FR2823293A1 - Echangeur de chaleur a tube enroule en spirale - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un échangeur de chaleur (12A) comportant deux segments de tube juxtaposés (52, 54) enroulés autour d'un axe central (56) pour former plusieurs spires concentriques alternées. Un segment de tube (52) a une extrémité raccordée à une sortie d'un premier fluide pour y conduire ce premier fluide. Les deux tubes (52, 54) sont raccordés à proximité immédiate de l'axe central (56) pour transférer un écoulement de fluide entre eux. Les entrée et sortie du premier fluide sont adjacentes à la périphérie extérieure de l'échangeur.Domaine d'application : refroidisseurs d'huile pour véhicules, etc.

Description

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L'invention concerne des échangeurs de chaleur, et plus particulièrement des échangeurs de chaleur utilisés en tant que refroidisseurs d'huile dans des applications à des véhicules.

L'utilisation d'échangeurs de chaleur pour refroidir l'huile lubrifiante utilisée dans les systèmes de lubrification de moteurs à combustion interne est connue depuis longtemps. Une forme d'un tel échangeur de chaleur actuellement utilisée est un refroidisseur d'huile dit "torique". Ces refroidisseurs d'huile ont une longueur axiale de seulement cinq centimètres ou moins et sont construits de façon à pouvoir être interposés entre le bloc moteur et le filtre à huile, étant montés directement sur le bloc en un emplacement précédemment occupé par le filtre à huile. Habituellement, des refroidisseurs d'huile de ce type comprennent un corps formé de pièces multiples, qui est raccordé au système de refroidissement du véhicule afin de recevoir un fluide de refroidissement, et qui contient un empilage de chambres ou d'unités d'échange de chaleur en forme de disques, relativement minces, dans lesquelles l'huile devant être refroidie est mise en circulation. Des exemples de tels refroidisseurs d'huile sont décrits dans les brevets des États-Unis d'Amérique nO 4 967 835, no 4 561 494, no 4 360 055 et no 3 743 011.

Les échangeurs de chaleur ci-dessus se sont avérés être extrêmement performants, en particulier dans le refroidissement de l'huile lubrifiante d'un moteur à combustion interne. Les structures de ces échangeurs de chaleur sont d'une conception relativement simple, peu coûteuses à fabriquer et aisées à dépanner en cas de besoin. Néanmoins, il existe toujours le souhait d'apporter des perfectionnements supplémentaires à des structures d'échangeurs de chaleur, comprenant, par exemple, de meilleures caractéristiques de transmission de la chaleur, de meilleures caractéristiques de chute de pression, une réduction du nombre des pièces, un accroissement de

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l'intégrité structurelle et de la propreté, et une plus grande souplesse en ce qui concerne la forme, les dimensions et le traitement de fabrication de l'échangeur de chaleur.

Le but principal de l'invention est de proposer un échangeur de chaleur nouveau et perfectionné, et plus particulièrement un échangeur de chaleur perfectionné destiné à être utilisé dans des applications à un refroidisseur d'huile et à des véhicules. Conformément à un aspect de l'invention, il est proposé un échangeur de chaleur destiné à échanger de la chaleur entre des premier et second fluides. L'échangeur de chaleur comporte une périphérie extérieure espacée radialement d'un axe central. L'échangeur de chaleur comporte une première entrée pour l'écoulement du premier fluide, une première sortie pour l'écoulement du premier fluide, une paire de segments de tube juxtaposés enroulés autour de l'axe central pour former plusieurs spires concentriques alternées, une seconde entrée pour l'admission du second fluide dans l'échangeur de chaleur, une seconde sortie pour l'écoulement du second fluide de l'échangeur de chaleur, et une structure destinée à envelopper la paire de segments de tube pour retenir le second fluide à l'intérieur de l'échangeur de chaleur pendant qu'il s'écoule de la seconde entrée vers la seconde sortie. La première entrée est placée de façon à être adjacente à la périphérie extérieure et la première sortie est placée de façon à être adjacente à la périphérie extérieure. L'un des segments de tube juxtaposés a une extrémité raccordée à la première entrée pour en recevoir l'écoulement du premier fluide. L'autre des segments de tube juxtaposés a une extrémité raccordée à la première sortie pour délivrer à celle-ci un écoulement du premier fluide. Les deux segments de tube sont raccordés à proximité immédiate de l'axe central pour transférer l'écoulement du premier fluide entre les segments de tube.

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Conformément à un aspect de l'invention, les deux segments de tube sont formés à partir d'un tube monobloc ayant un coude en épingle à cheveux raccordant les segments à proximité immédiate de l'axe central pour transférer l'écoulement du premier fluide entre les segments de tube.

Conformément à un autre aspect de l'invention, l'échangeur de chaleur comporte en outre un collecteur raccordant les segments de tube à proximité immédiate de l'axe central pour transférer l'écoulement du premier fluide entre les segments de tube.

Conformément à un aspect de l'invention, il est proposé un échangeur de chaleur destiné à échanger de la chaleur entre des premier et second fluides. L'échangeur de chaleur comporte une périphérie extérieure espacée radialement d'un axe central. L'échangeur de chaleur comprend une colonne sensiblement centrée sur l'axe central et ayant une surface extérieure de section transversale en forme de spirale, un segment de tube enroulé autour de la surface extérieure de la colonne pour former des spires de tube en forme de spirale autour de l'axe central afin de diriger l'écoulement du premier fluide à travers l'échangeur de chaleur, une entrée pour l'admission du second fluide dans l'échangeur de chaleur, une sortie pour l'écoulement du second fluide de l'échangeur de chaleur, et une structure destinée à envelopper le segment de tube afin de retenir le second fluide à l'intérieur de l'échangeur de chaleur pendant qu'il s'écoule de la seconde entrée vers la seconde sortie.

Conformément à un aspect de l'invention, il est proposé un échangeur de chaleur destiné à échanger de la chaleur entre des premier et second fluides. L'échangeur de chaleur comprend une paire de plaques distributrices destinées à diriger un écoulement du second fluide à travers l'échangeur de chaleur, et un coeur comprenant un segment de tube enroulé autour d'un axe central pour former plusieurs spires concentriques. Le segment de tube présente

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au moins un passage intérieur pour l'écoulement du premier fluide. Au moins l'une des spires définit une périphérie extérieure de l'échangeur de chaleur et présente une première surface scellée contre l'une des plaques de distribution et une seconde surface scellée contre l'autre des plaques de distribution. Au moins l'une des spires est scellée contre au moins une spire adjacente pour retenir le second fluide à l'intérieur de l'échangeur de chaleur pendant qu'il s'écoule autour du coeur.

Conformément à un aspect de l'invention, il est proposé un échangeur de chaleur destiné à échanger de la chaleur entre des premier et second fluides. L'échangeur de chaleur présente une périphérie extérieure espacée d'un axe central. L'échangeur de chaleur comporte un coeur entourant l'axe central, et deux plaques de distribution opposées. Le coeur comprend des passages intérieurs destinés à recevoir un écoulement du premier fluide et des surfaces extérieures destinées à recevoir un écoulement du second fluide. Le coeur comporte deux côtés orientés dans des directions opposées, espacés d'une largeur W le long de l'axe central, chaque côté étant ouvert vers les surfaces extérieures.

L'une des plaques de distribution s'étend sur un côté du coeur, et l'autre plaque de distribution s'étend sur l'autre côté du coeur. L'une des plaques comporte des première et deuxième chambres collectrices espacées angulairement l'une de l'autre autour de l'axe central pour diriger un écoulement du second fluide sur les surfaces extérieures du coeur.

Conformément à un aspect de l'invention, l'autre plaque de distribution présente une troisième chambre collectrice destinée à diriger un écoulement du second fluide sur les surfaces extérieures du coeur. La première chambre est alignée avec la troisième chambre afin de diriger un écoulement de la première chambre jusqu'à la troisième chambre en passant sur un premier segment angulaire des surfaces extérieures. La troisième chambre

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est alignée avec la deuxième chambre afin de diriger un écoulement de la troisième chambre vers la deuxième chambre en passant sur un deuxième segment angulaire des surfaces extérieures du coeur. Les premier et deuxième segments angulaires sont espacés angulairement l'un de l'autre autour de l'axe central.

Conformément à un autre aspect de l'invention, l'autre plaque de distribution comprend des troisième et quatrième chambres collectrices espacées angulairement l'une de l'autre autour de l'axe central afin de diriger un écoulement du second fluide sur les surfaces extérieures du coeur. La première chambre est alignée avec la troisième chambre afin de diriger un écoulement depuis la première chambre jusqu'à la troisième chambre en passant sur un premier segment angulaire des surfaces extérieures du coeur.

