Procédé pour la fabrication d'un échangeur de chaleur et échangeur de chaleur établi suivant ce procédé. La présente invention comprend un pro cédé pour la fabrication d'un échangeur de chaleur, ainsi qu'un échangeur -de chaleur établi. suivant ce procédé.
Dans la. construction d'échangeurs de cha leur, tel que, par exemple, -des évaporateurs 1 our des installations de réfrigération, du type comprenant une pluralité de conduites pour distribuer l'agent réfrigérant destiné à ttre évaporé, il a été de coutume d'établir -des pièces-ébauches par voie de découpage ou d'estampage -de feuilles en métal et de percer des trous .dans ces pièces-ébauches pour pou voir les monter sur les conduites réfrigé rantes.
Les pièces-ébauches ainsi établies constituent des ensembles d'ailettes -de refroi dissement augmentant la surface de refroidis sement totale des évaporateurs du genre si gnalé, gomme il est bien connu.
Bien que ce genre de construction -d'évaporateur soit con sidéré comme étant satisfaisant, on a trouvé, néanmoins, que la portion de chaque corps d'ailette entourant immédiatement les con duites réfrigérantes est sensiblement la seule partie des corps -d'ailette qui, d'une manière efficace, absorbe la chaleur et la transmette à l'agent réfrigérant -circulant dans la ou les conduites -de l'évaporateur.
Comme les por tions des corps d'ailette plus éloignées de la ou des conduites réfrigérantes de l'évapora teur sont inefficaces et constituent, en tota lité, une partie de surface relativement grande de tous ces corps d'ailette, il est im portant d'imaginer certains moyens pour ren dre ces portions -de corps d'ailette efficaces et susceptibles d'être -employées d'une manière plus avantageuse dans la -construction d'éva porateurs.
Le procédé suivant l'invention, pour la fa brication d'un échangeur de chaleur à ailettes montées sur les conduites de circulation de l'agent réfrigérant -de l'échangeur :de chaleur, se caractérise en .ce qu'on produit d'une seule plaque-ébauclhe deux ensembles d'ailettes constituant deux parties complémentaires l'une par rapport à l'autre :de la plaque- ébauche, tout :
en établissant le corps de cha que ailette, de façon à le limiter à des por tions -de réception pour au moins une des con- duites précitées, portions entourées immédia tement de portions de transmission de cha leur, toutes autres portions inefficaces plus éloignées desdites portions -de réception étant enlevées, et qu'on monte ces ensembles ,d'ai lettes ainsi établies sur lesdites conduites.
L'échangeur de chaleur que comprend l'invention et qui est établi suivant le susdit procédé se caractérise en ce que sur ses -con duites sont montés -des ensembles d'ailettes formés par des plaques découpées, les corps des ailettes de certaines des plaques :découpées étant constitués par des parties complémen- taires d'autres plaques :
découpées correspon dantes, chaque ,corps étant établi de façon à être limité à,des portions de réception pour au moins une desdites conduites, ces portions de réception étant entourées :de portions de transmission -de chaleur, toutes autres por tions inefficaces plus éloignées ,desdites por tions .de réception étant enlevées.
Le :dessin annexé représente, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution @de l'échangeur -de chaleur que comprend l'in vention.
La fig. 1 montre une première forme d'exécution sous forme -d'un évaporateur re lié à une installation -de réfrigération repré sentée schématiquement; La fi-. 2 est une vue. en plan de l'évapo rateur montré à la fig. 1; La fig. 3 est une vue :de devant de l'éva porateur;
La fig. 4 montre une ébauche .d'un ensem ble d'ailettes employé dans -des constructions d'évaporateur connues; La fig. 5 montre une ébauche de -deux en sembles d'ailettes découpées employés dans la construction de l'évaporateur représenté aux fie. 1 à 3; La fig. 6 est une 'coupe :suivant la ligne 6-6 -de la fig. 2; La fig. 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la fig. 2;
La fig. 8 est une vue de bout d'une se conde forme d'exécutian de l'échangeur de 'chaleur, qui est aussi un évaporateur; La fig. 9 est une vue latérale -de l'évapora teur représenté à la fig. 8; La fig. 10 est une. vue de bout d'une sous- unité d'évaporateur employée dans la cons truction de l'évaporateur suivant les fig. 8 et 9;
La fig. 11 est une vue latérale,de la sous unité montrée à la fig. 10; La fig. 12 est une vue de bout d'une au tre sous-unité employée dans la .construction de l'évaporateur suivant les fig. 8 et 9, et La fig. 13 -est une vue latérale de la sous- unité montrée à la fig. 12.
