Brevet FR2538094A1 — publié le 19840622

1. La présente invention se rapporte aux échangeurs de chaleur du type à plaque Les échan- geurs de chaleur tels que les évaporateurs de réfri- gérant du type à plaque peuvent comporter des cen- tres d'air convolutés à volets, qui sont couramment fabriqués à partir de bandes de matériau, de manière très onéreuse Dans un tel procédé de fabrication, les rangées de volets sont d'abord formés sur la largeur de la bande de matériau lorsque celle-ci avance, après quoi la bande de matériau munie de volets, et en mouvement, est pliée suivant la forme convolutée désirée, pour finalement être coupée à une longueur correspondante à l'espace constitué entre les plaques formant des passages en tube ad- jacents Les plaques à centre d'air résultantes sont réunies à leurs crêtes aux passages tubulaires, d'ou il résulte que les espaces entre les circonvolutions définissent des passages d'air le long des ailettes formées par les longueurs de circonvolution Les volets relient les passages d'air adjacents sur leur longueur, et contribuent, de ce fait, à un échange de chaleur augmenté avec les ailettes formées par les longueurs de circonvolution. Dans une telle disposition, les passages tubulaires sont par exemple interconnectés par fluide, ou au moins reliés physiquement, à leurs extrémités opposées, par des tuyaux faisant partie intégrante des plaques Ces tuyaux sont constitués par le fait que les extrémités des plaques sont formées avec un prolongement en coupelle qui est relié à un prolon- gement identique formé sur la plaque du passage tu- bulaire adjacent Il est préférable, d'un point de vue résistance du noyau (pression de rupture) qu'un 2. tel prolongement en coupelle ait une coupe trans- versale circulaire. Cependant, un problème en découle, qui est qu'avec une telle coupelle ronde, l'air peut s'échapper des passages de centre d'air voisins (passage d'extrémité) à travers les volets de-ces derniers situés à l'entrée ou face frontale du noyau, passer autour de la coupelle ronde, et ensuite passer à travers les volets et revenir dans le passage de centre d'air d'extrémité sur la sortie ou face arrière du noyau Cette dérivation d'air n'est, par conséquent, pas en contact avec une grande partie de la surface de l'échangeur de chaleur, et donc peut ne pas être suffisamment refroidi Par exemple, des pertes de réfrigération jusqu'à cinq pour cent ont été mesu- rées avec une telle configuration de coupelle ronde. Une possibilité de résoudre ce problème était de former les passages tubulaires avec des déflecteurs qui empêchaient une telle dérivation d'air autour de la coupelle ronde Cependant, de tels déflecteurs ne se sont pas révélés entièrement satisfaisants. Suite à cela, les prolongements en cou- pelle ont été formés avec une coupe transversale en forme de "D" Une telle coupe transversale limite la dérivation d'air, à cause de son côté droit si- tué face au passage de centre d'air d'extrémité. Cependant, une telle solution abaisse sensiblement la force de rupture du noyau Le résultat net en est que, pour des résistances de noyau équivalentes, les passages tubulaires avec des coupelles en forme de "D" doivent être plus épais que ceux avec une cou- pelle ronde, ceci étant du à la non existence d'un 3. agencement d'étanchéité 6 conomiquement valable pour les derniers. Le problème à la base de la présente invention consiste à réaliser la construction d'un échangeur de chaleur qui permettrait d'utiliser une coupelle ronde pour avoir une résistance de noyau augmentée, et en même temps d'avoir une étanchéité peu onéreuse qui puisse éliminer efficacement toute dérivation d'air autour d'une telle coupelle ronde. Ce problème peut être résolu selon la présente invention par une modification très simple et peu chère, simplement sur les plaques convolutées à volets formant le centre d'air La solution sui- vant la présente invention implique simplement de -15 prendre la dernière circonvolution aux deux extrémi- tés des plaques à centre d'air, et de les rendre non perforées, grâce à quoi il est possible d'empê- cher toute fuite d'air depuis les passages de cen- tre d'air d'extrémité. Comme on le montrera dans la forme de réalisation préférée, avec la méthode conventionnelle de