Brevet FR2191087A1 — publié le 19740201

L'invention concerne les échangeurs de chaleur du type à tubes et à ailettes. IB fixation d'ailettes, entre lesquelles certains fluides circulent, sur des tubes dans lesquels un autre fluide passe, par exemple dans un échangeur dans lequel la chaleur passe des ailettes aux tubes ou vice versa, pose des problèmes. Un compromis doit étre trouvé entre une matière de liaison dont la résistance physique est élevée, notamment en ce qui concerne la résistance au cisaillement, mais qui peut ne pas être d'une bonne conduction thermique, et une matière dont la conduction thermique est bonne mais dont la résistance physique est faible. Par exemple, les résines, dont les propriétés mécaniques sont bonnes, ont une faible conductivité thermique. Un brasage à haute température est souvent efiectuépour éliminer ce problème. Cependant, l'élimination des minces couches d'oxyde nécessaire à la mise en oeuvre de ce procédé crée un problème. De plus, un tel joint est soumis à des différences de dilatation thermique. Si un revêtement de protection est déposé pour éliminer ces différences de dilatation, il nuit au transfert de chaleur. Un échangeur de chaleur selon l'invention comporte des ailettes dans lesquelles des trous, réalisés par emboutissage, délimitent de courts tubes dont les parois sont destinées à atembotter dans un tronçon des parois (ou ailettes) des tubes voisins. Chacune des ailettes est réaliséed'une seule pièce avec une partie du tube et la liaison ne s'effectue qu'entre d'çs tubes voisins. Par còsséquent, le trajet suivi par la chaleur ne passe pas par la matière de liaison et la conductivité thermique de cette dernière ne doit pas autre nécessairement élevée. Cette matière de liaison peut être une résine de manière que les problèmes dûs aux différences de dilatation thermique soient éliminés. Le joint peut également être brasé, soudé à l'étain ou autre. L'échangeur de chaleur selon l'invention est donc d'une grande efficacité et son coft est peu élevé. La partie inférieure du tronçon embouti, en forme de tube; de chaque ailette est d'un diamètre réduit de manière qu'elle puisse se loger dans le trou ouvert d'une tuilette voisine. Au niveau de la variation de diastètre, un épaulement peut 8tre réalisé et assumer la fonction d'un siège auquel les tubes voisins sont liés. Dans une variante selon l'invention, les tubes peuvent être coniques de manière à se loger les uns dans les autres, ou bien leurs bords inférieurs peuvent être repliés de manière qu'ils reposent sur la surface d'une ailette voisin.Iee ailettes et, par conséquent les tubes, peuvent etre réalisés en différentes matières, par exemple en métal ou en matières plastiques à charge de métal.Les trous peuvent Outre espacés de l'intervalle voulu. le bord inférieur de chaque tube est, de préférence, denté ou autrement déformé de manière qu'une turbulence de faible résistance soit créée dans le liquide circulant dans les ailettes. Cette turbulence a pour effet d'augmenter le coefficient de transfert de chaleur. De plus, le formage de la surface intérieure des tubes et des ailettes évite lue coat d'un organe rapporté destiné à créer une turbulence dans le fluide circulant dans ces ailettes. Les trous des plaques de collecteur des réservoirs Sont, de préférence, réalisés avec de courts tubes ajustés aux tubes d'ailettes voisines. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur les quels s la figure 1 est une coupe axiale de deux ailettes voisines d'un échangeur de chaleur selon l'invention les figures 2 et 3 sont des coupes axiales de variantes d'ailettes et de tubes ou de trous de l'échangeur de chaleur selon l'invention la figure 4 est une coupe axiale, avec arrachement partiel, représentant le montage d'une plaque de collecteur d'un réservoir de retour ; et la figure 5 est une vue en perspective d'un échangeur selon l'invention comportant les ailettes représentées sur la figure 1. Chacune des ailettes 2 d'un échangeur de chaleur du type à tubes et à ailettes comporte plusieurs trous emboutis 4 (un seul étant représenté sur la figure 1). lies bords 6 de ces trous délimitent un court tube. Chaque tube comprend un tron çon inférieur 8 de diamètre réduit, destiné à se loger dans le tronçon supérieur 10 d'un