FR2563614A1 - Absorber for solar heating circuit - Google Patents

Abstract

The multiple path absorber for a heat exchange fluid circulating in a solar heating system has a set of parallel tubes (1) connecting upper and lower header tubes (4). Each connecting tube fits into a collar (3) on the header tube to form a liquid tight seal. The connecting tubes are larger in diameter than the header tubes. Each end of a header tube is closed by a sealing collar (5) with a small diameter end connection (6) for a supply or return pipe. Each header tube is made from sheet material bent into shape, and closed by a longitudinal seam weld.

Description

L'invention concerne un collecteur solaire, constiw tué d'un absorbeur disposé dans un bottier, ledit absorbeur étant constitué de plusieurs tubes parallèles pouvant & re traversés par un courant de fluide, qui sont disposés verticalement ou inclinés par rapport à la verticale, qui sont disposés à une faible distance l'un par rapport à l'autre, qui sont reliés entre eux du côté de l'arrivée et du ceté de la sortie au moyen de tubes transversaux munis de raccords d'arrivée et de raccords de sortie et qui sont de forme circulaire, la section desdits tubes parallèles correspondant sensiblement à celle des tubes transversaux. The invention relates to a solar collector, made up of an absorber arranged in a case, said absorber consisting of several parallel tubes which can be traversed by a stream of fluid, which are arranged vertically or inclined with respect to the vertical, which are arranged a short distance from each other, which are interconnected on the inlet side and the outlet side by means of transverse tubes fitted with inlet fittings and outlet fittings and which are circular, the section of said parallel tubes corresponding substantially to that of the transverse tubes.

Un collecteur solaire de ce type est connu d'après le brevet français 801 627. Pour autant que dans ce collecteur, les tubes parallèles ne sont pas réduits à leurs extrémités de raccordement aux tubes transversaux qui présentent une section circulaire, pour pouvoir surtout se raccorder à ces derniers avec environ la même section, ce qui est prévu, les tubes transversaux sont munis de découpes de grandeur correspondante et nécessairement écliptique et les tubes parallèles doivent présenter un contour de raccordement qui y soit adapté à moins que, pour des extrémités de tubes découpées en ligne droite, environ la moitié de la section' ides tubes transversaux doive être bloquée. A solar collector of this type is known from French patent 801,627. In so far as in this collector, the parallel tubes are not reduced at their ends for connection to the transverse tubes which have a circular section, in order to be able above all to be connected to these with about the same section, which is expected, the transverse tubes are provided with cutouts of corresponding size and necessarily ecliptic and the parallel tubes must have a connection contour which is adapted thereto unless, for tube ends cut in a straight line, about half of the cross section of the cross tubes should be blocked.

Ce problème de fabrication n'existe pas pour des collecteurs solaires selon le brevet américain 2 274 492 et le brevet anglais 2 097 114 car dans les deux cas, les tubes parallèles présentent une section nettement plus faible par rapport aux tubes transversaux indépendamment du fait que dans le cas des tubes parallèles selon le brevet anglais, il s'agit de tube non métalliques en matière synthétique et des mesures d'étanchéité sont nécessaires pour des raccordements entre la matière synthétique et le métal (tubes transversauxencuivre). Si l'on voulait dans ce type de collecteur (selon le brevet anglais ou ie brevet américain) adapter la section des tubes transversaux à la section à peu près correspondante des tubes parallèles, il en résulterait les mêmes problèmes que dans le collecteur -selon le brevet français 801 627,
Des tubes parallèles de faible section forment une source d'ennuis pour de tels collecteurs pour autant que ces derniers peuvent "crottret relativement rapidement pour des caractéristiques défavorables de l'eau ce qui est une incitation à une nécessité de nettoyage relativement fréquent.This manufacturing problem does not exist for solar collectors according to the American patent 2,274,492 and the English patent 2,097,114 because in both cases, the parallel tubes have a significantly smaller cross section compared to the transverse tubes regardless of the fact that in the case of parallel tubes according to the English patent, these are non-metallic synthetic tubes and sealing measures are necessary for connections between the synthetic material and the metal (cross tubes in copper). If one wanted in this type of collector (according to the English patent or the American patent) to adapt the cross section of the transverse tubes to the roughly corresponding section of the parallel tubes, this would result in the same problems as in the collector - according to French patent 801,627,
Parallel tubes of small section form a source of trouble for such collectors as long as the latter can "crottret relatively quickly for unfavorable characteristics of the water which is an incitement to a necessity of relatively frequent cleaning.

