Brevet FR2523288A1 — publié le 19830916

Echangeur de chaleur comprenant un paquet de tubes plats. La présente invention concerne un échangeur de chaleur comprenant un paquet de tubes plats qui, pour former des chambres de passage pour l'air, sont mainte- 5 nus à distance les uns des autres par dés lamelles et dont chacun est constitué d'un couple de plaques de tôle, qui sont maintenues à distance l'une de l'autre par des entretoises en forme de baguettes afin de former deux chambres de passage antiparallèles pour le milieu à re- 10 froidir, l'une des extrémités de chaque tube plat débou- chant dans une boîte de raccordement ayant une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie pour le milieu à re- froidir,tandis que l'autre extrémité débouche dans une chambre de renvoi. 15 On utilise des échangeurs de ce typeentre autres,comme radiateur par exemple, comme radiateur à hui- le dans des moteurs, dans des compresseurs à vis ou ma- chines semblables>en bridant la boîte de raccordement sur le radiateur ou à des pressions élevées de manière à ce 20 que le paquet de tubes plats s'étende en porte-à-faux depuis l'emplacement de bridage. Dans les échangeurs de chaleur connus de ce type, les chambres de passage antiparallèles destubes plats communiquent par une boîte collectrice qui est 25 agencée de la même façon que la boite de raccordement à l'autre extrémité des tubes plats Comme la boîte col- 2 lectrice doit résister à des pressions élevées du milieu à refroidir, elle est relativement lourde et nécessite beaucoup de matière coteuse La distance entre cette -boîte collectrice de renvoi et l'emplacement de bridage 5 provoque,en liaison avec la masse de la boite collectri- ce,lors des vibrations du bloc-moteur ou du bloc-compres- seur, une charge très grande de la liaison entre les tu- bes plats et la boite de raccordement Il en résulte que les échangeurs de chaleur connus de ce type ont une lon10 gévité sensiblement plus petite que par exemple le mo- teur ou le compresseur à vis Le soudage de la boite col- lectrice de renvoi aux extrémités libres des tubes plats s'accompagne également d'une dépense de travail relative- ment grande avec la nécessité de prendre soin,par des ba- 15 guettes d'entretoisement supplémentaires interposées en- tre les tubes platsque l'intérieur de la boite collec- trice soit fermé vis-à-vis de l'extérieur, ce qui provo- que encore une augmentation de la masse oscillante. L'invention vise un échangeur de chaleur qui 20 a une longévité nettement plus grande et, dont la struc- ture nécessite nettement moins de matière et de dépense de travail. Suivant l'invention, la chambre de renvoi est formée par des parties saillantes, des plaques apparte- 25 nant au tube plat, ces plaques faisant saillie au-dessus des extrémités du tube plat et communiquant entre elles par des empreintes ménagées dans au moins une partie sail lante Comme chaque tube plat communique par sa propre chambre de renvoi qui est formée par des plaques apparte- 30 nant au tube plat, il ne faut qu'un minimum de matière pour renvoyer le milieu à refroidir de l'une des chambres de passage du tube plat à l'autre,,et notamment parce que l'espace compris entre les chambres de renvoi formées par les parties saillantes des plaques peut rester li35 bre et qu'on peut ainsi se dispenser de la matière de pa- 3 roi qui entoure sinon ces espaces intermédiaires dans des bottes collectrices Comme ces espaces intermédiai- res peuvent alors être également parcourus par l'air , les chambres de renvoi contribuent également à augmenter 5 le rendement de l'échangeur de chaleur Comme les par- ties saillantes des plaques communiquent les unes avec les autres par des empreintes, on n'a pas besoin de ma- tière supplémentaire pour la mise en commication de ces Émpreintes. Par un tracé adéquat et par un agencement adéquat de 10 ces empreintes,on peut