Brevet FR2493496A1 — publié le 19820507

La présente invention se rapporte à des échangeurs de chaleur. Plus spécifiquement, l'invention concerne une combinaison d'un élément de support comportant différentes parties et d'un organe porteur tubulaire, qui coopèrent pour fixer un tube à ailettes enroulées dans une position présélectionnée et pour former une partie structurale de l'échangeur de chaleur. L'invention concerne également une broche de fixation de l'organe porteur tubulaire. Des échangeurs de chaleur à ailettes enroulées sont bien connus dans le domaine de la réfrigération et du conditionnement d'air. Un échangeur de chaleur à ailettes enroulées se compose d'un tube autour duquel est enroulé un matériau à ailettes placé dans une relation d'échange de chaleur avec le tube afin de favoriser la transmission de chaleur entre le fluide en écoulement dans le tube et un fluide séparé passant sur le tube. L'utilisation de ce type d'échangeur de chaleur, à ailettes enroulées, s'est avérée efficace à la fois du point de vue du prix de revient et de la transmission appropriée de chaleur pour une longueur minimale de tube.Un type de tube à ai lettes enroulées comprend une tôle de formation d'ailettes qui est fendue latéralement et qui est ensuite cintrée en forme de U de manière que la partie nonfendue soit enroulée contre le tube et que les parties fendues fassent saillie vers l'extérieur à partir dudit tube. Pour utiliser avantageusement des échangeurs de chaleur à ailettes enroulées, il est nécessaire que l'échangeur de chaleur soit profilé de façon à optimiser la transmission de chaleur. Une fois qu'on a déterminé la configuration appropriée, le tube à ailettes enroulées doit ensuite être maintenu à cette configuration pendant la durée de vie de l'échangeur de chaleur. Il existe plusieurs procédes qui ont été utilisés pour fixer mécaniquement des éléments d'échange de chaleur. Cependant, les procédés principaux employés jusqu'à maintenant dans l'industrie du conditionnement d'air pour la fixation de serpentins adjacents pour former un échangeur de chaleur à ailettes enroulées consistent à utiliser des adhésifs ou à déformer mécaniquement le serpentin au-delà de la limite d'élasticité, de telle sorte qu'une nouvelle configuration soit maintenue. Le dispositif selon l'invention sert non seulement à former un support qui positionne mécaniquement et fixe un tube à ailettes enroulées dans un emplacement désiré mais qui agit en outre comme un élément structural dans l'échangeur de chaleur. Le mode préféré de réalisation de l'invention comprend la combinaison d'un élément porteur et d'un organe porteur tubulaire. L'élément porteur comporte une partie orientée verticalement et des parties saillantes supérieure et inférieure qui s'étendent vers l'extérieur à partir de ladite partie verticale. Chacune des parties saillantes définit une ouverture aménagée dans cette partie et qui est telle que l'organe porteur tubulaire puisse être inséré au travers desdites ouvertures pour ménager l'organe porteur tubulaire et l'élément porteur entre un espace définissant une zone fermée dans laquelle le tube à ailettes enroulées est fixé. La partie orientée verticalement peut, en outre, comporter une zone de support de tronçons dans laquelle chaque tronçon de l'échangeur de chaleur à ailettes enroulées est fixé. En outre, un moyen à broche servant à fixer l'organe porteur tubulaire peut être incorpore de telle sorte que l'organe porteur soit engagé dans la cuvette de base et le groupe de ventilation de l'appareil en vue de bloquer structuralement l'ensemble. Le moyen à broche peut comprendre une broche pourvue d'une partie d'insertion ayant une configuration générale cylindrique et comportant des dents saillantes qui sont destinées à entrer en contact avec la surface intérieure de l'organe porteur tubulaire. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure I est une vue en coupe d'un échangeur de chaleur comportant l'ensemble de support de tube selon l'invention la figure 2 est une vue en coupe arrachée d'une partie de l'échangeur de chaleur la figure 3 est une vue isométrique d'un mode de réalisation de la broche ; la figure 4 est une vue isométrique d'un autre mode de réalisation de la broche la figure 5 est une vue en bout et en coupe de l'ensemble de support de tubes pour un échangeur de chaleur à une seule rangée de tubes ; et la figure 6 est une vue en coupe d'un ensemble de support de tubes dans la condition de fixation d'un échangeur de chaleur à double rangée de tubes. Le mode de réalisation qui va être décrit dans la suite est agencé pour être utilisé dans une unité d'échange de chaleur comportant une cuvette de base et un ensemble-ou groupe supérieur-de ventilation qui sont maintenus assemblés l'un avec l'autre à l'aide de l'ensemble de support qui va être décrit L'ensemble de support de tube a été représenté dans une position verticale, mais il va de soi que des positions semblables dans des unités d'échange de chaleur pourraient également convenir pour cet ensemble. Le support est également applicable à des échangeurs de chaleur à ailettes enroulées ayant des configurations autres que cylindrique et, également, à des échangeurs de chaleur à ailettes enroulées comportant une ou plusieurs rangées de serpentins d'échange de chaleur. Cet ensemble porteur convient aussi bien dans le cas où il est incorporé de façon à former une partie structurale intégrante que lorsqu'il est utilisé uniquement pour maintenir un tube à ailettes enroulées dans la position appropriée. Sur la figure 1, on a représenté une unité d'échange de chaleur comportant un ensemble de support de tubes. Cette unité d'échange de chaleur 10 est pourvue d'une cuvette de base 12 sur laquelle les composants restants sont montés. Cette cuvette de base 12 comporte un compresseur 14 monté dans sa zone centrale et un échangeur de chaleur à ailettes enroulées 50 qui est monté autour de la périphérie de l'appareil. L'échangeur de chaleur 50 est formé par enroulement d'un tube de grande longueur, à ailettes enroulées, suivant une configuration générale cylindrique. On a représenté les extrémités des tubes à ailettes enroulées 52. Chaque spire du tube sera appelée un "tronçon" pour indiquer que le tube à ailettes enroulées peut être continu dans l'échangeur de chaleur. La référence à chaque tronçon considéré comme une partie de l'échangeur de chaleur n'a aucun effet limitatif en ce qui concerne le nombre des circuits ou d'autres paramètres de l'échangeur de chaleur. Le support de tube 60 a été représenté comme comportant une partie verticale 62, une partie de maintien de trcnçons 63 fixée sur cette partie verticale 62, une partie latérale supérieure 68, une partie latérale inférieure 64 et une partie latérale centrale 66. Chaque partie latérale s'étend vers l'extérieur à partir de la partie verticale et elle comporte en elle une ouverture dans laquelle passe un organe porteur tubulaire 80. Des broches 70 sont insérées à raison d'une dans chaque extrémité de l'organe porteur tubulaire 80 de façon que la broche assure la fixation dudit organe tubulaire porteur et dudit support de tube 60 sur la cuvette de base 12 en bas et sur l'enveloppe de ventilateur 28 en haut. A la partie supérieure de l'échangeur de chaleur, on a représenté l'enveloppe de ventilateur 28 comme ayant une forme d'anneau entourant l'appareil, au-dessus de celui-ci, un capot supérieur 26 venant s'adapter au-dessus pour former un ensemble de ventilation. Dans la présente description, cet ensemble de ventilation sera considéré comme comprenant l'enveloppe de ventilateur 28 et le capot supérieur 26 ainsi que des composants suspendus à celui-ci, comme une grille 20, un moteur 22 et un ventilateur 24. Pendant le fonctionnement de ce type d'unité d'échange de chaleur, de l'air ambiant, canalisé en relation d'échange de chaleur avec le réfrigérant s'écoulant au travers de l'échangeur de chaleur, est aspiré au travers de l'enveloppe 30 entourant l'échangeur de chaleur de manière à traverser l'échangeur de chaleur 50, puis à être déchargé par l'intermédiaire de la grille 20 placée à la partie supérieure de l'appareil. Le moteur 22 et le ventilateur 24 sont suspendus à la grille 20 qui est montée de manière à recouvrir lXouver- ture ménagée au centre du capot supérieur 26.L'enveloppe de ventilateur 28 et le capot supérieur 26 servent à définir à la partie supérieure de l'appareil une zone où peuvent être fixées les commandes électriques de celui-ci. L'orifice de ventilation délimite en outre un passage d'écoulement d'air, avec le ventilateur 24, pour favoriser un écoulement efficace de l'air au travers de l'appareil. Sur les figures 5 et 6, on a représenté