Le fait que cependant de tels tubes de trop plein de faible diamètre soient utilisés devraient être justifié par le fait qu'il est relativement difficile et pour le moins couteux de prendre en soin des canaux de trop plein de forte section, ce qui, par exemple, serait sans problème, si l'on réalise de tels absorbeurs de manière connue sous la forme de caisse, car dans ce cas pour former des ouvertures de trop plein importantes, les tôles intérieures de conduction du courant ne peuvent Etre dimensionnées que relativement courtes pour obtenir de cette manière des ouvertures importantes de trop plein à partir d'un tube ou d'un canal de circulation à un autre.Si l'on voulait faire fonctionner de tels absorbeurs en forme de caisse en tant qu'absorbeur à circuit unique pouvant supporter une charge de pression, c' est-à-dire qui peuvent supporter également la pression de l'eau de la canalisation, il faut prévoir des dpais- seurs de paroi d'épaisseur correspondantes, indépendamment du fait que la fabrication de bottes comportant des tales de guidage incorporées est particulièrement coûteuse.The fact that such small diameter overflow tubes are used, however, should be justified by the fact that it is relatively difficult and at least expensive to take care of large overflow channels, which, for example , would be without problem, if such absorbers are made in a known manner in the form of a box, because in this case to form large overflow openings, the internal sheets of current conduction can only be dimensioned relatively short for in this way obtain large overflow openings from one tube or one circulation channel to another. If one wanted to operate such box-shaped absorbers as a single-circuit absorber capable of withstand a pressure load, i.e. which can also withstand the pressure of the water in the pipeline, wall thicknesses of corresponding thickness must be provided, regardless of whether the manufacture of boots with incorporated guide tabs is particularly expensive.

Le fait de relier ou munir des tubes parallèles de forte section dans leur zone terminale avec des canaux de trop plein latéraux de section suffisante conformément à la demande de brevet allemand 3 307 440 ne pose également relativement pas de problème. Mais, ce qui pose plus de problème c'est l'ensemble si l'on veut conformer l'absorbeur qui doit subir des charges de pression à partir de tubes de section relativement petite (environ 80 à 90 mm de diamètre) et par suite à partir d'épais- seur de paroi relativement faible et relier ces dernières en amont et en ayai avec des ouvertures de trop plein de grandeur correspondante, alors, pour des tubes de diamètre plus faible, des collerettes latérales devraient être rabattues de manière démesurément longue pour le raccordement latéral des tubes parallèles si les ouvertures de trop plein doivent être importantes, ce qui est, d'une part difficile sinon impossible à réaliser et, d'autre part, s'oppose à l'épaisseur de paroi qui doit être maintenue la plus faible possible pour les tubes pa parallèles, pour lesquels on utilise généralement une tôle en cuivre de grande qualité et par suite de coût élevé.Vouloir prévoir de telles collerettes importantes sur des tubes transversaux de grandeur correspondante est également pratiquement irréalisable si bien qu'on devrait en revenir de nouveau à des conformation.ins le sens des brevets français et anglais (dans le cas présent disposition de manchons de raccordement). The fact of connecting or providing parallel tubes of large cross section in their end zone with lateral overflow channels of sufficient cross section in accordance with German patent application 3 307 440 also poses relatively no problem. But, what poses more problem it is the unit if one wants to conform the absorber which must undergo loads of pressure starting from tubes of relatively small section (approximately 80 to 90 mm in diameter) and consequently from relatively small wall thicknesses and connect these upstream and have them with overflows of corresponding size, then, for tubes of smaller diameter, side flanges should be folded in excessively long for the lateral connection of parallel tubes if the overflow openings must be large, which is, on the one hand difficult if not impossible to achieve and, on the other hand, opposes the wall thickness which must be maintained as low as possible for parallel pa tubes, for which a high quality copper sheet is generally used and consequently of high cost. Want to provide such large flanges on transverse tubes of large size respondante is also practically impracticable so that we should come back to conformation.ins the meaning of French and English patents (in this case provision of connection sleeves).

