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EP2208955B1 - Intercalaire d'échange de chaleur pour un dispositif d'échange de chaleur. - Google Patents

Intercalaire d'échange de chaleur pour un dispositif d'échange de chaleur. Download PDF

Info

Publication number
EP2208955B1
EP2208955B1 EP10150574.1A EP10150574A EP2208955B1 EP 2208955 B1 EP2208955 B1 EP 2208955B1 EP 10150574 A EP10150574 A EP 10150574A EP 2208955 B1 EP2208955 B1 EP 2208955B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thickness
heat exchange
innerfin
exchange device
localized
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP10150574.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2208955A1 (fr
Inventor
Christophe Denoual
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP2208955A1 publication Critical patent/EP2208955A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2208955B1 publication Critical patent/EP2208955B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/025—Tubular elements of cross-section which is non-circular with variable shape, e.g. with modified tube ends, with different geometrical features
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/126—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
    • F28F1/128—Fins with openings, e.g. louvered fins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00—Fins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2225/00—Reinforcing means
    • F28F2225/06—Reinforcing means for fins

Definitions

  • the invention relates to a heat exchange pad for a heat exchange device according to the preamble of claim 1 to heat exchange devices comprising such spacers.
  • JP 2002 147982 discloses such a heat exchange interlayer. It relates more particularly to a heat exchange device, particularly for motor vehicles, comprising a bundle of spaced apart tubes and a plurality of corrugated heat exchange tabs in the form of folded metal strips. so as to form a succession of substantially planar portions each disposed between two tubes and connected in pairs by an angled junction portion of size adapted to the intervals.
  • a heat exchange device has the function of allowing the exchange of heat between a fluid circulating inside tubes and an external fluid passing through the heat exchange device. To increase the performance of the heat exchange between the fluid circulating inside the tubes and the external fluid, it is common to provide the heat exchange device with means for increasing the exchange surface between the external fluid and the circulating fluid inside the tubes.
  • such a heat exchanger commonly comprises one or more rows of aligned tubes in which circulates a heat transfer fluid. All of these tubes are generally referred to as the beam term.
  • Such a heat exchanger serves to allow a heat exchange between the fluid coolant circulating in the tubes, and a fluid traversing externally the heat exchange device.
  • the heat exchange device of a plurality of corrugated general heat exchange tabs formed by the succession of substantially flat portions connected two by two by an angled junction portion.
  • a corrugated spacer is disposed between two tubes so that a portion of the bent portion is in contact with a tube.
  • Such a heat exchange device may for example be integrated with a motor vehicle air conditioning system.
  • the external fluid passing through the device is generally air intended to be blown into the passenger compartment of the vehicle, and the coolant a cooling fluid.
  • the purpose of heat exchange is to cool the air supply.
  • the heat exchange device is then an evaporator.
  • the circulation of the fluid, inside the air conditioning circuit, is provided by a compressor, generally driven directly by the engine of the motor vehicle.
  • the heat exchange device is made from metals, in particular aluminum.
  • metals in particular aluminum.
  • the thickness of the metal foils used tends to be less than 70 micrometers for the spacers and less than 270 micrometers for the tubes. Such reductions in thickness have the disadvantageous consequences that the mechanical strength of the heat exchange device is reduced resulting in an increased risk of failure and accelerated deterioration.
  • the risk of deterioration is even greater when, in the production phase of the heat exchange device, the bundle of tubes and spacers is put under holding stress in order to ensure good cohesion during the final phase. manufacturing process of brazing the various elements together.
  • the bundle of tubes and spacers may be deformed and / or staggered and thus be defective, for example by the creation of leaks, or be of lesser performance, for example by an increase in pressure losses. .
  • the object of the invention is therefore to provide a new type of heat exchange device of the type mentioned in the introduction overcoming the aforementioned drawbacks.
  • the invention therefore provides a spacer for a heat exchange device according to claim 1.
  • the first thickness and the second thickness are such that the second thickness is less than twice the first thickness and the second thickness is greater than or equal to one and a half times the first thickness.
  • the second zone defines a localized excess thickness arranged at the ends of the spacer.
  • the first zone is obtained by local thinning of the metal strip, produced by machining, rolling, stamping or forming.
  • the localized extra thickness of the spacer defines at least one transverse excrescence of a given height, for example equal to the difference between the second thickness and the first thickness.
  • the present invention is also specific to a heat exchange device comprising at least one interlayer as defined above.
