Brevet FR2377013A1 — publié le 19780804

L'invention est relative à un échangeur de chaleur à tubes ailetés, utilisable notamment comme aéroréfrigérant en particulier pour le refroidissement d'un liquide. Dans de nombreuses techniques, où un fluide comme l'eau ou l'huile est utilisé en circuit fermé pour refroidir une machine, il est nécessaire de refroidir cet agent, en particulier par l'air extérieur. Dans le cas où on utilise des tubes métalliques pour faire circuler le liquide à refroidir, il est nécessaire de prévoir autour de ces tubes des aiglettes, étant donné qu'il y a une grande différence entre le coefficient de convection liquide/paroi et le coefficient de convection paroi/air. De nombreuses dispositions ont été proposées pour obtenir des aéroréfrigerants de volume réduit. Cependant lorsqu'il s'agit de tubes ailetés il est presque toujours fait appel à des tubes rectilignes, ou éventuellement en U, disposés entre deux collecteurs, le tout occupant, dans les directions perpendiculaires au flux d'air, un encombrement important. En outre, le capotage prévu pour - guider le flux d'air vers le ventilateur est important. îinvention Le but de l'invention est de réaliser un échangeur de chaleur à tubes ailetés, dont l1encombrem?nt soit réduit et dont la réalisation soit d'un prix inférieur à celui des réalisations antérieures. A cét effet, l'invention fournit un échangeur de chaleur comprenant un faisceau de tubes ailetés, raccordés en parallèle à deux collecteurs et placés sur le trajet d'un fluide, caractérisé en ce que chaque tube du faisceau est enroulé en spirale, et en ce que les spirales sont disposées en couches parallèles, les extrémités extérieure et intérieure des tubes étant recourbées vers l'intérieur des spirales où elles sont raccordées respectivement aux collecteurs disposés à l'intérieur des spirales. Les collecteurs peuvent être avantageusement constitués par des tubes à section rectangulaire,s'étendant parallèlement à l'axe des spirales. Lorsque le faisceau de tubes est placé sur le trajet d'un flux d'air engendré par un ventilateur, le socle du moteur d'entrainement du ventilateur peut être avantageusement fixé directement sur lut des cotés de la section rectangulaire des collecteurs, de telle façon que l'axe du ventilateur soit confondu avec l'axe des spirales. Les dessins ci-annexés permettront de mieux comprendre l'invention. La figure 1 est une vue dtun échangeur de chaleur, notamment d'un aéroréfrigérant selon l'invention, suivant une direction perpendiculaire à l'axe du. faisceau de tubes en spirale. La figure 2 est une vue en élévation. Les figures 3 et 4 montrent deux façons possibles de raccorder les tubes aux collecteurs. Sur les figures l et 2, on a représenté en 1 le faisceau de tubes 2, ailetés et enroulés en spirale, un certain nombre dé spirales par exemple dix sur le dessin étant disposées en couches parallèles. Les extrémités extérieure 3a et intérieure 3b des tubes 2 de chaque spirale élémentaire sont démunies d'ailettes et sont recourbées vers l'intérieur. L'extrémité extérieure 3a passe entre les tubes 2 des autres couches dont on a rogné les ailettes localement. Les collecteurs 4 ont une section carrée ou rectangulaire et comprennent un collecteur d'entrée 4a et un collecteur de sortie 4b. Cependant des cloisons telles que la cloison 5 peuvent être disposées dans ces collecteurs 4 pour inverser le sens d'écoulement du liquide à l'intérieur des tubes2pour certains groupes de tubes, de sorte que les termes "entrée" et "sortie" ne doivent pas entre considérés au sens strict. La surface 4c des collecteurs est disposée à une distance de l'axe des spirales égale à la hauteur d'axe du moteur 6 d'entrai- nement du ventilateur 7, de telle sorte que l'axe de l'arbre du moteur 6, dont le socle 6a est fixé à la surface 4c, soit confondu avec l'axe des spirales. La roue du ventilateur 7 a un diamètre sensiblement égal au diamètre intérieur du faisceau 1 de tubes 2. Le faisceau 1 est serré entre une plaque 8, qui' obture d'un caté le trou central du faisceau i, et une plaque 9 munie d'une ouverture correspondant au diamètre de la roue du ventilateur 7, ce dernier pouvant être muni d'un diffuseur 10. Grâce à la plaque 8, l'air qui est supposé ici soufflé par le ventilateur 7 et dont le trajet est représenté par des flèches, sort axialement du ventilateur 7 et passe radialement à travers les ailettes du faisceau 1 de tubes 2. Cette disposition présente l'avantage qu'il est peu probable que l'air réchauffé au passage dans le faisceau l soit réaspiré par le ventilateur 7. Les collecteurs 4a et 4b sont mis, de façon connue, en relation avec des tuyauteries lla et 11b pour l'aspiration et le refoulement du liquide caloporteur. Le raccordement entre les tubes à ailettes 2 et les tubes collecteurs 4a ou 4b peut se faire d'une première manière réprésentée sur la Figure 3, à l'aide d'une douille intermédiaire 12 dans laquelle le tube 2 est mandriné, la douille présentant un épaulement 12a sur lequel est pressée une contre-plaque 13 assurant le serrage des douilles intermédiaires 12 sur les collecteurs 4 par l'intermédiaire des joints 14. Pour faciliter l'entre- tien, cette disposition peut être remplacée par la disposition selon la Figure 4, dans laquelle les tubes 2 ne sont pas mandrinés dans les douilles 12, le joint 15 étant alors pincé entre le tube 2, la douille 12 et le collecteur 4. La disposition selon l'invention se prête remarquablement bien au refroidissant de certains appareils tels que moteurs à combustion interne ou transformateurs. Bien que, dans ce qui précède, la présente invention a été plus particulièrement décrite à propos de son application à un aéroréfrigérant, elle est applicable à tout autre type d'échangeur de chaleur, et peut aussi être utilisée par exemple pour réchauffer un fluide circulant dans les tubes 2 au moyen d'un gaz chaud. -REVENDICATIONS- 1. Echangeur de chaleur comprenant un faisceau de tubes ailetés, raccordés en parallèle à deux collecteurs et placés sur le trajet d'un fluide, caractérisé en ce que chaque tube 2 du faisceau 1, est enroulé en spirale, et en ce que les spirales sont disposées en couches parallèles, les extrémités extérieure 3a et intérieure 3b des tubes 2 étant recourbées vers l'intérieur des spirales où elles sont raccordées respectivement aux collecteurs 4a et 4b disposés à l'intérieur des spirales. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication t, caractérisé en ce que les collecteurs 4a et 4b sont constitués par des tubes à section rectangulaire,s'étendant parallèlement à l'axe des spirales. 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 2, dans lequel le faisceau 1 de tubes 2 est placé sur le trajet d'un flux d'air engendre par un ventilateur, caractérisé en ce que le socle 6a du moteur 6 d'entrainement du ventilateur 7 est figé directement sur l'un des cotés 4c de la section rectangulaire des collecteurs 4a et 4b, de telle façon que l'axe du ventilateur 7 soit confondu avec l'axe des spirales. 4. échangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les couches de tubes 2 en spirale sont serrées entre deux plaques 8 et 9, l'une (8) des deux plaques obturant d'un côté le trou central du faisceau 1, tandis que l'autre plaque 9 est munie d'une ouverture correspondant au diamètre de la roue du ventilateur 7.