L'invention se pose donc pour problème d'améliorer un collecteur solaire du type décrit dans l'introduction de telle manière que ce collecteur remplisse l'exigence suivante en ce qui concerne la conformation de son absorbeur
les sections de trop plein des tubes parallèles aux tubes transversaux ne doivent pas présenter de réduction de section par rapport à la section transversale des tubes parallèles pour lesquels on doit pouvoir utiliser de simples sections ion- gitudinales de tubes qui, en ce qui concerne leurs sections de raccordement,- ne nécessitent en aucun cas de travail d'adaptation et pour lesquels on doit utiliser destines présentant environ la mame section par rapport aux tubes transversaux, de faible épaisseur de paroi mais qui soient cependant résistants à la pression pour les pressions de conduites d'eau usuelles, les tubes transversaux de section approximativement égale devant en outre eux même être faciles à construire en ce qui concerne leur raccordement aux tubes parallèles.The invention therefore poses the problem of improving a solar collector of the type described in the introduction in such a way that this collector fulfills the following requirement as regards the conformation of its absorber.
the overflow sections of the tubes parallel to the transverse tubes must not have a reduction in section compared to the cross section of the parallel tubes for which it must be possible to use simple longitudinal sections of tubes which, as regards their sections connection, - in no case require work of adaptation and for which one must use destinies presenting approximately the same section compared to the transverse tubes, of thin wall but which are however resistant to the pressure for the pressures of conduits usual water, the cross tubes of approximately equal section must also themselves be easy to construct with regard to their connection to the parallel tubes.

Conformément à l'invention, ce problème est résolu pour un collecteur solaire au type décrit dans l'introduction par le fait les tubes parallèles sont raccordés de manière étanche au fluide aux deux tubes transversaux munis de manchons-de raccordement dans ces manchons de raccordement, chaque tube transversal étant constitué d'une coupe de tCle recourbée de manière à constituer un tube qui est ferté avec un cordon longitudinal, et en ce que les tubes transversaux sont munis du côté du raccordement aux tubes parallèles d'une surface plane présentant les manchons de raccordement réalisés sous forme de collerette,
Avec un collecteur conformé de cette manière, les exigences décrites ci-dessus sont remplies. les tubes de diamètre relativement faible (environ 80 à 90 mm) entrassent en effet une faible valeur du volume de stockage de l'absorbeur lui-mme, mais cela ne s'oppose pas au fait d'augmenter le nombre des tubes parallèles ou de brancher derrière le collecteur dans le sens du brevet américain 2 274 482 un rd- servoir de stockage isolé thermiquement,
Enifait, les tubes parallèles et les tubes transversaux ont une paroi faible mais, grace à la réduction du diamètre ils sont plus stables à la pression; par ailleurs, la minceur de la paroi a pour conséquence une certaine élasticité plus élevée des parois grbce à laquelle on peut avantageusement espérer que, lors de variations de pression ou de coups de bélier (prélèvement d'eau) les incrustations se trouvant sur les parois se détachent et soient nettoyées vers l'extérieur.In accordance with the invention, this problem is solved for a solar collector of the type described in the introduction by the fact the parallel tubes are connected in a fluid-tight manner to the two transverse tubes provided with connection sleeves in these connection sleeves, each transverse tube consisting of a cut of curved tCle so as to constitute a tube which is fertilized with a longitudinal bead, and in that the transverse tubes are provided on the side of the connection to the parallel tubes with a flat surface having the sleeves connection made in the form of a flange,
With a manifold shaped in this way, the requirements described above are fulfilled. the tubes of relatively small diameter (approximately 80 to 90 mm) indeed enter a low value of the storage volume of the absorber itself, but this is not opposed to the fact of increasing the number of parallel tubes or connect behind the collector in the sense of US Patent 2,274,482 a thermally insulated storage tank,
Enifait, the parallel tubes and the transverse tubes have a weak wall but, thanks to the reduction of the diameter they are more stable to the pressure; moreover, the thinness of the wall results in a certain higher elasticity of the walls thanks to which it can advantageously be hoped that, during pressure variations or pressure surges (water withdrawal), the encrustations on the walls. detach and be cleaned to the outside.