fabrication des plaques à centre d'air, la seule chose qu'il convient de faire est de simplement fer- mer ou rabattre les volets déjà formés de la derniê- re circonvolution aux deux extrémités des plaques à centre d'air, après que ces plaques aient été cou- pées à leur longueur. En alternative, par l'utilisation d'un outillage approprié, et la connaissance de la lon- gueur exacte des plaques à centre d'air, il est pos- sible d'éliminer simplement les volets de la circon- volution éventuellement fornae à chaque extrémité de la plaque (en d'autres termes, simplement de ne pas 4. former les volets dans cette région). Selon la présente invention, et en utili- sant la coupelle ronde, l'épaisseur du passage tubu- laire peut être rendue plus fine sans sacrifier ni la pression de rupture ni l'effet de réfrigération. De plus, la présente invention peut être adaptée à d'autres types d'échangeur de chaleur ayant des pla- ques à centre d'air convolutées à volets, qui ont le même problème de fuite d'air. La Figure 1 est une vue en plan d'un échangeur de chaleur constituant une forme de réalisa- tion proférée de la présente invention, l'échangeur de chaleur étant du type à plaque ayant des plaques à centre d'air Cette vue montre l'échangeur progres- sivement dévoilé de gauche à droite de manière à en révéler les différentes parties; La Figure 2 est une vue en élévation partielle montrant deux passages tubulaires empilés et une partie d'un #tr OisièMe ces éléments formant une partie de l'échangeur de chaleur représenté sur la figure 1; La Figure 3 est un agrandissement d'une vue en élévation partielle d'une partie d'extrémité d'une plaque à centre d'air représentée sur la figu- re 2; et La figure 4 est une vue en coupe partiel- le prise suivant la ligne 4-4 de la figure 3 - En se référant aux dessins, on y voit un échangeur de chaleur du type à plaque adapté à être utilisé comme évaporateur de réfrigérant Comme le montrent les figures 1 et 2, l'évaporateur com- porte un certain nombre de passages tubulaires 10 (seulement deux passages et une partie d'un troisième 5. sont montrés) chacun d'eux comprenant des plaques 12 et 14 Les plaques 12 et 14 sont formées suivant une configuration identique, comportant un prolonge- ment en coupelle 16 à chaque extrémité de la coupe transversale ronde et une bande d'interconnection 17 munie de nervures 18 échelonnées et imbriquées Les configurations sont telles qu'une plaque peut être inversée et tournée de 1800 par rapport à une autre, pour donner une paire de plaques empilables de manière à former, avec des extrémités interconnectées, un ensemble de n'importe quel nombre de passages tubulai- res. Les plaques 12 et 14 ont, de plus une configuration telle qu'un espace 20 est constitué entre des passages tubulaires adjacents pour recevoir une plaque ( 22) à centre d'air convolutée (ondulée). Les crêtes 24 de chaque plaque à centre d'air convolu- tées sont en contact avec les plaques formant les passages tubulaires adjacents, et la plaque est munie, en plus, de rangées de volets 26 Les volets de chaque rangée sont disposés sur la largeur de la plaque (voir figure 4) et s'étendent en longueur suivant chaque longueur de circonvolution (voir figure 3), de manière à donner un transfert de chaleur augmenté entre l'air et les ailettes ainsi formées par les longueurs de circonvolution. Les plaque de passages tubulaires et les plaques à centre d'air situées en longueur sont bra- sées ou soudées ensemble de manière à former un noyau d'échangeur de chaleur qui est utilisable par exem- ple comme évaporateur dans-un système de conditionne- ment ou de réfrigération d'air, dans lequel le ré- frigérant gazeux peut entrer dans le tuyau formé par les coupelles 16 contiguês à une extrémité du noyau, 6. puis passer à travers les passages tubulaires paral- lèles et enfin sortir par le tuyau similairement for- mé à l'autre extrémité du noyau. Ce mode de réalisation préféré de la présente invention, tel qu'il sera maintenant décrit, permet de conserver l'usage d'une méthode convention- nelle de fabrication des plaques à centre d'air Dans un tel procédé de fabrication, les centres d'air sont formés à partir d'une bande d'un rouleau en réserve de largeur voulue Tout d'abord, les rangées de vo- lets sont