tube embouti et voisin. Un épaulement 12, délimité entre les tronçons de grand et de faible diamètresde chaque tube, repose sur lrentrée du trou d'une ailette voisine et une matière 14 de liaison, par exemple une résine convenable, fixe les tubes-les uns aux autres de manière que lorsque les ailettes, en nombre voulu, sont reliées les unes aux autres, elles délimitent plusieurs conduits. Le bord inférieur de chaque tube comporte des dents 16 destinées à augmenter la turbulence du fluide circulant dans les conduits, bien que ces dents augmentent également la résistance à 1 écoulement de ce fluide. Plutôt que de présenter la forme épaulée représentée sur la figure 1, les parois de chaque trou peuvent être coniques (figure 2) et la matière 14 de liaison est disposée au point de contact entre les trous coniques. De même, le bord inférieur des tubes peut être replié vers l'extérieur (figure 3) et le rebord 16 ainsi réalisé lié à la face de l'ailette voisine. Cependant, dans chacun des cas, les ailettes sont réalisées d'une seule pièce avec un court tube et la matière de liaison n2est pas sur la trajectoire de transfert de chaleur. lies ailettes sont empilées les unes au-dessus des autres de manière que les trous emboutis de chaque plaque soient alignés avec les trous correspondants de la plaque voisine.-Un ensemble classique d'échange de chaleur, comportant un réservoir de retour à chacune de ses extrémités (figure 5), est ainsi réalisé. Comme représenté sur la figure 4, la plaque 18 de collecteur de chaque réservoir 20 peut être reliée à ce dernier par une bride 22 en C. Cette plaque cotnporte plusieurs trous emboutis 24 dont les bords 26 constituent un embout de tube et sont destinés à se loger dans les trous de la plaque voisine 2. Cette dernière est liée à la plaque de collecteur.La plaque de collecteur du réservoir 28 situé à autre extrémité de ltéchan- geur de chaleur comporte des tronçons tubulaires emboutis du type "femelle" destinés à loger les tubes de ailette inférieure. lie fluide de l'échangeur de chaleur pénètre par un orifice 30 d'entrée dans un réservoir, circule dans les conduits délimités par les bords en contact des trous emboutis des ailettes, gagne autre réservoir et sort de ce dernier par un orifice non représenté. Un autre fluide peut circuler dans les espaces délimités entre les ailettes et entourant les conduits. L'échangeur de chaleur selon l'invention est d'une fabrication peu conteuse. Ses ailettes et ses tubes sont réalisés d'une seule pièce et son efficacité est supérieure à celle d'un échangeur classique de même type. Il peut être utilisé, par exemple, pour le chauffage d'un véhicule ou pour une installation de climatisation. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur du type à tubes et à ailettes, caractérisé en ce qu'il comporte des ailettes comprenant chacune des trous emboutis qui délimitent de courts. tubes, la paroi de chaque tube étant conçue pour se loger dans un tronçon de la paroi (ou ailette) d'un tube voisin. 2. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie inférieure et emboutie de chaque ailette, délimitant un tube, est d'un diamètre réduit de manière qu'elle puisse se loger étroitement dans le trou ouvert d'une ailette voisine. 3. Echangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la différence de diamètre entre la partie inférieure et la partie supérieure de chaque tube délimite un épaulement assumant la fonction d'un siège auquel un tube voisin est destiné à etre lié. 4. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes sont coniques de manière que chacun d'entre eux puisse se loger dans un autre d'entre eux. 5. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes ont leur bord inférieur replié vers l'extérieur de manière qulil puisse reposer sur la surface d'une ailette voisine. 6. Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bord inférieur de chaque tube est denté ou déformé autrement de manière qutune turbulence soit créée dans le fluide passant dans ces tubes. 7. Echangeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des trous desplaques de collecteur de réservoirs de cet échangeur sont entourés également de courts tubes réalisés d'une seule pièce et destinés à se loger dans les tubes des ailettes voisines.