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La présente invention est relative aux faisceaux tubulaires pour radiateurs et autres échangeurs thermiques utilisés pour un échange thermique entre de l'eau ou autre liquide à refroidir ( ou réchauffer) et un fluide gazeux, en général del'air de refroidissement (ou de réchauffage), et, d'une manière plus particulière, aux faisceaux du type connu comprenant des éléments tubulaires de section apla- tie entre lesquels sont disposées des ailettes pliées en zigzag.
On sait que la rigidité d'un faisceau de ce type connu est très précaire; un tel faisceau résiste mal aux différentes contraintes qu'il peut avoir à supporter; no- tamment les jonctions linéaires par soudure entre ailettes et tubes permettent une déformation analogue à colle que pourrait prendra une échelle dont les barraaux seraient
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articulés sur les montants, c'est-à-dire une défarm@tion ,#.'un rectangle en un parallélogramme. De telles déformations suc- cessives et alternées entraînent rapidement une rupture des
Soudures.
L'invention a pour objet,un faisceau perfectionné du type ci-dessus, à éléments tubulaires et ailettes pliées en zigzag, ce faisceau étant perfectionné de manière à augmenter considérablement sa rigidité mécanique.
Ce résultat est obtenu grâce au fait que les ailettes pliées en zigzag ont une largeur légèrement supérieure à celle des tubes ou des nappes de tubes entre lesquels elles se trouvent disposées; da telle sorte qu'elles 'sont légère- ment débordantes sur les faces avant et arrière du faisceau et les plis de ces ailettes sont conformés de telle sorte que, dans lesdites portions débordantes, chaque pli d'une ailette prend appui contre les plis des deux ailettes ad- jacentes.
Cette imbrication des parties débordantes des ailette, est génératrice de réactions mutuelles qui s'opposent aux déformations du faisceau.
On peut, en outre, fixer les ailettes les unes aux au- tres aux points d'appui (par exemple par soudure), ce qui rend alors l'ensemble du faisceau pratiquement indéformable 'Un autre avantage de l'invention est d'assurer une exellente protection des faces avant des tubes situés à l'a- vant du faisceau et des faces arrière des tubes situés à l'ar- rière du faisceau, lesquels tubas sont très vulnérables étant donné la faible épaisseur de leurs parois.
4 Un autre avantage de l'invention est de crJer, entre les différentes ailettes, des circuits d'échanges thermique externe aux éléments tubulaires, ce qui favorise l'uniformi- sation thermique .antre lus différentes zonus du faisceau où
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l'inégalité de température provient, en partie du @@it @@ l'inégalité de répartition du liquide à refroidir (ou réchauf- fer) entre les diffórents éléments tubulaires.
L'invention a également pour objet l'ensemble d'un ra- diateur pourvu d'un ou plusious faisceaux tubulaires perfec- tionnés comme indique ci-dessus.
D'autres caractéristiques résulteront de la description qui va suivre.
Au dessin annexó, donné uniquement à titre d'exemple : la Fig.l est une vue de face, en élévation, d'une por- tion d'un faisceau tubulaire suivant l'invention; la Fig.2 en est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 . de la Fig.1; les Fig, 3 et 4 sont des vues analogues respectivement aux pige* 1 et 2 d'une première variante; les Pige. 5 et 6 sont des vues analogues respectivement aux Figs, 1 et 2 d'une deuxième variante; les Figs. 7 et 8 représentent, un plan, respectivement des applications des dispositifs suivant les Figs. 1-2 et 3-4 au cas d'un faisceau tubulaire comportant des nappes de tubes.
Selon l'exemple d'exécution représenté aux pige. 1 et 2, le faisceau tubulaire selon l'invention, faisant partie d'un radiateur, comporte une rangée de tubes parallèles tels que 1, la....,réunis par des ailettes 2, 2a, 2
Les tubes 1, la*- ont une section droite très aplatie (Fig.2), de telle sorte qu'ils présentent, chacun, deux grandes faces planes de section droite ab et cd, reliées par deux droites faces transversales de sections bc et da. La face de section be est cylindrique, bombée, tandis que la face de section da est plus ou moins plane et formée par l'agrafage, par exemple en quatre plis superposes 3, des deux
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extrémités de la fouille constituant le tube.
Dans le radiateur qui comporte un on plusieurs fais- ceaux, les tubes débouchent, à leurs deux extrémités, dans deux collecteurs, l'un à liquide chaud, 'l'autre à liquide plus froid. Le fond 4 de l'un de ces collecteurs est repré- sente en coupe sur la Fig.1.