  • the interlayer comprises two localized thicknesses arranged on the same side or on two opposite sides of the insert.
  • the exchanger comprises at least one heat exchange tube arranged between at least two localized thicknesses.
  • the heat exchange tube comprises at least one localized deformation adapted to cooperate with the localized thickness of the interlayer.
  • the figure 1 represents, viewed from the front, a heat exchange device 2.
  • the heat exchange device 2 comprises a bundle of tubes 8 spaced apart by a gap 12 in which a corrugated spacer 10 is arranged.
  • the corrugated inserts 10 are in the form of a sheet or metal strip 20 folded so as to form a succession of planar portions 22 or substantially planar disposed each between two tubes 8 and connected in pairs by a junction portion 24 bent of dimension adapted to the gaps 12 arranged between two successive tubes 10.
  • the heat exchange device 2 also comprises a first collector 4 and a second collector 6 respectively receiving one and the other of the ends of fluid circulation tubes 8, in particular a coolant or heat transfer fluid.
  • the tubes 8 are arranged aligned, regularly spaced from each other, and thus form the bundle of tubes 8.
  • the first collector 4 is connected to an inlet pipe 14 and the second collector 6 is connected to an outlet pipe 16 respectively connected to an air conditioning circuit in which a fluid circulates, in particular a coolant or heat transfer fluid.
  • the fluid coming from an upstream portion of the air conditioning circuit, enters via the inlet pipe 14 into the first tubular collector 4, circulates in the tubes 8 and reaches the second collector 6. From there, the fluid flows through the second collector 6 before exiting via the outlet pipe 16, which is connected to a downstream part of the air conditioning circuit.
  • the heat exchange device 2 comprises a single collector having two internal parts separated by an internal partition or made by two chambers. collectors arranged side-by-side so that the inlet pipe 14 and the outlet pipe 16 are respectively disposed in the single collector.
  • the bundle of tubes 8 and inserts 10 comprises two end plates 18 contributing to the general maintenance and overall resistance of the heat exchange device 2.
  • the present invention also covers heat exchange devices not comprising end plates 18.
  • the heat exchange device 2 makes it possible to exchange heat between an external fluid, for example air, passing through the heat exchange device 2 and the fluid circulating inside the tubes 8, for example a refrigerant or heat transfer fluid.
  • an external fluid for example air
  • the fluid flowing inside the tubes 8 may be a supercritical fluid, in particular carbon dioxide, also known under the name R744, or a subcritical fluid, in particular a fluorinated compound, especially the refrigerant referenced R134a.
  • the present invention may be used with other alternative fluids.
  • the fluid flowing inside the tubes 8 may also be a heat transfer fluid, in particular a cooling fluid of a thermal engine of the vehicle.
  • the figure 2 is a view a perspective view of part of the beam of the heat exchange device of the figure 1 .
  • the figure 2 specifies the shape of the tubes 8 and tabs 10 and their arrangement relative to each other.
  • a heat exchange interlayer 10 of corrugated appearance As shown in figure 1 between two tubes 8 is arranged a heat exchange interlayer 10 of corrugated appearance.
  • Each interlayer 10 is made in the form of a sheet or strip of folded metal metal, for example aluminum alloy.
  • Each interlayer 10 is provided with louvers 26 made by cutting in the metal strip 20.
  • the corrugated insert 10 is made, for example by successive bends of the metal strip sometimes called "strip".
  • the insert 10 has a succession of planar portions 20 arranged such that two adjacent planar portions 20 are interconnected by a connecting portion 24.
  • the heat exchange device 2 is traversed by a flow of air F. It follows that the bundle of tubes 8 and spacers 10 is traversed by the air flow F.
  • the heat exchange device 2 thus has an upstream face constituting the inlet face of the air flow F in the heat exchange device 2 and a downstream face constituting the outlet face of the air flow. F of heat exchange device 2.
  • the interlayer 10 also includes a localized allowance 30.
  • This localized allowance 30 makes it possible to increase the rigidity of the insert 10 and thus to contribute to increasing the holding of the heat exchange device 2.
  • two localized thicknesses 30 are arranged at the two ends of the spacer 10 in the flow direction of the air flow F.
  • the first localized allowance 30 is disposed at the upstream face of the device.
  • heat exchange 2 and the second localized excess thickness 30 is disposed at the downstream face of the heat exchange device 2.
  • the localized excess thickness 30 is achieved by localized turning, in particular by folding, on a first length A of the metal strip 20 constituting the insert 10.
