique ou en son contact et sont en permanence soumis aux conditions d'échange de telle sorte que le flux de déviation qui y circule change d'état thermique à sa sortie. Le flux qui retourne par les conduits de déviation est 10 mélangé à sa sortie au flux principal, dans l'entrée du conduit principal, et l'ensemble repart dans le conduit principal. En se mélangeant, les deux flux combinent leur état thermique selon les lois physiques bien connues entrainant un changement d'état thermique du flux principal.The field of the device of the present invention is that of fluid heat exchangers. The device according to the invention is based on the operating principle of recirculating heat exchangers known scoop and brings a new presentation that allows to expand the scope. The principle of recirculating fluid heat exchangers is known which promotes the thermal transfer with great efficiency between the fluid that circulates in a conduit and whose temperature is to be changed, from that of its environment. The main idea of this principle is to use a portion of the energy given to the main flow of a fluid, which allows it to enter a conduit and which ensures its propagation, to cause it to provoke and establish a recirculation of a portion of the main flow by means of deflection ducts and accordingly, in the circular movement that is established, to ensure that the partial flow withdrawn and entrained in these deflection ducts is permanently subject to the conditions heat exchange of the outer medium and that continuously, each return after mixing with the main flow, it changes the equilibrium temperature of the main flow. It can be said that the deflection ducts behave like scoops which at each passage and continuously provide a complementary thermal effect modifying the state of the main flow until reaching an equilibrium. The fluids can be in liquid form or in gaseous form. To ensure the suction causing the recirculation, one benefits from the venturi effect which is established when the main flow enters the main duct and which is due to the particular geometry of the pipes of the inlet channel. The state of the art provided by the principle of recirculating heat exchangers, said scoop, can be improved from the moment when it is desired to use it in the form of plate heat exchangers. The traditional presentation 5 in tubular form has several drawbacks in particular its cost and its size but also the level of induced pressure losses and especially the difficulty of homogenizing the heat transfer as soon as several elements are available in parallel, the conditions 10 thermal environment are not generally homogeneous. The device according to the invention responds effectively to these difficulties by the fact that a plate presentation brings enormously simplicity of manufacture and cost but especially in particular, by the fact that the arrangement according to the invention allows each main conduit, since there are several in parallel to share the contiguous recirculation ducts thus communicating all the adjacent main ducts and resulting in a very efficient thermal homogenization of the main flows that flow. The device according to the invention has between two plates (11) of materials with good thermal conduction properties, vertical walls (12) shaped, recreating groups of internal conduits. The path of these inner ducts according to the invention reproduces the operating conditions of one or more recirculation heat exchangers. The device according to the invention has, in parallel and / or in series, repetitive groups of internal ducts which are similar or adapted in length and size, all of which have: an input channel (1) whose profile retracts (2) and widens (converges / diverges) and which opens into a main duct (3) - a main duct (3) of suitable size and length which opens at its end (10), directly or by a collector, either on a discharge of the fluid flows flowing therein, or on a new inlet channel, if the device is presented in series. - two deflection ducts (6) placed on either side of the main duct, which connect the end of the main duct (downstream) (7) to its inlet (upstream) (8). The orifice of the deflection duct placed downstream of the main duct is the inlet of the deflection, the upstream orifice which opens at the outlet of the convergent of the inlet duct 15 in the main duct, is its outlet. When a main fluid, liquid or gaseous, occurs at the inlet of the inlet channel under the action of a pressure or a depression, due to the convergent / divergent geometry (4) of the inlet channel , there is appearance of a venturi effect at the periphery and at the inlet of the main duct (5) at the ejection of the main flow of the fluid. The venturi effect causes a suction at the exit of the deflection (upstream) and thus creates a permanent circulation in the deflection ducts (6) of a part of the main flow of the fluid 25 in the downstream direction upstream, which is maintained as long as the venturi effect is present. Literature and experience shows that if the geometrical conditions of the convergent / divergent are well respected the venturi effect can cause the return of at least 30% of the main flow. One or both plates of the device according to the invention are placed in an external thermal environment (9) open or closed, or close or directly in contact with a thermal generator that maintains an environmental temperature that will be the temperature source of the exchange. Exchange can be by convection, radiation or impact. The deviation conduits of the device according to the invention are immersed in the thermal environment or in contact with it and are permanently subjected to the exchange conditions so that the flow of deflection circulating therein changes from thermal state to exit. The flow returning through the deflection ducts is mixed at its outlet to the main flow in the inlet of the main duct and the assembly returns to the main duct. By mixing, the two streams combine their thermal state according to well-known physical laws resulting in a change of thermal state of the main flow.
