Brevet FR2521710A1 — publié le 19830819

La pressente invention se rapporte à des échangeurs de chaleur et elle a trait plus particulièrement à un échangeur de chaleur comprenant un élément tubulaire formant un conduit fermé dans lequel un fluide d'échange de chaleur peut s'écouler, cet élément tubulaire étant monté n contact thermique avec un panneau émetteur ou collecteur de chaleur. Conformément à un aspect de la présente irvention, un échangeur de chaleur comprend un élément tubulaire formant un conduit fermé dans lequel un fluide d'échange de chaleur Deut s'écouler et un panneau émetteur ou collecteur de chaleur formé d'une matière en feuille d'une épaisseur essen tellement uniforme, ledit élément tubulaire et ledit panneau étant superposés de manière qu'il existe un contact ponctuel entre le panneau et l'élément tubulaire en des endroits espacés sur la longueur de l'élément tubulaire, Cet élément tubulaire étant soudé sur le panneau dans lesdits endroits. De préférence une série de saillies sont formées sur le panneau et l'élément tubulaire vient buter cotre elles lorsqu'il est superposé sur le panneau de façon à établir un contact ponctuel avec ce dernier en des endroits espacés sur sa longueur. Pour obtenir un contact thermique maximal entre l'élément tubulaire et le panneau, les points de contact entre l'élément tubulaire et les saillies du panneau doivent être aussi rapprochés que possible. Pour obtenir ce résultat, on peut ménager une série de petites saillies étroitement espacées sur la longueur de l'élément tubulaire. La hauteur des saillies doit autre suffisante pour maintenir une petite zone de contact entre chaque saillie et l'élément tubulaire, même si les saillies sont partiellement comprimées pendant le processus de soudage.Les saillies doivent également être réalisées suffisamment larges pour faire en sorte qu'elles entrent en contact avec l'élément tubulaire, bien qu'il puisse exister une certaine variation sur sa longueur du fait de tolérances de fabrication. Les dimensions réelles des saillies dépendent des matières utili sts mais elles sont essentiellement indépendantes du diamètre de l'élément tubulaire. Un modèla de pan@eau émetteur ou collecteur de chaleur peut par conséquent être utilisé avec une large gamme de diamètres d'élé-ents tubulaires.Er variente, la surface de l'élément tuoulaire qui ertre en contact avec le @anneau peut être pourvue d'ondulations de façon que, lorsque l'élément tubulaire est placé sur @@@ surface plane du panneau, il existe u@ contact porctuel entre l'élément tubulaire et le panneau en des endroits espacés sur la longueur de l'élément tubulaire. Lorsqu des saillies sont formées sur la anneau, elles peuvent être commodément fors par estampage de la matière en feuille en utilisant des techniques d'emboutissage ou de laminage. De me les ondulations prévues dans la surface de l'élément tubulaire peuvent être formées dans une opération. d'emboutissage, après que l'élément tubulaire a été conditionné à la configuration désirée. Le panneau peut se présenter sous la forme d'une matière en feuille qui est lisse, mises à part les saillies qui vienent buter cotre l'élément tubulaire, lorsqu'elles sot utilisées. Cependant, de préférence, le panneau est perforé et en particulier pourvu d'ouies de manière à améliorer l'écoulement de convection sur sa surface. Ces perfora tions peuvent être découpées par tout procédé approprié à condition qu'il ne produise pas un amincissement sensible de la feuille de matière autour de la périphérie de la partie découpée.Par exemple, un panneau pourvu d'ouïes peut être formé en utilisant une technique de cisaillage dans laquelle une feuille de matière est estampe entre deux matrices dans une presse. Lorsque des saillies sort prévues sur le panneau de manière à venir buter contre l'élément tubulaire, elles peuvent être formées en marne temps que les perforations ou ouïes. Conformément à un autre aspect de 13 présente invention, un procédé de fabrication d'ur. échangeur de chaleur consiste à superposer un panneau émetteur ou collecteur de chaleur, formé d'une matière en feuille d'une épaisseur essentiellement uniforme, et ur. élément tubulaire de manière qu'il existe un contact ponctuel entre le panneau et l'élément tubulaire an des endroits espacés sur la longueur dudit élément tubulaire, à bloquer le panneau et l'élément tubulaire entre deux électrodes et à appliquer un courant entre les électrodes pour souder l'élément tumulaire sur le panreau aux points de contact existant entre eux. Conformément à un mode préféré de réalisation, les électrodes peuvent s présenter sous la forme e barres s'étendant longitudin@lemert, qui peuvent être blcquées sur une longueur de l'élémert tubulaire de tarière que cet élément