  • the metal strip is at a first thickness Th1
  • the extra thickness located at a second thickness Th2, such that the second thickness Th2 is equal to twice the first thickness Th1.
  • the interlayer 10 is such that it comprises a first zone having the first thickness Th1 and at least a second zone having the second thickness Th2.
  • Such an embodiment makes it possible to have a first thickness Th1 that is less than or equal to twice the second thickness Th2.
  • Th1 is less than the second thickness Th2.
  • the localized excess thickness 30 is thinned, for example by rolling, in order to reduce the size of the localized allowance and obtain the second thickness Th2.
  • the second thickness Th2 it is desirable for the second thickness Th2 to be between one and a half times and twice the first thickness Th1.
  • the present invention allows the localized thicknesses 30 define extremal stops having a height h2 at least equal to the difference between the second thickness Th2 and the first thickness Th1.
  • Such end stops also contribute to maintaining the position of the spacers 10 between the tubes 8. Indeed, as presented especially in figure 2 , the spacers 10 are maintained in a transverse direction, that is to say in the direction of flow of the air flow F which is perpendicular to the median plane.
  • the localized thickening 30 by thinning a first portion of the insert 10, in particular by machining operations.
  • the first portion of the spacer 10 which is thinned is located symmetrically with respect to the median plane of the bundle of tubes 8 and spacers 10.
  • the median plane is a plane equidistant from the upstream and downstream faces of the device heat exchange 2 and parallel thereto.
  • FIG. 3 represents a sectional view according to the line III-III of the beam portion of the heat exchange device 2 of the figure 2 .
  • the end stops come into contact with a peripheral wall 40 of the tube 8.
  • the contact is made at the two small sides of the tube 8 which connect two long sides of the tubes 8 which are in contact with the insert 10 .
  • the spacers 10 are placed in position and held so that they can not move between the tubes 8 during the stressing for the mounting of the heat exchange device 2.
  • the two localized thicknesses 30 are arranged on the same side of the insert 10.
  • This embodiment makes it possible to have two end stops on either side of the same tube 8 at the same section along a plane perpendicular to the median plane and to the upstream and downstream faces of the heat exchange device 2.
  • the tabs 10 is held in position on the tube 8.
  • the two localized thicknesses 30 are arranged on either side of the insert 10. This is more particularly detailed in FIG. figure 4 which is a sectional view along line IV-IV of the figure 3 .
  • the end of the spacer 10 disposed on the downstream face has a localized extra thickness 30 disposed of a first next to the tab 10.
  • the end of the insert 10 disposed on the upstream face has a localized extra thickness 30 disposed on a second side of the insert 10, opposite the first side.
  • the figure 5 illustrates a perspective view of the embodiment of the interlayer according to the figure 4 .
  • the present invention finds particular application in heat exchange devices for a heating, ventilation and / or air conditioning system for motor vehicles, such as an evaporator, a condenser or a gas cooler or a radiator. heater.
  • the examples described above are based on heat exchange devices comprising tubes of folded types.
  • the present invention also covers embodiments of plate tubes or extruded tubes.
  • fluid circulation tubes 8 are of the 'single channel' type.
  • the tubes 8 described here are only exemplary.
  • Other types of tubes can be used here as fluid circulation tubes.
  • the present invention also covers the embodiments in which the tubes 8 are provided with internal partitions delimiting several internal channels.
  • Such tubes are generally referred to as “multichannel tubes”.
  • the tubes 8 are known as "multichannel flat tubes”.
  • the figure 6 illustrates an alternative embodiment of the present invention.
  • the tube 8 comprises a localized deformation 32.
  • the localized deformation 32 makes it possible to create a space adapted to receive the localized thickening 30 of the interlayer 10.
  • the localized deformation 32 is arranged at the end portions 36 of the tube 8.
  • the localized deformation 32 is such that it cooperates by complementarity of form with the localized extra thickness 30 of the insert 10.
  • the tube 8 has a central portion 34 having a thickness e1 and two end portions 36 disposed on either side of the central portion 34.
  • Each end portion 36 has a thickness e2.
  • the thickness e1 is equal to the thickness e2 plus two times the height h2 of the end stops of the insert 10.
  • the embodiment of the figure 6 also shows a particular embodiment of the corrugated interlayer 10.
  • the insert 10 has two localized thickenings 30 on each side of the insert 10, a total of four localized thicknesses 30.
  • Such an interlayer 10 results, in particular, from an inverted double folding, that is to say in two opposite directions, of the metal strip over a first length (A) of the ends of the insert 10. Consequently, this double folding can be reduced in thickness by a thinning operation, preferably by rolling as described above.