La troisième chambre est alignée avec la deuxième chambre afin de diriger un écoulement depuis la troisième chambre jusqu'à la deuxième chambre en passant sur un deuxième segment angulaire des surfaces extérieures du coeur. La deuxième chambre est alignée avec la quatrième chambre afin de diriger un écoulement de la deuxième chambre jusqu'à la quatrième chambre en passant sur un troisième segment angulaire des surfaces extérieures du coeur. Les premier, deuxième et troisième segments angulaires sont espacés angulairement les uns des autres autour de l'axe central.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels : la figure 1 est une vue en coupe partielle d'un bloc moteur sur lequel est monté un échangeur de chaleur sous la forme d'un refroidisseur d'huile selon l'invention, une partie d'un filtre de type classique étant superposée sur le refroidisseur d'huile et étant représentée en traits mixtes ; la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1 ;

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la figure 3 est une vue en perspective éclatée de l'échangeur de chaleur représenté sur la figure 1 ; la figure 4 est une vue en coupe d'un échangeur de chaleur selon une autre forme de réalisation de la présente invention ; la figure 5 est une vue en plan, suivant la ligne 5-5 de la figure 4, d'un distributeur utilisé dans l'échangeur de chaleur de la figure 4 ; la figure 6 est une vue en plan suivant la ligne 6-6 de la figure 4 d'un autre distributeur utilisé dans l'échangeur de chaleur de la figure 4 ; la figure 7 est une vue en plan suivant la ligne 7-7 de la figure 4 d'un coeur utilisé dans l'échangeur de chaleur de la figure 4 ; la figure 8 est une vue en coupe d'un échangeur de chaleur selon une autre forme de réalisation de l'invention ; la figure 9 est une vue en plan suivant la ligne 9-9 de la figure 8 d'un distributeur utilisé dans l'échangeur de chaleur de la figure 8 ; la figure 10 est une vue en plan suivant la ligne 10-10 de la figure 8 d'un autre distributeur utilisé dans l'échangeur de chaleur de la figure 8 ; la figure 11 est une vue en plan suivant la ligne 11-11 de la figure 8 d'un coeur utilisé dans l'échangeur de chaleur de la figure 8 ; la figure 12 est une vue en perspective d'une colonne qui peut être utilisée dans l'un quelconque des échangeurs de chaleur selon l'invention ; la figure 13 est une vue partielle en plan d'une forme de réalisation de la colonne représentée sur la figure 12, en association avec une partie d'un coeur d'échangeur de chaleur selon l'invention ; la figure 14 est une vue partielle en plan d'une autre forme de réalisation de la colonne de la figure 12 en

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association avec une partie d'un coeur d'échangeur de chaleur selon l'invention ; la figure 15 est une vue en perspective éclatée montrant une forme de réalisation de la colonne de la figure 12 avec une partie d'un coeur d'échangeur de chaleur selon l'invention ; la figure 16 est une vue en coupe d'un échangeur de chaleur selon une autre forme de réalisation de l'invention ; la figure 17 est une vue en coupe suivant la ligne 17-17 de la figure 16 ; la figure 18 est une vue en plan suivant la ligne 18-18 de la figure 16 ; la figure 19 est une vue en plan suivant la ligne 19-19 de la figure 16 ; les figures 20A à 20E sont une série de vues en perspective illustrant un processus d'assemblage d'un coeur de l'échangeur de chaleur représenté sur la figure 16 ; et les figures 21A à 21C sont une série de vues en perspective éclatée illustrant une série d'étapes d'assemblage de l'échangeur de chaleur représenté sur la figure 16.

Plusieurs formes de réalisation de l'échangeur de chaleur selon l'invention sont décrites ici et illustrées sur les dessins à titre d'exemples en association avec un refroidisseur d'huile destiné à refroidir l'huile lubrifiante d'un moteur à combustion interne. Cependant, on doit comprendre que l'invention peut être utile dans d'autres applications et qu'elle n'est pas limitée à une utilisation en tant que refroidisseur d'huile.

En référence à la figure 1, le bloc d'un moteur à combustion interne est représenté partiellement en 10 et a reçu sur lui un refroidisseur d'huile 12A pour l'huile lubrifiante du moteur. Un filtre à huile 14 est fixé au refroidisseur d'huile 12A et ce dernier comporte en outre des conduites 16 et 18 d'entrée et de sortie de fluide de

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refroidissement reliées au circuit de refroidissement du moteur, comme on le voit le mieux sur la figure 2. Comme on le voit le mieux sur la figure 1, une huile lubrifiante est dirigée vers le refroidisseur d'huile 12 par l'intermédiaire d'un passage 20 dans le bloc 10 et le moteur reçoit de l'huile lubrifiante en retour par l'intermédiaire d'un passage 22. Le passage 22 est défini par un manchon 24 relié fixement au bloc moteur 10 et se terminant par une extrémité filetée 26 qui, elle-même, reçoit un tube 28 de transfert fileté intérieurement, introduit dans une ouverture centrale 30 du refroidisseur d'huile 12. Le tube 28 de transfert comporte une extrémité 32 filetée extérieurement, à laquelle le filtre à huile 14 est relié de façon classique pour pouvoir être démonté.

Comme on le voit sur les figures 1 et 2, le refroidisseur d'huile 12A comprend un coeur 40A à ailettes/tubes, une entrée 42 de fluide de refroidissement, une sortie 44 de fluide de refroidissement, une entrée 46 d'huile, une sortie 48 d'huile et un moyen 50, représenté sous la forme d'un assemblage 51 de corps en pièces multiples, destiné à envelopper le coeur 40A pour retenir l'huile à l'intérieur du refroidisseur d'huile 12A pendant qu'elle s'écoule de l'entrée d'huile 46 vers la sortie d'huile 48. Comme on le voit sur la figure 2, le coeur 40A comporte une paire de segments de tube juxtaposés 52 et 54 qui sont enroulés autour d'un axe central 56 pour former plusieurs spires concentriques alternées 58 avec un centre creux 59. Comme on le voit sur la figure 1, les segments de tube 52,54 présentent plusieurs passages intérieurs 60 destinés à recevoir et diriger un écoulement de fluide de refroidissement à travers le refroidisseur d'huile 12A, et des surfaces extérieures 62 destinées à recevoir et diriger un écoulement d'huile à travers le refroidisseur d'huile 12A. Les spires 58 sont espacées les unes des autres pour définir des passages 63 d'écoulement d'huile entre les surfaces extérieures 62 des segments de tube 52,54. Comme

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on le voit sur la figure 2, le segment de tube 52 a une extrémité 64 raccordée à l'entrée 42 de fluide de refroidissement pour en recevoir un fluide de refroidissement, et le segment de tube 54 a une extrémité 66 raccordée à la sortie 44 de fluide de refroidissement pour délivrer le fluide de refroidissement de son passage intérieur 60 à la sortie 44 de fluide de refroidissement.

Les extrémités 64,66 sont liées de façon étanche dans des rainures complémentaires respectives (non représentées) situées dans l'entrée 42 de fluide de refroidissement et la sortie 44 de fluide de refroidissement. Les segments de tube 52,54 ont des extrémités respectives 68,70 qui sont raccordées à proximité immédiate de l'axe central 56 pour transférer le fluide de refroidissement des passages intérieurs 60 du premier segment de tube 52 au second segment de tube 54. Les extrémités 68,70 sont reliées par un coude 72 en épingle à cheveux. Par conséquent, les segments de tube 52,54 font en fait partie d'un tube 74 d'une seule pièce en épingle à cheveux ayant des extrémités 64,66 espacées du coude 72 en épingle à cheveux.

Bien que les segments de tube 52,54 puissent être de toute construction connue, on préfère que les segments de tube 52,54 soient d'une construction à tube plat ayant de multiples passages intérieurs 60 d'écoulement définis par de multiples voiles 76 qui sont espacés entre des parois extrêmes opposées 78 de chacun des segments de tube 52,54 et qui réunissent des parois latérales plates 80 de chacun des segments de tube 52,54, comme on le voit sur la figure 1. On préfère aussi que ces tubes plats soient formés en aluminium extrudé, bien que des tubes dits"fabriqués" puissent également être utilisés, comme cela est bien connu dans la technique. Comme on le voit sur la figure 1, on préfère aussi que les parois 80 s'étendent sensiblement parallèlement à l'axe central 56. En outre, on préfère que les extrémités 78 définissent des côtés 82 et 84 du coeur tournés dans des directions opposées, qui s'étendent

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sensiblement perpendiculairement à l'axe central 56, et qui sont espacés d'une largeur W le long de l'axe central 56 qui est nominalement égale à la largeur du grand axe des segments de tube plats 52,54.

Le coeur 40A comprend en outre des ailettes 90 d'échange de chaleur qui sont situées dans les passages 63 d'écoulement d'huile entre les surfaces extérieures 62 des segments de tube 52,54. Les ailettes 90 peuvent être de toute forme classique, comprenant, sans limitation, des ailettes à persiennes, à fronces ou fendues en serpentin ; des ailettes de tubes"refendus" ; des ailettes en tôle déployée ; et des ailettes découpées et déportées. Similairement, les ailettes peuvent être formées de toute matière convenable ayant une bonne conductivité thermique, telle que de l'acier, du cuivre, du laiton ou de l'aluminium. On préfère que les ailettes 90 soient liées ou autrement reliées aux surfaces 62 pour procurer une meilleure conductivité thermique. Dans la forme de réalisation montrée sur la figure 2, les ailettes 90 sont représentées sous la forme d'ailettes 92,94 en serpentin en aluminium enroulées en une forme en spirale entre les segments de tube 52,54.