Il'est perforé au droit de chaque tube, de manière à former une ouverture allongée 5 à rebord 6, dans laquelle est enfilée et soudde l'extrémité correspondante du tube. '
Chaque ailette 2, 2a, 2b ... est constituée par une bande d'une largeur 11 (Fig.2) légèrement supérieure à celle
12 de la section transversale des tubes, de telle sorte qu'elle déborde par rapport aux tubes sur les deux grandes faces du faisceau. Quant à sa longuour, elle est telle qu'a- près avoir été repliée comme 'va être décrit, elle puisse s'étendre sur toute la longueur de la portion libre des tu- bes, entre les deux collecteurs, son axe longitudinal étant parallèle aux génératrices des tubes.
Chaque ailette est, en effet, repliée en zigzag suivant un contour efghijk... (Fig.1) tel qu'elle comporte des por- tions planes transversales gh, ij perpendiculaires aux tubes, réunis par des zones longitudinales de pliage plus étroites fg, hi, jk ... et cylindriques. Par l'une des géné- ratrices de chacune de ces zones de pliage, l'ailette est accolée et soudée aux grandes faces planes des deux tubes entre lesquels elle est disposa, la logeur des portions transversales planes successives étant égale à la distance entre les grandes faces planes en regard des tubes adjacents.
Dans les portions qui débordent des tubes, chaque ai- lette est.pourvue, à l'endroit de chaque pli, dans le prolon- gement de chaque zone cylindrique longitudinale étroite de Pliage et de contact avec l'un des tubes, d'un congé tel que
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7 ou 8 (voir l'ailette 2), suivi d'un épanouissement 9,@@,
9b ... ou 10, 10a, 10b ... Chaque épanouissement est obtenu par emboutissage ou refoulement et va en s'évasant en plan (Fig.2). Dans l'exemple représenté, la base d'extrémité est circulaire (voir Fig.l), mais le contour de l'embouti peut toutefois avoir toute autre forme possédant un axe de symétrie.
La saillie de chaque épanouissement par rapport aux faces transversales de contact avec les tubes et de section fg, hi, jk est supérieure à la demi-épaisseur de la section droite du tube et, en outre, les ailettes adjacentes sont décalées le long des tubes de la valeur d'un demi-pas du pliage de telle sorte que lorsque les ailettes sont au contact des tubes par l'une des génératrices de chacune desdites faces longitudi- nales, ces épanouissements, qui so trouvent imbriqués les uns entre les autres, d'une ailette à l'ailette adjacente, se trouvent tangents les uns aux autres en deux points, en 11 (Fig.l), et soudés éventuellement les uns aux autres en ces points.
Ainsi donc, les ailettes prennent appui les unes contre les autres en ces points 11, de telle sorte que leurs épanouis- sements 9, 9a... 10, 10a... constituent de véritables entre- toises qui.accroissent la rigidité mécanique du faisceau au point de lui donner un caractère monolithique.
Par ailleurs, du point de vue thermique, l'imbrication de toutes les ailettes du faisceau et leur contact en 11 ainsi réalisé assurent, comme déjà indiqué, une uniformisation ther mique des ailettes à la fois dans les directions parallèles et perpendiculaires aux axes des tubes.
Enfin, ces épanouis- sements provoquent une turbulence des filets du fluide, air ou autre, circulant au contact des ailettes,'cette turbulence étant favorisée encore par les congés tels que 7 et 8 résultant de la formation des épanouissements et Les. petites faces
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frontales des tubes et par les espaces 12 (Fig.2) lei@@@s libres entre les emboutis et les tubes. L'échange thermique est ainsi très nettement amélioré.
Aux Figs. 3 et 4 on a représenté une première variante dans laquelle on retrouve des tubes 1, la identiques à ceux du premierexemple, Par contre, les ailettes telles que 13,
13a,13b... ont une conformation légèrement différentes de celle du premier exemple. En effet, c'est dans leurs portions faisant saillie sur les deux faces du faisceau, au-delà des tubes, que ces ailettes sont repliées en zigzag avec plis cy- lindiques convexes suivant un contour tel que lmnopqrs(Fig.3), relatif à l'ailette 13 et, dans ces parties en saillie, les ailettes sont en contact mutuel de part et d'autre des tubes par les portions d'extrémité correspondantes desdits plis cylindriques tels que mnqr (Fig.3).
@
Par ailleurs, au droit des grandes faces des tubes, un logement d'encastrement est ménagé dans chaque pli pour le tube correspondant, grâce à la conformation ci-après.
Dans chacun des deux plans XX et YY (Fig.4) parallèles aux facos avant et arrière du faisceau et passant par les petites faces transversales des tubes, chaque pli d'ailette comporte une ligne de coupe 14 ou 15 et la partie du pli com- prise entre ces deux lignes de coupe est repliée vers l'in- térieur en 16 entre les deux portions planes parallèles sous forme d'un repli do section transversale en V ou U telle que celle stu représentée sur la Fig.3.
