FR3080174A1 - Plaque pour echangeur de chaleur - Google Patents

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Abstract

Plaque (2) pour échangeur de chaleur (1) comprenant au moins un trou (34), le trou (34) étant entouré d'un collet (48), le collet (48) comprenant un sommet (16), caractérisée en ce qu'un premier plan (17) dans lequel s'étend le sommet (16) du collet (48) et un deuxième plan (18) dans lequel s'étend le trou (34) sont distincts. Application au domaine de l'automobile

Description

PLAQUE POUR ECHANGEUR DE CHALEUR
Le domaine de la présente invention est celui des échangeurs de chaleur, notamment destinés à équiper les boucles de climatisation des véhicules automobiles.
Les échangeurs de chaleur équipant les boucles de climatisation des véhicules sont agencés pour permettre la circulation adjacente en deux espaces séparés de deux fluides différents, de manière à réaliser un échange de chaleur entre les fluides sans les mélanger. Un type d’échangeur de chaleur utilisé entre autres dans le domaine automobile est l’échangeur à plaques, cet échangeur étant constitué d’un empilement de plaques brasées entre elles et agencées pour définir les espaces où circulent les fluides. Ces plaques comprennent le plus souvent un dispositif de perturbation de l’écoulement d’un fluide le long d’un des côtés de la plaque.
Ces plaques sont dimensionnées pour être en contact intime les unes des autres avant l’étape de brasage. Cependant, en raison de l’existence de tolérance de fabrication, l’empilement des plaques ne garantit pas un contact optimal entre les plaques, et donc un brasage optimal. Ce défaut de brasage provoque des fuites entre les circuits de fluide, ou un mélange insuffisant au sein d’un même circuit, ce qui diminue l’efficacité de l’échangeur de chaleur ou le rend inutilisable.
Le but de la présente invention est donc de résoudre les inconvénients décrits ci-dessus en concevant une plaque pour un échangeur de chaleur à plaques agencée pour assurer un brasage optimal entre elles.
L'invention a donc pour objet une plaque pour échangeur de chaleur comprenant au moins un trou, le trou étant entouré d’un collet, le collet comprenant un sommet, un premier plan dans lequel s’étend le sommet du collet et un deuxième plan dans lequel s’étend le trou sont distincts.
Cet agencement permet d’assurer que les plaques sont bien en contact les unes des autres, assurant ainsi l’étanchéité des circuits de fluides circulant dans l’échangeur de chaleur au niveau des orifices et des collets, ainsi qu’un mélange optimal des fluides qui y circule en garantissant une parfaite mise en contact des dispositifs de perturbation.
La plaque selon l’invention comprend avantageusement l’une quelconque au moins des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
le deuxième plan, dans lequel s’étend le trou, est le plan d’extension du trou, c’est-à-dire passant par le trou, à égale distance d’une face supérieure de la partie de la plaque délimitant le trou et d’une face inférieure de la partie de la plaque qui délimite le trou. Le premier plan, dans lequel s’étend le sommet du collet, est le plan défini par l’ensemble des points extrémaux du collet, c’est-à-dire les points du collet les plus distants par rapport à la plaque, pris perpendiculairement à un plan d’extension générale de la plaque, une distance entre le premier plan et le deuxième plan, selon une direction perpendiculaire au deuxième plan, est compris entre 0.01 et 0.4 millimètres, la plaque comprend un dispositif de perturbation d’un fluide apte à s’écouler le long de la plaque. Le dispositif de perturbation de la plaque comprend une pluralité de sillons, agencés en forme de « V » et dont les branches sont parallèles les unes aux autres. Le dispositif de perturbation est agencé pour perturber l’écoulement d’un fluide apte à s’écouler le long de la plaque, avantageusement de deux fluides qui s’écoulent chacun de part et d’autre de la plaque, la plaque présente une forme générale de baignoire et comprend un fond entouré par un bord périphérique fermé et relevé formant la baignoire, le dispositif de perturbation s’étendant dans le fond de la plaque. Le bord périphérique est continu, c’est-à-dire qu’il ne forme qu’un seul bord périphérique s’étendant sur tout le pourtour du fond de la plaque, une hauteur du dispositif de perturbation est inférieure à une hauteur du collet. La hauteur du dispositif de perturbation est la dimension du dispositif de perturbation mesurée selon une direction verticale. La hauteur du dispositif de perturbation se mesure entre un troisième plan passant par deux bases de sillons et un quatrième plan passant par deux crêtes de sillons, selon une direction perpendiculaire au troisième plan. La hauteur du collet est la dimension du collet selon une direction verticale. La hauteur du collet se mesure entre un plan définit par une face inférieure de la plaque jusqu’au premier plan, dans lequel s’étend le sommet du collet, selon une direction perpendiculaire au plan définit par la face inférieure de la plaque, le collet s’étend