adapter la résistance de ces chambres dé renvoi à n'importe quelle pression du mi- lieu à refroidirsans avoir besoin pour cela de davan- tage de matière. La fermeture extérieure des chambres de ren- 15 voi peut être constituée par des empreintes faisant le tour ménagées dans lesparties saillantes des plaques. Maisedans un mode de réalisation avantageux de l'inven- tion,il est prévu que les entretoises en forme de baguet- te, qui maintiennent les bords extérieurs des plaques 20 d'un tube plat à distance les uns des autres, soient formées,pour chaque tube plat, d'une baguette unique recourbée en forme de U et dont l'âme délimite la cham- bre de renvoi vers l'extérieur Si l'on prévoit que les deux chambres de passage antiparallèles d'un tube plat 25 soient séparées l'une de l'autre par une baguette rectili- gne qui va de la botte de raccordement jusqu'à la chambre de renvoi,on obtient une structure de l'échangeur de chaleur,qui conduit à un mode de fabrication d'une sim- plicité surprenante Pour le montage du paquet constitué 30 de tubes plats, on place la baguette en forme de U sur une plaque, avec des empreintes en saillie vers le haut de la partie saillante de la plaque, de manière à ce que la baguette s'étende le long des bords latéraux et de la partie saillante de la plaque Au milieu,entre les deux 35 branches rectilignes de la baguette en forme de U,on pla- 4 ce alors la baguette rectiligne qui doit séparer les deux chambres de passage anti-parallèles pour le milieu à re- froidir Puis on place la seconde plaque du tube plat, sur laquelle on dispose alors une lamelle sur laquelle 5 à son tour est monté de la même façon un deuxième tube plat Si l'on utilise de la riatièrede brasure d'apport, il suffit de mettre un paquet ainsi constitué dans un four ou dans un bain de brasage de manière à souder ensemble alors toutes les parties et à former ainsi le 10 paquet de tubes plats puis de souder la boite de raccor- dement aux extrémités de celui-ci qui sont opposéesaux chambres de renvoi. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: 15 la figure lest une vue en perspective d'un exemple de réalisation; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du tube plat représenté par l'avant à la figure l;et la figure 3 est une vue en coupe suivant la 20 ligne III-III de la chambre de renvoi d'un tube plat. L'exemple de réalisationreprésenté au des- sin, est constitué d'un paquet de tubes plats désignés dans leur ensemble par 10 qui,pour former des chambres de passage 11 pour l'air,sont maintenus à distance l'un 25 de l'autre par des lamelles 12 Les lamelles 12 sont for- mées d'une manière en soi connue d'une tôle ondulée. Chaque tube plat 10 est constitué d'un couple de plaquesde tôle 13,qui sont maintenues à distance l'une de l'autre par deux baguettes dont l'uneidésignée dans 30 son ensemble par 14,est recourbée en forme de U Les deux branches 15 rectilignes de cette baguette 14 en forme de U forment les parois rectilignes latérales de chaque tube plat 10,dont l'intérieur est subdivisé en deux chambres de passage anti-parallèles par la seconde baguette 16 La 35 baguette rectiligne 16 a la même longueur que la branche 5 15 rectiligne de la baguette 14 recourbée en U et est disposée exactement au milieu entre ces deux branches rectilignes A l'extrémité supérieure à la figure 2,les deux plaques 13 de chaque tube plat forment une partie sail- 5 lante 17 en forme de demi-cercle L'âme 18 de la baguette 14 recourbée en U forme un arc de cercle,qui coïncide avec le bord en forme de cercle de la partie saillante 17 Dans chaque partie saillante 17 de plaque sont mé- nagées des nervures 19 jà section transversale en forme 10 d'arc,qui sont équidistantes par rapport aux bords en saillie en forme d'arc de cercle et donc équidistantes par rapport à l'âme 18 et qui font saillie de la plaque à mi-hauteur de l'intervalle