des vues en bout à échelle agrandie de l'ensemble de support de tubes. La figure 6 représente un serpentin tubulaire à deux rangées et la figure 5 un serpentin tubulaire à une seule rangée. Sur la figure 6, le support de tube 60 est représenté comme comportant une partie verticale 62, une partie de support de tronçons 63 qui est solidaire de ladite partie 62, une partie latérale inférieure 64 et une partie latérale supérieure 68. En pratique, on peut réaliser par moulage d'une matière plastique une pièce monobloc comportant chacune des différentes parties précitées. L'organe porteur tubulaire 80 a été représenté comme s'étendant sur la longueur du support 60 et comme étant logé dans des ouvertures 65 ménagées dans les parties latérales 64 et 68 du support de tube .L'organeporteur tubulaire 80, lorsqu'il est inséré dans lesdites ouvertures, ménage entre lui et la partie de soutien du support de tubes une zone dimensionnée de manière que les différentes spires 52 de l'échangeur de chaleur à tubes à ailettes enroulées soient fixées dans cette zone. On peut voir que chaque spire 52 comporte un tube 55 autour duquel des ailettes 57 sont enroulées. Les ailettes indi viduelles n'ont pas été représentées, bien que la zone qu'occupent lesdites ailettes soit silhouettée. Les broches 70 sont représentées comme étant positionnées de manière à s'étendre vers l'extérieur au-delà des parties latérales supérieure et inférieure de manière à entrer en contact ou en prise avec d'autres composants de l'échangeur de chaleur. La figure 5 représente en outre une partie latérale centrale 66 s'étendant vers l'extérieur à partir de la partie verticale du support de tubes et orientée parallèlement à la partie latérale inférieure et à la partie latérale supérieure. La partie latérale centrale sert à constituer un support supplémentaire et elle est pourvue d'une façon semblable d'un trou dans lequel passe ledit organe porteur tubulaire. En référence aux figures 2 à 4, on peut voir en détail la manière dont une broche 70 sert à fixer à la fois un organe porteur tubulaire 80 et un support de tube 60 sur la cuvette de base de l'appareil ou bien l'enveloppe de ventilateur. Spécifiquement, la broche 70 comporte une série de dents 76 formant saillie vers l'extérieur à partir d'une partie de la broche. Cette partie de la broche est agencée pour être insérée dans l'organe porteur tubulaire 80 de manière que les dents de la broche entrent en contact et en prise avec la surface intérieure du tube et assurent la fixation du tube en position. Une partie d'espacement de broche 72 est représentée comme étant fixée entre la partie latérale supérieure 68 du support de tube et une partie de l'enveloppe de ventilateur 28 de façon à maintenir entre lesdites parties une distance prédéterminée.La partie supérieure de broche 74 est constituée par une partie compressible qui est pourvue d'une lèvre de support de broche 75 s'étendant sur une partie de l'enveloppe de ventilateur 28 de telle sorte que la lèvre de support de broche soit fixée sur ladite enveloppe dans une condition telle que l'enveloppe de ventilateur soit maintenue entre la lèvre de support de broche 75 et la partie d'espacement de broche 72. En conséquence, comme indiqué, la broche agit de manière à fixer l'organe porteur tubulaire 80 et la partie supérieure de la partie latérale 68 sur l'enveloppe de ventilateur 28. La figure 3 est une vue isométrique de la broche 70. Cette broche 70 comporte une partie d'insertion, une partie d'espacement et une partie supérieure. La partie d'insertion 77 a une forme générale cylindrique et elle est pourvue d'une extrémité conique 79. La partie d'insertion est agencée pour s'emboîter dans l'organe porteur tubulaire 80 et elle est pourvue de dents 76 disposées circonférentiellement autour d'elle. Une zone de profil cylindrique 87 de la partie d'insertion est dimensionnée de manière à glisser facilement à l'intérieur de l'organe porteur tubulaire 80 de façon que seules les dents de la broche entrent en contact avec la surface intérieure en établissant une liaison par friction. La broche est formée d'une matière flexible mais élastique, telle qu'une matière plastique. La partie d'espacement 72 est reliée à la partie d'insertion 77 et à la partie supérieure 74. La partie d'espacement 72 a un diamètre supérieur à celui du trou