dans un sens opposé au sens d’extension des sillons du dispositif de perturbation. Le collet s’étend dans le même sens ou essentiellement le même sens que le bord périphérique de la plaque, le sommet du collet a une forme arrondie pris dans une coupe perpendiculaire à un plan d’extension générale de la plaque et passant par le collet. Pris dans la coupe perpendiculaire, le sommet du collet a une forme en « U ». Selon un exemple, le collet, depuis sa jonction avec la plaque jusqu’au trou en passant par son sommet, ne comprend qu’une face continue, sans arête, le dispositif de perturbation s’étend depuis, c’est-à-dire à partir de, une face inférieure du fond de la plaque, le dispositif de perturbation s’étend dans un sens opposé au sens d’extension générale du bord périphérique. Plus particulièrement, au moins un sillon du dispositif de perturbation s’étend dans un sens opposé au sens d’extension générale du bord périphérique. Avantageusement, tous les sillons du dispositif de perturbation s’étendent dans un sens opposé au sens d’extension générale du bord périphérique, le dispositif de perturbation et le collet sont issus de matière avec la plaque le portant, c’est-à-dire que la plaque, le collet et le dispositif de perturbation sont d’un seul tenant, le dispositif de perturbation et le collet étant formés par des déformations d’une tôle constitutive de la plaque, le dispositif de perturbation est fabriqué par emboutissage ou par roulage, le collet est agencé pour se déformer selon une direction perpendiculaire à un plan général de la plaque. Plus particulièrement, c’est la conformation en arrondi du collet qui lui permet de rouler sur le fond de la plaque adjacente et donc de se déformer pour assurer l’étanchéité requise, le collet est continu tout autour du trou qu’il entoure, c’est-à-dire que la hauteur du collet entourant le trou est continue sur toute la longueur du collet.
L’invention concerne également un tube de circulation d’un fluide comprenant une première plaque et une deuxième plaque, au moins la première plaque étant une plaque telle que décrite ci-dessus, la deuxième plaque étant imbriquée dans la première plaque, le sommet du collet de la première plaque étant en contact avec un fond de la deuxième plaque.
Le tube de circulation selon l’invention comprend avantageusement l’une quelconque au moins des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
le contact entre le sommet du collet de la première plaque et le fond de la deuxième plaque se fait plus particulièrement sur une face inférieure du fond de la deuxième plaque, une hauteur du collet de la première plaque est supérieure à une hauteur du dispositif de perturbation de la deuxième plaque. La hauteur du collet de la première plaque peut ainsi être supérieure à la hauteur du dispositif de perturbation de la deuxième plaque de 0,01 millimètre à 0,05 millimètre, une hauteur du collet de la deuxième plaque est supérieure à une hauteur du dispositif de perturbation de la première plaque, le dispositif de perturbation de la deuxième plaque est en contact avec le fond de la première plaque, le dispositif de perturbation comprend une crête, la crête du dispositif de perturbation de la première plaque étant en contact avec le fond de la deuxième plaque, la première plaque et la deuxième plaque sont brasées ensemble. L’interface entre le collet de la première plaque et le fond de la deuxième plaque offre une surface de dépôt particulièrement adapté à un dépôt de flux de brasage, facilitant et améliorant le brasage des plaques ensemble. Le dépôt de flux est encore amélioré par l’interface entre la forme arrondie du collet et la forme plane du fond de la plaque, les baignoires des plaques sont imbriquées l’une dans l’autre. La face supérieure de la première plaque est en regard de la face inférieure de la deuxième plaque, la face inférieure de la première plaque étant en regard de la face supérieure d’une troisième plaque, adjacente à la première plaque et dans laquelle s’imbrique la première plaque.
L’invention concerne également un échangeur de chaleur comprenant une pluralité de plaques telles que décrit précédemment, les plaques étant imbriquées les unes dans les autres, au moins un premier couple de plaques, comprenant une première plaque et une deuxième plaque, définissant un premier circuit de circulation apte à être emprunté par un premier fluide et au moins un deuxième couple de plaques, comprenant la première plaque et une troisième plaque, définissant un deuxième circuit de circulation apte à être emprunté par un deuxième fluide.
Avantageusement, l’invention concerne l’utilisation d’un tel échangeur de chaleur en tant que condenseur ou refroidisseur de gaz. Avantageusement, l’invention concerne l’utilisation de l’échangeur de chaleur dans lequel le premier fluide est un liquide caloporteur et le deuxième fluide est un fluide réfrigérant. L'échangeur de chaleur est alors un échangeur de chaleur gaz/liquide ou liquide/liquide, en fonction de l’état du fluide réfrigérant pendant son parcours dans l’échangeur de chaleur.
