Brevet FR2592146A1 — publié le 19870626

La présente invention concerne un échangeur de chaleur, en particulier pour un équipement de chauffage et/ou climatisation de véhicule, avec au moins deux blocs échangeurs qui comportent des faisceaux de tubes parallèles pratiquement identiques et sont-dis- posés côte à côte de façon que leurs tubes soient sensiblement coaxiaux, avec au moins un raccord dans lequel débouchent les extrémités libres des tubes des blocs échangeurs, et avec des tubulures d'alimentation et de départ de l'échangeur de chaleur. Un tel échangeur de chaleur est décrit dans la demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n" 29 30 747. Un réservoir intermédiaire est dans ce cas prévu comme raccord entre les deux blocs échangeurs. Les divers tubes des deux blocs échangeurs sont sensiblement coaxiaux et débouchent dans le réservoir intermédiaire. Ce dernier est creux, de sorte que tous les tubes d'un bloc échangeur sont reliés à tous les tubes du second bloc échangeur. I1 en résulte que la pression exercée sur le fluide dans le réservoir intermédiaire diminue, notamment par suite des dimensions relativement grandes de la cavité dudit réservoir.Toujours par suite du volume relativement grand de la cavité du réservoir intermédiaire, une "eau morte" s'accumule dans ce dernier; il s'agit de fluide échangeur qui, en service, séjourne pendant une période prolongée dans le réservoir intermédiaire. Ce temps de séjour élevé entraîne un refroidissement du fluide et par suite une différence de température entre les deux blocs échangeurs. L'invention vise à réaliser l'échangeur de chaleur du type précité de façon à éviter toute perte de charge sensible dans le raccord et la formation d"'eau morte" dans la mesure du possible. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le raccord comporte, pour le raccordement de tubes individuels coaxiaux des blocs échangeurs voisins, des passages séparés avec étanchéité et présentant sensiblement la même section que les tubes. Par suite du raccordement des tubes individuels des blocs échangeurs voisins à l'aide de passages séparés et de même section que les tubes, cet accouplement ne représente ni un étranglement, ni un évasement pour le fluide échangeur. La pression s'exerçant sur le fluide ne varie donc que légèrement à l'intérieur du raccord, en fonction de la forme des passages et notamment de leur tracé et de la précision d'assemblage du raccord et des blocs échangeurs. Il est utile de réaliser des passages sensiblement rectilignes et de les disposer coaxialement aux tubes. Une variation de pression à l'intérieur du raccord est ainsi limitée à un minimum. Dans les deux cas, l"'eau morte" se limite à un faible volume résiduel du fluide échangeur, qui s'accumule dans la zone d'aboutement des tubes et des passages. Cette "eau morte" résiduelle n' exerce toutefois aucune influence sur la température du fluide échangeur, par suite de son faible volume. Pour assurer l'étanchéité de la liaison entre les tubes individuels et les passages, des lèvres d'étanchéité sont prévues sur le raccord, aux deux extrémités des passages, qu'elles entourent individuellement. Lorsque les extrémités des tubes des blocs échangeurs sont fixées dans des plaques tubulaires, il est possible d'une part de disposer des lèvres d'étanchéité à peu près coaxialement autour des passages et de placer entre les plaques tubulaires et les lèvres d'étanchéité des joints constitués par des barrettes annulaires ayant sensiblement le même diamètre que les lèvres d'étanchéité, et d'autre part, de disposer les lèvres d'étanchéité en rectangle autour des passages et de placer entre les plaques tubulaires et les lèvres d'étanchéité des joints constitués par des rectangles correspondants. Lorsque les tubes des blocs échangeurs contiennent des déflecteurs, il convient de munir les passages de nervures en saillie vers l'intérieur. On interdit ainsi la translation par le mouvement du fluide échangeur des déflecteurs dans le sens de l'écoulement. Des barrettes sont prévues sur les côtés extérieurs du raccord pour la liaison rapide entre ce dernier et le bloc échangeur voisin. Les barrettes pénètrent pour ce faire dans des gorges des plaques tubulaires. Pendant l'assemblage du raccord et des blocs échangeurs, le bord de la gorge est replié