Comme on le voit le mieux sur les figures 1 et 3, l'assemblage 51 de corps en pièces multiples comprend une plaque 96 de filtre, une cuve 98, un ensemble distributeur/colonne 100, et une plaque de garniture d'étanchéité 102. La plaque de filtre 96 est de forme torique et présente une surface supérieure nominalement plate 104 destinée à s'accoupler avec le joint d'étanchéité du filtre 14, et une ouverture circulaire 106 qui est centrée sur l'axe 56 et dirige l'huile vers la sortie d'huile 48. La plaque de filtre 96 comporte en outre quatre pattes 108 de positionnement (une seule étant représentée sur la figure 1) qui sont reçues dans des trous complémentaires 110 de la cuve 98 pour positionner de façon positive la plaque de garniture 96 par rapport à la cuve

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98. La cuve 98 comporte une paroi circonférentielle 112 qui est reliée à une surface extrême nominalement plate 114 pour définir une forme en bol pour la cuve 98. La cuve 98 comprend en outre un anneau 116 de support qui est relié à la surface extrême 114 par quatre bras 118 de support. La surface extrême 114, l'anneau 116 et les bras 118 définissent ensemble quatre ouvertures 120 qui permettent l'écoulement de l'huile vers la sortie d'huile 48. La paroi 112 de la cuve 98 présente en outre deux fentes 120 (dont une seule est représentée sur la figure 3) qui épousent chacune nominalement la forme de la surface extérieure 62 de l'une des extrémités 64,66 des segments de tube 52,54 pour permettre à la cuve 98 d'être placée sur le coeur 40A. L'ensemble à distributeur/colonne 100 comprend une colonne centrale cylindrique 122 qui passe à travers le centre creux du coeur 40A et définit l'ouverture cylindrique 30 qui reçoit le tube 28 de transfert. La colonne 122 est de préférence ajustée à force ou liée aux ailettes 90 situées le plus à l'intérieur, au centre 59 du coeur 40A. L'ensemble à distributeur/colonne 100 comprend en outre un anneau extérieur 124 et quatre bras 126 (dont trois seulement sont représentés sur la figure 3) qui s'étendent entre la colonne 122 et l'anneau extérieur 124 pour supporter et positionner la colonne 122 et le coeur 40 par rapport à l'ensemble à corps 51. L'anneau 124 présente une périphérie extérieure 128 qui épouse la forme, et porte contre l'intérieur, de la paroi circonférentielle 112 avec laquelle elle forme un joint étanche au liquide. La colonne 122, les bras 126 et l'anneau extérieur 124 définissent ensemble quatre ouvertures 130 qui constituent un trajet d'écoulement vers l'entrée d'huile 46. La plaque de garniture d'étanchéité 102 est de forme torique présentant une ouverture centrale 131. La plaque de garniture 102 présente une surface nominalement plate 132 pour un montage sur l'anneau extérieur 124 et des poutres 126 de support de l'ensemble à distributeur/colonne 100. La plaque de

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garniture 102 comporte en outre quatre pattes de positionnement 134 (dont une seule est représentée sur la figure 1) qui sont reçues dans des trous complémentaires 136 (dont seulement trois sont représentées sur la figure 3) dans l'ensemble à distributeur/colonne 100 pour positionner de façon positive l'ensemble à distributeur/colonne 100 et la plaque de garniture 102 l'un par rapport à l'autre. Comme on le voit le mieux sur la figure 1, la plaque de garniture 102 présente en outre une gorge annulaire ou un presse-étoupe 140 qui reçoit une garniture 142 pour assurer l'étanchéité du refroidisseur d'huile 12A avec le bloc moteur 10.

Bien que les pièces de l'ensemble à corps 51 puissent être formées de n'importe quelle matière et par n'importe quel procédé, on préfère que la plaque de filtre 96, la plaque de garniture 102 et l'ensemble à distributeur/colonne 100 soit formés en aluminium comprimé. En outre, les interfaces entre le coeur 40A, la plaque de filtre 96, la cuve 98, l'ensemble à distributeur/colonne 100 et la plaque de garniture 102 peuvent être liées ou jointes par tout moyen approprié pour former des joints étanches aux liquides d'une intégrité structurelle convenable entre l'entrée d'huile 46 et la sortie d'huile 48. Des procédés appropriés de jonctions comprennent, sans limitation, un soudage, un brasage sous vide ou un brasage

TM avec flux Nocolok
En fonctionnement, l'huile s'écoulant à travers le refroidisseur d'huile 12A effectue un seul passage à travers le coeur 40A. Plus particulièrement, l'huile entre dans le refroidisseur d'huile 12A par l'entrée 46 en passant par les ouvertures 131,130, puis s'écoule nominalement parallèlement à l'axe 56 dans les passages 63 pour sortir du refroidisseur d'huile 12A à travers la sortie 48 en passant par les ouvertures 120 et 106. Le fluide de refroidissement provenant de la conduite 16 d'entrée de fluide de refroidissement afflue dans les

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passages intérieurs 60 du segment de tube 52 en passant par l'entrée 42 de fluide de refroidissement. Puis il s'écoule radialement vers l'intérieur à travers les spires concentriques 58 avant d'être transféré dans les passages intérieurs 60 du segment de tube 54 en passant par le coude 72 en épingle à cheveux. L'écoulement de fluide de refroidissement revient vers la conduite 18 de fluide de refroidissement à travers la sortie 44 après s'être écoulé radialement vers l'extérieur dans les spires concentriques 58 du segment de tube 54.

Les figures 4 à 7 représentent un refroidisseur d'huile 12B réalisé conformément à une autre forme de réalisation de l'invention. Le refroidisseur d'huile 12B utilise le coeur 40A tel que décrit ci-dessus pour le refroidisseur d'huile 12A, mais comporte un moyen 50 destiné à envelopper les segments de tube 52, 54 qui est différent de l'ensemble à corps 51 en pièces multiples du refroidisseur d'huile 12A. Plus particulièrement, comme on le voit sur la figure 4, le refroidisseur d'huile 12B est pourvu d'un moyen 50 sous la forme d'un ensemble à corps 150 qui comprend une plaque de filtre 152, une colonne centrale cylindrique 154, une paroi latérale circonférentielle 156 et une plaque distributrice 158.

Comme on le voit sur la figure 4, la plaque de filtre 152 présente deux surfaces nominalement plates 160 et 162, tournées dans des sens opposés, entourées par une surface de bord périphérique 163. La surface 160 est configurée de façon à s'accoupler avec la garniture d'étanchéité du filtre 14. La surface 162 est configurée de façon à s'étendre au-dessus du côté 82 du coeur 40A et à porter contre ce côté 82. Comme on le voit sur la figure 6, la plaque de filtre 152 comprend en outre deux chambres collectrices 164 et 166 en forme de haricot définies par des évidements formés dans la surface 162, qui sont séparés par des parois 167 et 168. La plaque de filtre 152 présente aussi une ouverture centrale 170 centrée sur l'axe 56 et

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conçue pour recevoir un épaulement annulaire 172 dans la colonne centrale 154 afin de positionner positivement la colonne centrale 154 et le coeur 40A par rapport à la plaque de filtre 152. La plaque de filtre 152 présente en outre une ouverture 174 en forme de haricot qui s'étend depuis la chambre collectrice 164 jusqu'à la surface 160 pour constituer un trajet d'écoulement pour la sortie d'huile 48.

Comme on le voit le mieux sur la figure 4, la plaque distributrice 158 présente deux surfaces nominalement plates 176 et 178, tournées dans des directions opposées, entourées par une surface de bord périphérique 179. La surface 176 est configurée de façon à s'accoupler contre le bloc moteur 10 et elle présente une gorge ou un presse- étoupe annulaire 180 destinée à recevoir la garniture 142 pour assurer l'étanchéité entre le refroidisseur d'huile 12B et le bloc moteur 10. La surface 178 est configurée de façon à s'étendre au-dessus du côté 84 du coeur 40A et à porter contre ce côté 84. La plaque distributrice 158 comprend également deux chambres collectrices 182 et 184 en forme de haricots définies par des évidements formés dans la surface 178, qui sont séparés par des parois 185 et 186.

La plaque distributrice 158 présente en outre une ouverture centrale 188 centrée sur l'axe 56 et destinée à recevoir un épaulement annulaire 190 formé dans la colonne 154 pour positionner positivement la colonne 154, le coeur 40A et la plaque de filtre 152 par rapport à la plaque distributrice 158. Une ouverture 192 en forme de haricot est située dans la plaque distributrice 158 s'étendant entre la chambre collectrice 182 et la surface 176 pour former un trajet d'écoulement vers l'entrée d'huile 46.