L’invention concerne enfin un circuit de fluide réfrigérant comprenant au moins un organe de détente, un évaporateur, un compresseur et un échangeur de chaleur tel que décrit ci-dessus parcourus par un fluide réfrigérant et par un liquide caloporteur.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
- la figure 1 est une vue générale, en perspective, d'un échangeur de chaleur selon l’invention,
- la figure 2a est une vue en perspective d’une première plaque selon l’invention, le figure 2b étant une vue en perspective d’une deuxième plaque selon l’invention,
- la figure 3 est une vue en coupe d’une plaque selon l’invention, illustrant notamment la disposition d’un collet et d’un dispositif de perturbation agencés sur la plaque, selon un plan OLVpassant par le collet et visible sur la figure 2, et
- la figure 4 est un détail d’une vue en coupe d’un empilement de deux plaques selon l’invention, notamment l’interaction entre le sommet d’un collet et une plaque immédiatement adjacente.
Il faut tout d’abord noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.
Dans la suite de la description, les dénominations longitudinales, verticales ou transversales, dessus, dessous, devant, derrière se réfèrent à l’orientation de l’échangeur de chaleur selon l’invention. La direction longitudinale correspond à l'axe principal de l’échangeur de chaleur dans lequel sa plus grande dimension s’étend. La direction verticale correspondant au sens d’empilement des plaques constituant l’échangeur de chaleur, la direction transversale étant la direction perpendiculaire aux deux autres. Les directions longitudinale, transversale et verticale sont également visibles dans un trièdre L, V, T représenté sur les figures.
La figure 1 montre en perspective un module d’échange de chaleur 3 formé par la combinaison d’un organe de séparation 56 rendu solidaire d’un échangeur de chaleur 1 selon l’invention.
L’échangeur de chaleur 1 est un composant d’un circuit de fluide réfrigérant qui équipe un véhicule, notamment automobile. Selon l’invention, l’échangeur de chaleur 1 met en œuvre un échange de calories entre un premier fluide et un deuxième fluide, le deuxième fluide étant alors refroidi par le premier fluide. Dans une telle configuration, l’échangeur de chaleur 1 est utilisé en tant que condenseur pour un fluide réfrigérant sous-critique ou super-critique. L’autre fluide circulant est avantageusement un liquide caloporteur, tel qu’un mélange eau-glycol.
L’échangeur de chaleur 1 comprend un faisceau 6 où l’échange de chaleur entre le premier fluide et le deuxième fluide prend place. Le faisceau 6 est globalement formé par un empilement de plaques, superposées les unes sur les autres le long d’une direction d’empilement 7 de ces plaques 2. Le faisceau 6 comprend notamment une première joue 50 et une deuxième joue 52 qui délimitent le faisceau 6 le long de la direction d’empilement 7. Entre la première joue 50 et la deuxième joue 52 est disposée la pluralité de plaques qui délimite deux circuits distincts : un premier circuit 4 agencé pour être parcouru par le premier fluide et un deuxième circuit 8 configuré pour être parcouru par le deuxième fluide.
L’échangeur de chaleur 1 comprend par ailleurs des moyens de mise en relation de ces circuits avec d’une part un circuit du premier fluide extérieur à l’échangeur de chaleur 1 et d’autre part avec un circuit du deuxième fluide extérieur à l’échangeur de chaleur 1. L’échangeur de chaleur 1 comprend ainsi un premier manchon 68 par lequel le premier fluide peut entrer dans l’échangeur de chaleur 1 et un deuxième manchon 70 par lequel le premier fluide peut sortir de l’échangeur de chaleur 1. Cet échangeur de chaleur 1 comprend encore un troisième manchon 72 par lequel le deuxième fluide peut entrer dans le faisceau 6, ainsi qu’un quatrième manchon 74 par lequel le deuxième fluide peut sortir du faisceau 6. On notera que le faisceau 6 comprend un premier orifice et un deuxième orifice empruntés par le deuxième fluide et sont en communication avec une embase 57 interposée fluidiquement entre l’échangeur de chaleur 1 et l’organe de séparation 56, ce dernier étant porté mécaniquement par l’embase 57. L’embase 57 fait ainsi partie du module d’échange de chaleur 3.
L’échangeur de chaleur 1 comprend une première extrémité longitudinale 40 et une deuxième extrémité longitudinale 42, la première extrémité longitudinale 40 étant opposée à la deuxième extrémité longitudinale 42 par rapport à une portion centrale 43 de l’échangeur de chaleur.
L’échangeur de chaleur 1 selon l’invention comprend ainsi un ensemble de plaques 2 empilées les unes sur les autres pour former les circuits de l’échangeur de chaleur 1. Un exemple de plaque 2 est illustré à la figure 2. Deux plaques 2 immédiatement adjacentes définissent un tube de circulation où peut circuler le premier fluide ou le deuxième fluide. Les tubes de circulation agencés pour la circulation du premier fluide, dit premier tube de circulation, alternent avec les conduits agencés pour la circulation du deuxième fluide, dit deuxième tube de circulation. Ainsi, une première plaque 2a peut être agencée pour la circulation du premier fluide en collaboration avec une deuxième plaque 2b adjacente, et être agencée pour la circulation du deuxième fluide en collaboration avec une troisième plaque 2c adjacente. Une même plaque 2 est ainsi léchée d’un côté par le premier fluide et de l’autre par le deuxième fluide.