15 Le dispositif selon l'invention modifie à chaque retour et en continu l'état thermique du flux principal jusqu'à atteindre un équilibre au bout d'un certain temps qui dépend de la puissance de l'environnement thermique (9) dans lequel est placé le dit dispositif.The device according to the invention modifies at each return and continuously the thermal state of the main flow until reaching an equilibrium after a certain time which depends on the power of the thermal environment (9) in which is placed the said device.
20 Afin d'améliorer le mélange du flux principal et des flux de retour des conduits de déviation, le dispositif selon l'invention peut disposer dans l'axe du conduit principal de parois (13) jouant le rôle de déflecteurs projetant, par exemple et sans limitation de principe, dans un premier 25 temps le flux principal vers sa périphérie où il rencontre les flux de retour des conduits de déviation et s'y mélange et dans un second temps ramenant l'ensemble dans l'axe du conduit principal. Une première particularité selon l'invention est que 30 dans une présentation de groupes de conduits internes disposés en parallèle entre deux plaques Fig.3, les conduits principaux adjacents (3) partagent les conduits de déviation (6) qui leur sont contigües et qui deviennent communs. Outre la conséquence de simplifier la réalisation de l'ensemble, 3025303 -5- cette particularité selon l'invention entraine qu'à l'entrée du conduit de déviation commun (7) l'état thermique des conduits principaux adjacents se mélange dans le mouvement de retour. Il en résulte en cascade une mise en communication 5 de tous les conduits principaux et de ce fait une homogénéisation de l'état thermique des flux principaux qui circulent. Une seconde particularité selon l'invention est que la plaque supérieure d'un groupe de conduits internes, disposés 10 en parallèle, peut servir de plaque inférieure à un groupe de conduits interne similaires ou adaptés en longueur ou en taille, généralement orientés à 90° du sens de parcours de l'ensemble inférieur et clos lui-même par une plaque supérieure. On peut superposer ainsi autant de fois qu'il est né- 15 cessaire cette disposition en alternant les sens de par- cours. Cette présentation est celle bien connue d'un « Média » Fig.4, qui permet de faire l'échange thermique croisé de deux flux de fluides de nature, pression et de températures différentes.In order to improve the mixing of the main flow and the return flow of the deflection ducts, the device according to the invention may have in the axis of the main duct walls (13) acting as projecting deflectors, for example and without limiting the principle, in a first step the main flow to its periphery where it meets the return flow of the deflection ducts and mixes and in a second time bringing the assembly in the axis of the main duct. A first feature of the invention is that in a presentation of groups of internal conduits arranged in parallel between two plates Fig.3, the adjacent main ducts (3) share the deflection ducts (6) which are contiguous to them and which become common. In addition to the consequence of simplifying the construction of the assembly, this feature according to the invention causes that at the inlet of the common deflection duct (7) the thermal state of the adjacent main ducts is mixed in the movement. back. This results cascade communication between all the main conduits and thus a homogenization of the thermal state of the main flows that flow. A second feature of the invention is that the top plate of a group of internal conduits, arranged in parallel, may serve as a bottom plate for a group of similar or suitably lengthwise or lengthwise internal conduits generally oriented at 90 °. the direction of travel of the lower assembly and closed itself by an upper plate. One can overlay as many times as necessary this arrangement by alternating the directions of course. This presentation is that well known to a "Media" Fig.4, which allows the cross heat exchange of two fluid streams of different nature, pressure and temperature.