La paroi 156 est formée à partir d'une bande de matière qui est enroulée autour des surfaces 163,179 des plaques 152,158 et qui est liée à ces surfaces pour former un joint étanche aux liquides. De même qu'avec la paroi circonférentielle 112 de la cuve 98, la paroi 156 présente

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des ouvertures ou fentes (non représentées) qui épousent nominalement la forme des surfaces extérieures 62 des extrémités 64,66 des segments de tube 52,54.

Bien qu'il soit préférable que chacun des constituants de l'ensemble à corps 150 soit formé en aluminium, chacun des constituants peut être formé de toute matière convenable. En outre, les interfaces entre le coeur 40A, la plaque de filtre 152, la colonne centrale 154, la paroi latérale circonférentielle 156 et la plaque distributrice 158 peuvent être liées ou jointes par tout moyen convenable pour former des joints étanches aux liquides d'une intégrité structurelle appropriée entre l'entrée d'huile 46 et la sortie d'huile 48. Des procédés appropriés de jonction comprennent, sans limitation, un soudage, un

TM brasage sous vide ou un brasage avec flux Nocolok
En fonctionnement, l'huile s'écoulant à travers le refroidisseur d'huile 12B effectue trois passages à travers le coeur 40A. Plus particulièrement, dans l'état assemblé, les chambres collectrices 182,166 sont alignées angulairement de façon à diriger l'écoulement depuis la chambre 182 sur un premier segment angulaire 200 du coeur 40A vers la chambre 166 pour un premier passage à travers le coeur 40A. Le segment angulaire 200 est représenté sur la figure 7 comme étant délimité par la ligne tiretée 202 qui correspond à la paroi 185 et la ligne tiretée 204 qui correspond aux parois 186 et 187. La chambre 166 est alignée angulairement avec la chambre 184 pour diriger l'écoulement depuis la chambre 166 sur un deuxième segment angulaire 206 du coeur 40A vers la chambre 184 pour un deuxième passage à travers le coeur 40A. Le segment angulaire 206 est représenté sur la figure 7 comme étant délimité par la ligne tiretée 202 et une ligne tiretée 208 qui correspond à la paroi 168. La chambre 184 est alignée angulairement avec la chambre 164 de façon à diriger l'écoulement d'huile depuis la chambre 184 sur un troisième segment angulaire 210 du coeur 40A vers la chambre 164 afin

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que l'huile puisse sortir du refroidisseur d'huile 12B à travers l'ouverture 174 après avoir effectué son troisième passage à travers le coeur 40A. Le segment angulaire 210 est représenté sur la figure 7 comme étant délimité par la ligne 204 et par la ligne 208. Chacun des segments angulaires 200,206 et 210 est nominalement égal à un tiers du volume total du coeur 40A. On doit comprendre que les parois 167,168, 185 et 186, les surfaces 162 et 178 et les ailettes 90 coopèrent de façon à minimiser ou empêcher l'écoulement d'huile depuis l'un des segments angulaires 200,206 et 210 vers un autre des segments angulaires 200, 206 et 210 pendant que l'écoulement d'huile passe par chaque segment angulaire 200,206 et 210.

Les figures 8 à 11 représentent un refroidisseur d'huile 12C réalisé conformément à une autre forme de réalisation de l'invention. Le refroidisseur d'huile 12C est destiné à des applications sans filtres et il utilise un raccord (non représenté) avec une tête, une partie intérieure creuse allant jusqu'à la tête, et des trous radiaux pour transférer l'huile entre le refroidisseur d'huile 12C et l'intérieur creux du raccord et le passage 22 du bloc moteur 10. Le refroidisseur d'huile 12C comprend un moyen d'enveloppement 50 qui diffère de l'ensemble à corps 51 à pièces multiples du refroidisseur d'huile 12A et de l'ensemble à corps 150 du refroidisseur d'huile 12B. plus particulièrement, le moyen d'enveloppement 50 pour le refroidisseur d'huile 12C est prévu sous la forme d'une plaque d'usure 212, de la colonne centrale 154, d'une plaque distributrice 214 et de parties des spires 58' situées le plus à l'extérieur des segments de tube 52,54 d'un coeur 40B qui est identique au coeur 40A, sauf en ce qui concerne les spires extérieures 58'des segments de tube 52,54 qui sont scellées l'une contre l'autre en des emplacements 216,218, comme on le voit sur la figure 11, pour retenir l'huile à l'intérieur du refroidisseur d'huile

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12C pendant qu'elle s'écoule dans les passages 63 du coeur 40B.

Comme on le voit sur la figure 8, la plaque d'usure 212 présente des surfaces nominalement plates 216 et 218, tournées dans des directions opposées, entourées par une surface de bord périphérique 220. La surface 216 est configurée de façon à s'étendre au-dessus du côté 82 du coeur 40B et à porter contre ce côté 82. Comme on le voit sur la figure 10, la plaque d'usure 212 comprend en outre une chambre collectrice 222 de forme torique définie par un évidement formé dans la surface 216. De même qu'avec la plaque d'usure 152, la plaque d'usure 212 présente une ouverture centrale 170 centrée sur l'axe 56 et conçue pour recevoir l'épaulement angulaire 172 de la colonne centrale 154 afin de positionner positivement la colonne centrale 154 et le coeur 40B par rapport à la plaque d'usure 212.

Comme on le voit le mieux sur la figure 8, la plaque distributrice 214 présente deux surfaces nominalement plates 224 et 226, tournées dans des directions opposées, entourées par une surface de bord périphérique 228. La surface 224 est configurée de façon à s'étendre au-dessus du côté 84 du coeur 40B et à porter contre ce côté 84. La surface 226 est configurée de façon à s'accoupler avec le bloc moteur 10 et elle présente une gorge ou un presse- étoupe annulaire 230 destiné à recevoir la garniture 142 pour assurer l'étanchéité entre le refroidisseur d'huile 12C et le bloc moteur 10. De plus, la surface 226 présente une autre gorge ou un autre presse-étoupe annulaire 232 destiné à recevoir une autre garniture (non représentée) pour séparer l'huile chaude arrivante, qui peut être collectée entre les presse-étoupes 230 et 232, de l'huile plus froide de retour, qui peut être collectée à l'intérieur de l'espace entouré par le presse-étoupe 232, s'opposant à ou empêchant ainsi une dérivation de l'huile. Comme on le voit le mieux sur la figure 9, la plaque distributrice 214 présente une surface qui comprend

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également deux chambres collectrices 234 et 236 en forme de haricots définies par des évidements formés dans la surface 224, qui sont séparés par des parois 238 et 240. La plaque distributrice 214 présente en outre une ouverture centrale 242 centrée sur l'axe 56 et conçue pour recevoir l'épaulement annulaire 190 formé dans la colonne 154 afin de positionner à force la colonne 154, le coeur 40B et la plaque d'usure 212 par rapport à la plaque distributrice 214. L'ouverture 242 est fermée par rapport à la chambre collectrice 234 par une paroi incurvée 244. Une ouverture 246 en forme de haricot est prévue dans la plaque distributrice 214, s'étendant entre la chambre collectrice 234 et la surface 226 pour former un trajet d'écoulement vers l'entrée d'huile 46. De plus, la chambre collectrice 236 est ouverte vers l'ouverture centrale 242 pour permettre un trajet d'écoulement pour la sortie d'huile 48.

Plus particulièrement, comme on le voit sur la figure 8, dans l'état assemblé, la colonne 154 et la chambre collectrice 236 coopèrent de façon à définir une rainure annulaire 248 pour former un trajet d'écoulement pour la sortie d'huile 48. À cet égard, il convient de noter que les trous radiaux du raccord (non représentés) permettent à l'huile de s'écouler de la sortie 48 vers le bloc moteur 10 par l'intermédiaire du passage 22.

Dans l'état assemblé, les parois extrêmes 78 des spires 58'situées le plus à l'extérieur sont liées de façon étanche aux surfaces 216 et 224 des plaques 212 et 214, respectivement, afin de retenir l'huile à l'intérieur du refroidisseur d'huile 12C pendant qu'elle s'écoule de l'entrée 46 vers la sortie 48 par l'intermédiaire des passages 63. En outre, étant donné que les spires 58' situées le plus à l'extérieur sont liées de façon étanche entre elles sur toute leur largeur W en des emplacements 216 et 218, les spires 58'situées le plus à l'extérieur servent de périphérie extérieure du refroidisseur d'huile

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12C, faisant ainsi du refroidisseur d'huile 12C un échangeur de chaleur dit"sans cuve".

Les plaques 212, 214 peuvent être formées de toute matière convenable, dont un exemple préféré est l'aluminium. En outre, les interfaces entre le coeur 40B, la plaque de filtre 212, la colonne centrale 154 et la plaque distributrice 214 peuvent être liées ou jointes par tout moyen convenable pour former des joints étanches aux liquides d'une intégrité structurelle appropriée entre l'entrée d'huile 46 et la sortie d'huile 48. Des procédés convenables de jonction comprennent, sans limitation, un soudage, un brasage sous vide ou un brasage avec flux Nocolok.