Dans la suite de la description, le terme plaque 2 désigne indifféremment une première plaque 2a, une deuxième plaque 2b ou une troisième plaque 2c.
Comme visible sur la figure 2, chaque plaque 2 a la forme d’une baignoire, c’est-à-dire qu’elle comprend un fond 20, entouré d’un bord périphérique 22. Le fond 20 de la plaque 2 a une forme de rectangle aux angles arrondis. Le bord périphérique 22 entourant le fond 20 s’étend de façon continue tout autour de la plaque 2, sans interruption.
Le bord périphérique 22 comprend une face intérieure 24 et une face extérieure 26, la face extérieure 26 étant opposée à la face intérieure 24. Le fond 20 est délimité par une face supérieure 30 et une face inférieure 32, la face supérieure 30 étant la face d’où s’élève le bord périphérique 22, la face inférieure 32 étant la face de la plaque 2 opposée à la face supérieure 30. La face intérieure 24 du bord périphérique 22 est en continuité de la face supérieure 30 du fond 20 de la plaque 2.
Le bord périphérique 22 est évasé, c’est-à-dire que le périmètre de la partie du bord périphérique 22 en contact avec le fond 20 est inférieur au périmètre à sa partie libre 28, la partie libre 28 étant la partie opposée à la partie en contact avec le fond 20.
Les plaques 2 sont empilées les unes dans les autres, la face supérieure 30 d’une première plaque 2a étant en regard de la face inférieure 32 d’une deuxième plaque 2b adjacente. De même, la face inférieure 32 de la première plaque 2a est en regard de la face supérieure 30 d’une troisième plaque 2c adjacente à la première plaque 2a.
Les plaques 2 sont fabriquées par emboutissage, estampage ou roulage d’un feuillard d’un matériau agencé pour autoriser des échanges thermiques suffisant pour permettre à l’échangeur de chaleur 1 de remplir son rôle. Il peut notamment s’agir d’aluminium ou d’un alliage d’aluminium.
Les plaques 2 comprennent un dispositif de perturbation 100 de l’écoulement d’au moins un des fluides, et avantageusement des deux fluides aptes à parcourir l’échangeur de chaleur. Les plaques 2 comprennent une première extrémité transversale 44, une deuxième extrémité transversale 46 opposée à la première extrémité transversale 44 par rapport au dispositif de perturbation 100, une première extrémité longitudinale 40 et une deuxième extrémité longitudinale 42 opposée à la première extrémité longitudinale 40 par rapport au dispositif de perturbation 100.
Chaque plaque 2 comprend au moins un trou 34. Dans l’exemple de l’invention, les plaques 2 comporte quatre trous 34, disposés à chacun des angles de la plaque 2. Les plaques comportent ainsi un premier trou 34a, un deuxième trou 34b, un troisième trou 34c et un quatrième trou 34d. Les trous 34 ont une forme circulaire. Les trous 34 sont traversant. Ces trous 34 sont agencés pour permettre le passage du premier fluide ou du deuxième fluide.
Le premier trou 34a et le deuxième trou 34b sont agencés pour permettre la circulation du premier fluide. Le troisième trou 34c et le quatrième trou 34d sont quant à eux agencés pour permettre la circulation du second fluide.
Les plaques 2 se différencient en première plaque 2a, en deuxième plaque 2b et en troisième plaque 2c.
Sur la première plaque 2a, illustrée à la figure 2a, le premier trou 34a est disposé à l’angle de la première extrémité longitudinale 40 et de la première extrémité transversale 44. Le deuxième trou 34b est disposé à l’angle de la deuxième extrémité longitudinale 42 et de la première extrémité transversale 44. Le premier trou 34a et/ou le deuxième trou 34b sont disposés au bout d’un collet 48. Le collet 48 comprend un sommet 16. Le sommet 16 du collet 48 est destiné à être en contact avec la face inférieure 32 d’une deuxième plaque 2b adjacente. Lorsque le collet 48 est en contact avec la face inférieure 32 de la deuxième plaque 2b adjacente, il interdit la circulation du premier fluide dans le tube de circulation destiné au deuxième fluide.
Le troisième trou 34c est disposé à l’angle de la première extrémité longitudinale 40 et de la deuxième extrémité transversale 46. Le quatrième trou
34d est disposé à l’angle de la deuxième extrémité longitudinale 42 et de la deuxième extrémité transversale 46. Le troisième trou 34c et/ou le quatrième trou 34d sont agencés dans le fond 20 de la plaque 2, c’est-à-dire qu’un plan dans lequel s’étend le troisième trou 34c et/ou le quatrième trou 34d est confondu avec le plan dans lequel s’étend le fond 20 de la plaque 2.