des plaques 13 d'un tube plat à l'autre formé par les baguettes d'entretoisement 15 14 et 16 de sorte que, quand deux plaques 13 sont mises l'une à côté de l'autre avec interposition des baguettes 14 et 16 pour former un tube platkles sommets des nervu- res des deux plaques se touchent. Pour augmenter la résistance des tubes plats 20 et en même temps pour améliorer le rendement, des dispositifs donnant de la turbulence 21, qui d'une maniè- re connue sont fabriqués en tôle, sont disposés dans les chambres de passage anti-parallèles. Comme on peut le voir notamment à la figure 1, 25 le paquet de tubes plats présente deux plaques 22 rectan- gulaires formant paroi extérieure entre lesquelles se trouve la pile formée de tubes plats 10, des lamelles 12 destinées à former une chambre de passage 11 pour de l'air étant disposées entre la partie intérieure de 30 chaque plaque 22 formant plaque extérieure et la pla- que 13 de tôle qui en est la plus proche Chaque cham- bre de passage 11 est délimitée par une baguette d'entretoisement 23 à hauteur de l'extrémité de la plaque 13 de tôle qui est éloignée de la partie saillante de 35 la plaque et qui est représentée en bas à la figure 1. 6 En utilisant des plaques de tôle 13 brasées avec apport, on peut assembler très simplement ce paquet de tubes plats,en posant d'abord une lamelle 12 et une baguette 23 sur la plaque 22 formant paroi extérieure Sur cet- 5 te base,on monte alors un tube plat 10,en posant d' abord une plaque 13 ayant des nervures 19 faisant sail- lie vers le haut,puis en posant sur celle-ci les baguet- tes 14 et 16 et les dispositifs donnant de la turbulence 21 On place ensuite la deuxième plaque 23 ayant des nervures 19 faisant saillie vers le bas de sorte que les nervures 19 des deux plaques se touchent Sur ce tube plat, on place à nouveau une lamelle 12 et une baguette 23 et on continue le montage jusqu'à ce que l'on ait le nombre de tubes plats souhaité Sur la lamelle 12 et sur 15 la baguette 23 >qui ont été posées sur le dernier tube plat 10, on pose alors la seconde plaque 22 formant pa- roi latérale Le paquet ainsi formé est alors assemblé par brasure en le mettant dans un bain de brasure ou dans un four de brasure. 20 Au paquet de tubes plats ainsi formé, on soude ensuite,de manière en soi connue, une boite de raccorde- ment 24 Cette botte de raccordement comprend deux cham- bres collectrices 26 et 27 séparées l'une de l'autre par une paroi 25 et cormunigyant par des ouvertures d'entrée 25 et de sortie 28 et 29 ménagées dans une tubulure de rac- cordement 31 Grâce à la paroi 25 on obtient que les deux chambres de passage antiparallèles débouchent in- dépendamment l'une de l'autre dans les chambres collec- trices 26 et 27 Celles-ci sont fermées vers l'extérieur 30 par les baguettes 23 de sorte qu'elles ne communiquent qu'avec les chambres de passage antiparallèles et les ouvertures d'entrée et de sortie 28 et 29. En fonctionnement, le milieu à refroidir, par exemple de l'huile,s'écoule en passant par l'ouverture 35 d'entrée 28 dans la chambre collectrice 26 etde celle-ci, y 2523288 fi ~~~~~~~~~~ 7 dans les diverses chambres de passage des tubes plats 10 par lesquelles il va ensuite, suivant la direction de la flèche 32,dans les chambres de renvoi délimitées par les parties saillantes 17 et par les âmes 18 des 5 baguettes 14,o le courant est retourné dans la cham- bre de passage,par laquelle le milieu entre ensuite suivant la direction de la flèche 33 dans la chambre 27 collectrice et sort de celle-ci par l'ouverture de 2 ' sortie 29. i 10 Comme chaque chambre de renvoi à l'extrémité libre du paquet de tubes plats n'est formée que par les parties saillantes 17 de plaques et par l'âme 18 de la baguette d'entretoisement 14 et comme il y a entre ces chambres de renvoi des espaces libres ouverts vers l'extérieurkla masse oscillante à l'extrémité libre du