En fonctionnement, l'huile s'écoulant à travers le refroidisseur d'huile 12C effectue deux passages à travers le coeur 40B. Plus particulièrement, dans l'état assemblé, la chambre collectrice d'entrée 234 est alignée avec la chambre collectrice intermédiaire 222 afin de diriger l'écoulement depuis la chambre 234 sur un premier segment angulaire 250 du coeur 40B vers la chambre 222 pour un premier passage à travers le coeur 40B. Le segment angulaire 250 est représenté sur la figure 11 comme étant délimité par une ligne 252 qui correspond à la paroi 238 et par une ligne 254 qui correspond à la paroi 240. La chambre 222 est alignée angulairement avec la chambre 236 de manière à diriger l'écoulement depuis la chambre 222 sur un deuxième segment angulaire 256 du coeur 40B vers la chambre 236 afin que l'huile puisse sortir du refroidisseur d'huile 12C à travers les ouvertures 242,248 après avoir effectué un second passage à travers le coeur 40B. Le segment angulaire 256 est représenté sur la figure Il comme étant délimité par des lignes 252 et 254. On peut voir sur la figure 11 que chacun des segments angulaires est égal approximativement à la moitié du volume total du coeur 40B.

On doit comprendre que les parois 238 et 240, les surfaces 216 et 224 et les ailettes 90 coopèrent de façon à

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minimiser ou empêcher l'écoulement d'huile depuis chacun des segments angulaires 250 et 256 vers l'autre des segments angulaires 250 et 256 pendant que l'huile s'écoule à travers chacun des segments angulaires 250 et 256.

On doit également comprendre que la plaque de filtre 152 et la plaque distributrice 158 du refroidisseur d'huile 12B peuvent également être utilisées avec le coeur 40B pour former un échangeur de chaleur sans cuve qui établit trois passages d'écoulement de l'huile à travers le coeur 40B.

Similairement, la plaque de filtre 212 et la plaque distributrice 214 peuvent être utilisées avec le coeur 40A et la paroi 156 du refroidisseur d'huile 12B pour former un échangeur de chaleur à deux passages avec le moyen d'enveloppement 50 du refroidisseur d'huile 12C.

Les figures 12 à 15 représentent une autre forme de réalisation pour les colonnes 122 et 154, sous la forme d'une colonne 260 qui présente une surface extérieure 262 ayant une section transversale en forme de spirale, autour de laquelle les segments de tube 52 et 54 et les ailettes 90 peuvent être enroulés pour former des spires de tubes 58 en forme de spirale autour de l'axe central 56. La surface 262 en forme de spirale s'étend parallèlement à l'axe 56 sur la largeur W. Comme on le voit le mieux sur les figures 12 et 13, dans une forme de réalisation de la colonne 260, une paroi extrême 264 est prévue pour porter contre le coude 72 en épingle à cheveux qui relie les segments de tube 52 et 54. La colonne 260 en spirale s'oppose à la dérivation de l'huile et la forme en spirale aide à l'enroulement des segments de tube 52 et 54 et des ailettes 90. Comme on le voit sur la figure 14, dans une autre forme de réalisation de la colonne 260, la paroi extrême 264 est évidée de façon à définir une chambre collectrice 266 qui s'étend nominalement parallèlement à l'axe 56 et est fermée par une paroi extrême 268. La paroi extrême 268 est pourvue de fentes (non représentées) qui épousent nominalement la forme des extrémités respectives 68,70 des segments de

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tube 52, 54 et sont scellées à ces extrémités 68, 70, afin que l'écoulement d'un fluide de refroidissement puisse être transféré entre les segments de tube 52,54 à travers la chambre 266. Comme on le voit sur la figure 15, dans une autre forme de réalisation encore de la colonne 260, un canal collecteur 270 est formé dans la paroi extrême 264 s'étendant nominalement parallèlement à l'axe 56 et renfermé par un premier disque 272 et un second disque 274, tous deux ayant avantageusement une périphérie extérieure qui épouse nominalement la forme du profil en spirale de la surface 262 et une périphérie intérieure conçue pour recevoir respectivement les épaulements annulaires 172 et 190. Le disque 272 comporte deux barres 276 et 278 qui s'étendent nominalement parallèlement à la longueur du canal 270. Les extrémités des barres 276,278 sont reçues dans des ouvertures 280 et 282, respectivement, dans le disque 274 de façon à définir des fentes allongées 284 et 286 qui épousent nominalement la forme des extrémités respectives 68,70 des segments de tube 52,54 et sont scellées à ces extrémités 68,70 afin que l'écoulement du fluide de refroidissement puisse être transféré entre les segments de tube 52 et 54 en passant par le canal collecteur 270. Il convient de noter que chacune des formes de réalisation décrites ci-dessus de la colonne 260 peut être incorporée dans l'un quelconque des refroidisseurs d'huile 12A, 12B et 12C et des coeurs 40A et 40B.

Bien que les formes de réalisation décrites présentent des ailettes 90 entre les colonnes 122,154 et 260 et la spire 58 située radialement le plus à l'intérieur, il peut être avantageux, dans certaines applications, qu'il n'y ait pas d'ailettes 90 entre la spire 58 située radialement le plus à l'intérieur et les colonnes 122,154 et 260.

Les figures 16 à 21C montrent un refroidisseur d'huile 12D réalisé selon une autre forme de réalisation encore de l'invention. Le refroidisseur d'huile est une unité à un seul passage similaire au refroidisseur d'huile 12A, mais

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comprend un coeur 40C dont les détails diffèrent de ceux des coeurs 40A et 40B, et un moyen d'enveloppement 50 qui diffère du moyen 50 des refroidisseurs d'huile 12A, 12B et 12C.

Plus particulièrement, comme on le voit le mieux sur les figures 16 et 17, le refroidisseur d'huile 12D est pourvu d'un moyen 50 sous la forme d'un ensemble à corps

300 qui comprend une plaque de filtre 302 ; une paroi latérale circonférentielle intérieure 304 une paroi latérale circonférentielle extérieure 306 ; une plaque distributrice 308 ; une plaque de garniture 310 ; et une colonne centrale 312 en spirale qui représente une autre forme de réalisation de la colonne centrale 260 montrée sur les figures 12 à 15.

Comme on le voit le mieux sur les figures 18 et 21C, la plaque de filtre 302 présente des surfaces nominalement plates 314 et 316, tournées dans des directions opposées, entourées par une surface de bord périphérique 318. La plaque de filtre 302 est pourvue d'un anneau 320 de support situé centralement, qui est relié à la partie restante de la plaque de filtre par trois bras de support 322,324 et 326. L'anneau de support 320 présente une surface de bord périphérique extérieure 328 en forme de spirale qui s'étend entre chacune des branches 322,324 et 326 et qui épouse nominalement la forme en spirale de la colonne centrale 312 afin que l'anneau 320 de support puisse être lié de façon étanche à la colonne centrale 312 dans l'état assemblé du refroidisseur d'huile 12D. L'anneau 326 de support présente aussi une ouverture circulaire 329 qui est centrée sur l'axe 56. Trois ouvertures 330,332 et 334, qui assurent l'écoulement de l'huile vers la sortie d'huile 48, sont définies par l'anneau 320 de support, les bras 322,324 et 326 et trois surfaces de bords radiaux 336 qui sont espacées de l'axe 56 par un rayon R. Comme on le voit le mieux sur la figure 21C, un trou 338 est prévu dans l'anneau 320 de support dans une position située au-dessus

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de la colonne centrale 212 pour recevoir un organe fileté 340 de fixation (représenté sur la figure 18) qui s'étend à travers la plaque de filtre 302 pour entrer en prise avec la colonne centrale 312.

Comme on le voit le mieux sur les figures 17 et 21B, la paroi circonférentielle intérieure 304 présente une surface extérieure sensiblement cylindrique 350, une surface intérieure sensiblement cylindrique 352, une surface de bord supérieur 354, une surface de bord inférieur 356, deux surfaces extrêmes opposées 358 et 360, et deux fentes 362 et 364 (dont une seule est représentée sur la figure 21B) qui sont configurées de façon à recevoir librement les extrémités 64,66, respectivement, des segments de tube 52 et 54. De préférence, deux segments plans 365 sont prévus dans la paroi 304, les fentes 362, 364 étant situées dans les segments plans tels que 365.

Comme on le voit le mieux sur les figures 17 et 21C, la paroi circonférentielle extérieure 306 présente une surface extérieure sensiblement cylindrique 366, et une surface intérieure sensiblement cylindrique 368, une surface de bord supérieur 370, une surface de bord inférieur 372 et deux orifices circulaires 374 et 376 qui reçoivent un raccord 378 d'entrée de fluide de refroidissement et un raccord 380 de sortie de fluide de refroidissement, respectivement. De préférence, un segment plan 382 est prévu dans la paroi 306, les orifices 374,376 étant situés dans le segment plan 382. Comme on le voit le mieux sur les figures 16 et 21C, la surface intérieure 368 est configurée de façon à épouser la forme de la surface de bord 318 de la plaque de filtre 302. En outre, comme on le voit le mieux sur la figure 17, la surface intérieure 368 est configurée de façon à épouser la forme de parties choisies de la surface extérieure 350 de la paroi intérieure 304 et de façon à définir, en association avec la surface extérieure 350 de la paroi intérieure 304, un

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collecteur d'entrée 382 et un collecteur de sortie 384 pour l'ensemble à corps 300.