Sur la deuxième plaque 2b, illustrée à la figure 2b, le premier trou 34a est disposé à l’angle de la première extrémité longitudinale 40 et de la deuxième extrémité transversale 46. Le deuxième trou 34b est disposé à l’angle de la deuxième extrémité longitudinale 42 et de la deuxième extrémité transversale 46. Le premier trou 34a et/ou le deuxième trou 34b sont disposés au bout d’un collet 48. Le collet 48 est destiné à être en contact avec la face inférieure 32 d’une première plaque 2a adjacente. Lorsque le collet 48 est en contact avec la face inférieure 32 de la première plaque 2a adjacente, il interdit la circulation du deuxième fluide dans le tube de circulation destiné au premier fluide.
Le troisième trou 34c est disposé à l’angle de la première extrémité longitudinale 40 et de la première extrémité transversale 44. Le quatrième trou 34d est disposé à l’angle de la deuxième extrémité longitudinale 42 et de la première extrémité transversale 44. Le troisième trou 34c et/ou le quatrième trou 34d sont agencés dans le fond 20 de la plaque 2, c’est-à-dire qu’un plan dans lequel s’étend le troisième trou 34c et/ou le quatrième trou 34d est confondu avec le plan dans lequel s’étend le fond 20 de la plaque 2.
La troisième plaque 2c est agencée de façon identique à la deuxième plaque 2b.
Quelle que soit la plaque 2 considérée, et vu dans le plan OLV illustré à la figure 2a, le collet 48 a une forme arrondie, c’est à dire que le collet 48 est bombé. Cette disposition est plus particulièrement illustrée sur la figure 3. Ainsi, le sommet 16 du collet est disposé dans la continuité du collet 48. En d’autres termes, il n’y a pas d’arête vive entre le sommet 16 et une base du collet 48.
Le collet 48 sont issus de matière avec les plaques 2, c’est-à-dire qu’ils forment un seul bloc de matière avec la plaque 2 dans laquelle ils sont formés. Le collet 48 est issu du procédé de fabrication de la plaque 2, et est par exemple embouti en même temps que les autres formes ménagées sur la plaque 2.
Dans cette disposition, un premier plan 17 dans lequel s’étend le sommet 16 est distinct d’un deuxième plan 18 dans lequel s’étend le trou 34. Le deuxième plan 18 dans lequel s’étend le trou 34 passe par le trou 34, entre une face supérieure 30 de la partie de la plaque 2 entourant le trou 34, et une face inférieure 32 de la partie de la plaque 2 entourant le trou 34. Le deuxième plan 18 dans lequel s’étend le trou 34 et le premier plan 17 dans lequel s’étend le sommet 16 sont parallèles ou essentiellement parallèles, compte tenu des tolérances de fabrication.
La hauteur 14 du collet 48 est la dimension du collet 48 selon une direction verticale, c’est-à-dire la direction perpendiculaire à un plan OLT passant par le fond 20 de la plaque 2. La hauteur 14 du collet 48 est mesurée entre un plan passant par une face inférieure 32 de la plaque 2 jusqu’au premier plan 17 dans lequel s’étend le sommet 16 du collet 48, selon une direction perpendiculaire à un plan dans lequel s’inscrit majoritairement la face inférieure 32 de la plaque 2.
Les plaques 2 comprennent au moins le dispositif de perturbation 100, illustré sur les figures 2 et 3, et agencé pour perturber la circulation du fluide ou des fluides circulant le long des plaques 2. Ce dispositif de perturbation 100 est par exemple issu de matière avec les plaques 2, c’est-à-dire qu’il forme un seul bloc de matière avec la plaque 2 dans laquelle il est formé. Le dispositif de perturbation 100 est issu du procédé de fabrication de la plaque 2, et est par exemple embouti en même temps que la plaque 2.
Le dispositif de perturbation 100 s’étend entre le premier trou 34a et le troisième trou 34c d’une part et le deuxième trou 34b et le quatrième trou 34d d’autre part, c’est-à-dire sur la totalité de la portion des plaques 2 qui s’étend entre la première extrémité longitudinale 40 et la deuxième extrémité longitudinale 42.
Ce dispositif de perturbation 100 prend la forme de chevrons, c’est-à-dire d’une succession de sillons 104 profilés en «V», lorsqu’observé dans un plan perpendiculaire au plan d’extension de la plaque 2. Les sillons 104 sont plus particulièrement visibles sur la figure 2. Cette disposition en chevrons est visible sur la figure 2. La direction des chevrons est alternée d’une plaque 2 à l’autre. Les sillons 104 sont profilés en « U », vu dans un plan de coupe perpendiculaire au plan d’extension de la plaque 2 et parallèle à la direction longitudinale L. Ce profil en « U » définit ainsi une base 108 et une crête 110. Cette disposition est plus particulièrement visible sur la figure 3. La déformation du dispositif de perturbation 100 au cours du processus de fabrication se fait dans la direction opposée à la baignoire de la plaque 2, c’est-à-dire que le dispositif de perturbation s’étend depuis la face inférieure 32 de la plaque 2. Le sens de cette déformation est le même pour chaque plaque 2. Lors de l’empilement des plaques 2, au moins une portion des bases 108 des sillons 104 d’une deuxième plaque 2b entre en contact avec une portion des crêtes 110 d’une première plaque 2a agencée au-dessous de la deuxième plaque 2b.