En particulier, grScé à la conformation spécifique des tubes transversaux, on obtient une possibilité de réalisation et de fabrication simple car les raccordements pour les tubes parallèles peuvent être conformés ou échancrés sans problème à partir d'une coupe de tale plane par déformation à la presse, à la suite de quoi, la coupe de t81e est refermée de manière à constituer un tube. In particular, thanks to the specific conformation of the transverse tubes, one obtains a possibility of realization and simple manufacturing because the connections for the parallel tubes can be shaped or indented without problem from a flat sheet cut by deformation with the press , as a result of which, the cup of t81e is closed so as to constitute a tube.

L'ensemble constitue ainsi dans une çertaine manière un compromis entre un volume de stockage réduit ou des diamètres réduits en réduisant de ce fait, si possible, les épaisseurs de parois et une possibilité de raccordement favorable aux tubes transversaux sans avoir à surdimensionner ces derniers, la conformation des tubes transversaux constituant une liaison directe latérale qui ne doit pas être réalisée simplement dans les conditions de diamètre données, cette liaison se faisant avec les tubes parallèles dans le sens de la demande de brevet allemand 3 3Q7 440,
Le collecteur solaire conforme à l'invention sera décrit ci-après en détail à l'aide d'exemple de réalisation en se référent aux dessins ci-annexés sur lesquels
- la Fig. 1 est une vue schématique de l'absorbeur du collecteur
- la Fig. 2 est une vue schématique en coupe partielle de l'absorbeur le long de la ligne II/II de la figure 1;
- la Fig. 3 est une coupe schématique selon la ligne
III/III de la figure 1;
- la Fig. 4 est une coupe schématique le long de la ligne IV/IV de la figure 2; et
- la Fig. 5 représente la position d'utilisation du collecteur.The assembly thus constitutes in a certain way a compromise between a reduced storage volume or reduced diameters thereby reducing, if possible, the wall thicknesses and a possibility of favorable connection to the transverse tubes without having to oversize the latter, the conformation of the transverse tubes constituting a direct lateral connection which must not be carried out simply under the given diameter conditions, this connection being made with the parallel tubes in the direction of the German patent application 3 3Q7 440,
The solar collector according to the invention will be described below in detail using an embodiment with reference to the accompanying drawings in which
- Fig. 1 is a schematic view of the collector absorber
- Fig. 2 is a schematic view in partial section of the absorber along line II / II of FIG. 1;
- Fig. 3 is a schematic section along the line
III / III of Figure 1;
- Fig. 4 is a schematic section along the line IV / IV of Figure 2; and
- Fig. 5 shows the position of use of the collector.

L'absorbeur représenté sur la figure 1 est essentiellement constitué de tubes parallèles disposés relativement les uns par rapport aux autres avec une faible distance et qui sont engagés dans des manchons de raccordement 3 correspondants de deux tubes transversaux 4 et qui sont reliés à ces derniers de manière étanche au liquide. Le tube transversal inférieur 4 présente dans sa zone la plus basse un raccord d'arrivée 6'.Pour des absorbeurs relativement larges, comme dans le cas représenté, dans lequel on prévoit en tout sept tubes parallèles 1, on prévoit cependant, comme cela est représenté, un raccord d'arrivée 6' également à l'autre extrémité du tube transversal inférieur 4. Cela est également valable pour le tube transversal supérieur 4 qui comporte des raccords de sortie 6 coxxespondants Les fermetures terminales sont de ce fait conformées avantageusement sous la forme de capuchons emboitables et pouvant être également soudées avec étanchéité au liquide; ces capuchons sont faciles à emboutir avec une section adaptée et des outils de formage correspondants. The absorber shown in FIG. 1 essentially consists of parallel tubes arranged relatively to each other with a short distance and which are engaged in connecting sleeves 3 corresponding to two transverse tubes 4 and which are connected to the latter by liquid tight. The lower transverse tube 4 has in its lower region an inlet connection 6 ′. For relatively large absorbers, as in the case shown, in which seven parallel tubes 1 are provided in all, provision is made, however, as is shown, an inlet connector 6 'also at the other end of the lower transverse tube 4. This also applies to the upper transverse tube 4 which has outlet fittings 6 coxxespondants The end closures are therefore advantageously shaped under the form of plug-in caps which can also be welded with liquid tightness; these caps are easy to stamp with a suitable section and corresponding forming tools.

Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, en ce qui concerne les tubes parallèles, il s'agit de section de tubes longitudinaux qui sont coupées droit à leurs extrémités, qui ont une longueur de environ 1,5 à 2 mètres et sont simplement insérés par leurs extrémités 2 dans les manchons de raccordement 3 obtenus par échancrure des tubes transversaux 4 et qui sont soudés avec ces derniers. Les manchons de-rac- cordement 3 sont de ce fait pourvus de bords rabattus 9 dirigés vers l'extérieur qui facilitent ainsi l'insertion des extrémité de tubes 2 ainsi que le soudage. As can be seen in Figures 2 and 3, with regard to the parallel tubes, it is a section of longitudinal tubes which are cut straight at their ends, which have a length of about 1.5 to 2 meters and are simply inserted by their ends 2 into the connection sleeves 3 obtained by notching the transverse tubes 4 and which are welded with the latter. The connection sleeves 3 are therefore provided with folded edges 9 directed towards the outside which thus facilitate the insertion of the tube ends 2 as well as the welding.

Etant donné que le montage des manchons de raccordement 3 sous la forme de collerettes des tubes transversaux finis est en fait possible mais extrêmement difficile, ces collerettes sont tout d'abord réalisées sur une coupe de tôle plate qui est ensuite arrondie dans le sens représenté à la figure 3, et fermée avec un cordon longitudinal 7. De ce fait on peut facilement adapter la section des tubes transversaux 4 à la section des tubes parallèles 1 de manière correspondante. Since the mounting of the connection sleeves 3 in the form of flanges of the finished transverse tubes is in fact possible but extremely difficult, these flanges are first produced on a cut of flat sheet metal which is then rounded in the direction shown in Figure 3, and closed with a longitudinal bead 7. Therefore we can easily adapt the cross section of the tubes 4 to the section of the parallel tubes 1 correspondingly.

Dans ce cas il est essentiel et cela se voit facilement, qu'd l'intérieur de l'absorbeur, il ne se trouve en aucun cas des ouvertures de trop plein rétrécies. Etant donné que les tubes transversaux doivent être également résistants à la pression, leurssurfacesplates8 peuvent être facilement munies lors de leur processus de fabrication d'estampages10 de raidissement correspondants, ceci étant également valable pour les capuchons de fermeture 5 (voir figures 3 et 4). Pour le maintien de l'absorbeur à l'intérieur du bottier du collecteur 11, des attaches appropriées 12 sont simpiement placées sur les tubes parallèles comme cela est représenté sur la figure 3.In this case it is essential and it is easily seen that inside the absorber there are in no case narrowed overflow openings. Since the transverse tubes must also be resistant to pressure, their flat surfaces 8 can be easily fitted during their manufacturing process with corresponding stiffening stampings 10, this also being valid for the closure caps 5 (see FIGS. 3 and 4). To maintain the absorber inside the collector casing 11, suitable fasteners 12 are simply placed on the parallel tubes as shown in FIG. 3.

Lorsque le collecteur complet se trouve dans la position inclinée par rapport à la verticale représentée sur la figure 5, l'absorbeur est traversé comme représenté par les flèches du courant, de l'eau étant prélevée et de l'eau sous pression étant simultanément envoyée. When the complete collector is in the inclined position relative to the vertical shown in FIG. 5, the absorber is traversed as represented by the arrows of the current, water being withdrawn and water under pressure being simultaneously sent .