tubulaire puisse être soudé sur le panneau dans tous les points de contact avec lui répartis sur sa longueur, dans une seule opération.Après soudage d'une longueur de l'élé- ment tubulaire sur le panneau, les électrodes sont alors déolacées sur la longueur adjacente, et ainsi de suite, jusqu'à ce que l'élément tubulaire ait été soudé sur le panneau en tous les points de contact avec lui, sur la longueur dudit élément tubulaire. En variante, les électrodes peuvent se présenter sous la forme de galets de sorte que l'élément tubulaire et le panneau peuvent passer entre eux et être soudes ensemble progressivement, lorsque les points de contact entre l'élément tubulaire et le panneau passent entre les électrodes. D'autres avantages et caractéristiques de l'inven- tion seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels Fig. 1 est une vue en plan d'une partie d'un condenseur d'un réfrigérateur, réalisé conformément à la trésente inven- tison, Fig. 2 est une vue n élévation et en coupe, à échelle agran- die, faite suivant la ligne x-x de la fig. 1, Fig. 3 est une vue en élévation et en coupe, faite à échelle agrandie, suivant la ligne y-y de la fig. 1, Fig. 4 est une vue en plan ( à échelle agrandie ) d'une forme modifiée d'un panneau émetteur de chaleur qui peut être utilisé dans le mode de réalisation représenté sur la fig. 1, Fi. 5 et 6 montrent d'autres agencements de sailliesjqui peuvent être utilisés conformément à la présente invention, et Fig. 7 représente un autre procédé de fixation de l'élément tubulaire sur le panneau. Comme indiqué sur les figures 1 à 3 des dessirs ci-joints, un condenseur pour un réfrigérateur conprend un tube en serpentir 10 corportant ure plurelité de tronçons rectilignes essertiellement parallèles 11, reliés ertre eux par des tronçons incurvés 12. Un parreau é@etteur de chaleur 13 est pourvu d'une pluralité de r@@gées de saillies étroi trt espacées 14, ces ranges correspondent en position aux tronçons rectilignes 11 du tube en serpentin 10, de manière que les tronçons rectilignes 11 du tube 10 puissent être agencés de manière à entrer en contact avec les saillies 14 ot à établir des contacts ponctuels entre le tube 10 et le panneau 13 en des endroits espacés sur la logueur du tube 13. Le tube 10 est soudé sur le panneau 11 aux poi@ts de contact avec lui de minier a établir un contact thermique entre eux.Des colonnes d'ouïes 15 sont prévues entre deux tronçons parallèles 11 de chaque paire de tronçons du tube en serpentin 10 de manière à améliorer les courants de convection sur le panneau 13 et par conséquent l'extraction de chaleur à partir d'un réfrigérant passant dans le tube en serpentin 1O. Pour produire des condenseurs du tyce décrit cidessus, le panneau 13 est d'abord formé à partir d'un métal en feuille, les rangées de saillies 14 et les colonnes d'ouïes 15 étant formées par estampage de la feuille ou tole entre deux matrices montées sur des plateaux opposés d'ure presse. Par ce moyen, la feuille ou tôle peut être présentée entre les matrices pour former un parneau complet ou bien une longueur continue de tôle profilée dans laquelle des panneaux de la longueur nécessaire peuvent etre découpés.Le tube en serpentin 10 est ensuite assemblé avec le panneau 13 de manière qu'il entre en contact avec les saillies 14 et ur. tronçon 11 du tube 10 est bloqué sur une rangée correspondante de saillies 14 du panneau 13, entre deux électrodes s'étendant longitudinalement et couvrant toute la longueur du tronçon 11. On fait ensuite passer un courant entre les électrodes de manière que le tronçon 11 du tube soit soudé sur le panneau 13 aux endroits où il est an contact avec les saillies 14. le condenseur est ensuite présenté dans la machine de soudage jusqu'à ce que le tronçon suivart 11 du tube 10 soit bloqué entre les électrodes pus ce tronçon 11 est alors soudé sur le panneau 13 et 1 processus est poursuivi jusqu'à ce que tous les tronçons 11 aient été soudés sur le panneau 13. tr. variante, la machine de soudage peut être pourvue .e olusiaurs paires d'électrodes, chaque paire correspondant en position à un tronçon 11 du tube en serpentin 10 et couvrant toute la longueur du tronçon 11, de manière que tous les tronçons ll puissent être soudés en une seule opération.Pour des conden- seurs assez longs, les différentes paires d'électrodes peuvent seulement avoir une longueur suffisante pour couvrir une partie de chacun des tronçons 1l de l'élément tubulaire 10 et le condenseur peut alors être graduellement présenté dans la machine de soudage de façon que des longueurs successives de chaque tronçon 11 soient soudées sur le panneau 13. Dans une autre variante, la machine de soudage peut etre pourvue d'électrodes en forme de galets de maniere que chaque tronçon 