20 Une autre particularité selon l'invention est qu'une présentation de groupes de conduits internes disposés en parallèle entre deux plaques, peut être reproduite en série autant de fois qu'il est nécessaire avec des groupes similaires ou adaptées en longueur ou en taille qui sont placés 25 dans le même environnement thermique extérieur ou dans des environnements différents afin de créer une cascade d'échange permettant d'amplifier par accumulation des effets, le changement thermique du flux principal. La sortie des conduits principaux devenant l'entrée des conduits suc- 30 cessifs. Une autre particularité selon l'invention, est que l'on peut superposer des groupes de conduits internes, sem- blables, disposés en série, autant de fois qu'il est nécessaire, et que l'empilage obtenu, Fig.5, permet de pouvoir 3025303 -6- mettre en communication les conduits de recirculation inférieurs et supérieurs, homologues (6), à travers des perçages, évidements ou tout autre dispositif. La conséquence de cette mise en communication, selon l'invention, est 5 d'homogénéiser les pressions et les températures des flux qui circulent en retour dans les conduits de recirculation homologues et de rendre homogène l'ensemble des états des conduits principaux. Dans cette présentation, Fig.6, on aura avantage à privilé- 10 gier l'apport de l'environnement thermique, au contact des flancs (14) de la surface constituée par l'empilage, et si possible de part et d'autre. Une autre particularité selon l'invention est de pouvoir disposer les conduits de déviation, non plus latérale-15 ment aux circuits principaux mais en dessus et/ou en dessous des plaques inférieures ou supérieures par l'intermédiaire d'une chambre de recirculation (6) Fig.7 les orifices placé en aval (7) et ceux placés en amont (8) débouchent et communiquent dans la chambre qui fait office de conduit de dévia- 20 tion commun pour tous les flux de déviation des conduits principaux adjacents. Dans cette présentation, on aura avantage à privilégier l'apport de l'environnement thermique, au contact de la surface extérieure des chambres (15) et si possible de part et d'autre.Another feature of the invention is that a presentation of groups of internal conduits arranged in parallel between two plates, can be reproduced in series as many times as necessary with similar groups or adapted in length or size which are placed in the same external thermal environment or in different environments to create an exchange cascade for amplifying by accumulating effects, the thermal change of the main flow. The outlet of the main ducts becomes the inlet of the successive ducts. Another feature of the invention is that one can superimpose groups of internal conduits, similar, arranged in series, as many times as necessary, and that the stack obtained, Fig.5, allows it is possible to communicate the lower and upper recirculation conduits, counterparts (6), through holes, recesses or any other device. The consequence of this communication, according to the invention, is to homogenize the pressures and the temperatures of the flows flowing back into the homologous recirculation ducts and to make all the states of the main ducts homogeneous. In this presentation, FIG. 6, it will be advantageous to privilege the contribution of the thermal environment, in contact with the flanks (14) of the surface constituted by the stacking, and if possible on both sides. . Another feature according to the invention is to be able to arrange the deflection ducts, not laterally to the main circuits but above and / or below the lower or upper plates via a recirculation chamber (6). The downstream (7) and upstream (8) apertures open and communicate in the chamber which serves as a common deflection duct for all deflection flows of the adjacent main ducts. In this presentation, it will be advantageous to privilege the contribution of the thermal environment, in contact with the outer surface of the chambers (15) and if possible on both sides.
25 Dans une autre présentation, une des particularités de l'invention est de pouvoir permettre la réalisation d'un ensemble cylindrique ou de révolution particulière à partir de plaques courbes pouvant ainsi constituer un four, soit avec des conduits de déviations latéraux Fig.8, tous les conduits 30 de recirculations étant communs aux conduits principaux adjacents, ou soit avec des conduits de déviation passant par une chambre inférieure et/ou supérieure commune, cylindrique ou de révolution particulière, (6) Fig.9. Cette présentation 3025303 -7- autorise l'assemblage d'éléments semblables, en série et en concentricité interne ou externe. Une autre particularité selon l'invention, dans une autre présentation, réside en ce que la distance entre deux 5 plaques (11), Fig. 10, peut être supérieure ou largement supérieure à la largeur du conduit principal. Dans cette présentation, les parois verticales (12) mise en forme et créant la géométrie des conduits internes, prennent de grandes dimensions relatives et on aura avantage à privilé10 gier l'apport de l'environnement thermique, au contact de la surface externe des parois verticales (14) et si possible de part et d'autre. Dans cette présentation, les parois verticales, généralement rectilignes peuvent être courbes et à la limite, suivre un profil de révolution complet, cylindrique 15 ou particulier pouvant ainsi constituer un four, Fig.11. Cette présentation autorise l'assemblage d'éléments semblables, en parallèle, et/ou en série et en dans le cas de présentation cylindrique ou de révolution particulière : en concentricité interne ou externe avec, ou non, mise en commun 20 des chambres de déviation contiguës. Dans toutes les présentations, selon l'invention, le flux qui circule dans un conduit principal est le même que celui qui circule dans les conduits disposés en série et qui sont en continuité, mais il peut être différent en