L'installation de réfrigération montrée à la fig. 1 ,comprend un compresseur 15, un con- ,denseur 16 et un évaporateur 17. Un moteur électrique 18 actionne le compresseur 15 au moyen d'une courroie 19 et d'une poulie 21. L'agent liquide réfrigérant est amené à l'éva porateur 17 par un tuyau 22, tandis que l'agent réfrigérant gazeux ou évaporé est re tiré de l'évaporateur 17 par le compresseur 15 au moyen -d'un tuyau 23.
Une soupape :de détente 24, intercalée dans le tuyau 22, fonc tionne en dépendance des pressions régnant dans. l'évaporateur et règle ainsi l'admission de l'agent réfrigérant liquide à l'évaporateur. Le fonctionnement :de la soupape 24 est sus ceptible d'être modifié - suivant la tempéra ture de l'évaporateur à proximité :
de l'orifice -de sortie -de celui-ci. A cet effet, un ther mostat 25 (fig. 2) est relié, par l'intermé- diaire -d'un tuyau 26, à la soupape 24.
La marche du moteur 18, et par conséquent du compresseur 15, :est régie par un interrupteur 28 qui est commandé par un soufflet 27<B>com-</B> muniquant avec le tuyau 23,,de façon à fGnc- tionner -en dépendance :
des pressions. régnant dans l'installation. Aussi longtemps que l'ins tallation fonctionne normalement, la soupape 24 s'ouvre et se ferme automatiquement en dépendance des pressions régnant dans l'éva porateur et commande l'admission de l'agent réfrigérant à ce dernier. Pendant le fonction nement normal de l'installation, le compres seur se met en marche et s'arrête en dépen dance des pressions régnant .dans la partie à base pression de l'installation pour mainte nir l'évaporateur dans des limites de tempéra ture prédéterminées.
L'évaporateur 17 .comprend, en particu lier, deux têtes de raccord 31 et 32 sous forme de cylindres disposés l'un au-dessous de l'autre. La tête de raccord inférieure 31 est pourvue, d'un organe d'admission 33 disposé pour recevoir l'agent réfrigérant liquide pro venant de la soupape de détente 24 et le diri ger vers l'évaporateur. La tête -de raccord su périeure 32 -est pourvue d'un organe de sortie 34 disposé pour communiquer avec le tuyau de retour de vapeurs 23.
L'organe -de sortie 34 -comprend un prolongement ou tube vertical 35 qui s'étend jusqu'à proximité du ,sommet de la tête de raccord 32 (voir fig. 1), de fa çon à :empêcher l'agent réfrigérant liquide d'entrer dans le tuyau de retour de vapeurs 23. Plusieurs sections rectilignes de con duites 36 sont reliées à la tête de raccord in férieure 31 et s'étendent vers l'extérieur ou latéralement à partir de celle-ci.
Plusieurs sections de conduites similaires 37 sont re Iiées à la tête supérieure 32 et s'étendent vers l'extérieur à partir de celle-ci. Les sections :de conduites 36 et 37 s'étendent parallèlement les unes aux autres et sont disposées par paires alignées verticales, le long -des têtes de raccord, les sections supérieure et inférieure de chaque paire étant reliées à leurs extrémi tés extérieures par -des pièces -de raccord 38 en forme de U.
Les jambes des pièces de raccord 38 sont enfilées dans les extrémités des con- duites 36 et 37 et fixées à celles-ci de toute manière convenable, de façon à constituer une pluralité de conduites de circulation d'agent réfrigérant, reliées en parallèle avec les têtea de raccord 31 et 32 (voir fig.'2 et 3).
La tête de raccord supérieure 32,de l'éva porateur est pourvue d'une chicane 41 (fig. 1) qui s'étend horizontalement à travers l'inté rieur -de la tête de raccord et est fixée aux pa rois de celle-ci. La chicane 41 est pourvue d'une ouverture pour recevoir :le prolonge ment ou tube vertical 35 qui coopère avec l'organe de sortie 34.