Comme on le voit le mieux sur les figures 16,19 et 21A, la plaque distributrice 308 présente des surfaces nominalement plates 390 et 392 tournées dans des directions opposées, entourées par un bord périphérique 394. La surface 392 est configurée de façon à être reliée de manière étanche aux surfaces de bords 356 et 372 de la paroi intérieure 304 et de la paroi extérieure 306, respectivement. La surface de bord 394 est configurée de façon à épouser nominalement la forme de la surface extérieure 366 de la paroi extérieure 306. Comme on le voit le mieux sur la figure 21A, la plaque distributrice 308 est pourvue d'un anneau de support 396 situé centralement, qui est relié à la partie restante de la plaque distributrice 308 par trois bras 398,400 et 402. L'anneau de support présente une surface de bord périphérique extérieur 404 qui s'étend entre les bras 398,400 et 402 et qui est configurée de façon à épouser nominalement la forme en spirale de la colonne centrale 312. L'anneau 396 de support présente également une ouverture circulaire 405 qui est centrée sur l'axe 56. Trois ouvertures 406,408 et 410 assurent l'écoulement de l'huile depuis l'entrée d'huile 46 et sont définies par la surface de bord 404, les bras 398, 400 et 402 et la partie restante de la plaque distributrice 308. La plaque distributrice 308 présente en outre deux ouvertures 412 de réception de pattes, dont le but sera décrit plus complètement ci-dessous. De plus, la plaque distributrice 308 comporte deux ergots de positionnement 416 (dont un seul est représenté sur la figure 16) qui peuvent entrer en prise avec la plaque de garniture 310 pour positionner cette plaque de garniture 310 pendant l'assemblage.

Comme on le voit le mieux sur les figures 16 et 21A, la plaque de garniture 310 est de forme torique et présente une gorge ou un presse-étoupe annulaire 420 qui reçoit la

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garniture 142 pour assurer l'étanchéité entre le refroidisseur d'huile 12D et le bloc moteur 10. La plaque de garniture 310 présente également une surface supérieure nominalement plate 422 qui s'accouple avec la surface 390 de la plaque distributrice 308. La plaque de garniture 310 comprend en outre, de préférence, un anneau 424 de support situé centralement, qui est relié à la partie restante de la plaque de garniture 310 par trois bras 426,428 et 430.

L'anneau 424 de support présente des surfaces de bords périphériques extérieurs 432 qui s'étendent entre les bras 426,428 et 430 et il est configuré pour épouser normalement la forme de la surface de bord 404 de la plaque distributrice 308 et la forme en spirale de la colonne centrale 312. L'anneau 424 de support présente aussi une ouverture circulaire 433 qui est centrée sur l'axe 56.

Trois ouvertures 434,436 et 438 assurent l'écoulement de l'huile depuis l'entrée d'huile 46 et sont définies par les surfaces de bords 432, les bras 426,428 et 430 et la partie restante de la plaque de garniture 310. L'anneau 424 de support, la surface de bord 432, les bras 426,428 et 430 et les ouvertures 434,436 et 438 de la plaque de garniture 310 épousent avantageusement la forme de l'anneau 396 de support, de la surface de bord 404, des bras 398, 400 et 402 et des ouvertures 406,408 et 410, respectivement, de la plaque distributrice 308. La plaque de garniture 310 présente également, de préférence, deux ouvertures 442 qui reçoivent les ergots 416 de la plaque distributrice 308 pour positionner la plaque distributrice 308 par rapport à la plaque de garniture 310 pendant l'assemblage.

De préférence, comme on le voit le mieux sur les figures 16 et 21A, le refroidisseur d'huile 12D comporte en outre une entretoise 450 qui ajoute un support structurel aux segments de tube 52,54 et aux ailettes 90 du coeur 40C et écarte les segments de tube 52, 54 et les ailettes 90 de la plaque distributrice 308. Comme on le voit le mieux sur

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la figure 21A, l'entretoise 450 est de forme globalement annulaire et comporte trois bras 452 qui s'étendent au- dessus des bras 398,400 et 402 de la plaque distributrice 308, chacun des bras 452 ayant une surface supérieure nominalement plate 454 qui s'accouple avec le dessous du coeur 40C. Chacun des bras 452 s'étend radialement vers l'intérieur jusqu'à un pied 456 qui porte contre la colonne centrale 312. À cet égard, il convient de noter que chacun des bras 452 s'étend radialement vers l'intérieur sur une longueur différente du fait de la forme en spirale de la colonne centrale 312. L'entretoise 450 comporte en outre deux pattes 458 qui s'accouplent avec les ouvertures 412 de réception de pattes dans la plaque distributrice 308, pour positionner l'entretoise 450 par rapport à la plaque distributrice 308 pendant l'assemblage.

Comme on le voit le mieux sur les figures 16,17 et 20B, la colonne centrale 312 présente une surface extérieure 460 ayant une section transversale en forme de spirale, autour de laquelle les segments de tube 52,54 et les ailettes 90 sont enroulés pour former des spires de tubes en spirale autour de l'axe central 56. La surface 460 en forme de spirale s'étend parallèlement à l'axe 56 sur une largeur W2 qui est de préférence supérieure au grand diamètre des segments de tube 52 et 54. La colonne 312 comprend en outre une paroi extrême 462 qui s'étend parallèlement à l'axe 56 sur toute la largeur W2 de la surface 460. Comme on le voit le mieux sur les figures 17 et 20B, deux fentes 464 et 466 sont prévues dans la surface extérieure 460, s'étendant parallèlement à l'axe 56 sur toute la largeur W2 de la surface 460, à proximité immédiate de côtés opposés de la paroi extrême 462. Le but des fentes 464,466 sera expliqué plus en détail ci-dessous en liaison avec la construction du coeur 40C. La colonne centrale 312 présente aussi une surface supérieure nominalement plate 468 qui s'accouple avec la surface 316 de la plaque de filtre 302, une surface inférieure

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nominalement plate 470 qui s'accouple avec la surface 392 de la plaque distributrice 308, et une surface nominalement cylindrique 472 qui s'étend depuis la surface 470 de façon à être reçue et liée de manière étanche dans les ouvertures 405,433 des anneaux 396,424 de support de la plaque distributrice 308 et de la plaque de garniture 310, respectivement. Facultativement, comme on le voit le mieux sur la figure 20C, une série de trous d'allègement 474 peut être prévue dans la colonne centrale 312, s'étendant parallèlement à l'axe 56, les emplacements des trous et leur dimension étant tels qu'ils ne se chevauchent pas avec l'ouverture 329 dans la plaque de filtre 302 ou les ouvertures 405,433 dans la plaque distributrice 308 et la plaque de garniture 310. L'un des trous 474 est avantageusement positionné de façon à s'étendre en dessous du trou 338 de la plaque de filtre 302 et est taraudé afin de réaliser une prise de vissage avec l'organe de fixation 340.

Comme on le voit le mieux sur les figures 17 et 20A à 20E, le coeur 40C comprend une plaque collectrice 480 ayant une section transversale nominalement en forme de J, transversalement à l'axe 56. La plaque collectrice 480 présente deux ouvertures 482 et 484 qui épousent nominalement la forme des extrémités respectives 68,70 des segments de tube 52, 54 et sont scellées à ces extrémités 68,70. La plaque collectrice 480 présente deux surfaces de bords 486 et 488 qui s'étendent parallèlement à l'axe 56 et sont liées de façon étanche dans les fentes 464 et 466, respectivement de la colonne centrale 312. La plaque collectrice 480 présente en outre une surface de bord supérieur 490 et une surface de bord inférieur 492. La plaque collectrice 480 étant montée sur la colonne centrale 312, la surface de bord supérieur 490 est au même niveau que la surface 468 de la colonne centrale 312, et la surface de bord inférieur 492 est au même niveau que la surface 470 de la colonne centrale 312, comme on le voit le

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mieux sur la figure 20C. De préférence, comme on le voit le mieux sur les figures 16 et 20E, le coeur 40C comporte également un collier 494 à ressort qui porte contre les pires situées le plus à l'extérieur des segments de tube 52,54 pour retenir les segments de tube 52,54 dans leur état enroulé en spirale autour de la colonne centrale 312 pendant l'assemblage du coeur 40C avec la partie restante du refroidisseur d'huile 12D.

