FR2793009A1 - Echangeur de chaleur a tubes souples, notamment pour vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un échangeur de chaleur, notamment pour un équipement de véhicule automobile, comprenant une pluralité de tubes (1) destinés à acheminer un fluide d'échange thermique et réalisés dans un matériau souple, ainsi que deux plaques collectrices (2a, 2b) parallèles et comprenant des ouvertures (3a, 3b) pour loger respectivement les extrémités de chaque tube (1). Ces ouvertures (3a, 3b) sont agencées en rangées parallèles pour former un faisceau de rangées de tubes parallèles. Selon l'invention, les rangées successives de l'une des plaques (2a) sont alternativement décalées vers une première direction, parallèle aux rangées, puis vers une seconde direction opposée à cette première direction, et les rangées de l'autre plaque (2b) sont respectivement décalées vers la seconde direction, puis vers la première direction, de sorte que les tubes de deux rangées consécutives se croisent entre les deux plaques collectrices (2a, 2b). De plus, deux rangées successives d'une même plaque (2a) sont espacées d'un interstice (d) voisin d'une épaisseur de tube, de sorte que les tubes de deux rangées consécutives, en se croisant, sont en contact (C).
Description
Echanqeur de chaleur à tubes souples, notamment pour véhicule automobile
L'invention concerne un échangeur de chaleur, notamment pour un équipement de refroidissement d'air d'un véhicule automo bile. Elle concerne plus particulièrement un échangeur de chaleur muni de tubes pour acheminer un fluide d'échange
thermique, ces tubes étant réalisés dans un matériau souple.
Un tel échangeur de chaleur comporte habituellement deux
boites collectrices du fluide d'échange thermique précité.
Chacune des boites comporte une plaque collectrice, généra-
lement solidarisée à la boite à étanchéité. Les deux plaques
collectrices comportent des ouvertures pour loger respecti-
vement les extrémités de chaque tube à étanchéité.
Dans des échangeurs de chaleur du type précité, les ouvertu-
res des plaques sont agencées en rangées sensiblement parallèles pour former un faisceau de rangées de tubes sensiblement parallèles. Une telle disposition des tubes permet avantageusement un échange thermique satisfaisant
entre les tubes et un fluide traversant l'échangeur.
Cependant, compte tenu de la structure souple des tubes, il est nécessaire de les maintenir, au moins dans une même
rangée, sensiblement espacés entre eux.
Une solution consisterait à prévoir, entre les tubes, des éléments entretoises pour les maintenir espacés. Cependant, de tels moyens d'espacement contribuent à grever le nombre d'étapes dans le procédé de fabrication d'un tel échangeur,
ainsi que le nombre de pièces à prévoir.
La présente invention vient améliorer la situation.
Selon une définition générale de l'invention, les rangées successives de l'une des plaques précitées sont alternative ment décalées vers une première direction, sensiblement
parallèle aux rangées, et vers une seconde direction sensi-
blement opposée à cette première direction, tandis que les rangées de l'autre plaque sont respectivement décalées vers la seconde direction, puis vers la première direction, de sorte que les tubes de deux rangées consécutives se croisent une fois entre les deux plaques collectrices. En outre, deux rangées successives d'une même plaque sont espacées d'un interstice sensiblement voisin d'une épaisseur de tube, de sorte que les tubes de deux rangées consécutives, en se
croisant, sont sensiblement en contact.
Ainsi, les tubes de l'échangeur de chaleur selon l'invention ne sont en contact qu'en une ou deux zones sensiblement ponctuelles, et restent espacés les uns des autres en dehors
de ces zones ponctuelles.
Avantageusement, deux ouvertures consécutives d'une même rangée sont espacées sensiblement d'un pas prédéterminé, ce qui revient à disposer les tubes d'une même rangée sensible
ment espacés entre eux.
Préférentiellement, ce pas prédéterminé est inférieur à deux
fois et demie le diamètre d'un tube.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les tubes comportent, au moins dans une partie comprenant leurs zones de contact mutuel, des parois externes revêtues d'une couche de colle pour former des moyens de maintien des tubes. Dans une forme de réalisation préférée de l'échangeur de chaleur selon l'invention, les parois externes des tubes
portent un matériau rendu adhésif par un traitement thermi-
que. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après,
et des dessins annexes sur lesquels: - la figure 1 est une vue partielle d'un échangeur de chaleur selon l'invention, - la figure 2 est une vue de face de l'échangeur représenté sur la figure 1, - la figure 3 est une vue de dessus de l'échangeur représenté sur la figure 1, et - la figure 4 est une vue de face d'une plaque collectrice
d'un échangeur de chaleur selon l'invention.
