Brevet FR2145399A1 — publié le 19730223

L'invention se rapporte aux échangeurs de chaleur du type comprenant un faisceau d'échange thermique pourvu de conduits de fluide primaire et de surfaces d'échange thermique balayées par un fluide secondaire et qu'on appellera ailettes dans ce qui suit. Elle concerne notamment, mais non pas exclusivement, les échangeurs de chaleur comportant un faisceau de tubes traversant une série d'ailettes parallèles, généralement rectangulaires, qui forment ainsi un bloc généralement parallélépipédique. Elle s'applique notamment aux échangeurs de chaleur utilisés dans l'habitat, les locaux industriels, les véhicules automobiles, etc.., en vue par exemple de leur climatisation. Dans de telles applications, l'échangeur est placé dans un bottier dont les parois forment un conduit parcouru par de l'air. les tubes sont parcourus par un écoulement de fluide qui échange sa chaleur avec cet air, et la totalité de celui-ci doit passer entre les ailettes. Pour empêcher l'air de trouver un passage de moindre résistance autour du bloc d'ailettes, il faut prévoir un dispositif d'étanchéité entre celui-ci et les parois du bottier. Dans un mode de réalisation, les extrémités de tubes sont fixées respectivement à deux collecteurs et l'étanchéité entre ces collecteurs et les parois du bottier ne pose généralement pas de problème particulier. Pour réaliser l'étanchéité entre les parois du bottier et les côtés du bloc formés par la juxtaposition des ex trémités des ailettes, on colle habituellement à ces parois de bottier des joints souples contre lesquels, au montage, viennent s'appuyer les extrémités des ailettes. Une telle disposition n'est ni très pratique ni très efficace, car il se produit souvent des défauts de collage, de sorte que les joints ne sont pas toujours placés là où ils devraient ltêtre, que les ailettes ne portent pas régulièrement sY les joints et quten définitive l'étanchéiti n'est pas bien ssure'e. La présente invention a pour objet des perfectionnements qui permettent de fixer récar.lquer,ent un joint à une arête du bloc formée par des coins des ailettes, sans prendre de précautions minutieuses au montage, pour réaliser une très bonne étanchéité entre cette ar8te et une paroi d'un conduit où l'échangeur doit être monté. Selon l'invention, des moyens sont prévus pour former une bande continue ou pratiquement continue qui, rabattue vers la face frontale adjacente à l'arête, enserre entre elle- même et ladite face une portion au moins du joint. De préférence, ces moyens comprennent le bord frontal d'une joue du bloc d'ailettes qui peut etre-une joue faisant partie intégrante dudit bloc ou une joue rapportée, par exemple par soudage ou agrafage. Dans un mode de réalisation, dansllequel l'échangeur est constitué d'ailettes traversées par des tubes, les coins des ailettes formant une arête du bloc sont découpés de manière à former un alignement d'échancrures, et des moyens sont prévus pour former le long d'un des bords de cet alignement dé- chancrures une bande pratiquement continue qui se rabat sur un joint inséré dans celui-ci pour y serrer et immobiliser une portion de ce joint. La bande pratiquement continue est de préférence le bord d'une joue recouvrant le cEté adjacent du bloc, car de telles joues canalisent entre les ailettes le fluide que les joints selon l'invention obligent à y entrer. Cette joue peut Btre fixée ou formée aux extrémités des ailettes par tous moyens convenables. Elle peut etreformée par exemple en rabattant tous les bords des ailettes dans une même direction de manière qu'ils se recouvrent. En variante, les joues sont omises et des joints sont placés à la face d'entrée et à la face de sortie. 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 dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention. La figure 1 représente un échangeur pour climatiseur de véhicule automobile, vu en coupe transversale selon la ligne I-I de la figure 2. La figure 2 est une vue partielle en coupe selon la ligne II-II de la figure 1, montrant quelques ailettes et leur montage sur des tubes. La figure 3 est une vue analogue à la--figure 2, mais à plus grande échelle, montrant le montage plus en détail La figure 4 est une vue analogue à la figure 1, montrant, à une échelle intermédiaire, le découpage d'un angle d'une ailette avant montage. La figure 5 est une vue analogue à la figure 4, illustrant la mise en place d'un Joint d'étanchéité. La figure 6 est une vue en coupe transversale du joint avant mise en place La figure 7 est une vue analogue à la figure 5, montrant une variante. La figure 8 est une vue partielle selon la flèche VIII de la figure 7. La figure 9 est une vue analogue à la figure 5, illustrant la mise en place d'une autre forme de joint. La figure 10 est une vue en coupe transversale du joint de. la figure 9 avant mise en place. les figures 11 et 12 sont des vues analogues aux figures 5 et 9, illustrant d'autres variantes. La figure 13 est une vue en coupe transversale du joint des figures 11 et 12 avant mise en place. la figure 14 est une vue analogue à la figure 5, montrant un autre mode de réalisation. L'échangeur représenté sur les figures 1 à 3 comprend un faisceau de tubes 