Pour l'assemblage du coeur 40C, les extrémités 68,70 des tubes sont introduites dans les ouvertures respectives 482,484 de la plaque collectrice 480 et sont fixées à la plaque 480 par sertissage de chacune des extrémités de tube 68,70 à la plaque 480 en quatre emplacements, avantageusement en expansant quatre des passages dans chacune des extrémités de tube 68 et 70, comme on le voit le mieux sur la figure 20A. Les bords 486,488 de la plaque 480 sont ensuite introduits dans les fentes 464 et 466, respectivement, de la colonne centrale 312 pour créer une chambre collectrice 496, comme on le voit le mieux sur les figures 20B et 20C. Ensuite, l'une des ailettes 90 est montée entre les tubes 52,54 et les tubes 52 et 54 et l'ailette 90 sont ensuite enroulés sur environ 3600 autour de la surface extérieure 460 de la colonne 312. Comme on le voit le mieux sur la figure 20D, une seconde bande 90 d'ailette est ensuite insérée entre la partie enroulée du segment de tube 52 et le segment droit du tube 54 à proximité immédiate de la plaque collectrice 480, puis les segments de tube 52,54 et les ailettes 90 sont enroulés autour de la colonne centrale 312 jusqu'à ce que la forme finale enroulée en spirale du coeur 40C montré sur la figure 20E soit obtenue. Le collier à ressort 494 est ensuite mis en place sur les spires situées le plus à l'extérieur des segments de tube 52 et 54.

Après l'assemblage du coeur 40C, la plaque de garniture 310, la plaque distributrice 308 et l'entretoise 450 sont assemblées, l'ergot 416 étant reçu dans les ouvertures 442

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de réception d'ergots et les pattes 458 étant reçues dans les trous 412 de réception de pattes, comme montré sur les figures 21A et 21B. Puis le coeur 40C est monté sur l'entretoise 450, la surface cylindrique 472 s'étendant à travers les ouvertures 405,433 dans les anneaux de support 396,424, comme on le voit sur la figure 21B. La paroi intérieure 304 est ensuite montée sur le coeur 40C par expansion de l'espace entre les surfaces extrêmes 358,360 jusqu'à ce que la paroi 304 puisse être placée sur le coeur 40C avec les extrémités de tube 64,66 reçues dans les ouvertures 362,364 et la surface du bord inférieur logée contre la surface 392 de la plaque distributrice 308. Deux rondelles plates allongées 498 sont ensuite montées sur les extrémités de tube 62,64 et appliquées en butée contre les segments plats 365 de la surface extérieure 350 afin d'être liées de façon étanche à ceux-ci. Les rondelles 498 sont avantageusement fixées en place par sertissage des extrémités de tube 62,64 en quatre emplacements, par exemple en expansant quatre des passages intérieurs de chacune des extrémités de tube 62,64. Ensuite, la paroi extérieure 306 est alignée avec et glissée sur la paroi intérieure 304 jusqu'à ce que la surface du bord inférieur 372 soit accouplée contre la surface supérieure 392 de la plaque distributrice 308. Puis la plaque de filtre 302 est alignée avec la paroi extérieure 306 et montée sur la partie restante du refroidisseur d'huile 12D afin que la surface de bord 318 soit accouplée avec la surface intérieure 366 de la paroi 306, et que la surface inférieure 316 soit accouplée avec la surface supérieure 468 de la colonne centrale 312 et la surface de bord supérieur 354 de la paroi 304, comme on le voit le mieux sur la figure 16. Puis l'organe fileté 340 de fixation est engagé dans le trou de réception 474 de la colonne centrale 312 pour retenir la plaque de filtre 302 pendant le brasage. Enfin, le refroidisseur d'huile 12D est brasé par l'utilisation de tout processus approprié de brasage afin

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que toutes les surfaces complémentaires soient liées de façon structurelle et étanche aux liquides.

En fonctionnement, un fluide de refroidissement est introduit dans le refroidisseur d'huile 12D en passant par l'entrée 378 pour pénétrer dans le collecteur 382 où il est ensuite distribué dans les passages intérieurs de l'extrémité de tube 64. Puis le fluide de refroidissement passe à travers le segment de tube 52 vers la chambre collectrice 496 définie par la plaque collectrice 480, la colonne centrale 312, la surface inférieure 316 de la plaque de filtre 302 et la surface supérieure 392 de la plaque distributrice 308. Puis le fluide de refroidissement est distribué dans les passages intérieurs du segment de tube 54 et est dirigé par l'intermédiaire des passages intérieurs vers le collecteur de sortie 384 afin que le fluide de refroidissement puisse sortir du refroidisseur d'huile 12D à travers la sortie 380. L'huile entre à travers l'entrée 46 et est dirigée de façon à passer par les ailettes 90 par les ouvertures 406, 408, 410 et 434, 436,438. Après être passée à travers le coeur 40C, l'huile est dirigée vers la sortie 48 par les ouvertures 330,332 et 334 de la plaque de filtre 302.

Il convient de noter que l'écoulement du fluide de refroidissement à travers les refroidisseurs d'huile 12A, 12B, 12C et 12D est distribué et commandé de façon égale grâce à la présence des segments de tube 52,54 destinés à diriger l'écoulement du fluide de refroidissement à travers les refroidisseurs d'huile 12A, 12B, 12C et 12D, renforçant ainsi les performances d'échange de chaleur.

Il convient également de noter que les constructions des coeurs 40A, 40B et 40C permettent d'assurer une distribution égale de l'écoulement de l'huile à travers les coeurs 40A, 40B et 40C, avec des effets minimaux de perte à l'entrée et à la sortie.

Il convient en outre de noter que les coeurs 40A, 40B et 40C peuvent présenter une étendue de surface du côté de

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l'huile relativement grande par l'utilisation des ailettes 90 dans les passages d'huile 63, renforçant ainsi encore plus les performances d'échange de chaleur. À cet égard, on appréciera que l'utilisation d'ailettes en serpentins, d'ailettes plates, d'ailettes découpées et déportées ou d'ailettes"refendues"90 dans les coeurs 40A, 40B et 40C n'ajoute que peu de, voire aucune, contamination à la propreté du côté de l'huile du coeur.

De plus, il convient de noter que les refroidisseurs d'huile 12A, 12B, 12C et 12D sont relativement robustes en résistant à la fatigue cyclique et à l'éclatement sous l'effet de la pression de l'huile, en comparaison avec des refroidisseurs d'huile classiques qui utilisent plusieurs unités d'échange de chaleur à deux plaques liées, chacune d'elles étant soumise à une défaillance structurelle sous l'effet de la fatigue cyclique et de l'éclatement dus à la pression de l'huile.

Il convient également de noter que les refroidisseurs d'huile 12A, 12B, 12C et 12D procurent une grande souplesse de forme, car les coeurs 40A, 40B et 40C peuvent être enroulés de façon à avoir une forme telle qu'une forme rectangulaire ou carrée, qui est adaptée à l'espace dont on dispose pour le refroidisseur d'huile.

Il convient également de noter que les refroidisseurs d'huile 12A, 12B, 12C et 12D ont un nombre de pièces réduit en comparaison avec la plupart des refroidisseurs d'huile classiques, qui ont habituellement au moins 30 à 40 pièces, y compris les pièces pour chacune des unités d'échange de chaleur à deux plaques. En particulier, si les ailettes 90 sont prévues, le refroidisseur d'huile 12A peut être formé de simplement neuf pièces, le refroidisseur d'huile 12B peut être formé de simplement neuf pièces, le refroidisseur d'huile 12C peut être formé de simplement huit pièces et le refroidisseur d'huile 12D peut être formé de seulement quinze pièces. À cet égard, les refroidisseurs d'huile 12A, 12B, 12C et 12D peuvent procurer une grande souplesse de

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dimension car, à la différence de la plupart des refroidisseurs d'huile classiques, les refroidisseurs d'huile 12A, 12B, 12C et 12D ne nécessitent pas de pièces supplémentaires pour que leurs performances de transmission de chaleur soient augmentées. Par contre, la largeur W des coeurs 40A, 40B et 40C est simplement augmentée par un accroissement de la largeur des tubes, des ailettes et de la colonne.

On appréciera en outre que le passage multiple de l'écoulement d'huile à travers les refroidisseurs d'huile 12B et 12C peut renforcer les performances de transmission de la chaleur de ces refroidisseurs d'huile 12B et 12C. À cet égard, on doit comprendre que des modifications évidentes peuvent être apportées aux plaques 152,158, 212 et 214 des refroidisseurs d'huile 12B, 12C pour établir des passages supplémentaires de l'écoulement d'huile à travers les coeurs 40A et 40B, en plus des deux et trois passages indiqués pour les exemples de formes de réalisation montrés sur les figures 4 à 11.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'échangeur de chaleur décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (19)

