Brevet FR2610712A1 — publié le 19880812

La présente invention concerne les échangeurs de chaleur utilisés en tant qu'évaporateurs et plus particulièrement ceux de ces échangeurs qui comportent plusieurs jeux de tubes devant être alimentés de façon aussi uniforme que possible en fluide frigorigène pour que la dissipation thermique soit régulière sur toute l'étendue de l'échangeur. Des échangeurs du type rappelé ci-dessus sont mis en oeuvre en particulier pour la climatisation de l'habitacle des véhicules automobiles et, dans cette application, ils doivent être aussi compacts que possible pour permettre leur montage dans le boîtier de répartition et de climatisation, c'est-à-dire dans le boitier à partir duquel il est possible de diriger l'air soit vers le sol, soit vers des ouïes de climatisation et/ou des oules de désembuage. L'invention concerne plus particulièrement ceux des échangeurs dont les jeux de tubes sont reliés par des crosses de forme sensiblement semi-circulaire et dans lesquels un tube de chaque jeu est relié àune tubulure d'amenée du fluide frigorigène, tandis que les jeux de tubes sont par ailleurs reliés par une tubulure menant à l'aspiration d'un compresseur. Il est apparu que pour obtenir des résultats satisfaisants tout en réalisant une fabrication économique, il était indispensable de réduire le nombre d'opérations de montage tout en faisant en sorte que les pertes de charge pour le fluide en circulation soient faibles lorsque le fluide passe d'un tronçon de tube à un autre tronçon de tube et que tout écoulement tourbillonnaire ou autrement perturbé soit éliminé entre les tubulures d'amenée et les tubes de l'échangeur. Toujours dans le but de réduire les coûts de fabrication, il est apparu que les résultats ci-dessus devaient pouvoir être obtenus tout en utilisant des liaisons collées tant entre les tubes et les crosses qui les relient qu'entre les tubes, les tubulures d'amenée, et les tubes et tubulures d'aspiration. Le problème exposé ci-dessus est résolu selon l'invention. Conformément à l'invention, l'échangeur de chaleur formant évaporateur dans lequel des jeux de tubes sont reliés par des crosses tubulaires, certains au moins des jeux de tubes étant en outre reliés à des tubulures pour l'amenée respectivement l'aspiration d'un fluide frigorigène devant circuler dans chaque jeu de tubes, est caractérisé en ce que tant les tubes recevant les crosses que les tubes recevant chaque tubulure d'amenée présentent une portée formant butée de centrage respectivement pour les crosses et les tubulures. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, aux dessins annexés. La fig. 1 est une élévation, partie en coupe, d'un échangeur de chaleur faisant fonction d'évaporateur et mettant en oeuvre l'invention. La fig. 2 est une élévation partielle montrant des jeux de tubulures d'amenée pour un fluide frigorigène devant parcourir l'un des circuits de l'échangeur de chaleur de la fig. 1. La fig. 3 est une coupe, à plus grande échelle, et partielle d'une extrémité de l'un des tubes de l'échan- geur de la fig. 1. La fig. 4 est une coupe, à plus grande échelle, illustrant un détail de la fig. 1. La fig. 5 est une coupe, à plus grande échelle, d'un autre détail apparaissant à la fig. 1. L'échangeur de chaleur illustré par la fig. 1 comporte un faisceau de tubes désigné dans son ensemble par 1. Le faisceau 1 est constitué par des jeux de tubes 2, 2a..., 3, 3a... qui peuvent être constitués chacun seulement par deux tubes, par exemple pliés en épingle, ou par des jeux de deux tubes, les tubes constituant chaque jeu étant reliés par des crosses tubulaires 4, 4a... Chaque jeu de tubes comporte un tube d'entrée 5, Sa respectivement relié à l'une des tubulures 6, 6a. . . 6n d'un faisceau de tubulures désigné par 7 dont la longueur et la conformation de chacune des tubulures sont, de préférence, choisies pour que les pertes de charge de chacune des tubulures soient pratiquement identiques à partir d'un raccord d'amenée 8. Les tubes 2, 2a..., 3, 3a... destinés à recevoir les crosses tubulaires 4, 4a... sont conformés dans la zone délimitant leur embouchure de façon à présenter un épaulement conique 9 prolongé par une partie cylindrique 10 ou légèrement conique, elle-même prolongée par une partie évasée 11. Les crosses 4, 4a... sont de forme sensiblement semi-circulaires et présentent un diamètre qui correspond au diamètre interne de la partie cylindrique 10 des tubes tels que 2 et 2a devant être mis en communication. Les deux extrémités 41 et 42 de chaque crosse sont rétreintes comme illustré à la fig. 4, d'une valeur faible pour présenter une conicité sensiblement équivalente à celle de l'épaulement conique 9 de chaque tube comme illustré à la fig. 4.. Les extrémités rétreintes 41 42 sont destinées à venir prendre appui contre la paroi interne des épaulements coniques 9 correspondants, ce qui assure une étanchéité provisoire entre chaque tube 2 et chaque extrémité des crosses 4, 4a...Une colle auto-polymérisable 12 ou dont la polymérisation est provoquée par un traitement thermique ou chimique est mise en place dans la partie évasée 11 de chaque tube 2, 2a..., 3, 3a... lorsque ladite colle se trouve dans un état liquide lui permettant de mouiller tant la surface interne de la partie évasée 11 que la partie cylindrique 10 de chaque