Brevet FR2713753A1 — publié le 19950616

L'invention se rapporte a un échangeur de chaleur comprenant un bloc se composant de plusieurs tubes parallèles et de multiples ailettes perpendiculaires à ceux-ci et comportant des trous de passage des tubes, chaque ailette comprenant au moins une ouverture ayant la forme d'une fente orientée sensiblement dans la direction de circulation de l'air, de sorte que ses parties se trouvant latéralement à côté de l'ouverture ne sont reliées que par des baguettes étroites et les ouvertures comportant le long de leurs bords parallèles à la direction de la circulation de l'air un rabat relevé qui prend appui contre l'ailette suivante. Dans des échangeurs de chaleur qui sont connus par leur utilisation dans des installations de chauffage de véhicules automobiles, le bloc se compose de plusieurs tubes parallèles et de multiples ailettes perpendiculaires à ceux-ci et comportant des trous pour le passage des tubes. Pour permettre le réglage de capacités différentes d'échange de chaleur dans deux parties de la surface globale de l'échangeur, des flux variables du liquide d'échange de chaleur circulent dans les tubes de chacune de ces parties. Pour qu'il n'y aie aucun ou tout au moins qu'un faible flux de chaleur entre les deux parties de l'échangeur, soit les ailettes de ces deux parties sont séparées, soit des parties conjointes des ailettes ne sont reliées que par des barrettes étroites qui sont formées aux extrémités d'ouvertures allongées. Dans les dispositions connues, une circulation d'air par ces ouvertures ne peut être empêchée que lorsqu'il existe dans cette fente que forment les ouvertures une pièce rapportée qui sert également à empêcher une circulation involontaire d'air entre les deux parties de l'échangeur de chaleur. La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur du type tel que spécifié en préambule, dans lequel toute circulation d'air par les ouvertures ainsi que perpendiculairement à ces dernières est empêchée même sans pièce rapportée. Selon une particularité essentielle de l'invention, une surface formée d'un rabat relevé de la matière de chacune des ailettes et qui est prévue au moins sur le côté de l'arrivée de l'air sur celles-ci est orientée sensiblement perpendiculairement à la direction de la circulation de l'air, couvre au moins la largeur de l'ouverture en forme de fente et se prolonge jusqu'à l'ailette suivante. Les avantages essentiels de l'invention résident dans le fait qu'une conformation simple de l'ailette et un façonnage de sa matière empêchent d'une part une circulation du courant d'air en direction longitudinale et d'autre part un passage de l'air par les ouvertures allongées. Aucune autre passe de travail n'est nécessaire, car ce formage peut être effectué simplement par matriçage des ailettes. I1 est avantageux de ne prévoir qu'une ouverture qui se prolonge jusqu'à proximité du bord antérieur et du bord arrière de l'ailette de manière qu'il subsiste une barrette entre l'ouverture et chaque bord. I1 résulte de la faible largeur de la barrette que le flux de chaleur entre les deux moitiés de l'ailette est suffisamment faible pour ne pas provoquer une élévation sensible de la température. Suivant un mode de réalisation avantageux, le rabat latéral de l'ouverture et les surfaces relevées forment une délimitation périphérique continue de cette ouverture en forme de fente. Ainsi est formée dans l'empilement des ailettes une paroi continue formant intérieurement un creux. I1 est avantageux, pour éviter une trop forte sollicitation de la matière pendant la déformation, que le rabat latéral de l'ouverture soit plus haut que les surfaces relevées aux extrémités. I1 est de plus avantageux, pour que les surfaces relevées soient fiablement en appui contre l'ailette suivante, que la hauteur au sommet de ces surfaces soit plus grande que la distance séparant deux ailettes voisines. Les surfaces relevées, destinées à dévier latéralement le courant d'air sur les deux moitiés de chacune des ailettes qui sont disposées sur chacun des côtés de l'ouverture peuvent être formées d'un rabat coudé du bord de l'ailette. De plus, une échancrure est prévue de chaque côté du rabat afin d'éviter de trop solliciter la matière lors de la déformation. La faible distance séparant le rabat du bord de l'ailette et le rabat latéral longeant l'ouverture fait que celle-ci n'est pas fermée hermétiquement. Pour que néanmoins le courant d'air soit guidé fiablement le long de la surface extérieure du rabat longeant l'ouverture, il faut que la largeur du rabat formant la surface relevée soit de 5% à 10% supérieure à celle de l'ouverture. I1 est avantageux, pour que le rabat de chaque ailette de l'empilement forme une surface fermée continue, que la hauteur du rabat soit supérieure à la distance séparant deux ailettes. Pour