formés en travers par perçage et formage, et la bande à volets résultante est ainsi constituée suivant la forme convolutée voulue, et enfin coupée à une longueur correspondante à la distance entre les prolongements en coupelle Comme le montre la figure 4, la moitié des volets 26 A dans chaque ran- gée sont formés avec un angle en travers, par rap- port à la direction normale d'écoulement de l'air représenté par les flèches, et la moitié restante de volets 26 B dans chaque rangée sont formés suivant l'angle opposé Les passages d'air adjacents 28 for- més par les espaces entre les circonvolutions 30 sont ainsi interconnectés sur leur longueur, et une partie de l'air passant est forcé par les volets à angles opposés 26 A et 26 B de s'écouler entre les passages adjacents, tandis qu'il progresse depuis l'entrée ou face frontale du noyau jusqu'à la sortie ou face arrière du noyau, à travers la largeur des passages tubulaires Cependant, en conséquence, le passage d'air 28 E aux deux extrémités de chaque plaque à centre d'air serait normalement ouvert, permettant ainsi à l'air de s'échapper à travers les volets 26 A sur la face frontale, autour de la coupelle 16, puis à travers les volets 26 B de la 253 ? 394 7. face arrière du noyau; cette dérivation d'air ne serait ainsi, pas en contact avec une grande partie de la surface de l'échangeur de chaleur, et par con- séquent pourrait ne pas être suffisamment refroidie. Il pourrait ainsi y avoir une perte dans l'effetde réfrigération, et en fait une perte jusqu'à cinq pour cent dans l'effet de réfrigération a été mesu- rée dans la pratique, comme déjà mentionné. En conformité avec la présente invention, une telle fuite des extrémités des centres d'air est positivement éliminée simplement en fermant les volets déjà formés 26 E sur la circonvolution d'extrémité 30 E aux deux extrémités de la bande de centre d'air, comme le montrent les figures 2,3, et 4 Ceci peut être réa- lisé par toute méthode de formage de métal appropriée, par exemple par laminage, mouvement glissant ou pres- sage Dans la forme de réalisation préférée représen- tée, les deux rangées de volets dans la dernière cir- convolution entière de chaque plaque sont fermées, c'est-à-dire les deux dernières rangées à chaque ex- trémité de la plaque à centre d'air Cependant, c'est la dernière rangée de volets qui doit être primordia- lement fermée pour réaliser l'étanchéité la fermeture de la seconde rangée de volets à partir de l'extrémi- té est une mesure secondaire, ou de secours, contre les fuites d'extrémité. La solution ci-dessus aux fuites d'air depuis les extrémités d'une bande de centre d'air peut aussi s'adapter à d'autres échangeurs de chaleur du type à plaque ayant ce problème de fuite d'air. REVENDICATIONS 1 Echangeur de chaleur du type à plaque, dans lequel une plaque à centre d'air ( 22) convolutée, munie de rangées de volets ( 26) sur sa largeur, est située entre des passages tubulaires adjacents, caractérisé en ce que la plaque à centre d'air ( 22) a des extrémités non-perfo- rées ( 26 E) pour empêcher les fuites d'air à cet endroit. 2 Echangeur de chaleur suivant la revendication 1 dans lequel des passages tubulaires adjacents sont for- més par des plaques ayant des configurations en coupelle contigiies à leurs extrémités, la plaque à centre d'air convolutée ( 22) à volets étant située entre les plaques des passages tubulaires ( 28 E) adjacents, caractérisé en ce que la plaque à centre d'air ( 22) est munie d'au moins une rangée de volets ( 26) fermés de manière à empêcher la fuite de l'air depuis les extrémités de la plaque autour des configurations en coupelle contigiies ( 16). 3 Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, dans lequel des passages tubulaires adjacents sont for- més par des plaques ayant des configurations en forme ronde contigiies à leurs extrémités, la plaque à centre d'air convolutée ( 22) et à volets ( 26) étant située en longueur entre les plaques des passages tubulaires adjacents, ca- ractérisé en ce que la plaque à centre d'air ( 22) a, à ses deux extrémités, les volets ( 26 E) de la dernière circonvo- lution ( 30 E) fermés, de manière à empêcher la fuite de l'air depuis les extrémités de la plaque autour des configura- tions en forme ronde ( 16).