sur la barrette introduite du raccord, qui est ainsi solidement maintenu entre les deux blocs échangeurs. D'autres barrettes sont prévues sur le raccord pour l'assemblage de ce dernier et des blocs échangeurs voisins, et des outils agissent sur elles pendant l'opération d'assemblage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est le plan d'un échangeur de chaleur selon l'invention, constitué par deux blocs accouplés par un raccord; la figure 2 représente le détail Q de l'échangeur de chaleur selon figure 1; la figure 3 représente ltéchangeur de chaleur selon figure 1, vu dans la direction de la flèche Z sur la figure 1; la figure 4 est la coupe suivant le plan A-A de l'échangeur de chaleur de la figure 3; la figure 5a représente le raccord de l'échangeur de chaleur selon figure 4, vu dans les directions de la flèche X1 sur la figure 4 (lèvres d'étanchéité rondes); la figure 5b représente le raccord de l'échangeur de chaleur selon figure 4, vu dans la direction de la flèche X2 sur la figure 4 (lèvres d'étanchéité rectangulaires); la figure 6a représente le joint d'étanchéité entre le raccord et le bloc gauche de l'échangeur de chaleur selon figure 4 (lèvres d'étanchéité rondes), vu dans la direction de la flèche Y1 sur la figure 4; la figure 6b représente le joint d'étanchéité entre le raccord et le bloc droit de l'échangeur de chaleur selon figure 4 (lèvres d'étanchéité rectangulaires), vu dans la direction de la flèche Y2 sur la figure 4; la figure 7 est la coupe suivant le plan B-B de l'échangeur de chaleur de la figure 4; et la figure 8 représente le détail P de la coupe de la figure 7. Les figures 1 et 3 représentent un échangeur de chaleur 10, essentiellement constitué par un bloc gauche 12 et un bloc droit 13, disposés côte à côte et dont les côtés en regard sont accouplés par un raccord 50. Les côtés libres opposés des deux blocs échangeurs 12 et 13 portent des boîtes à eau 15 et 16 munies de tubulures 17 et 18. La tubulure 17 assure l'alimentation de l'échangeur de chaleur 10 et la tubulure 18 le départ. Le fluide circule ainsi dans l'échangeur de chaleur 10 suivant la direction indiquée par la flèche 20. La figure 4 montre que les deux blocs échangeurs 12 et 13 sont essentiellement constitués par des tubes rectilignes 22, dans lesquels sont disposés des déflecteurs 24 et qui sont entourés par des ailettes 23. Le plan des ailettes 23 est perpendiculaire aux axes des tubes 22, qui sont tous parallèles entre eux et, sur les figures 1 et 3, parallèles au plan principal de l'échangeur de chaleur 10. Les tubes 22 sont fixés par une plaque tubulaire 26, par insertion dans des passages 27 de cette dernière. Les tubes 22, ailettes 23, plaques tubulaires 26 et déflecteurs 24 sont réalisés dans un matériau conducteur de la chaleur, tel que cuivre, et sont assemblés par brasage par exemple pour former un bloc échangeur 12 ou 13 stable. Les faisceaux de tubes parallèles 22 des deux blocs échangeurs 12 et 13 sont pratiquement identiques, c'est-à-dire que tous les tubes présentent le même diamètre et sensiblement les mêmes écartements. Comme le montre la figure 4, les deux blocs échangeurs 12 et 13 sont disposés côte à côte, de façon que leurs tubes 22 soient alignés coaxialement. Le raccord 50, disposé entre les extrémités en regard des tubes 22 des deux blocs échangeurs 12 et 13, est essentiellement constitué par des passages 36 et 46 reliant les tubes 22 correspondants des blocs échangeurs 12 et 13. Les passages 36 et 46 sont rectilignes, présentent sensiblement le même diamètre et par suite aussi sensiblement la même section que les tubes 22 et sont alignés coaxialement sur ces derniers. La longueur des passages 36 et 46 est légèrement inférieure à l'écartement des extrémités en regard des tubes 22 des deux.blocs échangeurs 12 et 13. Cet écartement est sensiblement constant par suite de la disposition parallèle et coaxiale des tubes 22 et de la construction identique des blocs échangeurs 12 et 13. Des lèvres d'étanchéité sont prévues aux deux extrémités des passages 36 et 46, c'est-à-dire sur les deux faces frontales du raccord 50, et séparent avec étanchéité les divers passages. Une première forme de réalisation de telles lèvres d'étanchéité est représentée sur la partie gauche de la figure 4, c'est-à-dire dans le plan de joint du