tube 2, 2a..., 3, 3.a... Le contact réalisé par la partie rétreinte 4 let l'épaulement 9 empêche tout écoulement de colle à l'intérieur des tubes tels que 2, 2a..., 3, 3a... Après la prise de la colle 12, l'étanchéité définitive est assurée entre les tubes et les crosses 4, 4a correspondantes. Les extrémités rétreintes 41' 42 et les épaulements 9 ont la fonction d'étanchéité exposée ci-dessus et, en outre, servent à assurer un centrage parfait de chaque crosse 4, 4a par rapport à deux tubes tels que 2 et 2a, ce qui fait que le fluide frigorigène circulant de l'un à l'autre des tubes n'est pas soumis à un mouvement perturbé comme cela pourrait être le cas si l'embouchure des crosses 4, 4a n'était pas régulièrement alignée avec le tube dans lequel elle est engagée. La liaison entre le tube d'entrée 5 de chaque jeu de tubes et chaque tubulure est assurée de façon similaire, mais étant donné que la section de passage des tubulures 6, 6a...6n est très sensiblement plus faible que celle des tubes 5, 5a... dans lesquels le fluide frigorigène doit être détendu et doit circuler, les extrémités desdits tubes 5, 5a... sont tout d'abord rétreintes en 13 comme montré à la fig. 5. Puis, au-delà de la partie rétreinte 13, les tubes 5, 5a... délimitent un tronçon cylindrique 14 prolongé par un segment conique 15, lui-même prolongé par un segment cylindrique 16 débouchant dans un tronçon évasé 17. Les tubulures 6, 6a...6n présentent des extrémités 61 sensiblement cylindriques dans lesquelles sont formés au moins deux jeux de saillies 18 et 19 décalées en hauteur. La fig. 5 montre que les saillies 18 viennent prendre appui contre le segment conique 15 tandis que l'extrémité 61 est engagée dans le tronçon cylindrique 14 du tube 5. Les saillies 19 qui sont diamétralement opposées, de même que les saillies 18 prennent appui contre le segment cylindrique 16, ce qui permet de centrer parfaitement chaque tubulures 6, 6a...6n par rapport au tube correspondant 5, Sa. L'axe géométrique des tubulures 6,6a,...6n étant confondu avec l'axe géométrique des tubes 5, Sa, il s'ensuit que la détente du fluide frigorigène amené par les tubulures 6, Ga. . 6n s'effectue de même manière dans chaque tube d'entrée 5, Sa ce qui évite toute perturbation d'écoulement du fluide frigorigène dans les différents jeux de tubes 2, 2a..., 3, 3a et ce qui permet, par conséquent, d'obtenir un échangeur thermique régulier sur toute l'étendue du faisceau de tubes 1. Comme précédemment, pour assurer l'étanchéité, de la colle 12 est versée dans le tronçon 17 des tubes 5, 5a..., cette colle de même que celle servant à relier les crosses 4, 4a... aux tubes 2, 2a sont polymérisées au cours d'une seule et même opération. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation, représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Echangeur de chaleur formant évaporateur dans lequel des jeux de tubes (2, 2a, 3, 3a...) sont reliés par des crosses tubulaires (4, 4a), certains au moins de jeux de tubes étant en outre reliés à des tubulures (6, 6a...6n) pour l'amenée respectivement l'aspiration d'un fluide frigorigène devant circuler dans chaque jeu de tubes, caractérisé en ce que tant les tubes recevant les crosses (4, 4a) que les tubes recevant chaque tubulure d'amenée (6, 6a) présentent une portée (9, 15) formant butée de centrage respectivement pour les crosses (4, 4a) et les tubulures (6, 6a). 2 - Echangeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la portée formant butée de' centrage est délimitée par un épaulement conique (9), respectivement par un segment conique (15) coopérant avec une extrémité (41) des crosses (4, respectivement 61) d'une tubulure d'amenée pour retenir une colle de liaison (12) remplissant une partie d'un tronçon évasé (11, 17). 3 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque crosse (4, 4a) présente des extrémités rétreintes (41' 42) prenant chacune appui contre l'épaulement conique (9) formé par les tubes (2, 2a..., 3, 3a...). 4 - Echangeur suivant l'une des revendications l à 3, caractérisé en ce que les tubulures d'amenée (6, 6a) présentent dans leur paroi des jeux de saillies (18, 19) prenant appui contre des segments (15, 16) des tubes d'entrée (5, 5a...). 5 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les jeux de saillies (18, 19) des tubulures d'amenée (6, 6a...) sont décalés en hauteur et en ce que chaque tube d'entrée présente un segment cylindrique (16) formé entre un segment conique (15) formant butée pour les saillies (18) tandis que les saillies (19) forment des éléments de centrage avec le segment cylindrique (16). 6 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en e que les jeux de tubes (2, 2a, 3, 3a...) présentent, à leur extrémité ouverte, une partie cylindrique (10) de diamètre élargi pour recevoir une extrémité de crosse (4, 4a) sans qu'il résulte une perte des charge notable pour le fluide en circulation. 7 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les tubes d'entrée (5, 5a...) présentent une partie rétreinte (13) dans laquelle sont délimités le tronçon cylindrique (14), le segment conique (15) et le segment cylindrique (16) coopérant avec chaque tubulure d'amenée (6, 6a. . . 6n) pour que l'axe géométrique de chaque tubulure d'entrée soit aligné avec l'axe géométrique du tube d'entrée correspondant.