  • Such an embodiment also has the same advantages of maintaining the spacers 10 in the bundle of tubes 8 during the stressing for the mounting of the heat exchange device 2.
  • the present invention is not limited to evaporators. It is of interest for all types of heat exchange devices such as condensers, gas coolers, heating radiators, ...

Landscapes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Description

  • L'invention se rapporte à un intercalaire d'échange de chaleur pour un dispositif d'échange de chaleur selon le préambule de la revendication 1 aux dispositifs d'échange de chaleur comprenant de tels intercalaires. JP 2002 147982 divulgue un tel intercalaire d'échange de chaleur. Elle concerne plus particulièrement un dispositif d'échange de chaleur, notamment pour des véhicules automobiles, comprenant un faisceau de tubes espacés d'un intervalle ainsi qu'une pluralité d'intercalaires d'échange de chaleur ondulés sous la forme de bandes de métal pliées de manière à former une succession de portions sensiblement planes disposées chacune entre deux tubes et reliées deux à deux par une portion de jonction coudée de dimension adaptée aux intervalles. Un dispositif d'échange de chaleur a pour fonction de permettre l'échange de chaleur entre un fluide en circulation à l'intérieur de tubes et un fluide extérieur traversant le dispositif d'échange de chaleur. Pour augmenter les performances de l'échange de chaleur entre le fluide en circulation à l'intérieur des tubes et le fluide extérieur, il est courant de pourvoir le dispositif d'échange de chaleur de moyens permettant d'augmenter la surface d'échange entre le fluide extérieur et le fluide en circulation à l'intérieur des tubes.
  • A cet effet, un tel échangeur de chaleur comprend couramment une ou plusieurs rangées de tubes alignés dans lesquels circule un fluide caloporteur. L'ensemble de ces tubes est généralement désigné par le terme de faisceau. Un tel échangeur de chaleur a pour fonction de permettre un échange thermique entre le fluide caloporteur en circulation dans les tubes, et un fluide traversant extérieurement le dispositif d'échange thermique.
  • Ainsi, il est connu de pourvoir le dispositif d'échange de chaleur d'une pluralité d'intercalaires d'échange de chaleur d'allure générale ondulée formée par la succession de portions sensiblement planes reliées deux à deux par une portion de jonction coudée. En général, un intercalaire ondulé est disposé entre deux tubes en sorte qu'une partie de la portion coudée est en contact avec un tube.
  • Un tel dispositif d'échange de chaleur peut par exemple être intégré à un système de climatisation de véhicule automobile. Dans ce cas, le fluide extérieur traversant le dispositif est en général de l'air destiné à être soufflé dans l'habitacle du véhicule, et le fluide caloporteur un fluide réfrigérant. L'échange thermique a dans ce cas pour objectif de rafraîchir l'air soufflé. Le dispositif d'échange de chaleur est alors un évaporateur.
  • La circulation du fluide, à l'intérieur du circuit de climatisation, est assurée par un compresseur, en général entraîné directement par le moteur du véhicule automobile.
  • Actuellement, il est recherché une réduction du poids des composants intégrés aux véhicules. Notamment, le dispositif d'échange de chaleur est réalisé à partir de métaux, en particulier en aluminium. Afin de respecter les besoins actuels, il est apparu nécessaire de réduire les épaisseurs de feuilles de métal employées pour la réalisation de tels dispositifs d'échange de chaleur.
  • L'épaisseur des feuilles de métal employées tendent à être inférieure à 70 micromètres pour les intercalaires et inférieure à 270 micromètres pour les tubes. De telles réductions d'épaisseurs ont pour conséquences désavantageuses que la tenue mécanique du dispositif d'échange de chaleur est réduite entraînant un risque accru de défaillance et de détérioration accélérée.
  • Le risque de détérioration est d'autant plus grand lorsque, en phase de production du dispositif d'échange de chaleur, le faisceau de tubes et d'intercalaires est mis sous contrainte de maintien afin d'assurer une bonne cohésion lors de la phase ultime de fabrication consistant au brasage des divers éléments entre eux.
  • Sous de tels efforts de maintien, le faisceau de tubes et d'intercalaires peut être déformé et/ou décalé et ainsi être défectueux, par exemple par la création de fuites, ou être de moindre performance, par exemple par une augmentation des pertes de charges.