raccord 50 et de l'échangeur de chaleur 12, et une seconde forme de réalisation est représentée sur la partie droite de la figure 4, c'est-à-dire dans le plan de joint du raccord 50 et du bloc échangeur 13. La première forme de réalisation est décrite ci-dessous à l'aide des deux figures 5a et 6a. La partie gauche des figures 4 et 5a représente des lèvres d'étanchéité 42 qui entourent coaxialement chaque passage 46. La figure 6a représente, à une échelle plus faible que celle de la figure 5a, un joint d'étanchéité 54 qui selon la partie gauche de la figure 4 se trouve entre le raccord 50 et le bloc échangeur 12. Le joint d'étanchéité 54 est essentiellement constitué par des barrettes annulaires 541, un jonc 542 et des pattes de liaison 543. Le diamètre des barrettes circulaires 541 est sensiblement égal à celui des lèvres d'étanchéité 42. Le jonc 542 de forme rectangulaire entoure toutes les barrettes annulaires 541. Les pattes de liaison 543 relient les diverses barrettes annulaires 541 et le jonc 542.Comme le montre la partie gauche de la figure 4, le joint 54 disposé entre la plaque tubulaire 26 et les lèvres d'étanchéité 42 sépare avec étanchéité tous les passages 46. Les zones latérales situées dans les régions d'aboutement des tubes 22 et des passages 46 présentent un très faible volume, de sorte que peu d"'eau morte" peut s'accumuler. La seconde forme de réalisation précitée des lèvres d'étanchéité est décrite ci-dessous à l'aide de la partie droite des figures 4, 5b et 6b. La partie droite des figures 4 et 5b montre que dans cette forme de réalisation, des lèvres d'étanchéité 32 rectangulaires entourent chaque passage 36. Les lèvres d'étanchéité 32 des divers passages 36 sont réunies en un ligament central 321, des ligaments transversaux 322 et une moulure circulaire 323. La figure 6b représente de même un,joint d'étanchéité 53 constitué par un ligament central 531, un jonc 532, des ligaments transversaux 534 et des pattes de liaison 533. Ils s'appliquent sur le ligament central 321, les ligaments transversaux 322 et la moulure circulaire 323 des lèvres d'étanchéité 32. (La figure 6b est représentée à plus faible échelle que la figure 5b).Comme le montre la partie droite de la figure 4, le joint d'étanchéité 53 disposé entre la plaque tubulaire 26 et les lèvres d'étanchéité 32 assure une séparation étanche des divers passages 36. Comme le montre la figure 4, des barrettes 31 et 41 sont prévues sur les deux faces frontales du raccord 50 pour le raccordement aux blocs échangeurs 12 et 13 voisins. Les plaques tubulaires 26 des deux blocs échangeurs 12 et 13 comportent dans ce but des gorges 28 dans lesquelles s'engagent les barrettes 31 ou 41. Comme le montre aussi la figure 4, les joints d'étanchéité 53 et 54 s'étendent dans la zone des gorges 28, de sorte que la face des barrettes 31 ou 41 en regard des blocs échangeurs 12 et 13 s'applique sur les joints 53 ou 54. La figure 4 représente le raccord 50 assemblé avec les deux blocs échangeurs 12 et 13, le bord des gorges 28 étant replié sur les barrettes 31 ou 41. Ce bord replié est repéré par la référence 29 sur la figure 4. Le raccord 50 est ainsi solidement fixé entre les deux blocs échangeurs 12 et 13. La figure 7 est la coupe du raccord 50 selon figure 4 le long du plan B-B, sur laquelle on reconnaît de nouveau les divers passages 36 et 46. Le détail P de la figure 7 représenté à la figure 8 montre que des nervures 70 sont prévues avec une faible saillie à l'intérieur des passages 36 et 46. Les nervures 70 fixent les déflecteurs 24 précités dans leur position. Le raccord 50 porte finalement selon figure 7 des barrettes 66 et 67 décrites ci-dessous à l'aide de la figure 2. La figure 2 représente le détail Q de la figure 1, c'est-à-dire une partie de chacun des blocs échangeurs 12 et 13 et le raccord 50 lors de leur assemblage. Le bloc échangeur 12 est fixé par des outils de maintien 64. Des outils de compression 62 et 63 bloquent d'une part le raccord 50 et repoussent d'autre part les barrettes 41 dans la gorge 28 du bloc échangeur 12. L'outil 62 s'applique sur une des barrettes 66 pour produire une pression, tandis que l'outil 63 entraîne la barrette 67. Il est également possible d'utiliser un seul des deux outils représentés ou un outil similaire au lieu des deux outils de compression 