que le rabat ou la surface relevée puisse passer à travers le plan de l'ailette suivante et prendre appui de manière hermétique contre la matière de cette dernière, il est avantageux que ces surfaces relevées ou que les rabats inscrivent un angle de 4" à 100, de préférence de 7" à 8" avec la perpendiculaire au plan de l'ailette. Un recouvrement des surfaces des ailettes successives qui sont en appui les unes contre les autres s'obtient fiablement lorsque la hauteur du rabat correspond approximativement à 1,5 fois la distance séparant les ailettes. L'invention va être décrite plus en détail à titre d'exemples en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation de face d'un échangeur de chaleur la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 1 la figure 3 est une représentation à échelle agrandie du détail III entouré d'une ligne brisée sur la figure 2 la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3 la figure 5 est une représentation à échelle agrandie du détail V de la figure 3 la figure 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5 la figure 7 représente une variante de réalisation de la figure 3 la figure 8 est une coupe selon la ligne VIII VIII de la figure 7 la figure 9 est une représentation à échelle agrandie du détail IX de la figure 7 la figure 10 est une représentation schématique d'ailettes empilées observées dans le sens de la flèche X de la figure 9 et la figure 11 est une coupe selon la ligne XI-XI de la figure 10. La figure 1 représente un échangeur de chaleur 1 qui se compose d'un bloc tubulaire à ailettes 2 ainsi que d'une boîte à eau supérieure 3 et d'une boîte à eau inférieure 4. Une vue partielle en coupe du bloc 2 représente les tubes 5 d'échange de chaleur disposés entre les boîtes à eau 3 et 4, ainsi que les ailettes 6 qui sont perpendiculaires à ces tubes. La ligne brisée double 10 est destinée à mettre en évidence que le bloc échangeur de chaleur 2, qui en fait est monobloc, comporte le long de la ligne de symétrie une séparation thermique, c'est-a-dire qu'un flux restreint de chaleur a lieu entre les deux moitiés de l'échangeur de chaleur 1. La boîte à eau supérieure 3 comporte deux tubulures séparées de reflux 7 et 8 par lesquelles le fluide de chauffage est prélevé séparément sur les parties gauche et droite du bloc tubulaire à ailettes 2. Un raccord d'arrivée 9, par lequel passe la totalité du courant de liquide, est disposé sur la boîte à eau inférieure 4. La figure 2 représente une coupe selon la ligne II-II de la figure 1. Elle illustre en plan la surface de l'ailette 6. Elle montre par ailleurs que la disposition des tubes 5 d'échange de chaleur est identique sur les deux côtés d'une ouverture 11 ayant la forme d'une fente orientée dans la direction de la circulation de l'air. Le bord de la boîte à eau inférieure 4 ainsi que le raccord d'arrivée 9 débordent de la surface de l'ailette 6. Le détail III de la figure 2 est représenté à échelle agrandie sur la figure 3 qui toutefois ne montre que la tôle profilée de l'ailette, sans les tubes qui la traversent. L'ailette 6 comporte des trous 12 de logement des tubes d'échange de chaleur. L'ouverture 11 en forme de fente, qui est orientée dans le sens de la circulation de l'air qu'indiquent les flèches 13, parvient à proximité du bord antérieur 14 et du bord arrière 15 de l'ailette 6. Ainsi, les parties 6* et 6** de l'ailette 6 qui sont situées à droite et à gauche de l'ouverture 11 ne sont reliées que par des barrettes étroites 16. Un rabat 17 orienté vers le haut presque à angle droit sur le plan de l'ailette, comme le montre la figure 4, longe chaque bord long de l'ouverture 11. Ce rabat 17 est situé sur chacun des deux côtés de l'ouverture 11 le long des extrémités de laquelle il se prolonge aussi en arc de cercle 18. Une surface 18* formée ainsi d'un rabattement vers le haut de la matière de l'ailette le long de l'arc de cercle 18 est sensiblement perpendiculaire au sens 13 de la circulation de l'air et couvre donc la totalité de la largeur b de l'ouverture 11. Des générateurs de turbulence 19 prévus entre l'ouverture 11 et les trous 12 de l'ailette 6 sont saillants perpendiculairement sur le plan de l'ailette dans le même sens que le rabat 17, comme le montre la figure 4. Les générateurs de turbulence 19 ont une hauteur qui correspond à la distance A séparant deux ailettes successives 6, 6', comme le montrent les figures 10 et 11. La figure 5 représente à échelle agrandie le détail V de la figure 3 et la figure 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5. Ces figures montrent que le rabat 17 se trouvant sur chacun des bords longitudinaux de l'ouverture 11 forme une transition avec l'arc de cercle 18 de manière à former la surface 18* orientée vers le haut. Cette surface 18* n'a qu'une hauteur S qui est faiblement supérieure