  • L'objet de l'invention est donc de proposer un nouveau type de dispositif d'échange de chaleur du type mentionné en introduction surmontant les inconvénients précités.
  • L'invention prévoit donc un intercalaire pour dispositif d'échange de chaleur selon la revendication 1. La première épaisseur et la deuxième épaisseur sont telles que la deuxième épaisseur est inférieure à deux fois la première épaisseur et la deuxième épaisseur est supérieure ou égale à une fois et demie la première épaisseur.
  • Dans un mode de réalisation de l'invention, la deuxième zone définit une surépaisseur localisée agencée aux extrémités de l'intercalaire.
  • Alternativement ou en complément, la première zone est obtenue par amincissement local de la bande de métal, réalisé par usinage, par laminage, par emboutissage ou par formage.
  • Avantageusement, la surépaisseur localisée de l'intercalaire définit au moins une excroissance transversale d'une hauteur donnée, par exemple égale à la différence entre la deuxième épaisseur et la première épaisseur.
  • La présente invention est propre également à un dispositif d'échange de chaleur comprenant au moins un intercalaire tel que précédemment défini.
  • Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'intercalaire comporte deux surépaisseurs localisées agencées sur un même coté ou sur deux cotés opposés de l'intercalaire.
  • De préférence, l'échangeur comprend au moins un tube d'échange de chaleur agencé entre au moins deux surépaisseurs localisées.
  • En variante, le tube d'échange de chaleur comporte au moins une déformation localisée apte à coopérer avec la surépaisseur localisée de l'intercalaire.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention, mais aussi, le cas échéant, contribuer à sa définition sur lesquels:
    • la figure 1 est une vue de face d'un dispositif d'échange de chaleur selon la présente invention,
    • la figure 2 est une vue en perspective d'une partie du faisceau du dispositif d'échange de chaleur de la figure 1,
    • la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la partie du faisceau du dispositif d'échange de chaleur de la figure 2,
    • la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3 d'une variante de réalisation selon la présente invention,
    • la figure 5 est une vue en perspective du mode de réalisation de l'intercalaire selon la figure 4, et
    • la figure 6 est une vue en coupe d'une alternative de réalisation de la présente invention selon la ligne III-III de la partie du faisceau du dispositif d'échange de chaleur de la figure 2.
  • La figure 1 représente, vu de face, un dispositif d'échange de chaleur 2. Le dispositif d'échange de chaleur 2 comprend un faisceau de tubes 8 espacés d'un intervalle 12 dans lequel est disposé un intercalaire ondulé 10.
  • Les intercalaires ondulés 10 se présentent sous la forme d'une feuille ou bande de métal 20 pliée de manière à former une succession de portions planes 22 ou sensiblement planes disposées chacune entre deux tubes 8 et reliées deux à deux par une portion de jonction 24 coudée de dimension adaptée aux intervalles 12 agencés entre deux tubes 10 successifs.
  • Le dispositif d'échange de chaleur 2 comprend également un premier collecteur 4 et un second collecteur 6 recevant respectivement l'une et l'autre des extrémités de tubes 8 de circulation de fluide, notamment un fluide réfrigérant ou caloporteur. Les tubes 8 sont disposés alignés, régulièrement espacés les uns des autres, et forment ainsi le faisceau de tubes 8.
  • Le premier collecteur 4 est relié à une tubulure d'entrée 14 et le second collecteur 6 est en liaison avec une tubulure de sortie 16 connectées respectivement à un circuit de climatisation dans lequel circule un fluide, notamment un fluide réfrigérant ou caloporteur.
  • Ainsi, le fluide, provenant d'une partie amont du circuit de climatisation, pénètre par l'intermédiaire de la tubulure d'entrée 14 dans le premier collecteur tubulaire 4, circule dans les tubes 8 et atteint le second collecteur 6. De là, le fluide circule à travers le second collecteur 6 avant de sortir par l'intermédiaire de la tubulure de sortie 16, laquelle est reliée à une partie aval du circuit de climatisation.
  • Selon une alternative de réalisation, le dispositif d'échange de chaleur 2 comprend un unique collecteur disposant de deux parties internes séparées par une cloison interne ou réalisées par deux chambres collectrices disposées cote-à-cote de sorte que la tubulure d'entrée 14 et la tubulure de sortie 16 sont respectivement disposées dans le collecteur unique.
  • Le faisceau de tubes 8 et d'intercalaires 10 comprend deux plaques d'extrémité 18 contribuant au maintien général et à la résistance global du dispositif d'échange de chaleur 2.
