Brevet FR2344803A1 — publié le 19771014

La présente invention concerne les échangeurs de chaleur et, en particulier, les évaporateurs et/ou condenseurs utilisés dans les installations de climatisation ou chauffage d'atmosphère de véhicules automobiles et du genre comprenant un tube métallique plat (le plus souvent en aluminium) replié plusieurs fois sur lui-meme en serpentin et comportant des tronçons rectilignes raccordés aux extrémités par des boucles à profil circulaire. Entre ces tronçons rectilignes sont soudées, de manière connue, des ailettes ondulées. En particulier, dans l'application aux véhicules automobiles, le problème se pose de réduire le plus possible les dimensions d'encombrement frontal. Dans les échangeurs connus de ce genre l'encombrement frontal est fonction du rayon de courbure des boucles, étant donné que les deux tronçons rectilignes qui relient chaque boucle aux boucles situées du cBté opposé ont un écartement égal au diamètre des boucles. L'invention a donc pour objet un échangeur de chaleur du genre indiqué ci-dessus d'encombrement frontal réduit caractérisé essentiellement en ce qu'au moins, en regard des boucles situées d'un même coté, l'intervalle de deux tronçons rectilignes voisins1 reliés par la même boucle, est inférieur au diamètre de la boucle. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de ce nouvel échangeur de chaleur, caractérisé en ce que l'on d é for me, sous lteffet d'une compression exercée sur les tronçons rectilignes extrêmes, un élément en forme de serpentin enroulé de façon connue et qui comporte des tronçons rectilignes dont l'écartement est égal au diamètre des boucles1 après montage, entre les tronçons rectilignes et, à l'intérieur des boucles, d'éléments d'écartement rigides. D'autres objets et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, des formes préférées de réalisation. Sur ces dessins - la figure 1 est une vue en perspective d'une pièce semiouvrée utilisée pour réaliser l'échangeur de chaleur selon l'invention - la figure 2 est une coupe longitudinale schématique d'un dispositif de compression servant à déformer la pièce semi-ouvrée représentée sur la figure 1 - la figure 2a est une vue analogue à la figure 1 d'dlé- ments interposés entre les parties droites du serpentin, pour la déformation dans le dispositif - la figure 3 est une coupe analogue à la figure 2, le dispositif étant en fin de phase de compression - la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 d'un échangeur de chaleur obtenu avec le dispositif des figures 2 et 3 - la figure 5 est une vue analogue aux figures 1 et 4 d'une variante de l'échangeur de la figure 4 ; et - les figures 6 et 7 sont des coupes analogues aux figures 2 et 3 de dispositif permettant de réaliser l'échangeur de la figure 5. La référence S désigne, sur les figures 1 à 4, une pièce semi-ouvrée constituée par un tube métallique plat replié plusieurs fois sur lui-mtme en serpentin de façon connue. Cette pièce semi-ouvrée S comprend des paires de tronçons rectilignes 1 reliés l'un à l'autre par des boucles d'extrémité 2, è profil semi-circulaire. L'intervalle B entre les tronçons rectilignes 1 est égal au diamètre interne des boucles 2. La piece semi-ouvrée S représentée sur la figure 1 est montée dans un dispositif de déformation par compression représenté schématiquement sur la figure 2. Ce dispositif comprend une matrice 3 munie de deux éléments opposés 4 et 5 mobiles l'un par rapport à l'autre. Entre ces éléments 4 et 5 est interposée la pièce semi ouvrée S,représentée sur la figure 1, avec des pièces d'écartement 6 inter calés, représentées sur la figure 2a. Chacune de ces pièces d'écartement est constituée par un élément 7 en forme de plaque qui se termine par une partie extreme cylindrique 8 en bourrelet. L'épaisseur C de la partie 7 en forme de plaque est inférieure au diamètre des boucles 2 (ou intervalle B). En pratique, cette épaisseur C peut être environ égale à la moitié de ce diamètre. Le diamètre D du bourrelet cylindrique 8 est, au contraire, sensiblement égal au diamètre des boucles 2. Comme représenté sur la figure 2, les pièces d'écartement 6 sont disposées en alternance à l'intérieur de la pièce semi-ouvrée de la figure 1. Au rapprochement mutuel des éléments 4 et 5, les tronçons rectilignes 1 de la pièce semi-ouvrée S sont resserrés jusqu' venir au contact des boucles 