Brevet FR2528562A1 — publié le 19831216

Turbulateur pour un échangeur de chaleur à faisceau de tubes et échangeur comprenant de tels turblateurs. L'invention concerne un turbulateur destiné à être placé dans un tube de circulation d'un fluide pour y augmenter ou favoriser la formation de turbulences, en particulier lors- que le tube fait partie du faisceau d'un échangeur de cha- leur du type utilisé dans un véhicule automobile, et elle concerne également les échangeurs de chaleur dont les tubes sont pourvus de tels turbulateurs. Il est déjà connu de placer des turbulateurs dans les tubes d'un échangeur de chaleur dans lesquels circule un fluide, afin d'augmenter le rendement de l'échangeur par la forma- tion de turbulences de l'écoulement de fluide dans les tubes. Jusqu'à présent, les turbulateurs sont souvent des bandes rectangulaires de forme très allongée, très minces, en un mé- tal ductile tel que-l'aluminium, qui comportent sur leurs deux faces des saillies formées par des crevés de la bande. On a constaté toutefois que ces turbulateurs sont déforma- bles et peu faciles à introduire dans des tubes, notamment dans des tubes de section transversale oblongue ou ovale, en raison-de la minceur des bandes formant le turbulateur et de la présence des saillies sur les deux faces des bandes. L'invention a notamment pour but de pallier ces inconvénients et elle propose à cet effet un turbulateur propre à être placé dans un tube de circulation d'un fluide, caractéri- sé en ce qu'il comprend deux barres longitudinales parallè- les reliées entre elles par des entretoises formant des saillies perpendiculairement au plan longitudinal médian dé- terminé par les axes desdites barres longitudinales parallè- les. Avantageusement, le turbulateur selon l'invention est obte- nu en une seule pièce par moulage par injection de matière plastique. Le turbulateur selon l'invention est sensiblement indéfor- mable dans son plan longitudinal médian et assez peu défor- mable par flexion perpendiculairement à ce plan, de sorte qu'il peut être introduit et déplacé par coulissement très facilement dans le tube à l'intérieur duquel il doit être disposé. Selon une autre caractéristique de l'invention, les deux barres longitudinales parallèles du turbulateur sont reliées à leurs extrémités par des barres transversales Cette mesure facilite encore l'introduction du turbulateur dans un tube. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les saillies formées par les entretoises perpendiculairement au plan longitudinal médian du turbulateur sont plus hautes dans la partie médiane des entretoises qu'à leurs extrémités. On assure ainsi un très bon guidage du turbulateur lors de son introduction dans un tube de section transversal-e-oblon gue ou ovale, ainsi qu'une diminution des pertes de charge et un guidage du fluide circulant dans le tube. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue agrandie en plan d'un turbulateur selon l'invention. La figure 2 est une vue en section selon la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue en section selon la ligne III-III de la figure 1. La figure 4 est une vue à plus grande échelle d'une partie du turbulateur, dans la direction indiquée par la flèche IV. La figure 5 est une vue d'extrémité du turbulateur logé dans un tube à section transversale ovale. Le turbulateur 10 représenté aux dessins est en matière plas- tique telle que du polypropylène, éventuellement chargé de fibre de verre, de talc, ou d'une autre matière, et est obte- nu en une seule pièce par moulage par injection. Il comprend essentiellement deux barres longitudinales paral- lèles 12 et 14, qui sont rectilignes et à section par exem- ple circulaire sur sensiblement toute leur longueur Ces bar- res longitudinales sont reliées entre elles, à leurs extrémi- tés, par deux barres transversales 16 et 18, rectilignes, qui sont par exemple à section transversale oblongue, comme re- présenté en figure 2, la plus grande dimension de cette sec- tion étant parallèle b la direction d'écoulement du fluide à son entrée et à sa sortie du tube Ces