La chicane 41 est située au-dessus -de l'endroit de communication -des sections des conduites 37 avec la tête,de rac cord 32 et s'étend à partir de la paroi -de bout avant -de la tête de raccord 32 jusqu'à un en droit qui se trouve à une certaine distance,
de la paroi de bout arrière -de celle-ci. L'espace entre l'extrémité -de la chicane 41 et la paroi de bout arrière de la tête de raccord 32 cons titue un passage 42 permettant à l'agent ré frigérant -de s'écouler de dessous la chicane 41 à l'ouverture dans le tube vertical 35 com muniquant avec l'organe de sortie 34 de la tête de raccord 32 (fig. 1).
Un membre tubu- laire 43 est scellé sur la paroi de bout avant de la tête -de raccord 32 (voir fig. 2) et s'étend à l'intérieur de cette dernière au-dessus de la chicane 41. Le membre 43 est fermé à son extrémité intérieure pour former une paroi sur laquelle est monté le thermostat 25 qui est appelé à modifier le fonctionnement de la soupape -de détente 24 en dépendance des températures :de l'évaporateur 17.
L'agent ré frigérant liquide est susceptible d'être main tenu par la soupape 24 -et-le thermostat 25 à un niveau sensiblement constant se trou vant en -dessous et à proximité de la chicane 41,
.de façon à maintenir l'évaporateur à l'é tat inondé en tout temps. Le thermostat 25 fonctionne en dépendance de l'écoulement -de l'agent réfrigérant liquide au-dessus de la chicane 41 en vue de l'amenée -de la soupape 24 à sa position -de fermeture pour arrêter l'admission de l'agent réfrigérant liquide à l'évaporateur et l'empêcher d'entrer dans le tuyau -d'aspiration ou à vapeurs 23.
Dans ce qui suit, on a -décrit un procédé pour la fabrication, par exemple, .d'un évapo rateur à ailettes -de refroidissement -disposées sur les conduits de circulation -de l'agent ré frigérant de l'évaporateur, ce procédé per mettant de réduire à un minimum le matériel employé pour la construction ,de cet évapora teur tout en réalisant un rendement maximum de celui-ci.
A la fig. 4 est montrée une pièce- ébauche 46 en métal mince, -du type employé jusqu'à présent pour pourvoir à un ou plu sieurs ensembles .d'ailettes ,de refroidissement dans -des évaporateurs. ,Comme -on l'a déjà fait remarquer,
cette pièce-ébauche 46 est ordinai rement découpée -de minces feuilles de métal -et -des trous 47 sont percés dans celles-ci pour permettre d'y faire passer les conduites de circulation d'agent réfrigérant, de façon que le ou les ensembles d'ailettes constituant -des membres .de liaison entre les conduites, for ment avec ces dernières l'ensemble de l'évapo rateur.
On a trouvé que les seules portions de ces pièces-ébauches 46, lorsque ces dernières sont montées sur les conduites de l'évapora teur, qui absorbent et transmettent la cha leur d'une manière efficace -du médium à re froidir par l'évaporateur à l'agent r6frigé- rant contenu dans ce .dernier, sont les por tions se trouvant à proximité immédiate -des conduites de circulation de l'agent réfrigé rant .ou les entourant.
Ces portions efficaces -des pièces-ébauches 46 ont été indiquées à la fig. 4, comme étant celles se trouvant sensiblement à l'intérieur des cercles en traits mixtes. Etantdonné que sensiblement la moitié de la surface ou sur- face absorbante -de la pièce-ébauche 46 n'est pas efficace pour le but -décrit,
il est évident que deux ensembles d'ailettes peuvent être produits avec cette pièce-ébauche.
Il en résulte que pour produire ou obtenir deux ensembles d'ailettes au moyen de la pièce-ébauche 46 montrée à la fig. 4, les -deux ensembles d'ailettes 51 et 52 montrés à la fig. 5 sont découpés ou estampés dans une feuille de métal mince ,de dimensions légère ment plus grandes querelles -de la feuille dont est découpée la pièce-ébauche 46.
Les dimen sions de la feuille requises pour obtenir les deux ensembles d'ailettes 51 et 52 par rap port aux dimensions de la pièce-ébauche 46 sont relativement petites, ce dont on peut se rendre compte par les lignes en traits mixtes 53 de la fig. 5.
Chacun des ensembles d'ai- lettes 51 et 52 comporte une portion de bord continue 54 et -des corps d'ailette 55 qui s'é tendent vers l'extérieur et qui ont une ferme découpée en losange. Il est évident que la forme de ces, corps d'ailette peut varier sui vant qu'on le trouve avantageux et désirable.