1. REVENDICATIONS 1. Échangeur de chaleur destiné à échanger de la chaleur entre des premier et second fluides, et ayant une périphérie extérieure espacée radialement d'un axe central (56), l'échangeur de chaleur étant caractérisé en ce qu'il comporte une première entrée (42) pour l'écoulement du premier fluide, située de façon à être adjacente à la périphérie extérieure une première sortie (44) pour l'écoulement du premier fluide, située de façon à être adjacente à la périphérie extérieure ; deux segments de tube juxtaposés (52,54) enroulés autour de l'axe central (56) pour former plusieurs spires concentriques alternées (58), l'un des segments ayant une extrémité (64) raccordée à la première entrée (42) pour en recevoir un écoulement du premier fluide, l'autre segment ayant une extrémité (66) raccordée à la première sortie (44) pour lui amener un écoulement du premier fluide, les segments de tube étant en outre raccordés à proximité immédiate de l'axe central pour transférer un écoulement du premier fluide entre les segments de tube ; une seconde entrée (16) pour l'admission du second fluide dans l'échangeur de chaleur ; une seconde sortie (18) pour l'écoulement du second fluide de l'échangeur de chaleur ; et un moyen (50) destiné à envelopper les deux segments de tube afin de retenir le second fluide à l'intérieur de l'échangeur de chaleur pendant qu'il s'écoule de la seconde entrée à la seconde sortie.
2. 2. Échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux segments de tube sont formés d'un tube monobloc ayant un coude (72) en épingle à cheveux raccordant les segments à proximité immédiate de l'axe central pour transférer un écoulement du premier fluide entre les segments de tube.
3. 3. Échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un collecteur raccordant les segments de tube à proximité immédiate de

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   l'axe central pour transférer un écoulement du premier fluide entre les segments de tube.
4. 4. Échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les segments de tube ont des sections transversales aplaties avec des grands axes s'étendant parallèlement à l'axe central.
5. 5. Échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les segments de tube sont enroulés en spirale autour de l'axe central afin de définir une périphérie extérieure des segments de tube enroulés qui est approximativement ronde.
6. 6. Échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une ailette (90) en serpentin placée entre les deux segments de tube juxtaposés.
7. 7. Échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'enveloppement comprend une cuve (98) entourant les segments de tube.
8. 8. Échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'une des spires définit la périphérie extérieure de l'échangeur de chaleur et le moyen d'enveloppement comprend cette spire ou ces spires.
9. 9. Échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un collecteur raccordant l'une des extrémités des segments de tube à l'une de la première entrée et de la première sortie.
10. 10. Échangeur de chaleur destiné à échanger de la chaleur entre des premier et second fluides, et ayant une périphérie extérieure espacée radialement d'un axe central (56), caractérisé en ce qu'il comporte une première entrée (42) pour l'admission du premier fluide dans l'échangeur de chaleur ; une première sortie (44) pour l'écoulement du premier fluide de l'échangeur de chaleur ; un tube (94) en épingle à cheveux ayant deux extrémités (64,66) espacées d'un coude (72) en épingle à cheveux et raccordées au coude par deux segments de tube juxtaposés (52,54), l'une des

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    extrémités étant raccordée à la première entrée pour en recevoir un écoulement du premier fluide, l'autre des extrémités étant raccordée à la première sortie pour lui amener un écoulement du premier fluide, le tube étant enroulé autour de l'axe central pour former les deux segments de tube juxtaposés en plusieurs spires concentriques alternées (58) ; une seconde entrée (16) pour l'admission du second fluide dans l'échangeur de chaleur ; une seconde sortie (18) pour l'écoulement du second fluide de l'échangeur de chaleur ; et un moyen (50) destiné à envelopper le tube pour retenir le second fluide à l'intérieur de l'échangeur de chaleur pendant qu'il s'écoule de la seconde entrée à la seconde sortie.
11. 11. Échangeur de chaleur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les deux extrémités sont placées de façon à être adjacentes à la périphérie et le coude est placé de façon à être adjacent à l'axe central.
12. 12. Échangeur de chaleur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le tube présente une section transversale aplatie avec un grand diamètre s'étendant parallèlement à l'axe central.
13. 13. Échangeur de chaleur selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un collecteur raccordant l'une des extrémités des segments de tube à l'une de la première entrée et de la première sortie.
14. 14. Échangeur de chaleur pour échanger de la chaleur entre des premier et second fluides et ayant une périphérie extérieure espacée radialement d'un axe central (56), caractérisé en ce qu'il comporte une colonne (122) sensiblement centrée sur l'axe central et ayant une surface extérieure présentant une section transversale en forme de spirale ; un segment de tube enroulé autour de la surface extérieure de la colonne pour former des spires (58) de tube en forme de spirales autour de l'axe central afin de diriger un écoulement du premier fluide à travers l'échangeur de chaleur ; une entrée (16) pour l'admission

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    du second fluide dans l'échangeur de chaleur ; une sortie (18) pour l'écoulement du second fluide de l'échangeur de chaleur ; et un moyen (50) destiné à envelopper le segment de tube pour retenir le second fluide à l'intérieur de l'échangeur de chaleur pendant qu'il s'écoule de la seconde entrée à la seconde sortie.
15. 15. Échangeur de chaleur selon la revendication 14, caractérisé en ce que le tube présente une section transversale aplatie avec un grand diamètre s'étendant parallèlement à l'axe central.
16. 16. Échangeur de chaleur destiné à échanger de la chaleur entre des premier et second fluides, caractérisé en ce qu'il comporte deux plaques distributrices (212,214) destinées à diriger un écoulement du second fluide à travers l'échangeur de chaleur ; et un coeur (40B) comprenant un segment de tube enroulé autour d'un axe central (56) pour former plusieurs spires concentriques (58), le segment de tube ayant au moins un passage intérieur pour l'écoulement du premier fluide, au moins l'une des spires (58') définissant la périphérie située le plus à l'extérieur de l'échangeur de chaleur et ayant une première surface scellée contre l'une des plaques distributrices et une seconde surface scellée contre l'autre des plaques distributrices, au moins l'une des spires étant scellée contre au moins une spire adjacente pour retenir le second fluide à l'intérieur de l'échangeur de chaleur pendant qu'il s'écoule autour du coeur.
17. 17. Échangeur de chaleur selon la revendication 16, caractérisé en ce que le segment de tube présente une section transversale aplatie définie par des surfaces de paroi plates opposées séparant des extrémités opposées, les surfaces de paroi s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe central.
18. 18. Échangeur de chaleur destiné à échanger de la chaleur entre des premier et second fluides et ayant une périphérie extérieure espacée d'un axe central (56),

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    l'échangeur de chaleur étant caractérisé en ce qu'il comporte un coeur (40B) entourant l'axe central et comprenant des passages intérieurs destinés à recevoir un écoulement du premier fluide et des surfaces extérieures destinées à recevoir un écoulement du second fluide, le coeur ayant deux côtés opposés (82,84) espacés d'une largeur W le long de l'axe central, chaque côté étant ouvert vers les surfaces extérieures ; et deux plaques distributrices opposées (212,214), l'une des plaques s'étendant sur un côté du coeur et l'autre plaque s'étendant sur l'autre côté du coeur, une première (214) des plaques ayant des première et deuxième chambres collectrices (234, 236) espacées angulairement l'une de l'autre autour de l'axe central pour diriger un écoulement du second fluide sur les surfaces extérieures du coeur, l'autre plaque (212) ayant une troisième chambre collectrice (222) destinée à diriger un écoulement du second fluide sur les surfaces extérieures du coeur, la première chambre (234) étant alignée avec la troisième chambre pour diriger un écoulement du second fluide de la première chambre à la troisième chambre en passant sur un premier segment angulaire (250) du coeur, la troisième chambre étant alignée avec la deuxième chambre (236) pour diriger un écoulement du second fluide de la troisième chambre à la deuxième chambre en passant sur un second segment angulaire (256) du coeur, les premier et second segments angulaires étant espacés angulairement l'un de l'autre autour de l'axe central.
19. 19. Échangeur de chaleur destiné à échanger de la chaleur entre des premier et second fluides et ayant une périphérie extérieure espacée d'un axe central (56), l'échangeur de chaleur étant caractérisé en ce qu'il comporte un coeur (40A) entourant l'axe central et comprenant des passages intérieurs destinés à recevoir un écoulement du premier fluide et des surfaces extérieures destinées à recevoir un écoulement du second fluide, le

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    coeur ayant deux côtés opposés (82,84) espacés d'une largeur W le long de l'axe central, chaque côté étant ouvert vers les surfaces extérieures et deux plaques distributrices opposées (158,152), l'une des plaques s'étendant sur un côté du coeur et l'autre plaque s'étendant sur l'autre côté du coeur, une première (158) des plaques ayant des première et deuxième chambres collectrices (182, 184) espacées angulairement l'une de l'autre autour de l'axe central pour diriger un écoulement du second fluide sur les surfaces extérieures du coeur, l'autre plaque (152) ayant des troisième et quatrième chambres collectrices (166,164) espacées angulairement l'une de l'autre autour de l'axe central pour diriger un écoulement du second fluide sur les surfaces extérieures du coeur, la première chambre (182) étant alignée avec la troisième chambre (166) pour diriger un écoulement du second fluide de la première chambre à la troisième chambre en passant sur un premier segment angulaire (200) du coeur, la troisième chambre étant alignée avec la deuxième chambre (184) pour diriger un écoulement du second fluide de la troisième chambre à la deuxième chambre en passant sur un deuxième segment angulaire (206) du coeur, la deuxième chambre étant alignée avec la quatrième chambre (164) pour diriger un écoulement du second fluide de la deuxième chambre à la quatrième chambre en passant sur un troisième segment angulaire (210) du coeur, les premier, deuxième et troisième segments angulaires étant espacés angulairement les uns des autres autour de l'axe central.