Chaque sillon 104 est défini par une hauteur 12 illustrée sur la figure 3. La hauteur 12 d’un sillon 104 est la dimension du sillon 104 selon une direction verticale, c’est-à-dire la direction perpendiculaire au plan OLT passant par le fond 20 de la plaque 2. La hauteur 12 d’un sillon 104 se détermine entre un troisième plan passant par deux bases 108 et un quatrième plan passant par deux crêtes 110, mesurée selon une direction perpendiculaire au troisième plan.
La hauteur 12 des sillons 104 est inférieure à la hauteur 14 des collets 48. Plus particulièrement, la hauteur 12 des sillons 104 est inférieure de 0,02 millimètres à la hauteur 14 des collets 48. On comprendra que la différence est donnée ici à titre d’exemple, Cette différence permet, lors de l’imbrication d’une deuxième plaque 2b dans une première plaque 2a, que le sommet 16 du collet 48 de la première plaque 2a soit en contact avec le fond 20 de la deuxième plaque 2b, garantissant ainsi une certaine déformation du collet.
La direction des chevrons est alternée d’une plaque 2 à l’autre. Ainsi, la pointe du « V» des sillons 104 d’une première plaque 2a est dirigée vers la première extrémité longitudinale 40, tandis que la pointe du « V» des sillons 104 d’une deuxième plaque 2b immédiatement adjacente à la première plaque 2a est dirigé vers la deuxième extrémité longitudinale 42. La pointe du « V» des sillons 104 d’une troisième plaque 2c immédiatement adjacente à la première plaque 2a est dirigée vers la deuxième extrémité longitudinale 42.
Les sillons 104 sont continus sur toute leur longueur, c’est-à-dire que leur hauteur 12 est constante de la première extrémité transversale 44 de la plaque 2 à la deuxième extrémité transversale 46 de la plaque, exception faite des extrémités des sillons 104.
La déformation du dispositif de perturbation 100 au cours du processus de fabrication se fait dans la direction opposée à la baignoire de la plaque 2, c’est-àdire que le dispositif de perturbation 100 s’étend depuis la face inférieure 32 de la plaque 2. Le sens de cette déformation est le même pour chaque plaque 2. Lors de l’empilement des plaques 2, au moins une portion des bases 108 des sillons 104 de la première plaque 2a entre en contact avec une portion du fond 20 de la deuxième plaque 2b agencée au-dessous de la première plaque 2a considérée. Plus particulièrement, un point de contact se fait entre la base 108 de la deuxième plaque 2b et la crête 110 de la première plaque 2a, entre deux sillons 104 de la première plaque 2a.
Un tube de circulation comprend une pluralité de points de contact. La crête 110 de chaque sillon 104 d’une première plaque 2a a plusieurs points de contact avec la base 108 de plusieurs sillons 104 d’une deuxième plaque 2b. De même, la base 108 de chaque sillon 104 de la deuxième plaque 2b a plusieurs points de contact avec la crête 110 de plusieurs sillons 104 de la première plaque 2a.
La base 108 des sillons 104 de la deuxième plaque 2b est en contact avec le fond 20 de la première plaque 2a. Un contact se fait entre la face inférieure de la base 108 de la deuxième plaque 2b et la face supérieure 30 du fond 20 de la première plaque 2a, sur la partie de la face supérieure 30 entre deux sillons 104 de la première plaque 2a. Ce contact se répète sur toute la longueur du sillon 104 de la deuxième plaque 2b, de sorte que la base 108 du sillon 104 de la deuxième plaque 2b est en contact avec la face supérieure 30 du fond 20 de la première plaque 2a entre une pluralité de sillons 104 de la première plaque 2a.
Ce contact, une fois les plaques 2 brasées entre elles, forme un pont joignant les deux plaques adjacentes constitutive du tube de circulation. Un tel pont perturbe l’écoulement du fluide entre les deux plaques 2.
Le premier fluide est un liquide caloporteur ou un mélange entre un ou plusieurs liquides caloporteurs et un ou plusieurs autres fluides, le ou les liquides caloporteurs étant sélectionnés parmi les liquides caloporteurs autorisés et adapté à l’usage qui en est fait. Le ou les liquides caloporteurs sont notamment de l’eau, de l’eau déionisée, un mélange de glycol et d’eau ou un liquide diélectrique tel des hydrocarbures fluorés.
