Brevet FR2489495A1 — publié le 19820305

La présente inyention concerne les échangeurs de chaleur du type à tubes et dissipateurs, les tubes devant être reliés à des plaques collectrices pour la distribution d'un fluide de circulation, Pour certaines utilisations, il est nécessaire de disposer d'échangeurs cintrés permettant de les loger dans des conteneurs particuliers ou dans des enceintes de faible dimension ou de forme complexe, Des échangeurs de cette nature sont utilisés en aéro- nautique et ils doivent l'être également dans l'industrie automobile dans laquelle on recherche de plus en plus à placer les structures de fonction dans des espaces réduits, Jusqu'à présent, pour réaliser des échangeurs de forme cintrée, il était nécessaire de cintrer des tubes et de les assembler ensuite, notamment par brasure, aux dissi- pateurs, puis aux collecteurs, Cette façon de procéder est longue et coûteuse car elle nécessite la réalisation de montages d'assemblage très particuliers, L'invention crée un nouveau procédé qui permet de f-r briquer l'échangeur exactement de la même façon que dans la technique courante à l'industrie automobile, c'est--à-dire de la même façon qu'un échangeur plan, Conformément à l'invention, le procédé pour la fabri- cation d'échangeurs de chaleur à éléments cintrés comportant des tubes assemblés à des dissipateurs ondulés est caracté- risé en ce qu'on assemble rigidement des tubes rectilignes de section rectangulaire avec des dissipateurs en forme de bandes ondulées fixes sur les grands côtés des tubes et en ce qu'on cintre le complexe ainsi réalisé entre des cyline dres prenant appui sur les petits côtés des tubes, L'invention s'étend, en outre, à l'échangeur de cha- leur obtenu conformément à ce procédé, Suivant cette deu- xième disposition de l'invention, l'échangeur de chaleur comporte des éléments de faisceau cintrés à tubes rectangu laires et dissipateurs ondulés, les tubes étant réunis par leurs extrémités à des plaques collectrices et par leurs grands côtés aux dissipateurs ondulés, Diverses autres cagActéristiques de l'inyention res- sortent, d'ailleurs, de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig. 1 est une perspective schématique illus- trant une première phase du procédé de fabrication de l'é- changeur de l'invention, La fig. 2 est une élévation latérale illustrant une opération de mise en forme subséquente, La fig, 3 est une perspective, analogue à la fig, 1, montrant les tronçons d'échangeur après l'opération de mise en forme illustrée à la fig. 2, La fig. 4 est une élévation d'un échangeur circu- laire obtenu conformément au procédé de l'inyention, Les fig, 5 et 5a sont des coupes transversalesr à plus grande écheller de tubes pouvant être utilisés avanta- geusement dans l'exécution du procédé et pour la réalisa- tion de l'échangeur de la fig, 4. La fig. 6 est une élévati.on schématique analogue à la fig. 2, illustrant un autre procédé de mise en forme. Une première opération consiste, comne l'illustre la fig, 1, à réaliser un faisceau échangeur du type monorang constitué par un empilage de tubes 1 et de dissipateurs 2. Les tubes 1 sont des tubes dits profonds de section rectangulaire ou pseudo-rectangulairer c'est-à-dire que leur petit côté peut éventuellement être arrondi, Les dis- sipateurs 2 sont constitués par des bandes ondulées dont la largeur est au plus égale à la hauteur des grands côtés des tubes, Les dissipateurs sont réunis aux tubes 1 par une brasure ou une colle, Le faisceau décrit ci-dessus est réalisé de façon que les extrémités des tubes 1 fassent saillie aurdelà des dissipateurs 2,-d'une mesure qui correspond juste à celle nécessaire pour leur introduction ultérieure dans un collecteur, Lorsque le faisceau est réalise, il est amené à pas- :3 ser comme l'illustre la fig. 2, entre des cylindres de formage 3, par exemple au nombre de trois, d'une machine à rouler. Il a, en effet, été constaté de façon surpre- nante que les dissipateurs 2 qui sont fixés à la paroi des tubes 1 le long de leur grand côté empochent le flam- bement de cette paroi lors du cintrage par roulage. Lorsque le rayon de courbure à conférer au fais- ceau doit être petit, il est avantageux d'effectuer plusieurs passes de cintrage en déplaçant à chaque passe les cylindres 3 dans le sens de la flèche. On obtient finalement le faisceau F illustré par la fig. 3 dans lequel les tubes 1 et les dissipateurs sont cintrés régulièrement sur toute leur longueur. Il est avantageux dans de nombreux cas de munir les côtés du faisceau de joues latérales. Les fig. 1 et 3 montrent une joue latérale 4 qui est cintrée en même temps que les tubes. Les joues 4 sont en général légé- rement plus courtes ou au contraire légèrement plus longues que les tubes 1 selon le mode de fixation qui doit être prévu entre ces joues et des plaques collectri- ces destinées à recevoir les tubes 1. Le rayon de courbure des faisceaux F peut varier, notamment,lorsqu'il y a lieu de disposer plusieurs fais- ceaux concentriquement. La fig. 4 illustre la réalisation d'un échangeur le chaleur comportant deux jeux de faisceaux P1 et F de rayon de courbure différent pour qu'ils soient disposés concentriquement. Les tubes 1 des faisceaux FP et P2 sont engagés dans des plaques collectrices non représentées faisant partie de