nature, pression, 25 température, et sens de parcours, pour tous les autres conduits principaux adjacents qui ne partagent pas le ou les conduits ou chambres de déviation contiguës. Dans toutes les présentations, la réalisation des parois verticales mises en forme, créant la géométrie des con- 30 duits internes d'un groupe peut se faire de multiples ma- nières avec des matières identiques à celles des plaques ou différentes et sans limitation : soit par apport d'inserts liés par soudure ou brasage ou collage ou tout autre système de liaison, soit par usinage, soit par impression 3D ou 3025303 -8- par usinage laser, soit même directement par collage ou soudure ou brasure des plaques , utilisant généralement la sérigraphie ou sans limitation, la soudure laser, ou par électron ou par ultrason, l'épaisseur de la colle ou des liaisons 5 entre les plaques, respectant la géométrie de la mise en forme, faisant la fonction de parois. Ces dernières techniques étant utiles en particulier pour la réalisation de micro échangeurs voire de nano échangeurs. Une dernière particularité selon l'invention et de pou-10 voir utiliser des tissus souples étanches ou plus ou moins poreux ou de matières en nappe souples fibreuses ou non, en lieu et place de plaques planes ou courbées. Le dispositif selon l'invention a une portée générale et peut être utile pour des applications industrielles, 15 scientifiques ou domestiques. Il est de nature à changer la manière d'envisager les dispositifs d'échange thermique connus chaque fois qu'il s'agit de gagner en rendement d'échange, en compacité et en coût. On peut l'envisager, sans limitation, dans des applications aussi répandues que 20 celles des chaudières industrielles ou domestiques ou de radiateur par convection ou radiation, voire de dispositifs de climatisation, ou comme « Média » dans des utilisations aussi courantes que celles des échangeurs de voiture ou de tout autre véhicule ou encore dans des applications aussi com- 25 plexes que celles du domaine nucléaire, aéronautique, pétrole & gaz, chimie, électriques ou électroniques. Il permet d'envisager de créer de nouvelles applications touchant généralement le domaine de l'environnement et de la création d'énergie renouvelable. 30In another presentation, one of the peculiarities of the invention is to allow the realization of a particular cylindrical or revolution assembly from curved plates which can thus constitute an oven, or with lateral deviation conduits FIG. all the recirculation ducts 30 being common to the adjacent main ducts, or either with deflection ducts passing through a lower, and / or upper common, cylindrical or particular revolution chamber, (6) FIG. This presentation 3025303 -7- allows the assembly of similar elements, in series and concentricity internal or external. Another feature of the invention in another embodiment is that the distance between two plates (11), FIG. 10, may be greater or much greater than the width of the main duct. In this presentation, the vertical walls (12) shaped and creating the geometry of the internal ducts, take large relative dimensions and it will be advantageous to privilege 10 manage the contribution of the thermal environment, in contact with the outer surface of the walls vertical (14) and if possible on both sides. In this presentation, the vertical walls, generally rectilinear, may be curved and at the limit, follow a complete revolution profile, cylindrical 15 or particular may thus constitute an oven, Fig.11. This presentation allows the assembly of similar elements, in parallel, and / or in series and in the case of cylindrical presentation or particular revolution: in internal or external concentricity with or without pooling of the deflection chambers 20 contiguous. In all presentations, according to the invention, the flow flowing in a main duct is the same as that flowing in the ducts arranged in series and which are in continuity, but it may be different in nature, pressure, temperature, and direction of travel, for all other adjacent main ducts that do not share the contiguous duct or diverting chamber. In all the presentations, the realization of the vertical walls shaped, creating the geometry of the internal con- ducts of a group can be done in many ways with materials identical to those of the plates or different and without limitation: either by inserting inserts connected by soldering or brazing or gluing or any other connection system, either by machining, by 3D printing or by laser machining, or even directly by gluing or soldering or brazing of the plates, generally using silkscreening or without limitation, laser welding, or by electron or ultrasound, the thickness of the glue or bonds 5 between the plates, respecting the geometry of the shaping, making the function of walls. These latter techniques being useful in particular for the production of micro exchangers or even nano exchangers. A last feature according to the invention and can use flexible fabrics sealed or more or less porous fibrous or non-fibrous flexible web materials, instead of flat or curved plates. The device according to the invention has a general scope and can be useful for industrial, scientific or domestic applications. It is likely to change the way of considering known heat exchange devices each time it is to gain exchange performance, compactness and cost. It can be envisaged, without limitation, in applications as widespread as those of industrial or domestic boilers or radiators by convection or radiation, or even air conditioning devices, or as "Media" in uses as common as those of heat exchangers. car or any other vehicle or in such complex applications as those in the nuclear, aeronautical, oil & gas, chemical, electrical or electronic fields. It allows to consider creating new applications generally affecting the field of the environment and the creation of renewable energy. 30