2 dont la position finale est représentée en 2a sur la figure 3. Par conséquent, à la fin de l'opération de compression on obtient une nouvelle pièce semi-ouvrée dans laquelle l'intervalle des tronçons rectilignes voisins, reliés par une meme boucle, est égal à la valeur C, c'est-à-dire environ la moitié du diamètre de ces boucles. On comprend donc aisément que l'encombrement frontal de I'bchangeur de chaleur soit notablement inférieur à celui de la pièce semiouvrée de départ. Pour achever la fabrication de l'échangeur, on applique, de façon connue en soi, les raccords d'extrémité 9 et 10 du serpentin et les ailettes d'échange thermique 11, en regard des tronçons rectilignes 1. Dans la variante d'échangeur, représentée sur les figures 5 à 7, deux éléments 12 et 13 sont insérés mutuellement et sont terminés par des raccords extrêmes communs, désignés par les références 99 et 100 sur la figure 5. Pour réaliser l'un des éléments 12 ou 13, on utilise une pièce semi-ouvrée qui, au départ, est identique 9 celle de la figure 1, et un dispositif de compression analogue à celui des figures 2 et 3. Comme on le voit sur les figures 6 et 7, dans ce dispositif de compression, on introduit des pièces d'écartement 6 de même genre que celles utilisées dans le cas précédent, alternées avec des pièces d'écartement 14 ayant la forme de plaques d'épaisseur B égale aux intervalles ou diamètres A des boucles, de la pièce semi-ouvrée au départ. Comme on le voit sur la figure 7, à la fin de l'opération de compression, on obtient un élément dans lequel les tronçons rectilignes 1 ont, en regard des boucles situées d'un cbté, des distances égales aux distances initiales de l'élément semi-ouvré, cest- -dire égales à la distance B, tandis que les tronçons rectilignes qui partent de boucles situées du côté opposé sont à un intervalle mutuel C égal environ à la moitié du diamètre A des boucles de la pièce semi-ouvrée de départ. Cette seconde forme de réalisation est particulièrement avantageuse, étant donné que, à égalité d'encombrement frontal et de distance entre les tronçons rectilignes) l'échangeur de la figure 5 offre au fluide qui le parcourt un trajet de longueur égale à la moitié de celle du trajet de la figure 4, et une section transversale de passage qui est le double de la section dans le cas de la figure 4. On obtient ainsi une forte diminution des pertes de charges inertes. De plus, cette seconde forme de réalisation est particulièrement utile avec des échangeurs de grande superficie qui nécessiteraient des longueurs exagérées de tube plat si on les utilisait comme dans le cas de la figure 4. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur, en particulier évaporateur ou condenseur, pour installations de climatisation ou chauffage de véhicules automobiles, du genre comprenant un tube métallique plat replié plusieurs fois sur lui-meme en serpentin et présentant des tronçons rectilignes reliés à leurs extrémités par des boucles a profil circulaire, cet échangeur étant caractérisé en ce qu'au moins, en-regard des boucles situées d'un meme coté, l'intervalle Cde deux tronçons rectilignes voisins, reliés par la meme boucle, est inférieur au diamètre A de la boucle. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en c que en regard de chaque boucle, l'intervalle minimal de deux tronçons rectilignes voisins, reliés par la même boucle, est inférieur au diamètre de la boucle. 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qutil est composé de paires d'éléments en serpentin comportant chacun des tronçons rectilignes parallèles entre eux, emboités mutuellement, et dont les passages internes sont reliés entre eux en parallèle à leurs extrémités par des raccords extrêmes communs, l'intervalle dans chacun des deux éléments de deux tronçons rectilignes voisins, reliés par la meme boucle, étant, pour les boucles situées d'un même côté, inférieur au diamètre des boucles. 4. Procédé de fabrication des échangeurs de chaleur de l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à déformer, sous l'effet d'une compression exercée sur les tronçons rectilignes extrêmes, un élément en forme de serpentin enroulé de façon connue et qui comporte des tronçons rectilignes dont itécartement est égal au diamètre des boucles, après montage, entre les tronçons rectilignes et, à l'intérieur des boucles, d'éléments d'écartement rigides.