barres transversa- les 16 et 18 ont une longueur légèrement inférieure à la dis- tance entre les barres longitudinales 12 et 14 et sont raccor- dées à des parties d'extrémités obliques 20 desdites barres longitudinales qui forment en quelque sorte des chanfreins facilitant l'introduction du turbulateur 10 dans le tube. Les barres longitudinales 12 et 14 sont également reliées entre elles par des entretoises 22 et 24 qui s'étendent en oblique, par exemple à 45 environ, entre les barres 12 et 14 et qui forment entre ces barres une ligne brisée sensi- blement en zigzag. Les entretoises 22 et 24 forment, par rapport au plan longi- tudinal médian 26 défini par les axes longitudinaux des bar- res 12 et 14, des saillies qui sont alternativement au-dessus et au-dessous de ce plan, les entretoises 22 étant (en figu- re 1) au-dessus du plan du dessin, tandis que les entretoi- ses 24 sont en dessous de ce plan. Les entretoises sont raccordées aux barres longitudinales 12 et 14 par des parties d'extrémités 28 qui sont parallèles à ces barres et qui font donc un angle de 135 environ avec la partie médiane de l'entretoise correspondante L'épaisseur de ces parties d'extrémités 28 diminue progressivement (figu- re 4) jusqu'à s'annuler sensiblement, et elles sont sensible- ment superposées deux à deux sur une même barre longitudina- le 12 ou 14, de part et d'autre dudit plan médian 26, cette mesure facilitant l'écoulement de la matière plastique lors du moulage du turbulateur. Au moins certaines des entretoises, par exemple les entretoi- ses 22 comprennent, sensiblement en leur milieu, un plot cy- lindrique 30 dont l'axe est perpendiculaire au plan moyen 26 et dont le diamètre est égal ou légèrement supérieur à la dimension transversale de l'entretoise dans le plan de la figure 1 Ces plots facilitent l'écoulement de la matière plastique d'une extrémité à l'autre des entretoises lors du moulage du turbulateur et, en outre, forment des surfaces d'appui sur lesquelles viendront porter des doigts d'éjection pour le démoulage du turbulateur. Comme représenté en figure 1, les autres entretoises 24 peu- vent éventuellement comporter des plots cylindriques analo- gues 32. Au moins l'une des barres longitudinales, par exemple la bar- re 14, présente entre ses extrémités une ou plusieurs zones 34 en retrait vers l'autre barre longitudinale 12, cette zone ou ces zones 34 correspondant aux points d'injection de la matière plastique lors du moulage du turbulateur Ainsi, s'il se forme une bavure de matière plastique en un point d'injec- tion lors du moulage du turbulateur, cette bavure ne fera pas saillie par rapport au reste de la barre longitudinale 14 et ne gênera pas l'introduction du turbulateur dans un tube. Les saillies formées par les entretoises 22 et 24 de part et d'autre du plan médian 26 ont une dimension (perpendiculaire- ment au plan 26) plus importante dans leur partie médiane qu' au voisinage de leurs extrémités de raccordement aux barres 12 et 14 (figure 3 et 5) Les sommets de ces saillies sont légèrement convexes. Un turbulateur selon l'invention est destiné, en particulier, à être introduit dans un tube rectiligne 35 à section trans- versale de forme circulaire ou oblongue, par exemple ovale. Le turbulateur est disposé à l'intérieur du tube 35 avec un jeu relativement faible d'une part, entre les barres longi- tudinales 12 et 14 et la surface interne du tube et, d'autre part, entre les sommets des saillies des entretoises et cette surface interne Les sommets des saillies formés par les par- ties médianes des entretoises sont raccordés aux extrémités de ces entretoises par des parties moins hautes ménageant, avec la surface interne du tube 35, des espaces 36 de passa- ge préférentiel du fluide circulant dans le tube 35 Ce flui- de prend donc, à l'intérieur du tube, un mouvement hélicol- dal par rapport à l'axe longitudinal du tube. La longueur du turbulateur 10 placé dans un tube 35 est infé- rieure à la longueur du tube. En général, les extrémités d'un tube 35 à section transver- sale oblongue sont conformées pour prendre une section transversale