62 et 63 différents représentés à la figure 2. Lorsque les barrettes 41 du raccord 50 se trouvent comme précédemment indiqué dans les gorges 28 du bloc échangeur 12, les bords de la plaque tubulaire 26 sont repliés sur les barrettes 41 à l'aide des outils de fermeture 60. Les parties repliées sont repérées par la référence 29, comme précédemment indiqué. Sur la figure 2, les barrettes 66 et 67 sont disposées sur la face extérieure du raccord 50. Il est également possible de prévoir de telles barrettes ou des gorges correspondantes en d'autres points du raccord 50. Il convient alors de réaliser les barrettes 66 ou 67 ou d'autres barrettes destinées au montage de façon à permettre leur utilisation pour l'assemblage du raccord 50 et des deux blocs échangeurs 12 et 13. Il convient de réaliser le raccord 50 en matière plastique et d'utiliser des joints d'étanchéité 53 ou 54 en caoutchouc. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'etre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Echangeur de chaleur, en particulier pour un équipement de chauffage et/ou climatisation de véhicule, avec au moins deux blocs échangeurs qui comportent des faisceaux de tubes parallèles pratiquement identiques et sont disposés côte à côte de façon que leurs tubes soient sensiblement coaxiaux, avec au moins un raccord dans lequel débouchent les extrémités libres des tubes des blocs échangeurs, et avec des tubulures d'alimentation et de départ de l'échangeur de chaleur, ledit échangeur étant caractérisé en ce que pour le raccordement de tubes (22) individuels coaxiaux des blocs échangeurs (12, 13) voisins, le raccord (50) comporte des passages (36, 46) séparés avec étanchéité et présentant sensiblement la même section que les tubes (22). 2. Echangeur de chaleur selon revendication 1, caractérisé en ce que les passages (36, 46) sont sensiblement rectilignes et disposés coaxialement aux tubes (22). 3. Echangeur de chaleur selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que des lèvres d'étanchéité (32, 42) sont prévues aux deux extrémités des passages (36, 46) du raccord (50) et entourent individuellement chaque passage (36, 46). 4. Echangeur de chaleur selon revendication 3, caractérisé en ce que les extrémités des tubes (22) des blocs échangeurs (12, 13) sont fixées par des plaques tubulaires (26) et des joints d'étanchéité (53, 54) sont disposés entre les plaques tubulaires (26) et les lèvres d'étanchéité (32, 42). 5. Echangeur de chaleur selon revendication 4, caractérisé en ce que les lèves d'étanchéité (42) sont sensiblement coaxiales aux passages (46) et les joints d'étanchéité (54) sont essentiellement constitués par des barrettes annulaires (541) sensiblement de même diamètre que les lèvres d'étanchéité (42). 6. Echangeur de chaleur selon revendication 4, caractérisé en ce que les lèvres d'étanchéité (32) sont disposées en rectangle autour des passages (36) et les joints d'étanchéité (53) sont essentiellement constitués par des rectangles correspondants (531 à 534). 7. Echangeur de chaleur selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les passages (36, 46) comportent des nervures (70) en saillie vers 8. Echangeur de chaleur selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que des barrettes (31, 41) sont prévues sur le raccord (50) aux deux extrémités des passages (36, 46), et maintenues par les blocs échangeurs (12, 13) voisins. 9. Echangeur de chaleur selon revendication 8, caractérisé en ce que les extrémités des tubes (22) des blocs échangeurs (12, 13) sont fixées par des plaques tubulaires (26) et les barrettes (31, 41) du raccord (50) pénètrent dans des gorges (28) des plaques tubulaires (26). 10. Echangeur de chaleur selon une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que des barrettes (66, 67) sont prévues sur les côtés extérieurs du raccord (50) sensiblement parallèles aux passages (36, 46) pour l'assemblage du raccord (50) et des blocs échangeurs (12, 13) voisins. 11. Echangeur de chaleur selon une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par la réalisation du raccord (50) en matière plastique. 12. Echangeur de chaleur selon une quelconque des revendications 1 à 11, caractérise par l'emploi de joints d'étanchéité (53, 54) en caoutchouc entre le raccord (50) et les blocs échangeurs (12, 13).