Le deuxième fluide est un fluide réfrigérant ou un mélange entre un ou plusieurs fluides réfrigérants et un ou plusieurs autres fluides, le ou les fluides réfrigérants étant sélectionnés parmi les fluides réfrigérants autorisés et adaptés à l’usage qui en est fait. Le ou les fluides réfrigérants sont notamment de la famille des hydrochlorofluorocarbures (HCFC), ou des hydrofluorocarbures (HFC). Le fluide réfrigérant peut notamment être du R134a ou du 1234YF. Le fluide réfrigérant peut également être le dioxyde de carbone connu sous l’acronyme R744.
Un procédé de fabrication de l’échangeur de chaleur 1 va maintenant être décrit. Cet exemple de procédé est donné à titre d’exemple non limitatif, des procédés alternatifs pouvant être utilisés pour réaliser l’échangeur de chaleur 1 tel que décrit ci-dessus.
Les différentes plaques 2 définissant l’échangeur de chaleur 1 sont empilées. Une première plaque 2a est disposée en alternance avec une deuxième plaque 2b, l’empilement de ces plaques 2 alternées étant compris entre la première joue 50 et la deuxième joue 52.
Comme exposé précédemment, lors de l’imbrication d’une deuxième plaque 2b dans une première plaque 2a, le sommet 16 des collets 48 de la première plaque 2a soit en contact avec le fond 20 de la deuxième plaque 2b. Les plaques 2 sont ensuite comprimées, les collets 48 des plaques 2 se déformant selon une direction parallèle à la direction d’empilement des plaques 2. Plus particulièrement, les collets 48 d’une plaque 2 se déforment dans un sens dirigé vers le fond 20 de la plaque 2. C’est la conformation en arrondi des collets 48 des différentes plaques 2 qui permet cette déformation. Les collets 48 d’une plaque vont ainsi rouler contre le fond de la plaque adjacente et se déformer. Cette déformation se poursuit jusqu’à ce que les bases 108 des sillons 104 de la deuxième plaque 2b soient en contact avec les crêtes 110 des sillons 104 de la première plaque 2a. Ainsi, la conformation en arrondi des collets ne représente plus une limitation au contact entre les bases 108 des sillons 104 de la deuxième plaque 2b en contact avec les crêtes 110 des sillons 104 de la première plaque 2a.
On dispose ensuite le premier manchon 68, le deuxième manchon 70, le troisième manchon 72 et le quatrième manchon 74.
L’ensemble des pièces disposées à l’étape précédente sont ensuite brasées ensemble, selon un procédé de brasage par passage dans un four. Un flux de brasage est déposé sur les pièces à braser, le flux de brasage formant un dépôt 60 à l’interface entre un collet 48 d’une première plaque 2a et une face inférieure 32 d’une deuxième plaque 2b. L’interface entre le collet 48 et la face inférieure 32, ainsi que le dépôt 60 de flux de brasage sont illustrés à la figure 4. L’interface entre le collet 48 et la face inférieure 32 de la plaque 2, du fait de sa forme, facilite le dépôt 60 de flux de brasage. Plus particulièrement, la forme arrondie du collet 48, en association avec la face inférieure 32 de la plaque 2, créé un espace permettant un dépôt plus important et plus stable de flux de brasage. Le flux de brasage se dépose notamment en deux dépôts 60, un premier dépôt 60a et un deuxième dépôt 60b. Le premier dépôt 60a se fait entre le sommet 16 du collet 48 de la première plaque 2a, la face inférieure 32 de la deuxième plaque 2b et un espace 61 entre les deux plaques 2 où peut s’écouler un fluide. Le deuxième dépôt 60b se fait entre le sommet 16 du collet 48 de la première plaque 2a, la face inférieure 32 de la deuxième plaque 2b et le trou 34 des deux plaques 2.
Cette étape de brasage solidarisera les différents types de plaques 2 entre elles. Le cumul entre la déformation des collets 48 et le dépôt 60 de flux de brasage permet un brasage efficace, qui garantit une étanchéité de l’échangeur de chaleur 1 par le contact entre le sommet 16 des collets 48 d’une plaque et la face inférieure 32 du fond de la plaque adjacente, ainsi qu’un mélange efficace des fluides qui y circule par le contact entre la base 108 des sillons 104 et le fond 20. L’échangeur de chaleur 1 est alors être raccordé aux boucles des différents fluides.
L’échangeur de chaleur 1 ainsi agencé est apte à fonctionner selon l’exemple suivant. Cet exemple n’est pas limitatif, d’autres fonctionnements peuvent être envisagés. Parmi ces fonctionnements, on trouvera la possibilité d’agencer les circuits de façon à y faire circuler les fluides en plusieurs passes.
Le premier fluide entre dans l’échangeur de chaleur 1 par le premier manchon 68. Le premier fluide circule dans le premier circuit 4 vers le deuxième manchon 70 en une seule passe. La circulation du premier fluide est perturbée par les dispositifs de perturbation 100. Le premier fluide est ensuite évacué hors du deuxième manchon 70 vers une boucle de traitement thermique du premier fluide. Tout au long de cette boucle, le premier fluide est à l’état liquide et il échange des calories avec le deuxième fluide.
