Brevet FR2400684A1 — publié le 19790316

L'invention concerne une liaison mécanique entre les conduits de fluide caloporteur et les ailettes dans des éléments échangeurs de chaleur. Par la demande de brevet allemand DT-OS 25 30 152, on con nait des éléments collecteurs destinés å l'utilisation de. la chaleur solaire, dont chacun comporte un tuyau pour l'dvacuation de la chaleur au moyen d'un fluide liquide, ce tuyau étant relie à des panneaux métalliques captant la chaleur solaire. Les bords longitudinaux des panneaux métalliques sont munis de branches dans lesquelles est ménagée une rainure, de sorte que deux panneaux métalliques peuvent être centrés chaque fois au moyen d'un ressort. La liaison mécanique entre les panneaux métalliques doit être assurée par une règle de recouvrement étanche élastique ainsi que par une agrafe. Cette conception de l'assemblage d'éléments préfabriqués en ensembles collecteurs complets a llinconvénient qu'en plus du. recouvrement étanche de pareils composants, le deuxième problème critique, celui du point de contact du conduit de fluide caloporteur et de l'ailette, n'est pas résolu de manière satisfaisante. C'est ainsi qu'il est prévu de placer le conduit de fluide caloporteur (un tuyau) entre les arêtes extrtmes des ailettes, sans que soit réglé le problème de la dilatation thermique. L'utilisation de matériaux différents pour l'ailette et le tuyau doit, suivant la demande de brevet allemand citée, entraîner des contraintes importantes, qui n'excluent pas des détériorations. La conception conseillée réclame donc une prise en considération attentive des problèmes de dilatation thermique et elle conduit nécessairement à des éléments de collecteurs relativement chers. Précisément dans la technique de l'énergie solaire et dans la climatisation qui lui est liée, il s'agit, pour que les produits soient concurrentiels, d'obtenir l'efficacité optimale pour le prix le plus bas possible, ctest-à-dire la plus grande simplicité technique possible. C'est seulement en respectant cette relation que l'exploitation de l'énergie solaire pourra s'imposer. Le but de l'invention est de créer, dans le domaine de la climatisation et spécialement pour la réfrigération et le chauf fa- ge, une liaison entre un conduit de fluide caloporteur et ses ailettes, qui permette l'utilisation de n'importe quelles combinaisons de matériaux pour le conduit du fluide caloporteur et les ailettes et entrain une économie importante, aussi bien par suite de la mise en oeuvre possible de n'importe quelles combinaisons de matériaux que par suite de la simplicité de la liaison même, sans que la capacité de charge mécanique ne soit changée désavantageusement pour l'utilisation prévue. Ce but est atteint en ce que les ailettes, à leurs extrémités tournées vers les conduits de fluide caloporteur, sont conformées suivant la forme extérieure de ces conduits et que ceuxci sont logés dans l'espace créé entre chaque fois deux ailettes, que ladite conformation des ailettes est dimensionnée de manière qu'entre les extrémités des ailettes subsiste un intervalle permettant la dilatation des ailettes et que chaque fois deux ailettes sont reliées au conduit de fluide caloporteur par un ou plu sieuréléments élastiques. Il s1 est révélé particulièrement avantageux que, malgré la simplicité étonnante de la liaison, une liaison suffisamment solide est assurée entre le conduit de fluide caloporteur et les ailettes. Il est établi d'une part un étroit contact thermique entre le conduit de fluide caloporteur et les ailettes et d'autre part une possibilité de dilatation thermique indépendante pour les différents composants. La dépense pour les matériaux particuliers et donc chers est réduite au minimum. Aussi bien la fabrication unitaire que la petite ou ême la grande série peuvent donc être réalisées à un prix avantageux. Le dessin annexé représente plusieurs exemples de réalisation préférés de l'invention; sur ce dessin : - les figures la à ld représentent des liaison entre conduits de fluide caloporteur et ailettes ; - les figures 2a à 2c représentent des exemples de la conformation dans l'espace d'éléments échangeurs de chaleur. Suivant la figure la des ailettes 13 en tôle cintrée sont prévues comme distributeurs de chaleur Aux extrémités 12 des ailettes, celles-ci sont précintrées suivant la forme du conduit de fluide caloporteur à recevoir. Dans les exemples d'exécution, les conduits de fluide caloporteur sont des tuyaux 10, de sorte que la déformation des ailettes est toujours circulaire. Naturellement d'autres profils peuvent être choisis aussi. Les tuyaux 10 sont pris chaque fois entre les