Les ailettes ainsi constituées sont accolées par leurs bases alternativement à l'un puis à l'autre des deux tubes . entre lesquels est placée l'ailette, comme on peut.le voir pour l'ailette 13a, de telle sorte que chaque tube tal que la se trouve donc encastré dans le logement rectangulaire (Fig.4), constitué par les échancrures en regard des deux
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ailettes adjacentes, '
Cette disposition présente les avantages euivants dans chaque zone de pliage de l'ailette, il est prévu deux lignes de contact et de soudure avec le tube,, suivant les deux lignes de base du repli 16, au lieu de la ligne unique 11 du premier exemple, d'où un meilleur échange thermique entre le tube et l'ailette;
la surface d'échange entre l'ailette et le milieu am- biant est augmentée de toute la surface de ces replis auxi- liaires 14, sans une augmentation du poids de l'ailette compa- rable à ce qu'elle serait dans le cas où l'ailette serait re- pliée en zigzag avec un pas moitié de celui adopté.
Enfin, les replis 16 forint, chacun, en combinaison avec le tube correspondant, un système tubulaire triangulé indéformable, la résistance mécanique du faisceau en est considérablement augmentée.
Aux Pige, 5 et 6 on a représenté une variante de la disposition précédente, dans laquelle les parties repliées 17, 17a des ailettes 18, 18a... ne sont pas de section constante ; les arêtes de repliage qui ne sont pas au contact des tubes sont obliques par rapport aux arêtes de contact, de telle aorte que la section.droite de chaque zone de pliage va en décrois- sant dans le sens de l'écoulement de l'air ou autre fluide qui circule à travers le faisceau., dans le sens des flèches' f1.
Il en résulte que l'air qui s'est engouffré, par exemple en v w ( Fig .6) à l'intérieur du repli 17a, ae trouve mis en vitesse du fait de la diminution progressive de la section de ce repli et cet air sort en xy avec une vitesse plus gran- de que celle qu'il avait à l'entrée en vw. Il s'ensuit une accélération de la circulation de l'air au contact des tubes 1, la beaucoup plus importanteque dans le cas de la disposi- tion suivit les Fige 3 et 4 où l'air peut avoir une certai-
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ne tendance à stagner au contact du tube du cote de la face arrière, comme c'est d'ailleurs le cas dans tous les fais- ceaux connus.
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Dans les divers exemples sus-décrits, le faisceau ne 'comporte qu'une rangée de tubes,- ce qui permet, pour une sec- tion de passage du liquid donnée, de'réduire la perte de charge de ce liquide et d'utiliser la quantité minimum de métal pour les .tubes et, enfin, de diminuer la profondeur du faisceau mais, bien entendu, cette disposition n'est pas ex- clusive et le faisceau peut, éventuellement, t comporter plu- sieurs rangées de tubes disposée en nappes.
C' est ainsi que la Fig. 7 représente en coupe horizon- tale une disposition analogue à celle du premier exemple,mais dans laquelle il est prévu trois rangées de tubes 1,1a, les tubes des différentes rangées étant disposas en nappes dans das plans parallèles.. entre eux .et perpendiculaires aux faces avant 18 et arrière 19 du faisceau,
La Fig. 8 représente una disposition analo$ue à plu- sieurs rangées de tubes 1-la, disposes en nappes, les ailettes telles que 22, 22a ...
étant du type à replis auxiliaires du type représente aux Fige. 3 et 4, chaque ailette comportant autant de replis tels que 23, obtenus par deux découpes trana- versales 24 et emboutissage qu'il est prévu de tubes tels que
1 dans une nappe de tubes. Les différentes ailettes sont en contact mutuel, non seulement par les parties convexes d'ex- trémité telles que 25 et 26 de l'ailette 22, mais également Par les portions convexes intermédiaires telles que 27.
Dans les divers temples, les ailettes ont été repré- sent'68 pleines. Cependant, elles peuvent être adaptées de manière à permettre un accroissement additionnel de la tur- bulence du fluide circulant à leur contact.
Ce résultat peut être obtenu en prévoyant, de manière
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connue, dans chaque portion plane, transversale, de chaque ailette un certain nombre de saillies, de prêter once ayant alternativement des directions différentes et/ou do porfo- rations.
Les saillies peuvent être partiellement perforées (crevés) pour éviter lour obstruction par dépôt de poussières et autres et contribuer à conserver au faisceau son rendement initial.
Les saillies, crevés et / ou perforations peuvent occu- per sur Fles ailettes des positions diverses, en ligne, en quin- conoe, etc... comme. bien connu.
Naturellement, l'invention n'ust nullement limitée aux modes d'exécution représentés et décrits, qui n'ont été choi- sis qu'à titre d'exemple.
Dans les exemples représentés, on a'supposé que les tubes 1, 1a, 1b ... sont verticaux, lea portions transversales parallèles des ailettes étant horizontales mais, bien entendu, cette disposition n'a absolument rien d'exclusif et on peut tout aussi bien adopter la.disposition inverse à tubes hori- zontaux ou encore toute position intermédiaire désirée.