  • La présente invention couvre également les dispositifs d'échange de chaleur ne comprenant pas de plaques d'extrémité 18.
  • Le dispositif d'échange de chaleur 2 permet de réaliser un échange de chaleur entre un fluide extérieur, par exemple de l'air, traversant le dispositif d'échange de chaleur 2 et le fluide circulant à l'intérieur des tubes 8, par exemple un fluide réfrigérant ou caloporteur.
  • Dans l'exemple de la figure 1, le fluide circulant à l'intérieur des tubes 8 peut être un fluide supercritique, en particulier le dioxyde de carbone, connu également sous la dénomination R744, ou un fluide sous critique, en particulier un composé fluoré, notamment le fluide réfrigérant référencé R134a. De plus, la présente invention peut être utilisée avec d'autres fluides alternatifs. Le fluide circulant à l'intérieur des tubes 8 peut également être un fluide caloporteur, en particulier un fluide de refroidissement d'un moteur thermique du véhicule.
  • La figure 2 est une vue une vue en perspective d'une partie du faisceau du dispositif d'échange de chaleur de la figure 1.
  • La figure 2 précise la forme des tubes 8 et des intercalaires 10 ainsi que leur disposition les uns par rapport aux autres.
  • Comme le montre la figure 1, entre deux tubes 8 est disposé un intercalaire d'échange de chaleur 10 d'allure ondulée.
  • Chaque intercalaire 10 est réalisé sous la forme d'une feuille ou bande de métal métallique pliée, par exemple en alliage d'aluminium. Chaque intercalaire 10 est pourvue de persiennes 26 réalisées par découpe dans la bande de métal 20.
  • L'intercalaire 10 ondulé est réalisé, par exemple par des pliages successifs de la bande de métal appelée parfois "feuillard". L'intercalaire 10 présente une succession de portions planes 20 agencés de telles sortes que deux portions planes 20 adjacentes sont reliées entre elles par une portion de jonction 24.
  • Le dispositif d'échange de chaleur 2 est traversé par un flux d'air F. Il s'en suit donc que le faisceau de tubes 8 et d'intercalaires 10 est parcouru par le flux d'air F.
  • Le dispositif d'échange de chaleur 2 dispose donc d'une face amont constituant la face d'entrée du flux d'air F dans le dispositif d'échange de chaleur 2 et une face aval constituant la face de sortie du flux d'air F de dispositif d'échange de chaleur 2.
  • Selon la présente invention, l'intercalaire 10 comporte également une surépaisseur localisée 30. Cette surépaisseur localisée 30 permet d'augmenter la rigidité de l'intercalaire 10 et ainsi de contribuer à l'accroissement de la tenue du dispositif d'échange de chaleur 2.
  • De façon préférentielle, deux surépaisseurs localisées 30 sont agencées aux deux extrémités de l'intercalaire 10 dans le sens d'écoulement du flux d'air F. Ainsi, la première surépaisseur localisée 30 est disposée au niveau de la face amont du dispositif d'échange de chaleur 2 et la deuxième surépaisseur localisée 30 est disposée au niveau de la face aval du dispositif d'échange de chaleur 2.
  • Selon un premier exemple de réalisation, la surépaisseur localisée 30 est réalisée par retournement localisé, notamment par pliage, sur une première longueur A de la bande de métal 20 constituant l'intercalaire 10. Ainsi, si la bande de métal est à une première épaisseur Th1, la surépaisseur localisée 30 à une deuxième épaisseur Th2, telle que la deuxième épaisseur Th2 soit égale à deux fois la première épaisseur Th1.
  • L'intercalaire 10 est donc tel qu'il comporte une première zone ayant la première épaisseur Th1 et au moins une deuxième zone ayant la deuxième épaisseur Th2.
  • Un tel mode de réalisation permet d'avoir une première épaisseur Th1 inférieure ou égale à deux fois la deuxième épaisseur Th2.
  • Par ailleurs, il est par exemple possible d'assurer un amincissement localisé de la bande de métal 20, par exemple par laminage, afin de définir une première zone d'épaisseur Th1 et une deuxième zone d'épaisseur Th2, telle que la première épaisseur Th1 soit inférieure à la deuxième épaisseur Th2.
  • Notamment, la surépaisseur localisée 30 est amincie, par exemple par laminage, afin de réduire la dimension de la surépaisseur localisée 30 et obtenir la deuxième épaisseur Th2.
  • Selon cette réalisation, il est souhaitable que la deuxième épaisseur Th2 soit comprise entre une fois et demie et deux fois la première épaisseur Th1.