ailettes. Un simple étrier Il en lame de ressort presse les ailettes contre le tuyau placé entre elles . Comme on le voit sur la figure, il est prévu des in tervalles 14, 15, qui permettent aux ailettes de se dilater sans entrave, aussi bien a' la suite de leur dilatation propre qu'a la suite de la dilatation du tuyau.Le ressort Il de son côte assure continuellement une liaison étroite, indépendamment de la dilatation possible des ailettes ou du tuyau. Une variante de ce mode de liaison est représenté sur la figure lb. Les tôles 16 formant ailettes sont assemblees rigidement par un simple boulon ou rivet 17, d'un côté du tuyau 10, sans que le tuyau 10 soit soumis à la pression de serrage. De l'autre coté du tuyau lo,un boulon ou un rivet 18 aveo un ressort de précontrainte 13, assure la force d'assemblage nécessaire, de nouveau sans qu'il y ait entrave aux différentes dilatations des matériaux employés. Sur les figures îc et ld, la liaison est exécutée avec des ailettes constituées par des profilés extrudés 20. La figure lc reprend le principe de la figure la avec un étrier 11. La figure ld présente une variante avec une lame de ressort ondulée 21, placée entre les ailettes 22. Les exemples d'exécution montrent aussi clairement que la liaison est à même de transmettre des forces ayant d'autres causes que la dilatation, par exemple des forces dues au vent. La liaison permet une certaine déformation de ltensemble du dispositif et se révèle ainsi polyvalente. Les ressorts Il et 21 peuvent aussi bien s'étendre sur toute la longueur d'une ailette-ou d'une combinaison d'ailettes que se composer d'éléments individuels. Les figures 2a à 2c donnent une ide de la variété de configurations d'éléments échangeurs de chaleur que permet la technique de liaison conforme à l'invention. Il est donc possible de résoudre des problèmes de pose, par exemple de collecteurs solaires sur des toits de constructions existantes, grâce à la bonne capacité d'adaptation. Sur la figure 2a, on a représenté une dispoaition plane, comportant des bandes d'ailettes 31 non divisées. Un tuyau 30 en méandres sert de conduit de fluide caloporteur. Pour qu'une différence de dilatation entre le tuyau et l'ailette puisse être absorbée même dans la zone des coudes 35 du tuyau, on a prévu des ailettes ayant dans cette zone, des fentes 32 en T, afin d'assurer la compensation de la dilatation. Des éléments élastiques 34 (ici des lames de ressort) assurent la liaison mécanique (voir aussi figure 2b). La figure 2c montre qutil est également possible de choisir des configurations dans l'espace. Le prisme 40 est obtenu à partir de l'agencement représenté sur la figure 2a. Aussi bien sur des ailettes en tale que sur des ailettes extrudées, la conformation des extrémités des ailettes en fonction de la forme du conduit de fluide caloporteur ne présente pas de difficultés Comme on l'a déjà évoqué, cette technique de liaison simple est utilisable pour toutes les liaisons de conduits de fluide caloporteur et d'ailettes, dans toutes les techniques de la climatisation, du chauffage et de la réfrigération. REVENDICATIONS 1.- Liaison mécanique entre les conduits de fluide caloporteur et les ailettes d'éléments échangeurs de chaleur, caracté- risée en ce que les ailettes, a' leurs extrémités tournées vers les conduits de fluide caloporteurs, sont conformées suivant la forme exterieure de ces conduits, que ceux-ci sont logés dans l'espace créé ainsi chaque fois entre deux ailettes,que ladite ccn- formation des ailettes est dimensionnée de maniere qu'entre les extrémités des ailettes, il subsiste un intervalle permettant la dilatation des ailettes et que chaque fois deux ailettes sont reliées au conduit de fluide caloporteur par un élément élastique. 2.- Liaison suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les ailettes sont reliées entre elles d'un côté du conduit par un boulon ou un rivet et que de l'autre côté du conduit elles sont maintenues par un assemblage à boulon ou rivet, avec un élément élastique de précontrainte. 3.- Liaison suivant la revendication 1, caractérisée en ce que plusieurs éléments élastiques sont associés à deux ailettes. 4.- Liaison suivant les revendications 1, 2, 3, caractérisée en ce que les ailettes comportent, dans la zone d'un coude du conduit de fluide caloporteur, des fentes de dilatation. 5.- Liaison suivant les revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les ailettes sont constituées de tôles conformées à leurs ertrémités, 6.- Liaison suivant les revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les ailettes sont des profilés extrudés conformés à leurs extrémités.