Des trous 56 dans l'ensemble d'ailettes 51 et des trous 57 dans l'ensemble d'ailettes 52 sont pratiqués préférablement en même temps que le découpage -de la feuille en ensembles d'ai lettes individuels. Les trous 56 dans l'en semble d'ailettes 51 sont équidistants tant dans le sens horizontal que dans le sens ver tical.
Les trous 57 dans l'ensemble d'ailettes 52 sont également équidistants, les espaces entre eux correspondant aux espaces entre les trous 56 dans l'ensemble d'ailettes 51.
La construction particulière de l'estampe ou outil employé pour découper les deux ensembles d'ailettes 51 et 52 ou les entailles particu lières dans les feuilles de métal, ainsi que les trous 56 -et 57 à espacement égal ou simi laire permet de praduire deux ensembles d'ai lettes identiques, mais indépendants, qui cons- tituent des parties qui se complètent l'une l'autre.
Un nombre prédéterminé d'ensembles d'ai lettes 51 et 52 -est découpé d'une feuille @de métal mince, de bonne conductivité de cha leur, préférablement en cuivre, et est monté sur les conduites -de circulation de l'agent ré frigérant 36 et 37.
L'assemblage des ensem- bles d'ailettes 51 et 52 sur les conduites 36 et 37 de l'évaporateur est naturellement ef fectué avant de figer les membres de con- nexion 38 en forme de U aux conduites, ou avant de fixer les conduites 36 et 37 aux têtes -de raccord 31 et 32, et ces ensembles d'ailettes peuvent être montés sur les con- duites -de toute manière convenable.
Les corps d'ailette 55 des ensembles d'ailettes 51 et 52 peuvent être orientés tous dans la même di rection générale, si on le .désire, mais ils sont préférablement montés sur les conduites 36 et 37 -de la manière indiquée aux fig. 6 et 7, de façon que -ces corps d'ailette 55 d'un en semble d'ailettes soient dirigés vers le bas, tandis que les corps d'ailette 55 -de l'ensemble d'ailettes adjacent soient dirigés vers le haut.
Cette disposition est avantageuse pour pro duire un évaporateur symétrique d'apparence plaisante. Après que le montage des ensembles -d'ai- lettes de refroidissement sur les conduites 36 et 37 de l'évaporateur est accompli, en ayant, comme on le comprend, forcé les ensembles d'ailettes sur les conduites ou inversement,
forcé les conduites dans les trous des ensem bles d'ailettes pour assurer un bon contact thermique entre ces parties, -des cornières 61 sont placées aux -coins .des ensembles d'ai lettes pour protéger celles-ci contre tout en dommagement pendant la manipulation de l'évaporateur dans la fabrique et lors de l'expédition de celui-ci, les cornières 61 s'éten dent au travers de tous les ensembles d'ai lettes compris dans la construction de l'évapo rateur et sont fixées à demeure aux coins -des ensembles d'ailettes par tout moyen conve nable.
Dans le présent cas, il est prévu des tiges 62 comportant une portion de bout file tée qui s'étend à travers un trou pratiqué dans les cornières 61 et porte un écrou 63. Les extrémités opposées des tiges 62 forment un crochet 64 pour entourer et s'engager avec les conduites 36 et 37 de l'évaporateur. Les écrous 63 pressent, lorsqu'ils sont serrés à fond, les cornières 61 contre les coins des en sembles d'ailettes 51 et 52.
L'évaporateur décrit est destiné à être installé dans une -cabine de réfrigération, dans laquelle estrcréée une circulation d'air par l'effet de refroidissement produit par l'évaporateur.
Les fig. 8 et 9 montrent un autre évapo rateur constituant une seconde forme d'exé cution de l'échangeur de chaleur que com prend l'invention. L'évaporateur suivant les fi-. 8 et 9 est destiné à l'emploi dans une ca bine 'de réfrigération -dans laquelle une cir culation contrainte d'air est créée au moyen -des ensembles d'ailettes représentées à la fig. 5.
Dans ce type d'évaporateur, le nombre de conduites réfrigérantes ainsi que le nom bre d'ensembles d'ailettes coopérant avec celles-ci peut être fortement augmenté, de fa çon à pourvoir à une ample surface de refroi dissement dans le but d'assurer le refroidisse ment de la quantité d'air plus grande circu- lant par-dessus l'évaporateur. L'évaporateur suivant les fig. 8 et 9 consiste, par consé quent, en -deux sous-unités 71 et 72.