  • De plus, la présente invention permet les surépaisseurs localisées 30 définissent des butées extrémales ayant une hauteur h2 au moins égale à la différence entre la deuxième épaisseur Th2 et la première épaisseur Th1.
  • De telles butées extrémales contribuent également au maintien en position des intercalaires 10 entre les tubes 8. En effet, tel que présenté notamment en figure 2, les intercalaires 10 sont maintenus dans une direction transversale, c'est-à-dire selon la direction d'écoulement du flux d'air F qui est perpendiculaire au plan médian.
  • Alternativement, selon un deuxième mode de réalisation, non représenté, il est possible d'obtenir la surépaisseur localisée 30 par amincissement d'une première partie de l'intercalaire 10, en particulier par des opérations d'usinage. De façon préférentielle, la première partie de l'intercalaire 10 qui est amincie est localisé de façon symétrique par rapport au plan médian du faisceau de tubes 8 et d'intercalaires 10. Le plan médian est un plan équidistant des faces amont et aval du dispositif d'échange de chaleur 2 et parallèle à celles-ci.
  • Un tel maintien est illustré de façon plus détaillé sur la figure 3 qui représente une vue en coupe selon la ligne III-III de la partie du faisceau du dispositif d'échange de chaleur 2 de la figure 2.
  • Telles que présenté sur la figure 3, les butées extrémales viennent en contact avec une paroi périphérique 40 du tube 8. De façon préférentielle, le contact se fait au niveau des deux petits cotés du tube 8 qui relient deux grands cotés du tubes 8 qui sont en contact avec l'intercalaire 10.
  • Ainsi maintenus, les intercalaires 10 sont mis en position et maintenu de façon à ce qu'ils ne puissent pas bouger entre les tubes 8 lors de la mise sous contrainte pour le montage du dispositif d'échange de chaleur 2.
  • Selon l'exemple de la figure 3, les deux surépaisseurs localisées 30 sont disposées d'un même coté de l'intercalaire 10. Ce mode de réalisation permet de disposer de deux butées extrémales de part et d'autre du même tube 8 au niveau d'une même section selon un plan perpendiculaire au plan médian et aux faces amont et aval du dispositif d'échange de chaleur 2.
  • Selon cet exemple, l'intercalaires 10 est maintenu en position sur le tube 8.
  • Selon une autre variante de réalisation, il est envisageable que les deux surépaisseurs localisées 30 sont disposés d'un part et d'autre de l'intercalaire 10. Cela est plus particulièrement détaillé en figure 4 qui est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3.
  • Comme illustré en figure 4, l'extrémité de l'intercalaire 10 disposée sur la face aval comporte une surépaisseur localisée 30 disposée d'un premier coté de l'intercalaire 10. L'extrémité de l'intercalaire 10 disposée sur la face amont comporte une surépaisseur localisée 30 disposée d'un second coté de l'intercalaire 10, opposée au premier coté.
  • Un tel agencement permet de définir des butées extrémales en alternance. Ainsi réalisé, un intercalaire 10 permet son maintien en position entre deux tubes 8 adjacents.
  • La figure 5 illustre une vue en perspective du mode de réalisation de l'intercalaire selon la figure 4.
  • La présente invention trouve une application toute particulière dans les dispositifs d'échange de chaleur pour une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation destiné à des véhicules automobiles, tels qu'un évaporateur, un condenseur ou un refroidisseur de gaz ou un radiateur de chauffage.
  • Par ailleurs, les exemples décrits précédemment sont basés sur des dispositifs d'échange de chaleur comprenant des tubes de types pliés. Toutefois, la présente invention couvre également les modes de réalisations de tubes à plaques ou de tubes extrudés.
  • On note que les tubes 8 de circulation de fluide sont de type 'monocanal'. Les tubes 8 décrits ici, ne le sont qu'à titre d'exemple. D'autres types de tubes peuvent être employés ici en tant que tubes 8 de circulation de fluide. La présente invention couvre également les modes de réalisation dans lesquels les tubes 8 sont munis de cloisons internes délimitant plusieurs canaux intérieurs. De tels tubes sont généralement désignés par le terme de "tubes multicanaux". Ainsi, les tubes 8 sont connus sous le terme de "tubes plats multicanaux".
  • La figure 6 illustre une alternative de réalisation de la présente invention.