Le deuxième fluide entre dans l’échangeur de chaleur 1 par le troisième manchon 72. Le deuxième fluide peut être à l’état gazeux. Le deuxième fluide circule dans le deuxième circuit 8 et transfère ses calories au premier fluide qui circule dans le premier circuit 4. Ce transfert de calories se traduit par un refroidissement du deuxième fluide, qui passe de l’état gazeux à un état diphasique gaz-liquide puis à un état liquide. L’écoulement du deuxième fluide est perturbé par les dispositifs de perturbation 100 présent dans le deuxième circuit 8. Le deuxième fluide passe au travers de l’organe de séparation 56 avant d’atteindre le quatrième manchon 74 et d’être évacué.
La description qui précède explique clairement comment l’invention permet d’atteindre les objectifs qu’elle s’est fixé et notamment de proposer une plaque pour échangeur de chaleur agencée pour faciliter et améliorer le contact entre deux plaques.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l’homme du métier à la plaque, au tube de circulation ou à l’échangeur de chaleur qui viennent d’être décrits à titre d’exemple non limitatif, dès lors que Ton met en œuvre au moins une plaque possédant un trou entouré d’un collet, le premier plan dans lequel s’étend un sommet du collet étant distinct du deuxième plan dans lequel s’étend le trou.
En tout état de cause, l’invention ne saurait se limiter au mode de réalisation spécifiquement décrit dans ce document, et s’étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS
    1. Plaque (2) pour échangeur de chaleur (1) comprenant au moins un trou (34), le trou (34) étant entouré d’un collet (48), le collet (48) comprenant un sommet (16), caractérisée en ce qu’un premier plan (17) dans lequel s’étend le sommet (16) du collet (48) et un deuxième plan (18) dans lequel s’étend le trou (34) sont distincts.
  2. 2. Plaque (2) selon la revendication précédente, comprenant un dispositif de perturbation (100) d’un fluide apte à s’écouler le long de la plaque (2).
  3. 3. Plaque (2) selon la revendication précédente, qui présente une forme générale de baignoire et comprenant un fond (20) entouré par un bord périphérique (22) fermé et relevé formant la baignoire, le dispositif de perturbation (100) s’étendant depuis le fond (20) de la plaque (2).
  4. 4. Plaque (2) selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, dans laquelle une hauteur (12) du dispositif de perturbation (100) est inférieure à une hauteur (14) du collet (48).
  5. 5. Plaque (2) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans laquelle le dispositif de perturbation (100) comprend au moins un sillon (104), le collet (48) s’étendant dans un sens opposé au sens d’extension du sillon (104).
  6. 6. Plaque (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le sommet (16) du collet (48) a une forme arrondie pris dans une coupe perpendiculaire à un plan d’extension générale de la plaque (2) et passant par le collet (48).
  7. 7. Plaque (2) selon l’une quelconque des revendications 2 à 6, dans laquelle le dispositif de perturbation (100) et le collet (48) sont issus de matière avec la plaque (2).
  8. 8. Plaque (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle le collet (48) est agencé pour se déformer selon une direction perpendiculaire à un plan général de la plaque (2).
  9. 9. Tube de circulation d’un fluide comprenant une première plaque (2a) et une deuxième plaque (2b), au moins la première plaque (2a) étant selon l’une quelconque des revendications précédentes, la deuxième plaque (2b) étant imbriquée dans la première plaque (2a), le sommet (16) du collet (48) de la première plaque (2a) est en contact avec un fond (20) de la deuxième plaque (2b).
  10. 10. Tube de circulation selon la revendication précédente, dans laquelle la deuxième plaque est selon la revendication 2, une hauteur (14) du collet (48) de la première plaque (2) est supérieure à une hauteur (12) du dispositif de perturbation (100) de la deuxième plaque (2).
  11. 11. Echangeur de chaleur (1) comprenant une pluralité de plaques (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, les plaques (2) étant imbriquées les unes dans les autres, au moins un premier couple de plaques (2), comprenant une première plaque (2a) et une deuxième plaque (2b), définissant un premier circuit de circulation apte à être emprunté par un premier fluide et au moins un deuxième couple de plaques (2), comprenant la première plaque (2a) et une troisième plaque (2c), définissant un deuxième circuit de circulation apte à être emprunté par un deuxième fluide.
  12. 12. Utilisation d’un échangeur de chaleur (1) selon la revendication précédente en tant que condenseur ou refroidisseur de gaz.
  13. 13. Utilisation d’un échangeur de chaleur (1) selon la revendication 11, dans lequel le premier fluide est un liquide caloporteur et le deuxième fluide est un fluide réfrigérant.
  14. 14· Circuit de fluide réfrigérant comprenant au moins un organe de détente, un évaporateur, un compresseur et un échangeur de chaleur (1) selon la revendication il parcourus par un fluide réfrigérant et par un liquide caloporteur.
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