paquet de tubes plats est limitée au minimum de sorte que si un corps relié à l'échangeur de chaleur représenté, par exem- ple un bloc-moteur ou un bloc-compresseur, oscille, le joint soudé entre les tubes plats et la boite de raccordement 24 n'est sollicité qu'au minimum),ce qui augmente sensiblement la longévité de l'échangeur de chaleur. Dans l'exemple de réalisation représenté, les lamelles se terminent à l'extrémité libre des chambres de passages 17 et 18 Mais elles peuvent également s'éten- 25 dre aussi loin que lesparties-saillantes 17 des plaques. Grâce à l'âme 18 de la baguette d'entretoise- ment 14 recourbée en forme de U et aux nervures 19 sou- dées l'une sur l'autre,on crée une chambre de renvoi pour le milieu à refroidir,qui peut soutenir des pressions 30 extrêmement élevéessans nécessiter pour cela une cons- truction cofteuse du point de vue de la matière. Dans l'exemple de réalisation représenté, les plaques en tôle 13 sont toutes identiques,ce qui donne une production très rationnelle Les empreintes n'ont 35 pas besoin d'être agencées en nervurescomme dans l'exem- 8 ple de réalisation représenté Elles peuvent posséder n'importe quelle forme et,le cas échéant,être également agencées en dispositif donnant de la turbulence Ces empreintes peuvent également n'être prévues que sur 5 l'une des deux plaques 13 formant un couple Mais el- les doivent alors s'étendre sur toute l'épaisseur de la chambre de passage plate pour venir en contact avec la partie ,saillante non déformée de l'autre plaque du même couple. REVENDICATIONS 1 Echangeur de chaleur comprenant un paquet de tubes plats ( 10) qui, pour former des chambres de passage ( 11) pour l'air, sont maintenus à distance les 5 uns des autres par des lamelles ( 12) et dont chacun est constitué d'un couple de plaques de tôle ( 13)>qui sont maintenues à distance l'une de l'autre par des entretoi- ses ( 14,15,16) en forme de baguettes afin de former deux chambres de passage antiparallèles pour le milieu à refroidir, l'une des extrémités de chaque tube plat ( 10) débouchant dans un boite de raccordement ( 24) ayant une ouverture d'entrée ( 28) et une ouverture de sortie ( 29) pour le milieu à refroidirtandis que l'autre extrémité débouche dans une chambre de renvoi, caractérisé en ce 15 que la chambre de renvoi est formée par des parties sail- lantes ( 17) des plaques ( 13) appartenant au tube plat ( 10), ces plaques faisant saillie au-dessus des extrémités du tube plat ( 10) et communiquant entre elles par des em- preintes( 19) ménagées dans au moins une partie saillan- 20 te ( 17). .CLMF: 2Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les entretoises en forme de ba- guette, qui maintiennent les bords extérieurs des plaques ( 13) d'un tube plat ( 10) à distance les uns des autres, 25 sont formées pour chaque tube plat ( 10), d'une baguette ( 14) unique recourbée en forme de U et dont l'âme ( 18) 25232 e ~ délimite la charere -e ren-: vers l'exr-5 3 Shanceur de : ale-_ seein La re;end:ica- tion 1 ou 2, caractérisé en ce C-e es e-rreitles 'I 9 ménagées dans les deux parzies sai an-es i 17 i des pla- 5 ques de chaque couple de plaques sent pré _es ez d Lszc- sées de manière à se toucher dans le ian rmd:a de la chambre de renvoi. 4 Echangeur de chaleur selon la revencica- tion 2 ou 3, caractérisé en ce que 'âme ~ 185 de la 10 baguette ( 14) recourbée en forme de U est recourbée conformément au contour de la partie saillante ô'7) et en ce que les empreintes sont agencées en nervures ( 9 ' recourbées s'étendant de manière équidistance par rap- port a l'âme ( 18). 15 5 Echangeur de chaleur selon i'une des reven- dications 1 a 4, caractérisé en ce que les deux charbres de passage antiparallèles de chaque tube plat ( 10) sont séparées l'une de l'autre par une baguette rectili- gne ( 16) qui s'étend de la boite de raccordemern 24 20 jusqu'à la chambre de renvoi.