  • Cette variante apporte l'avantage de réduire l'épaisseur du faisceau de tubes 8. Dans cet objectif, le tube 8 comporte une déformation localisée 32. La déformation localisée 32 permet de créer un espace adaptée pour recevoir la surépaisseur localisée 30 de l'intercalaire 10.
  • De façon préférentielle, la déformation localisée 32 est agencée aux parties extrémales 36 du tube 8. La déformation localisée 32 est telle qu'elle coopère par complémentarité de forme avec la surépaisseur localisée 30 de l'intercalaire 10.
  • Selon l'exemple de la figure 6, le tube 8 présente une partie centrale 34 ayant une épaisseur e1 et deux parties extrémales 36 disposées de part et d'autre de la partie centrale 34. Chaque partie extrémale 36 a une épaisseur e2. L'épaisseur e1 est égale à l'épaisseur e2 additionnée de deux fois la hauteur h2 des butées extrémales de l'intercalaire 10.
  • Le mode de réalisation de la figure 6 présente également un mode particulier de réalisation de l'intercalaire ondulé 10. Selon cet exemple, l'intercalaire 10 présente deux surépaisseurs localisées 30 de chaque coté de l'intercalaire 10, soit un total de quatre surépaisseurs localisées 30.
  • Un tel intercalaire 10 résulte, notamment, d'un double pliage inversé, c'est-à-dire selon deux directions opposées, de la bande de métal sur une première longueur (A) des extrémités de l'intercalaire 10. Par suite, ce double pliage peut être réduit en épaisseur par une opération d'amincissement, préférentiellement par laminage telle que décrite précédemment.
  • Un tel mode de réalisation présente également les mêmes avantages de maintien des intercalaires 10 dans le faisceau de tubes 8 lors de la mise sous contrainte pour le montage du dispositif d'échange de chaleur 2.
  • La présente invention ne se limite pas aux évaporateurs. Elle présente un intérêt pour tous types de dispositifs d'échange de chaleur tels que les condenseurs, les refroidsseurs de gaz, les radiateurs de chauffage, ...
  • Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple et englobe d'autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre des revendications et notamment toutes combinaisons des différents modes de réalisation décrits précédemment.

Claims (13)

  1. Intercalaire (10) pour dispositif d'échange de chaleur (2) réalisé à partir d'une bande de métal (20), l'intercalaire (10) comportant au moins une première zone ayant une première épaisseur (Th1) et au moins une deuxième zone ayant une deuxième épaisseur (Th2), la ou les deuxièmes zones définissant une surépaisseur localisée (30) obtenue par pliage de la bande de métal (20) sur une première longueur (A), caractérisé en ce que la surépaisseur localisée (30) est amincie, en particulier par laminage.
  2. Intercalaire (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième épaisseur (Th2) est inférieure à deux fois la première épaisseur (Th1).
  3. Intercalaire (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la deuxième épaisseur (Th2) est supérieure ou égale à une fois et demi la première épaisseur (Th1).
  4. Intercalaire (10) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surépaisseur localisée (30) de la bande de métal (20) est agencée aux extrémités de l'intercalaire (10).
  5. Intercalaire (10) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la surépaisseur localisée (30) de l'intercalaire (10) définit au moins une excroissance transversale d'une hauteur (h2).
  6. Intercalaire (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la hauteur (h2) de la surépaisseur localisée (30) est égale à la différence entre la deuxième épaisseur (Th2) et la première épaisseur (Th1).
  7. Intercalaire (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou les premières zones est obtenue par amincissement local de la bande de métal (20).
  8. Intercalaire (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'amincissement local est réalisé par usinage.
  9. Dispositif d'échange de chaleur (2) comprenant au moins un intercalaire (10) selon l'une des revendications précédentes.
  10. Dispositif d'échange de chaleur (2) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le ou les intercalaires (10) comporte deux surépaisseurs localisées (30) agencées sur un même coté de l'intercalaire (10).
  11. Dispositif d'échange de chaleur (2) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le ou les intercalaires comporte deux surépaisseurs localisées (30) agencées sur deux cotés opposés de l'intercalaire (10).
  12. Dispositif d'échange de chaleur (2) selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que l'échangeur comprend au moins un tube d'échange de chaleur (8) agencé entre au moins deux surépaisseurs localisées (30).
  13. Dispositif d'échange de chaleur (2) selon la revendication 12, caractérisé en ce que le ou les tubes d'échange de chaleur (8) comporte au moins une déformation localisée (32) apte à coopérer avec la surépaisseur localisée (30) de l'intercalaire (10).
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