11 du tube 10 et la section adjacente du panneau 13 pussent être bloqués entre les galets d'une paire et puissent être ensuite entraînés entre les qalets de façon que chaque point de contact entre le tube 10 et le panneau 13 passe successivement entre les galets et qu'une soudure soit formée entre eux. Lors de la formation des saillies 14 sur le panr.eau 13, de la matière est déplacée, en réduisant ainsi la longueur hors-tout de la tôle le long de la rangée de saillies 14. Par suite de cette réduction de longueur par comparaison aux bords de la tôle, qui reste plane, le panneau 13 a tendance à se déformer. On peut éliminer ou.réduire sensiblement ce problème de déformation en ménageant des fentes ou ouvertures 20 à intervalles réguliers le long de chaque rangée de saillies 14, comme indiqué sur la fig. 4. Ces fentes ou ouvertures 20 débouchent de manière à compenser la réduction de longueur imputable à la formation des saillies 14. En variante, ou en addition à l'utilisation de fentes ou d'ouvertures 20, or. peut agencer l'orientation etl ou le profil des saillies de façon à obtenir une structure plus équilibrée qui contribue à réduire la déformation du panneau. Par exemple, les saillies 21 peuvent etre reparties e rangées, sur la longueur de l'élément tubulaire, de tarière que chaque saillie 21 soit inclinée par rappcrt i l'axe de la rangée, comme indiqué sur la fig. 5 avec cet agencement des saillies 21, des rangées alternées de saillies 21 peuvent être inclinées dans des directions opposées.En variante, des saillies 22 en forme de V peuvent être disposées transversale- mer.t à l'orientation longitudinale de l'élément tubulaire, les sommets de saillies successives étant dirigés vers des côtés opposés de l'axe longitudinal de l'élément tubulaire, comme indiqué sur la fig. 6. Les panneaux 13 ayant la forme décrite ci-dessus peuvent être réalisés individuellement. Cependant il est commode de former ces panneaux a partir dùne bobine de tôle et de découper les panneaux à la longueur nécessaire dans la tôle profilée. Pour éviter la formation de bords vifs quand la tôle est coupée, il est nécessaire de faire en sorte que la coupe soit réalisée entre les ouïes successives au travers de la tôle.Cela est extrêmement difficile à réaliser d'une façon mécanisée et cela est presque impossible quand la tôle est soumise à la plus légère deformation. Pour remédier à cet inconvénient, on peut laisser, à intervalles réguliers sur la longueur de chaque colonne d'ouïes 15, une partie vierge 23 entre des ouïes adjacentes 15 de façon à créer une bande plane qui s'étend tranversalement à la tôle sur toute sa largeur. La tôle peut alors être découpée transversalement à une desdites bandes sans difficulté d façon à former un panneau 13 à la longueur nécessaire. On peut éliminer le problème de la déformation du panneau 13 à cause de la formation de rangées de saillies 14 en créant sur l'élément tubulaire 10 une surface ondulée 30 comme le montre la fig. 7. L'élément tubulaire 10 peut alors être assemblé avec le panneau 13 de telle sorte que la surface ondulée 30 entre en contact avec des parties planes du panneau 13 afin d'établir avec celui-ci des contacts ponctuels en des endroits espacés sur la longueur de l'élément tubulaire 10. L'élément tubulaire 10 peut alors être soudé sur le panneau 13 aux points de contact existants entre eux par l'un quelconque des procédés décrits ci-dessus. Seule la surface 30 de l'élément tubulaire 10 qui doit entrer en contact avec le panneau 13 a besoin d'être ondulée. Ces ondulations peuvent avantageusement être reali- sées par estampage de l'élément tubulaire entre le plateau d'une presse et une matrice appropriée montée sur le plateau opposé, après que l'élément tubulaire 10 ait été conditionne à la configuration nécessaire.Les critères ayant une influen- ce sur la profondeur et le pas des ondulations menacées dans la surface 30 de l'élément tabulaire 10 sot les mêmes que ceux qui ont une influence sur les dimensions correspon- dates des saillies formées sur le panneau 13 dans les modes de réalisation décrits ci-dessus. Cependant on doit prendre un soin supplémentaire pour faire en sorte que les ondulations ne limitent pas de façon sensible l'écoulement du fluide d'échange de chaleur dans les éléments tubulaires. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention ; par exemple, bien que dans les modes de réalisation décrits ci-dessus on fasse ir.tervenir un tube en serpentin 10, le profil du tube peut être modifié à volonté et/ou plusieurs longueurs de tube peuvent être fixées sur le panneau émetteur ou collecteur de chaleur. également bien que l'élément tubulaire décrit ci-dessus soit formé à partir d'un tube lisse, on peut utiliser un tube de n'importe quelle section. et il est avantageux d'employer un tube comportant des stries ou ondulations annulaires ou longitudinales en vue d'obtenir une plus grande étendue de surface. Bien qu'on ait décrit l'utilisation d'un panneau à ouïes, on peut employer d'autres formes de panneaux, par exemple perforés ou lisses. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend un élément tubulaire (10) formant un conduit fermé dans lequel peut s'écouler un fluide d'échange de ainsi qu'un panneau émetteur ou collecteur de chaleur (13), formé d'une matière en feuille d'une épaisseur essentiellement uniforme, ledit élément tubulaire (10) et ledit panneau (13) étant superposés de manière qu'il existe un contact p@nctuel entre le panneau (13) et l'élément tubulaire (10) er des endroits espacés sur la longueur de l'élément tubulaire (10), cet élément tubulaire (10) étant soudé sur le çanneau (13) dans lesdits end-cits. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que des saillies (14) sot formées sur le panneau (13?, l'élément tubulaire (10) venant buter contre celles-ci de manière à établir des points de contact en des endroits espacés sur la longueur de l'élément tubulaire (10). 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une série de petites saillies (14) étroitement espacees sont ménagées sur la longueur de l'élé- ment tubulaire (10). 4. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que des fentes (20) sont ménagées dans le panneau (13), lesdites fentes (20) tant positionnees entre des saillies successives (14) à intervalles espacés le Long de la série de saillies (14), 5. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les saillies (14) sot agencées de manière à réduire au minimum la déformation du panreau (13) 6. échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface (30) de l'élément tubulaire (10) qui entre en contact avec le panneau (13) est pourvue d'ondulations, cette surface ondulée (30) entrant en contact avec une partie plane du panneau (13) pour établir un contact ponctuel avec le panneau (13) en des endroits espacés sur la longueur de l'élément tubulaire (10). 7. Echangeur de chaleur selon l'ure quelconque des revendications 1 à o, caractérisé n ce que le panneau (13) est perforé de façon qu'aucun amincissement important ne soit créé dans la matière en feuille autour de la périphérie des perforations (15). 8. Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur, caractérisé e ce qu 'un panneau émetteur ou collecter de chaleur (13), formé d'ure matière en feuille d'une épaisseur essentiellement uniforme, et un element tubulaire (10) sont superposés de façon qu'il existe un contact ponctuel entre le panneau (13) et l'élément tubulaire (10) en des endroits espacés sur la longueur dudit élément tubulaire (10), e ce que le panneau (13) et l'élément tubulaire (10) sot bloqués entre deux électrodes et en ce qu'un courant est appliqué entre les électrodes pour souder l'élément tubulaire (10) avec le panneau (13) aux points de contact établis entre eux. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les électrodes se présentent sous la forme de barres s'étendant longitudinalement et bloquées le log d'une longueur de l'élément tubulaire (10), et en ce qu'on fait passer un courant entre lesdites électrodes de manière que l'élément tubulaire (10) soit soudé sur le panneau (13) en tous les points de contact entre eux le long de ladite longueur. 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les électrodes se présentent sous la forme de galets et en ce qu'on fait passer entre les galets l'élément tubulaire (10) assemblé avec le panneau (13) de manière qu'ils soient bloqués ensemble et soudés aux points de contact établis entre eux. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à10, caractérisé en ce que des perforations (15) sont découpées dans le panneau (lo), Is perforations (15) étant formées sans aucun amincissement important de la matière en feuille autour de la périphérie des perforations. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les perforations (15) sot formées par estampage d la matière en feuille entre deux matrices positionnees sur les plateaux d'une presse. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérise r- ce qu'une longueur continue de feuille ou tôle est pourvue de perforations (15), en ce que des panneaux (13) ayant la longueur nécessaire peuvent être déc@upés dans ledite longueur Continue, avant assemblage avec l'élément tubulaire (10), en ce que des bandes plates (23) s'étende@t sur toute la largeur de la tôle sont prévues à intervalles réguliers définissant des longueurs unitaires de manière que la tôle puisse être découpée au travers d'une desdites bandes (23) pour former un panneau (13) ayant la longueur nécessaire.