Les dessins contiennent, pour l'essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à
mieux faire comprendre la description, mais aussi contribuer
à la définition de l'invention, le cas échéant.
On se réfère tout d'abord à la figure 1 pour décrire un échangeur de chaleur muni de tubes souples, destiné à une utilisation en tant que radiateur de refroidissement d'air de suralimentation d'un véhicule automobile, dans l'exemple décrit. Plus particulièrement, un tel échangeur de chaleur contribue au refroidissement de l'air de suralimentation d'un moteur thermique d'un véhicule automobile, en particulier
d'un poids lourd.
La suralimentation d'un moteur thermique consiste à alimenter
ce moteur en air comprimé, et non directement en air atmos-
phérique, ce qui permet d'augmenter la masse d'oxygène disponible dans les chambres de combustion. La compression de l'air s'accompagne d'une forte élévation de température et il
est nécessaire alors de refroidir cet air.
En se référant en particulier à la figure 2, un tel échangeur de chaleur comporte deux boîtes collectrices 4a et 4b (représentées en traits pointillés), munies respectivement de tubulures d'entrée E et de tubulures de sortie S d'un fluide réfrigérant (par exemple un liquide de refroidissement), destiné à être acheminé par un faisceau de tubes 1 destiné à coopérer par échange thermique avec un flux d'air (flèche F)
qui traverse l'échangeur de chaleur, en vue du refroidisse-
ment de ce flux d'air F. Chaque boîte collectrice 4a, 4b comprend une plaque collec- trice 2a, 2b comprenant des ouvertures 3a, 3b pour loger, sensiblement à étanchéité, les extrémités respectives de chaque tube 1. Généralement, chaque plaque collectrice 2a, 2b est solidaire, à étanchéité, d'une coquille que comporte la
boîte collectrice 4a, 4b.
En se référant à la figure 4, les ouvertures 3a de chaque plaque collectrice 2a sont agencées en rangées parallèles rk, ri, rj (horizontales dans l'exemple représenté). Un tel agencement sur chacune des plaques 2a et 2b, définit un arrangement général des tubes 1 en un faisceau de rangées
parallèles r'k, r'i, r'j (figure 3).
Selon l'invention, les rangées successives rk, ri, rj des ouvertures d'une plaque 2a, sont alternativement décalées vers une première direction (horizontale dans l'exemple représenté), puis vers une seconde direction opposée. Par ailleurs, les rangées correspondantes (non représentées) de l'autre plaque collectrice 2b sont respectivement décalées vers la seconde direction opposée, puis vers la première
direction précitée.
Préférentiellement, les formes respectives des deux plaques collectrices 2a et 2b se déduisent sensiblement l'une de
l'autre par une rotation de 180 autour d'un axe perpendicu-
laire aux plaques (axe perpendiculaire au plan de la figure 4). Ainsi, dans l'exemple représenté sur la figure 4, la rangée ri est décalée vers la droite par rapport à la rangée rk consécutive d'une distance q, tandis que les rangées correspondantes (coincidant avec les mêmes rangées de tubes r'k et r'i) de l'autre plaque collectrice 2b, sont décalées vers la gauche, d'une même distance q. Par ailleurs, les deux rangées ri et rj de la plaque 2a sont décalées vers la gauche, de la même distance q, tandis que les rangées correspondantes de la plaque 2b sont décalées vers la droite
de cette distance q, et ce, en alternance.
Les décalages alternés des rangées rk, ri, rj des plaques 2a et 2b définissent ainsi une structure des tubes 1 suivant laquelle les tubes de deux rangées consécutives r'i et r'j se croisent dans une zone C (figures 1 et 2) située entre les
deux plaques collectrices 2a et 2b.
Deux rangées d'ouvertures successives ri et rj sont espacées d'une distance d (dans une direction verticale) sensiblement voisine d'un diamètre de tube (de section sensiblement circulaire dans l'exemple décrit), de sorte que les tubes de deux rangées consécutives sont en contact dans la zone de croisement C située entre les deux plaques collectrices 2a et 2b. En particulier, les tubes d'une rangée intermédiaire r'i (située ni en début, ni en fin d'empilement) comprennent deux zones de contact, avec les tubes d'une rangée supérieure r'k
et avec les tubes d'une rangée inférieure r'j.