ménagé dans les supports latéraux 64 et 68 ou à celui du trou ménagé dans l'enveloppe de ventilateur 28 ou la cuvette de base 12. La partie d'espacement 72 a une épaisseur suffisante pour établir l'espacement approprié entre le support latéral et le composant sur lequel l'extrémité de l'échangeur de chaleur doit etre fixée. La surface inférieure de contact 88 de la partie d'espacement de la broche entre en contact avec le haut du support latéral supérieur 68 ou le bas du support latéral inférieur 64 afin de maintenir le support latéral dans une position appropriée par rapport à l'extrémité de l'organe porteur tubulaire 80. Cette surface inférieure de contact assure la fixation de l'extrémité de l'organe porteur tubulaire 80 et de la surface extérieure du support latéral l'une par rapport à l'autre. La surface supérieure de la partie d'espacement entre en contact avec le fond de l'enveloppe de ventilateur 28 ou avec le haut de la cuvette de base 12. La partie supérieure 74 de la broche 70 est formée de deux moitiés supérieures 83. Chaque moitié supérieure a la forme d'une partie de cylindre qui définit avec l'autre moitié une fente supérieure 81. Cette fente supérieure a une dimension suffisante pour que les deux moitiés supérieures puissent être comprimées afin de permettre leur insertion dans le trou existant dans l'enveloppe de ventilateur ou la cuvette de base. Après insertion dans ledit trou, les moitiés supérieures reprennent par dilatation leur configuration initiale. Un rétrécissement 85 est formé sur la partie supérieure de broche 74 et c'est dans cette zone que vient reposer l'enveloppe de ventilateur 28 ou la cuvette de base 12. Une lèvre portante 75 prévue à la base des moitiés supérieures 83 entre en contact avec l'enveloppe de ventilateur 28 ou la cuvette de base 12 d'un côté, tandis que la surface supérieure de contact 89 de la partie d'espacement entre en contact avec l'enveloppe de venti- lateur ou la cuvette de base sur le côté opposé, ce qui assure la fixation de l'enveloppe de ventilateur ou de la cuvette de base entre ladite lèvre et ladite surface. La figure 4 représente une variante de la broche. Sur la figure 4, on a représenté les dents 76 de la broche comme comportant des pointes espacées autour de celle-ci, qui sont destinées à entrer en contact et en prise avec la surface intérieure de l'organe porteur tubulaire. On peut adopter l'une ou l'autre configuration en pratique. Les parties pointues de la broche ont été désignées par 86 sur la figure 4. L'ensemble de support de tube décrit ci-dessus peut être fixé dans un échangeur de chaleur en donnant d'abord à l'échangeur de chaleur à ailettes enroulées la configuration appropriée. Le support de tube 60 est ensuite inséré de manière que les spires pénètrent dans les encoches définies par la partie de support 63. Une fois que le support de tube 60 est assemblé, l'organe porteur tubulaire 80 est inséré au travers des trous ménagés dans les différentes parties latérales de telle sorte que les spires de tube à ailettes enroulées soient fixées entre eux. Des broches 70 peuvent alors être insérées dans les extrémités de l'organe porteur tubulaire de telle sorte que l'ensemble de support de tubes se composant du support de tube et de l'organe porteur tubulaire soit maintenu indépendamment. Lors de l'assemblage de l'unité d'échange de chaleur, les parties supérieures 74 de la broche sont comprimées de façon à glisser au travers des trous ménagés dans l'enveloppe de ventilateur ou la cuvette de base et, après cette opéra tion d'insertion, elles peuvent se dilater de telle sorte que la lèvre portante 75 assure la fixation de l'enveloppe de ventilateur ou de la cuvette de base sur l'ensemble de support de tube. Bien entendu, la présente invention n'est nuLlement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés ; elle est susceptible de nombreuses variantes et modifications sans que l'on s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil d'échange de chaleur comportant une cuvette de base (12) destinée à supporter l'appareil, un groupe ventilateur (24), et un échangeur de chaleur (50) formé de plusieurs tronçons de tube à ailettes enroulées, caractérisé en ce qu'il comprend un élément porteur pourvu d'une partie (62) s'étendant verticalement sur la hauteur de l'échangeur de chaleur et pourvu d'une partie latérale supérieure (68) et d'une partie latérale inférieure (64) s'étendant toutes deux transversalement aux tronçons du tube à ailettes enroulées, chaque partie latérale étant pourvue d'un trou, un organe porteur tubulaire (80) s'étendant au travers des trous ménagés dans les parties latérales de i'élément porteur et assurant la fixation des tronçons de tube à ailettes enroulées entre l'organe porteur tubulaire et l'élément porteur, et des moyens (70) pour fixer l'organe porteur tubulaire sur la cuvette de base et sur l'ensemble structural de manière à incorporer le sous-ensemble à l'appareil d'échange de chaleur. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément porteur comporte une partie de fixation de tronçons (63) qui est fixée sur la partie s 'étendant verticalement, ladite partie de fixation de tronçons définissant des encoches agencées pour recevoir chacune et fixer un seul tronçon de tube à ailettes enroulées. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément porteur comporte une partie latérale intermédiaire (66) pourvue d'un trou destiné à recevoir l'organe porteur tubulaire, ladite partie latérale intermédiaire s'étendant à partir de la partie orientée verticalement, entre la partie latérale supérieure et la partie latérale inférieure. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur comporte un tube à ailettes enroulées cintré suivant une configuration générale cylindrique, en ce qu'il est prévu au moins trois ensembles élément porteur-organe porteur tubulaire qui sont répartis autour de l'échangeur de chaleur et dont chacun sert à fixer les spires de l'échangeur de chaleur, en servant chacun de support entre la cuvette de base et l'ensemble structural. 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de fixation comprend au moins une broche (70) agencée pour être engagée dans l'organe porteur tubulaire pour assurer la fixation de cet organe, soit sur la cuvette de base, soit sur l'en- semble structural. 6. Appareil d'échange de chaleur, comprenant une cuvette de base (12) pourvue d'au moins un trou, un ensemble échangeur de chaleur pourvu d'une surface de transmission de chaleur (52), appareil caractérisé en ce qu'il comprend un support de tube (60) et un organe porteur tubulaire (80) coopérant avec le support de tube pour fixer la surface de transmission de chaleur, et une broche (70) pour fixer l'échangeur de chaleur sur la cuvette de base, ladite broche étant pourvue d'une partie d'insertion (77) comportant au moins une dent (76) qui est insérée dans l'organe porteur tubulaire pour entrer en contact et en prise avec lui, une partie d'espacement (72) reliée à la partie d'insertion et ayant un diamètre supérieur à celui de l'organe porteur tubulaire et également supérieur à celui du trou ménagé dans la cuvette de base, ainsi qu'une partie supérieure (74) comportant une levre de fixation de cuvette de base, ladite partie supérieure étant agencée pour être insérée dans le trou de la cuvette de base pour permettre l'application de la lèvre de fixation contre la cuvette de base afin que ladite broche fixe l'échangeur de chaleur sur ladite cuvette de base. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur est en outre pourvu d'un groupe ventilateur (28) monté sur l'ensemble échangeur de chaleur, ledit groupe ventilateur étant pourvu d'un trou et d'une autre broche (70), identique à la broche de fixation de la cuvette de base sur l'échangeur de chaleur, assurant la fixation du groupe ventilateur (28) sur l'échangeur de chaleur. 8. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la broche comporte en outre une série de dents périphériques espacées et d'un diamètre supérieur au diamètre intérieur de l'organe porteur tubulaire (80). 9. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie supérieure de broche (74) comporte deux éléments supérieurs (B3) pouvant être insérés dans le trou ménagé dans la cuvette de base et comportant une lèvre portante (75) destinée à s'appliquer contre la cuvette de base, ladite partie supérieure étant compressible pour le montage ou le démontage. 10. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie d'insertion de la broche comporte plusieurs dents qui sont chacune pourvues de parties pointues espacées destinées à entrer en contact et en prise avec la surface intérieure de l'organe porteur tubulaire (80).