1 traversant perpendiculairement une série d'ailettes rectangulaires 2. les extrémités des tubes 1 sont encastrées respectivement dans des bottes à eau non représentées. Dans ce qui suit, on supposera que l'échangeur se présente dans la position de la figure 2, ctest-à-dire avec les ailettes 2 situées dans des plans de bout et des tubes 1 horizontaux; les deux bottes à eau non représentées sont disposées verticalement, respectivement à droite et à gauche de la figure 2.Les ailettes 2 sont pDurvues de trous 3 entourés de collets rabattus 4 qui sont enfilés sur les tubes 1 et qui maintiennent un écartement régulier entre les ailettes. les bords supérieurs 5 et inférieurs 6 de toutes les ailettes sont rabattus d'un angle légèrement inférieur à un angle droit, tous dans la même direction.(vers la gauche des figures 2 et 3) de manière à se recouvrir. Les ailettes 2 ainsi montées sur le tube 1 forment un bloc parallélépipédique dont les faces frontales 7 et 8 sont formées respectivement par les bords verticaux des ailettes et dont les côtés supérieur et inférieur sont constitués respectivement par des joues pratiquement continues 9, 10 formées par les bords 5, 6 rabattus. Ce bloc d'ailettes est destiné à dtre parcouru par un courant d'air s'écoulant dans le sens de la flèche F de la face frontale 8 (qui est la face d'entrée) à la face frontale 7 (qui est donc la face de sortie), et est monté à cet effet dans le bottier d'un climatiseur dont les parois 11 (figure 5) définissent un conduit d'air 12.Pour empêcher l'air de trouver un passage de moindre résistance entre les parois 11 et les bords supérieur et inférieur du bloc d'ailettes, il suffit de placer des joints d'étanchéité 13 entre ces parois 11 d'une part, les arêtes supérieure 14 et inférieure 15 de la face de sortie 7 d'autre part; l'air engagé entre les ailettes 2 est en effet maintenu entre celles-ci par les joues 9, 10. La figure 4 montre en détail comment est découpé le coin 16 de chacune des ailettes dont la juxtaposition formera, après montage, l'ar8te 14 du bloc d'ailettes. Au-dessous du bord supérieur 5, qui sera rabattu comme on l'a expliqué, est pratiquée une échancrure 17 débouchant horizontalement dans le bord vertical 18 qui sera situé dans la face de sortie 7 du bloc d'ailettes. De plus, la portion du bord 5 située au-dessus de l'échancrure 17 est tronquée, de sorte qu'après rabattement des bords 5 des ailettes et juxtaposition de celles-ci, la portion de la joue 9 située au-dessus du couloir formé par la jux tapostion des échancrures 17 (figure 5) formera une bande pratiquement continue 19 dont le bord libre 20 est en retrait par rapport à la face de sortie 7 du bloc d'-ailettes. Le joint 13 est une bande de matériau élastomère ayant, au repos, une section rectangulaire (figure 6). Grâce à son élasticité, on peut engager ce joint (figure 5) dans le couloir mentionné ci-dessus, en dessous de la bande 19. En rabattant cette bande 19 légèrement vers le bas on emprisonne dans le couloir une portion 21 du joint 13. Quand on monte ensuite l'échangeur dans le bottier du climatiseur, le joint vient s'écraser contre un élément 22 de la paroi Il comme on le voit aussi sur la figure 5. Bien entendu, 1'échangeur est fixé dans le bottier (par des moyens non représentés), de sorte que le joint 13 est maintenu écrasé, assurant ainsi l'étanchéité. L'étanchéité de l'arête inférieure 15 est réalisée de la méme façon. Les figures 7 et 8, sur lesquelles les éléments jouant le même rôle que sur les figures précédentes sont désignés par les mimes références affectées de l'indice a, montrent une va- riante utilisable notamment dar,s le cas cù on désire maintenir la face de sortie 7a du radiateur à une certaine distance de l'élément de paroi 22a sur lequel s'appuie le joint 13a. Ce cas se présente notamment lorsque cet élément de paroi 22a est situé dans le plan d'une ouverture 27 qui, pour ces raisons de résistance mécanique, est divisée par des bandes 24 (disposition représentée sur les fifres 7 et 8) u par une grille.On com- prend que, si la face ae sortie 7a était placée dans le plan de l'ouverture 23 ou très peu en arrière, les intervalles entre ailettes situés derrière les bandes 24 ne seraient pas alimen- tés correctement en air. Pour l'éviter, les bords verticaux antérieurs 18a des ailettes 2a (ou au moins de certaines d'entre elles) forment sous les échancrures 17a des becs 25 constituant une butée qui vient s'appuyer sur l'élément de parci 22a. Les figures 9 et 10, sur lesquelles les éléments jouant le même rôle que sur les figures 1 à 6 sont désignes par les mêmes références affectées de l'indice b, montrent un mode de réalisation dans lequel le joint 13b a une section en I dont une branche est pourvue d'un bourrelet formant un talon 26 et dont l'autre branche forme une lèvre 27. On introduit le talon 26 dans le couloir formé par la juxtaposition des échancrures 17b, puis on rabat la bande 19b par dessus ce talon.Quand on monte l'échangeur dans le boîtier, la race te sortie 7b peut venir porter contre l'élément de parci 22b, et la lèvre 27 fait étanchéité avec celui-ci. Les figures 11 et 12, sur lesquelles les éléments jouant le même rôle que sur les figures précédentes sont désignes par les mimes références affectées ae l'indice d, montrent deux variantes dans lesquelles on utilise un joint en matière élastomère 13d qui, comme le montre a figure 13, comprend un n talon plein 26d relié à une portion creuse 27d.Le talon plein 26d est introduit dans le couloir formé par la juxtaposition des échancrures 17d, puis on rabat la bande 19d par dessus ce talon Quand on introduit l'échangeur dans le bottier, la portion creuse 27d du joint fait étanchéité entre les ailettes et l'élément de paroi 22d. Dartn ce gode de réalisation, la forme choisie du joint 13d permet de donner notamment plus de scuplesse à la portion 27d du joint qui assure l'étanchéité, tout en donnant au reste du joint une rigidité suffisante pour sa fixation. Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'on pourrait les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. En particulier, la bande pratiquement continue telle que 19 pourrait être formée par d'autres moyens. Elle pourrait entre, par exemple, constituée par le bord d'une joue fixée aux extrémités d'ailettes formant le bord supérieur du bloc; un tel mode de réalisation est représenté sur la figure 14, sur laquelle les éléments jouant le mdme rôle que sur les figures précédentes sont désignés par les mêmes références affectées de l'indice c.Dans ce mode de réalisation, les bords verticaux 28 des ailettes, formant la face d'entrée oc de l'échangeur, sont pourvus, au niveau des encoches 17c, d'autres encoches 29 qui, lorsque les ailettes sont montées sur les tubes, forment un couloir parallèle à celui qui est formé par ces encoches 17c. La joue 9c est ligne bande de tôle repliée en U coiffant le c8té supérieur du bloc d'ailettes et pourvue d1un ceté d'une languette 3C qui se rabat dans les enccches 29 pour agrafer la joue 9c sur le bloc d'ai- lettes, et de l'autre côté d'une autre languette 19c formant la bande qui se rabat sur le joint 13c. On ne sortirait pas non plus du cadre de l'invention en combinant ou associant ses particularités de diverses façons. Sn particulier, le dispositif de butée décrit en regard de la figure 7 et/ou les joints des figures 1C ou. 13 scut utilisables dans tous les rodes de réalisation. REVENDICATIONS lo Echangeur de chaleur comprenant un faisceau d'échange thermique pourvu de canaux de fluide primaire et de surfaces d'échange thermique, appelées ailettes, destinées à être balayées par un fluide secondaire s'écoulant dans ut conduit, un joint d'étanchéité étant prévu entre une paroi de ce conduit et une cette adjacente du bloc formé par le faisceau, caractérisé par des moyens formant le long de cette cette une bande continue ou pratiquement continue qui, rabattue vers une face frontale du bloc adjacent à ladite arêtes enserre une portion au moins du joint entre elle-mtme et ladite face0 2o Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens servant à former la bande comprennent le bord frontal dune joue du bloc pouvant faire partie intégrante dudit bloc ou titre formée par une pièce rapportée sur luiO 30 Echangeur de chaleur comportant un faisceau de tubes traversant une série d'ailettes pour constituer un bloc d'ailettes généralement parallélépipédique, les coins des ailettes qui forment une arête du bloc étant découpés de manière à former un alignement d'échancrures destiné à recevoir un joint d'étanchéité, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour former le long d'un des bords de cet alignement d'échancrures une bande pratiquement continue qui se rabat sur le joint inséré dans celui-ci pour y serrer et immobiliser une portion de ce joint, de sorte que la portion du joint dépassant à l'extérieur de l'alignement d'échancrures peut venir porter de façon étanche contre une paroi d'un conduit0 4. Echangeur selon la revendication 39 dans lequel le bloc d'ailettes est pourvu d'une joue qui recouvre l'un de ses côtés qui portent cette arête, caractérisé en ce que la bande pratiquement continue est formée par le bord de cette joue, So Echangeur selon la revendication 4, dans lequel cette joue est formée par les bords rabattus des ailettes, caractérisé en ce que les extrémités de ces bords rabattus forment un bord de l'alignement d'échancrures pour constituer la bande pratiquement continue, 6o Echangeur selon la revendication 4, dans lequel la joue est formée par une tble repliée coiffant le coté du bloc d'ailettes et agrafée sur celui-ci, caractérisé en ce que l'ex- trémité de cette ttle forme la bande qui est rabattue sur le joint 70 Echangeur selon une quelconque des revendications 9 à 5, caractérisé en ce que certaines au moins des ailettes sont découpées de manière à former à côté de l'échancrure un appendice propre à venir en butée contre la paroi de conduit qui est en contact avec le joint0 80 Echangeur selon une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le joint a une section en forme de L formant un talon qui est engagé dans les échancrures et une lèvre qui vient s'appliquer sur la paroi du conduit. 9. Echangeur selon une quelconque des revendications 3 à 7t caractérisé en ce que le joint comprend un talon plein qui est engagé dans les échancrures et une portion creuse qui vient s'appliquer contre la paroi du conduit.