Brevet FR2475711A1 — publié le 19810814

1. La présente invention concerne un procédé de montage de plaques intérieures dans un échangeur de chaleur. Les échangeurs de chaleur à empilage de plaques cons- titués de plaques formant des nourrices en une pièce utilisent typiquement des raccords d'entrée et de sortie qui sont fixées à une extrémité de chaque nourrice comme cela est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3.207.216. Mais cet empla- cement n'est pas toujours compatible avec les contraintes d'ins- tallation, et d'autres emplacements pour ces raccords n'ont pu jusqu'ici être utilisés sans l'introduction d'opérations de post-brasage; de telles opérations comprennent la découpe des vourrices et le soudage des raccords pour leur mise en place. La présente invention a pour objet de prévoir l'em- placement des raccords d'entrée, de sortie, ou d'autres rac- cords en tout endroit souhaité sur la nourrice formée par l'em- pilement de plaques de façon à constituer un échangeur de cha- leur à plaques étroitement empilées les unes contre les autres. Les plaques standard formant le coeur de l'échangeur de chaleur comportent généralement une partie plate ou nervurée avec un raccord en surélévation à chaque extrémité comportant une ouver- ture de grande dimension. La partie centrale généralement pla- te de chaque plaque comporte un rebord périphérique butant oen- tre une seconde plaque en regard de façon à former un passage fermé, et les parties en surélévation s'étendant dans le sens 2. opposé à chaque extrémité butent contre les parties en suré- lévation de plaques adjacentes, les ouvertures étant alignées de façon à constituer des nourrices de grande dimension aux extrémités opposées de l'échangeur de chaleur. Pour permettre l'insertion d'un raccord comportant sa propre partie en suré- lévation, les moitiés des parties en surélévation en contact de deux plaques adjacentes sont omises et la partie en surélé- vation du raccord est insérée de façon à constituer une partie de la nourrice. La présente invention prévoit également un raccord perfectionné qui est constitué de deux moitiés généralement sy- métriques comportant une partie en surélévation qui s'élargit pour former une moitié semi-cylindrique d'une partie de conduite ou de raccord. Comme les moitiés de partie en surélévation sont constituées des mêmes tôles que les plaques du coeur, l'ensemble peut être empilé et brasé, ce qui permet d'éliminer les opérations de post-brasage. La présente invention prévoit également un raccord devant être inséré comme constituant une même partie d'une nourrice, o le raccord peut former une conduite d'entrée ou de sortie destinée à être fixée à des tuyaux flexibles ou à des conduites, ou bien le raccord peut être équipé d'adapta- teurs appropriés pour permettre une liaison filetée intérieu- rement ou à emmanchage- à friction afin de recevoir un détec- teur, un débit-mètre ou tout autre organe approprié. D'autres objets de la présente invention sont de pré- voir une construction offrant le maximum de simplicité, d'ef- ficacité, d'économie et de facilité d'installation et de fonc- tionnement, et tous autres objets, avantages et possibilités qui apparaîtront ultérieurement. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci- joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en élévation arrière, avec des parties en crevé, d'un échangeur de chaleur à empilage de plaques incorporant les raccords de la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe éclatée prise 3. le long de la ligne 4-4 de la figure 3 d'un raccord et des pla- ques adjacentes du coeur de l'échangeur; La figure3 est une vue partielle en élévation arriè- re, à grande échelle, d'une nourrice contenant les raccords de la présente invention; La figure 4 est une vue en coupe verticale, avec une partie en élévation du raccord, prise le long de la ligne 4-4 de la figure 3; La figure 5 est une vue partielle en élévation de côté de l'échangeur de chaleur, prise du côté droit de la fi- gure 1; La figure 6 est une vue en plan de dessus à grande échelle d'une pièce constituant une moitié du raccord; La figure 7 est une vue en coupe verticale prise le long de la ligne 7-7 de la figure 6; La figure 8 est une vue en coupe verticale prise le long de la ligne 8-8 de la figure 6; La figure 9 est une vue en coupe partielle, à grande échelle, d'adaptateurs utilisés dans le raccord; et La figure 10 est une vue partielle en plan de dessus, à grande échelle, d'une pièce modifiée constituant une moitié d'un raccord. En liaison avec les figures, on a représenté un mode de réalisation de la présente invention; la figure 1 représen- te un échangeur de chaleur 10, à circulation transversale, à plaques étroitement empilées, tel qu'on peut le rencontrer dans un radiateur pour automobile; l'échangeur comprend une pluralité de plaques 12 d'échange de chaleur ayant des parties agrandies à leurs extrémités opposées pour constituer des nour- rices d'entrée et de sortie 13 et 14. Chaque plaque comprend une paire d'organes en regard en forme de coupe 15,15 et liés ensemble sur leurs bords périphériques 16, 16 et munis de par- ties en surélévation 17, 17 ou 18, 18 aux extrémités opposées qui comportent des ouvertures agrandies 19 placées en oppDsi- tion; les parties en surélévation 17, 17, ou 18, 18 se combi- nant pour former les parties de nourrice agrandies 13 ou 14, respectivement. 