à la distance A séparant deux ailettes successives 6, 6' (voir figures 10 et 11). Par contre, la hauteur H du rabat 17 est sensiblement supérieure à cette distance A, ce que la figure 4 montre aussi particulièrement bien. Alors que les générateurs de turbulence 19 sont saillants perpendiculairement sur le plan de l'ailette, le rabat 17 et la surface 18* orientée vers le haut inscrivent avec la perpendiculaire à ce plan un angle La figure 7 représente une variante du mode de réalisation de la figure 3. Dans ce mode d'exécution, l'ouverture 11 en forme de fente ne comporte le rabat 17 que sur les bords longitudinaux et donc aucune déformation de matière n'est prévue sur les côtés extrêmes de la fente. Par contre, des surfaces 20* orientées vers le haut sur le bord antérieur 14 et le bord arrière 15 de l'ailette 6 sont formées d'un rabat coudé 20, comme le montrent en particulier les représentations des figures 8 et 11. Ce rabat 20 a une largeur B qui est supérieure a la largeur b de l'ouverture 11 et des échancrures 21 sont prévues latéralement à côté du rabat 20. La figure 9 représente à échelle agrandie le détail IX de la figure 7. Une flèche X indique le sens de la représentation de la figure 10, cette dernière illustrant plusieurs ailettes 6 empilées les unes sur les autres. Comme le montrent clairement les figures 8, 10 et 11, la hauteur H du rabat 20 est supérieure à la distance A séparant deux ailettes successives, de sorte que sa partie supérieure recouvre partiellement le rabat de l'ailette suivante. Ainsi, les multiples surfaces 20* orientées vers le haut forment une plaque fermée de couverture qui dévie latéralement la circulation de l'air indiquée sur la figure 7 et la dirige vers le bord arrière 15 le long du rabat 17 situé à côté de l'ouverture 11. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur (1) comprenant un bloc (2) constitué de plusieurs tubes parallèles (5) et de multiples ailettes (6, 6') perpendiculaires à ceux-ci et comportant des trous (12) de passage des tubes (5), chaque ailette (6) comprenant au moins une ouverture (11) ayant la forme d'une fente qui est orientée sensiblement dans le sens (13) de la circulation de l'air, de sorte que les parties (6*, 6**) des ailettes (6) qui se trouvent sur les côtés de l'ouverture (11) ne sont reliées que par des barrettes étroites (16) et chacun des bords des ouvertures (11) qui sont parallèles à la direction de la circulation de l'air comporte un rabat (17) qui prend appui contre l'ailette suivante (6'), caractérisé en ce qu'une surface (18*, 20*) formée d'un rabat relevé de la matière et prévue au moins sur le côté de l'arrivée de l'air (bord antérieur 14) sur chaque ailette (6) est sensiblement perpendiculaire à la direction de la circulation de l'air (13), couvre au moins la largeur (b) de l'ouverture (11) en forme de fente et se prolonge jusqu'à l'ailette suivante (6'). 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture (11) parvient à proximité du bord antérieur (14) et du bord arrière (15) de l'ailette (6) et une barrette (16) est prévue entre l'ouverture (11) et chacun de ces bords (14, 15). 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rabat latéral (17) de l'ouverture (11) et les surfaces (18*) orientées vers le haut forment une délimitation périphérique continue de l'ouverture en forme de fente (11). 4. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rabat latéral (17) de l'ouverture (11) est plus haut que les surfaces (18*) orientées vers le haut et situées aux extrémités. 5. Echangeur de chaleur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les surfaces (18*) orientées vers le haut ont une hauteur (S) qui est plus grande que la distance (A) séparant deux ailettes voisines (6, 6'). 6. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la surface (20*) orientée vers le haut est formée d'un rabat coudé (20) réalisé sur le bord correspondant (14, 15) de l'ailette. 7. Echangeur de chaleur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une échancrure (21) est prévue à côté de chacun des rabats (20). 8. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la largeur (B) du rabat (20) est de 5% à 10% plus grande que la largeur (b) de l'ouverture (11). 9. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le rabat (20) a une hauteur (H) qui est plus grande que la distance (A) séparant deux ailettes voisines (6, 6'). 10. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 5 ou 9, caractérisé en ce que la surface (18*) orientée vers le haut ou le rabat (20) inscrit un angle (o() de 4O à 10 , de préférence de 7 e à 8" avec la perpendiculaire au plan de l'ailette. 11. Echangeur de chaleur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la hauteur (H) du rabat (20) correspond approximativement à 1,5 fois la distance (A) séparant les ailettes.