La sous- unité 71 est montrée aux fig. 10 et 11, tandis que la sous-unité 72 est montrée aux fig. 12 et 13. La sous-unité 71 comprend plusieurs sections rectilignes de -conduites 73 sur les quelles sont montées .des ensembles d'ailettes 74. La sous-unité 72 comprend plusieurs :sec tions rectilignes de conduites 75 sur lesquelles sont montés -des ensembles d'ailettes 76. Cha cun -des ensembles d'ailettes 74 forme une partie complémentaire -d'un .des ensembles d'ailettes 76 et ces ensembles :d'ailettes sont établis à partir d'une seule feuille de mé tal, comme on l'a déjà fait remarquer.
Comme on peut le voir à la fig. 8, la sous-unité 71 comprend moins de conduites réfrigérantes que la sous-unité 72. La raison pour cela est de permettre d'assembler ces -deux sous-unités en relation télescopique l'une par rapport à l'autre en enfilant ou plaçant la sous-unité 71 sensiblement à l'intérieur ,des limites de la sous-unité 72, et de produire, en déplaçant les ensembles .d'ailettes :
d'une sous-unité par rap port -à ceux ,de l'autre sous-unité, un ensemble compact tel que représenté aux fig. 8 et 9.
On comprend, en examinant en .détail les sous- unités 71 et 72 et surtout la forme particu lière des ensembles .d'ailettes, que les con duites 73 de la sous-unité 71 peuvent être in sérées dans les ouvertures ou fentes se trou vant entre les corps. d'ailette des ensembles d'ailettes 76 ,de la sous-unité 72.
Après avoir assemblé la sous-unité 71 avec 1a sous-unité 72, les conduites 73 et 75 sont reliées ensem ble à chaque extrémité de l'évaporateur par -des pièces coudées ou en forme @de <B>U</B> 77 et 78, -de façon à réaliser un ensemble compact con sistant en une conduite continue ou en une sé rie de chemins de circulation pour l'agent ré frigérant à travers l'évaporateur. Une extré mité de la conduite continue est pourvue d'une pièce de raccord 79 -et l'autre extrémité d'une pièce dé raccord 81.
La pièce -de raccord 79 estdisposée pour pouvoir être reliée à une sou pape ,de -détente similaire à la soupape 24 -de l'installation de réfrigération suivant la fig, 1 -et la, pièce & , . raccord $1 est disposée pour pouvoir être reliée au tuyau de retour 23 de l'installation.
Comme l'évaporateur qu'on vient de décrire est destiné à être em ployé en conjonction avec une circulation d'air contrainte par-dessus ou à travers son ensemble, sa construction compacte permet d'obtenir une surface totale absorbante de chaleur maximum à l'intérieur :d'un espace minimum, ce qui rend l'évaporateur très avantageux.
Dans les évaporateurs représentés et ;dé- rits, la surface totale ,des ensembles d'ailettes est obtemie avec sensiblement la moitié du matériel qui était nécessaire jusqu'à présent dans les constructions du même genre, avec le même rendement que celui qu'on obtient dans les évaporateurs connus.
Les évapora teurs décrits permettent aussi @clé créer une meilleure et plus grande circulation d'air à l'intérieur :
de cabines de -réfrigération, grâce au fait que sensiblement toutes les surfaces absorbantes .de .chaleur ,des corps d'ailette ont la même température et sont plus efficaces pour absorber et transmettre la chaleur à l'a gent réfrigérant circulant dans les conduites de détente de ces évaporateurs,
l'air circulant par conséquent plus rapidement par-dessus et à travers l'ensemble du réfrigérateur. Comme toutes les surfaces absorbantes -de chaleur des corps d'ailette des évaporateurs décrits ont sensiblement la= même température que celle de l'agent réfrigérant circulant à l'intérieur de ces évaporateurs, la température :
de c der- nier peut être maintenue à un degré plus élevé que dans les évaporateurs connus, dans lesquels il existe un gradient,de température entre certaines portions des corps d'ailette.
En découpant ou formant les ensembles -d'ai- lettes comme an l'a expliqué, c'est-à-dire de façon que certains ensembles d'ailettes @de l'évaporateur constituent :
des parties complé mentaires -de certains autres ensembles d'ai- let'tes, il est possible de prévoir<B>le</B> nombre -double d'ensembles d'ailettes sur l'évapora teur sans sensiblement augmenter le poids de ce dernier et là sensiblement le même prix, par rapport au nombre d'ensembles d'ailettes requis pour les évaporateurs connus- jusqu'à présent.