4. La paire d'organes 15, 15 forme un canal de passage allongé qui s'étend entre les parties en surélévation 17, 17 et 18, 18, et l'espace 20 formé entre les paires d'organes en forme de coupe constitue un passage pour la circulation d'air entre les canaux et comporte une surface 21 de transfert de chaleur en métal ondulé, ou déployé. Les ouvertures 19 des par- ties en surélévation 17 ou 18 sont alignées axialement de fa- çon à constituer un passage de circulation verticale dans les nourrices 13 ou 14. La plaque supérieure 12a et la plaque inférieure 12b comprennent chacune un organe en forme de coupe 15 comportant des parties extrêmes opposées en surélévation 17 et 18 et une plaque supérieure plate 22'ou une plaque inférieure plate 23 liée au bord périphérique 16 de l'organe 15. Un raccord d'en- trée 24 prévu pour être relié à un tuyau flexible ou à une con- duite appropriée est lié à la plaque supérieure 22 et communi- que avec une ouverture de la plaque (non représentée) alignée axialement avec la nourrice 13. Un raccord de sortie 25 est prévu dans la nourrice 14 en un point situé entre les extrémi- tés de celle-ci et a une construction qui sera décrite ulté:Â- rieurement. Un raccord sous pression 26 peut être fixé à la plaque 22 à une ouverture généralement alignée avec la nourri- ce 14 et comporte un raccord de trop-plein 27, le raccord rece- vant un chapeau de pression aErrpoié (non représenté). Des or- ganes de support appropriés (non représentés) peuvent être insérés dans l'ensemble de façon à constituer un moyen de mon- tage d'une enveloppe de ventilateur ou d'un ventilateur élec- trique sur l'échangeur de chaleur. Pour permettre l'insertion du raccord 25 dans l'em- pilage de plaques, une paire de plaques d'échange de chaleur modifiées 29, 29 est utilisée, chaque plaque étant une combi- naison d'un organe en forme de coupe 15 et d'un organe en for- me de coupe 31 comportant un bord périphérique 32 avec une par- tie en surélévation 33 à une extrémité et une ouverture agrandie 34 à l'extrémité opposée dans la surface plate 35 de l'organe 31.Dans le cas du raccord 25, les parties en surélévation 33, 33 à une extrémité des deux organes 31, 31 butent l'une con- 5. tre l'autre et sont réunies avec les ouvertures alignées axialement avec la nourrice 13, et les bords périphériques en regard 31, 31 sont réunis aux bords 16 des organes 15, 15 de façon à compléter les canaux de passage de ces deux pla- ques pour la nourrice 13. Les ouvertures 34, 34, des surfaces plates 35, 35 des plaques 31, 31 sont alignées axialement avec les ouvertures des parties en surélévation 18 pour la nourrice 14. Le raccord 25 est constitué d'une paire de plaques sensiblement identiques 36, 36, bien que des plaques modi- fiées puissent être utilisées comme représenté en figure 10, les plaques étant en regard l'une de l'autre avec des rebords périphériques en contact 37, 37 et des parties en suréléva- tion 38, 38 placées en opposition à une extrémité des plaques. Chaque partie en surélévation comporte une ouverture 39 défi- nie par un rebord 41 disposé de façon à s'étendre dans l'ou- verture 34 d'une plaque adjacente 31 (voir figure 4), les parties en surélévation 38, 38 et les ouvertures 39, 39 cons- tituant une partie de la nourrice 14.Les plaques 36, 36 s'étendent vers l'arrière à partir de la nourrice 14 et s'élargissent pour former une paire d'organes semi-cylindri- ques en regard 42, 42 réunis par les rebords périphériques 37, 37 de façon à constituer une bride de conduite 43. Un se- cond raccord 44 distant verticalement du raccord 25 est éga- lement constitué des pqlaques 36, 36 et inséré dans la nourri- ce 14 au moyen de plaques supplémentaires 31, 31. Les raccords 25 et 44 peuvent être utilisés de dif- férentes façons en fonction du type de pièces rapportées re- çues dans la bride 43. Par exemple, le raccord 44 comporte un élément de conduite tubulaire 45, qui est reçu et brasé, l'élément 45 étant cylindrique à l'exception d'un bossage annu- laire 46 à son extrémité extérieure sur lequel un tuyau flexi- ble 47 est glissé et fixé au moyen d'un collier approprié (non représenté). Un autre type de pièce rapportée est une bague ou tube cylindrique 48 inséré et brasé dans la bride 43 du rac- cord 25 et comportant une surface filetée intérieurement 49 6. qui est prévue pour recevoir un bouchon avec une conduite fileté extérieurement. Ainsi, un bouchon fileté comportant un détecteur de température ou un autre dispositif de mesure peut être vissé dans la bague 48 pour permettre la mesure d'une caractéristique du fluide circulant à l'intérieur de l'échangeur de chaleur. Un troisième raccord est une bague en plastique 51 filetée extérieurement et comportant un rebord périphérique 52 à une de ses extrémités qui bute contre la bague 48 et a une surface