circulaire dont le diamètre est inférieur à la plus grande dimension transversale de la section oblongue du tube Ces extrémités cylindriques des tubes peuvent ainsi être montées plus facilement de façon étanche dans les trous cylindriques à section circulaire d'une plaque à tubes ou collecteur, et forment également des butées s'opposant à la sortie du turbulateur hors du tube Les barres transversales d'extrémité et les parties obliques 20 favorisent une bonne retenue du turbulateur dans le tube. Un turbulateur selon l'invention peut être introduit dans un tube beaucoup plus facilement qu'un turbulateur de la technique antérieure, en raison de sa rigidité Pour la mê- me raison, l'écoulement d'un fluide dans le tube ne provoque pas la sortie du turbulateur hors du tube. Revendications 1 Turbulateur propre à être placé dans un tube de circula- tion d'un fluide pour augmenter la turbulence de l'écoule- ment de fluide à l'intérieur du tube, en particulier pour un échangeur de chaleur à faisceau de tubes, destiné à un véhi- cule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend deux barres longitudinales parallèles ( 12, 14) reliées entre elles par des entretoises ( 22, 24) formant des saillies perpendiculai- rement au plan longitudinal médian ( 26) déterminé par les axes desdites barres longitudinales ( 12, 14). 2 Turbulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux barres longitudinales ( 12, 14) sont reliées à leurs extrémités par des barres transversales ( 16, 18). 3.-Turbulateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les entretoises ( 22, 24) s'étendent en oblique entre les barres longitudinales ( 12, 14) et forment entre ces bar- -20 res une ligne en zigzag. 4 Turbulateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les entretoises successives ( 22, 24) forment des saillies alternativement d'un côté et de l'autre dudit plan longitudinal médian ( 26) du'turbulateur ( 10). Turbulateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les saillies formées par les entretoi- ses ( 22, 24) par rapport au plan longitudinal médian ( 26) sont plus hautes dans la partie médiane des entretoises qu'à leurs extrémités. 6 Turbulateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les barres transversales d'extrémités ( 16, 18) ont, en section transversale, une forme allongée, par exemple oblon- gue, dont la plus grande dimension est parallèle à la direc- tion prévue d'écoulement du fluide. 7 Turbulateur selon la revendication 2 ou 6, caractérisé en ce que les barres transversales d'extrémités ( 16, 18) ont une longueur légèrement inférieure à la distance entre les barres longitudinales ( 12, 14) et sont reliées à des par- ties d'extrémités obliques ( 20) desdites barres longitudina- les. 8 Turbulateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé en une seule pièce par moulage par injection de matière plastique. 9 Turbulateur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une des barres longitudinales ( 14) présente au moins une zone ( 34) en retrait vers l'autre barre longitudinale ( 12), correspondant à un point d'injection de la matière plastique. Turbulateur selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les parties médianes de certaines entretoises ( 22) comportent un élargissement tel qu'un plot cylindrique ( 30), formant surface d'appui de moyens de démoulage. 11 Echangeur de chaleur à faisceau de tubes, en particulier pour un véhicule automobile, dans les tubes duquel sont lo- gés des turbulateurs du type décrit dans l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les turbulateurs ( 10) disposés dans les tubes ( 35) sont retenus entre les ex- trémités desdits tubes, montées à étanchéité dans les trous d'une plaque à tubes ou collecteur, en raison d'une modifi- cation de la forme en section transversale des extrémités des tubes. 12 Echangeur selon la revendication 11, caractérisé en ce que les tubes sont à secdtion transversale de forme oblongue, en particulier ovale, et en ce que les turbulateurs ( 10) sont logés à l'intérieur des tubes avec un jeu transversal faible.