boîtes 5 permettant le raccordement de l'échangeur à un circuit d'utilisation. Le montage des tubes 1 dans les plaques collectri- ces peut être réalisé d'une façon quelconque et habitwielle a la technique. Ce montage peut par exemple être réalise à5 de façon mécanique en mettant en oeuvre des joints bouples ei;tre la paroi des extrémités saillantes des tubes et les passages de tubes ce chaque plaque collectrice. Les p Pâques collectrices sont ensuite assemblées aux beEtes 5 par un moyen quelconque de la technique, ce qui permet de réaliser par exemple un échangeur circulaire comme celui illustré par 2e dessin. A la fig. 4, l'échangeur est constitué par deux jeux de deux faisceaux mais il est possible, si on le désire et pour des échangeurs de grande dimension, d'as- sembler plus de deux faisceaux par aeu ou que l'échangeur comporte plus de deux jeux de fais- c0 eaux. Il est avantageux, en particulier lorsqu'il y a lieu d'assembler mécaniquement les plaques collectrices sur les extrémités saillantes des tubes, que les tubes contiennent, comme l'illustrent les fig. 5 et 5a, soit un perturbateur 6 qui est brasé ou collé au moment de la fabrication du faisceau, soit des cloisons 7 réalisées au moment de la fabrication du tube lorsque celui-ci est un tube extrudé (fig. 5a). La fabrication d'échangeurs circulaires ou seule- ment en arc de cercle de rayon constant ou variable permet - certaines anDlicat4n'- -4-- réaliser des appareils de faible encombrement ou s'adaptant à des conteneurs particuliers et on peut ainsi utiliser pour activer l'échange thermique des turbines centrifuges disposées à l'intérieur du volume cylindrique délimité par l'échan- geur. Suivant la variante de la fig. 6, le faisceau est muni, à ses extrémités, de plaques collectrices 8, 8a qui sont brasées en même temps que les dissipateurs 2 et -il 0 est mis en place sur une matrice 7 d'une presse, de pré- férence une presse hydraulique, dont 10 désigne la vessie cie formage montée sur un coulisseau]1. Comme dans le cas de la mist en Lorme au moyen des cylindres de fol:n-=L 3, îe faisceau est cintré suivant le u 3es ray-o. s d cour rc désirés sans déformation nuisi- hie tes tubes ou des dissipateurs. Dans cette r-alisactien aussi, il est possible d'obtenir des faisceaux de courbure différente, un même faisceau pouvant présenter lui-même plusieurs rayons de courbure ou bien encore des courbures qui ne sont pas circulaires. L'invention n'est pas limitée aux formes de réa- lisation représentées et décrites en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la fabrication d'échangeurs de chaleur à éléments cintrés comportant des tubes assemblés à des dissipateurs ondulés, caractérisé en ce qu'on assemble rigidement des tubes rectilignes de section rectangulaire avec les dissipateurs en forme de bandes ondulées fixés sur les grands côtés des tubes et en ce qu'on cintre le complexe ainsi réalisé en exerçant la force de cintrage sur les petits côtés des tubes. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que le cintrage est réalisé en faisant passer le complexe entre des cylindres prenant appui sur les petits c8tés des tubes. - 3 - Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'ion cintre le complexe au moyen d'une matrice et d'un élément de formage. 4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le complexe comprend supplémen- tairement des joues latérales. 5 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le complexe comporte, supplémen- tairement, des plaques collectrices. 6 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et , caractérisé en ce que l'élément de formage est une vessie d'une presse hydraulique. 7 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on choisit la largeur des dissi- pateurs ondulés pour qu'elle soit au plus égale à la largeur des grands côtés des tubes. 8 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le complexe tubes-dissipateurs ondulés comporte une seule rangée de tubes. 9 --Procédé suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on munit les tubes de cloisons internes. - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les cloisons internes sont réalisées par des perturbateurs. 1l - Lchangeur de chaleur obtenu conformément au procédé de l'une des revendications 1 à 10, caracté- risé en ce qu'il comporte des faisceaux c:intrés î tubes rectangulaires et dissipateurs ondulés, les tubes étant réunis par leurs extrémités à des plaques collectrices et par leurs grands cotés aux dissipateurs ondulés. 12 -:changeur suivant la revendication 11, carac- térisé en ce que les plaques collectrices d'un faisceau cintré sont reliées aux plaques collectrices d'un autre faisceau cintré par des boites. 13 - Echangeur suivant l'une des revendications 11 et 12, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs fais- ceaux ou jeux de faisceaux disposés concentriquement pour réaliser un échangeur cylindrique. 14 - Echangeur suivant l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que l'échangeur cylindrique est associé à une turbine centrifuge disposée dans le volume cylindrique délimité par les faisceaux ou jeux de fais- ceaux assemblés. - Lchangeur suivant l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que les faisceaux ou jeux de faisceaux sont de courbures différentes.