cylindrique interne régulière de dia- mètre réduit 53 recevant une pièce rapportée pour un montage à friction. Comme on le voit en figure 10, l'une des deux pla- ques en regard 36a, ou les deux plaques, peuvent comporter deux ou plusieurs pattes 54 s'étendant vers l'extérieur qui sont formées sur le rebord 37a à la partie semi-cylindrique 42a; les pattes 54 étant repliées sur le rebord 37a de la pla- que 36a de façon à retenir les parties 42a,42a ensemble pen- dant le brasage. Il est évident que les plaques 36 pourraient être formées comme des éléments droit et gauche ou male et femelle facilitant le positionnement et/ou la jonction des parties ensemble dans le but de réaliser le raccord. Il est également évident que le raccord 25 ou le rac- cord 43 pourrait être utilisé dans n'importe quel endroit soit de la nourrice 13,soit de la nourrice 14, pour constituer soit un raccord d'entrée, soit un raccord de sortie ou pour recevoir de façon étanche un organe assumant une fonction ap- propriée, par exemple la mesure du débit ou de la température du fluide ou pour communiquer avec un système d'alimentation d'un additif pour le fluide. Lorsque l'échangeur de chaleur est assemblé, avec les organes en forme de coupe 15, la pla- que supérieure 22 et la plaque inférieure 23, les organes en forme de coupe 31 et les plaques 36 sont insérés dans l'empi- lage aux endroits appropriés et l'ensemble est brasé, de sor- te que des opérations de post-brasage ne sont pas nécessaires. Le raccord convient à un échangeur de chaleur constitué d'un matériau en cuivre-laiton classique, à un échangeur de chaleur en aluminium ou en alliage d'aluminium o les parties en alu- 7. minium sont brasées ensemble, ou à un échangeur de chaleur en acier inoxydable ou en acier doux, en fonction des fluides le traversant. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au con- traire susceptible de variantes et de modifications qui appa- raitront à l'homme de l'art. 8. REVENDICATIONS 1 - Raccord (25) entre plaques pour échangeur de cha- leur (10) à empilage de plaques, caractérisé en ce que chaque plaque (12) de l'empilage comprend une paire d'organes en for- me de coupe en regard (15, 15) réunis par des rebords périphé- riques en contact (16, 16) et ayant des parties en suréléva- tion s'étendant vers l'extérieur (17, 18) aux côtés opposés, ces parties en surélévation des plaques adjacentes étant en contact et comportant des ouvertures alignées axialement (19) de façon à constituer des nourrices (13, 14), le raccord en- tre plaques étant inséré à la place d'une paire de parties en surélévation en contact de deux plaques adjacentes et ayant une paire de plaques de raccord en forme de coupe (36) compor- tant des bords périphériques en contact (37) et des parties en surélévation en opposition (38) ayant des ouvertures (39) en alignement axial avec les parties en surélévation des pla- ques (17, 18), et des parties de conduite semi-cylindriques s'étendant latéralement (42) sur les plaques de raccord qui communiquent avec les parties en surélévation. 2 - Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une paire d'organes modifiés en forme de coupe (31) est apairée avec une paire d'organes en forme de coupe (15) de façon à omettre les parties en surélévation en contact des plaques d'échange de chaleur (12) pour recevoir les plaques de raccord. 3 - Raccord selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque organe en forme de coupe modifié (31) compor- te une partie en surélévation (33) à une extrémité et une surface sensiblement plate (35) à l'extrémité opposée munie d'une ouverture (34), cet organe modifié étant en regard d'un organe en forme de coupe (15) pour fournir une paire adjacente de plaques d'échange de chaleur modifiées (29, 29). 4 - Raccord selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un rebord axial (41) définit l'ouverture (39) de la plaque de raccord (36), ce rebord étant reçu dans l'ouverture adjacente (34) de la surface plate (35) d'un organe modifié en forme de coupe (31). 9. - Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties de conduite semi-cylindriques(42) forment un raccord tubulaire (43) prévu pour recevoir un organe adap- tateur approprié. 6 - Raccord selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe adaptateur (45 ou 48) est fixé à l'intérieur du raccord tubulaire (43). 7 - Raccord selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe adaptateur comprend un organe tubulaire (45) ayant un bossage annulaire (46) à une extrémité sur lequel est fixé un tuyau flexible (47). 8 - Raccord selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe adaptateur (48) comprend une bague filetée in- térieurement. 9 - Raccord selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un organe fileté extérieurement (51) est inséré dans la bague et a une surface intérieure cylindrique lisse (53). - Raccord selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'organe fileté extérieurement (51) est constitué d'un matériau plastique et comporte un rebord radial (52) butant contre la bague filetée intérieurement (48).