Pour un diamètre d'environ 90 mm et une longueur d'environ 2000 mm des tubes parallèles 1, cet absorbeur à une contenance en eau environ de 90 litres et il est absolument résistant à la pression pour des pressions de conduites d'eau usuelles malgré la faible épaisseur des parois qui 'est que de 1 mm; mais cet absorbeur réagit de manière élastique dans une certaine mesure aux variations de pressions et aux coups de h4- liers du fait de la faible épaisseur de sa paroi et, de ce fait, comme cela peut être observé, les incrustations peuvent être détachées faciler.ent. For a diameter of approximately 90 mm and a length of approximately 2000 mm of the parallel tubes 1, this absorber has a water capacity of approximately 90 liters and it is absolutely pressure-resistant for pressures of usual water pipes despite the small thickness of the walls which is only 1 mm; but this absorber reacts in an elastic manner to a certain extent to variations in pressure and to blows from the stairs due to the thin thickness of its wall and, therefore, as can be observed, the incrustations can be detached easily. ent.

Claims (3)

REVENDICATIONS 10) Collecteur solaire, constitué d'un absorbeur disposé dans un boitier, ledit absorbeur étant constitud de plusieurs tubes parallèles pouvant etre traversés par un courant de fluide, qui sont disposés verticalement ou in clinés par rapport à la verticale, qui sont disposés à une faible distance l'un par rapport 'à l'autre, qui sont reliés entre eux du cEté de l'arrivée et du côté de la sortie au moyen de tubes transversaux munis de raccords d'arrivée et de raccords de sortie et qui sont de forme circulaire, la section desdits tubes parallèles correspondant sensiblement à celle des tubes transversaux, caractérisé en ce que les tubes parallèles (1) sont raccordés de manière étanche au fluide aux deux tubes transversaux (4) munis de manchons de raccordement (3) dans ces manchons de raccordement (3), chaque tube transversal (4) étant constitué d'une coupe de tôle recourbée de manière à constituer un tube et qui est fermé avec un cordon longitudinal (7), et en ce que les tubes transversaux (4) sont munis du cOtd du raccordement aux tubes parallèles (1) d'une surface (8) plane présentant les manchons de raccordement (3) réalisés sous forme de collerette.CLAIMS 10) Solar collector, consisting of an absorber arranged in a box, said absorber being made up of several parallel tubes which can be traversed by a stream of fluid, which are arranged vertically or in clinches relative to the vertical, which are arranged at a short distance from each other, which are interconnected on the inlet side and the outlet side by means of transverse tubes fitted with inlet and outlet fittings and which are circular in shape, the section of said parallel tubes corresponding substantially to that of the transverse tubes, characterized in that the parallel tubes (1) are fluid-tight connected to the two transverse tubes (4) provided with connection sleeves (3) in these connection sleeves (3), each transverse tube (4) consisting of a cut of sheet metal curved so as to constitute a tube and which is closed with a longitudinal bead (7), and in that the tu bes transverse (4) are provided with the cOtd of connection to the parallel tubes (1) of a plane surface (8) having the connection sleeves (3) produced in the form of a flange. 20) Collecteur selon la revendication t, caractérisé en ce que les manchons de raccordement (3) sont munis à leurs hords terminaux d'un bord rabattu vers l'extérieur (9).  20) Collector according to claim t, characterized in that the connection sleeves (3) are provided at their end edges with an edge folded outwards (9). 30) Collecteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les tubes transversaux (4) sont fermés de manière étanche au fluide à leurs extrémités au moyen de fonds embottables ou inserrables, munis des raccords d'arrivée et de sortie (6) et constituant des fermetures terminales (5). 30) Collector according to one of claims 1 or 2, characterized in that the transverse tubes (4) are closed in a fluid-tight manner at their ends by means of embeddable or insertable bottoms, provided with inlet and outlet fittings (6) and constituting terminal closures (5). 40) Collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins les tubes transversaux (4) sont conformés avec renforcement au moins dans la zone des surfaces (8) au moyen d'estampagesde parois (t0).  40) Collector according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at least the transverse tubes (4) are shaped with reinforcement at least in the area of the surfaces (8) by means of stampings of walls (t0) .