Avantageusement, les surfaces externes des tubes 1 sont revêtues d'un film rendu adhésif par traitement thermique, ce qui permet de rigidifier le faisceau de tubes formé, en maintenant les tubes espacés en dehors de leur zone de contact C. Préférentiellement, les tubes d'une même rangée r'i sont espacés d'une distance que définit le pas p entre les ouvertures d'une même rangée ri sur les plaques collectrices (figure 4). Ce pas p est inférieur ou de l'ordre de deux fois et demie le diamètre d d'un tube (p = 2,5 x d). Une telle distance séparant les tubes d'une même rangée permet avanta geusement d'obtenir une coopération optimale entre les tubes et le flux d'air F (typiquement un rendement en efficacité
thermique voisin de 90 %).
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-avant à titre d'exemple. Elle
s'étend à d'autres variantes.
On comprendra ainsi que les tubes 1 peuvent ne comporter que un ou deux points de colle (un point de colle pour les rangées d'extrémité et deux points de colle pour les rangées intermédiaires), en leurs zones de contact C. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, le pas p entre deux tubes d'une même rangée, constant dans l'exemple, est voisin d'une distance équivalente à 2,5 fois le diamètre d'un
tube. En variante, ce pas p peut être différent, préféren-
tiellement inférieur à cette distance.
Dans l'exemple décrit ci-avant, les deux plaques collectrices 2a et 2b sont de formes respectives qui se déduisent l'une de l'autre par une rotation de 180 autour de l'axe perpendicu laire aux plaques. En variante, les formes respectives des plaques peuvent être différentes. Par exemple, le pas p entre les ouvertures d'une même rangée peut être différent d'une plaque à l'autre, ou encore, le décalage q entre deux rangées
successives peut être différent.
Enfin, l'utilisation d'un échangeur de chaleur selon l'inven-
tion en tant que radiateur de refroidissement d'air de suralimentation d'un véhicule automobile, est, bien que particulièrement avantageuse, décrite ci-avant à titre d'exemple. De façon générale, un tel échangeur peut être utilisé en tant que radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule, radiateur de chauffage dans une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation de ce véhicule, ou autre.
Claims (8)
1. Echangeur de chaleur, notamment pour un équipement de véhicule automobile, du type comprenant une pluralité de tubes (1) destinés à acheminer un fluide d'échange thermique et réalisés dans un matériau souple, ainsi que deux plaques collectrices (2a,2b) sensiblement parallèles et comprenant
des ouvertures (3a,3b) pour loger respectivement les extrémi-
tés de chaque tube (1), tandis que lesdites ouvertures (3a,3b) sont agencées en rangées sensiblement parallèles (rk,ri,rj) pour former un faisceau de rangées de tubes (r'k, r'i, r'j) sensiblement parallèles, caractérisé en ce que les rangées successives (rk,ri,rj) de l'une des plaques (2a) sont alternativement décalées vers une première direction, sensiblement parallèle aux rangées, puis vers une seconde direction sensiblement opposée à ladite première direction, tandis que les rangées de l'autre plaque (2b) sont respectivement décalées vers la seconde direction, puis vers la première direction, de sorte que les tubes de deux rangées consécutives (r'i, r'j) se croisent entre les deux plaques collectrices (2a,2b), et en ce que deux rangées successives (ri,rj) d'une même plaque (2a) sont espacées d'un interstice (d) sensiblement voisin d'une épaisseur de tube, de sorte que les tubes de deux rangées consécutives (r'i, r'j), en se croisant, sont
sensiblement en contact (C).
2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux ouvertures consécutives d'une même rangée sont
espacées sensiblement d'un pas prédéterminé (p).
3. Echangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pas prédéterminé (p) est inférieur à deux fois
et demie le diamètre (d) d'un tube.
4. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que les tubes (1) comportent, au moins en partie comprenant une zone (C) de contact mutuel, des parois externes revêtues d'une couche de colle pour
former des moyens de maintien des tubes.
5. Echangeur de chaleur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les parois externes des tubes (1) portent un
matériau rendu adhésif par un traitement thermique.
6. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que les deux plaques collec-
trices (2a,2b) sont de formes respectives se déduisant sensiblement l'une de l'autre par une rotation de 180 autour
d'un axe perpendiculaire aux plaques.
7. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que les plaques collectrices (2a,2b) sont chacune solidaires, sensiblement à étanchéité, d'une boite collectrice (4a,4b) dudit fluide d'échange thermique.
8. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce qu'il est destiné à fonction-
ner en tant que radiateur de refroidissement d'air de
suralimentation d'un véhicule automobile.
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