WO2012130333A1 - Ailette pour echangeur de chaleur et echangeur de chaleur equipe de telles ailettes. - Google Patents

Ailette pour echangeur de chaleur et echangeur de chaleur equipe de telles ailettes. Download PDF

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Publication number
WO2012130333A1
WO2012130333A1 PCT/EP2011/055143 EP2011055143W WO2012130333A1 WO 2012130333 A1 WO2012130333 A1 WO 2012130333A1 EP 2011055143 W EP2011055143 W EP 2011055143W WO 2012130333 A1 WO2012130333 A1 WO 2012130333A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plate
fin
orifices
fins
spacing
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/055143
Other languages
English (en)
Inventor
Patrick Boisselle
Gérard Gille
Didier Pottier
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques filed Critical Valeo Systemes Thermiques
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • F28F1/325—Fins with openings

Definitions

  • the present invention relates to a fin for a heat exchanger and a heat exchanger comprising a plurality of these fins.
  • the heat exchangers concerned are intended for example to be mounted on vehicles to serve as cooling radiators for heat engines fitted to these vehicles.
  • heat exchangers of the mechanical type consist mainly of a bundle of parallel tubes arranged in one or more rows and in which circulates a coolant, in our case, brine, and a plurality of fins arranged parallel and provided with opposite orifices traversed perpendicularly by the tubes.
  • the ends of the tubes are also sealed to plates covered with covers forming manifolds.
  • the coolant or coolant liquid from the tubes and passing through one of the manifolds is fed through a supply line, to different hot organs of the engine (housing, cylinder, cylinder head, ...) to cool to be returned, while being heated, by a return pipe to the other manifold of the radiator to flow back into the tubes.
  • the heat exchange between the hot heat transfer fluid circulating in the heat exchanger tubes and an external fluid (ambient air) passing therethrough to lower the temperature of the coolant is favored by the presence of the superimposed fins whose shape, the number and the material actively participate in the evacuation of a quantity of heat im- carrier to gradually bring the heat transfer fluid through the exchanger to an acceptable and effective temperature range for cooling the engine.
  • each heat exchange fin is in the form of a generally thin rectangular plate in which are formed one or more parallel rows of identical orifices for the passage of the tubes perpendicularly to the plane of the plates, said orifices being provided with collars formed by a raised edge of their periphery. Between the consecutive orifices of the row or of each row are sloped louvers inclined relative to the plate to form therebetween openings for circulating cooling ambient air.
  • each of these fins is provided with spacing or spacing means against which the plate of the adjacent fin with the pitch given and so on.
  • the spacing means consist of punctured pins from the material of the plate by cutting, stamping, or other and noted substantially in relation to the plane thereof.
  • These raised spikes are for example located in the longitudinal edge regions (long sides) of the plate while being close to the louvers with sloping slats, or at the edge of the orifices with the edge zones. longitudinal dimensions of the plate.
  • the spacing means are thin pins designated tongues, made at the edge of the passage orifices of the tubes at and from the material of the collars defining the passage openings of the tubes.
  • said tubes are crimped by expansion in the necks of the holes of the plate to be held firmly.
  • more and more fins comprise, because of their heat exchange efficiency, at least two parallel rows of orifices aligned, traversed by as many heat transfer fluid tubes, with louvers with slats inclined between two orifices consecutive of a rank.
  • the spacing means of the fins are derived in this case, in particular by pins formed in the longitudinal central zone of the plate (along the axis of symmetry) separating the two rows, at the level of alignment with the slats.
  • the end slat of the various louvers, turned towards the longitudinal edge areas is sacrificed to make room for two pitted spikes raised symmetrically from one another.
  • the fins placed side by side are supported by a plurality of contact zones distributed over their entire surface with a constant pitch maintained, especially during the expansion of the tubes in the neck orifices.
  • the present invention aims to remedy these drawbacks and relates to a double-row fin, the design of spacing means in particular to reduce its size and to promote better heat exchange.
  • the fin for heat exchanger comprises:
  • a plate provided with at least two parallel rows of orifices intended for the passage of tubes for circulating a heat transfer fluid, and arranged between a longitudinal central zone and two longitudinal edge zones of the plate, said orifices being provided by for example, collars formed by a raised edge of their periphery,
  • louvers with slats inclined relative to the plate to form therebetween air circulation openings louvers with slats inclined relative to the plate to form therebetween air circulation openings, and - spacing means from substantially folded material of the plate and against which can be applied the plate of an adjacent fin with a given pitch by the spacing means.
  • said spacing means are provided at the level of the parallel rows, on the one hand, on the inner edge of the orifices, which is adjacent to the longitudinal central zone being formed by tabs issuing from the plate, in particular from the collars, and secondly, near the slats, said outer, louvers, which are located on the side of the longitudinal edge areas of the plate, being formed by raised pins from it.
  • the central and longitudinal edge areas of the plate are devoid of the spacing means, so that it reduces the width of the fin, to bring the two rows of orifices and d add slats to the shutters.
  • spacing tongues are used at the edges of the orifices, adjacent to the central zone, it can be disengaged (that is to say without any previously provided pins) and reduced in size.
  • the space gained in the center of the plate can be used to reduce the width of the fin and, therefore, in the end the congestion of the exchanger, by bringing the two parallel rows as close as possible, and / or to provide an additional inclined slat at the louvers due to the absence of central pins, while reducing the width of the fin so as to optimize the thermal performance.
  • the spacing tabs are no longer on the side of the longitudinal edge areas being replaced by the raised studs adjacent to the outer lamellae of the louvers, these initially wide edge zones can also be reduced to the minimum necessary for the passage of the shears.
  • said spacing tongues of the plate are each terminated by a free end flaring above the longitudinal central zone and defining a bearing surface against which is intended to apply. the plate of an adjacent fin.
  • said holes for the passage of the tubes are oblong with the long side extending in a direction perpendicular to the direction of extension of the rows of orifices, and the inner edges of the oblong orifices turned towards the central longitudinal zone are all provided. respective spacing tabs.
  • the oblong orifices of one of the two parallel rows are aligned with those of the other row.
  • each of said lamellar louvers lying between two consecutive oblong holes preferably extends approximately along the length of the long side thereof, so as to optimize the heat exchange between the fresh air and the hot heat transfer fluid.
  • said pins are provided between the louvers and the longitudinal edge zones and are defined, for each louver and the corresponding edge zone, by two lugs raised in opposition to each other, coming from the plate and whose the height defines the spacing step.
  • each raised leg is inclined beyond the normal to the plate from which it is derived.
  • the height of said tongues is slightly greater than that of said raised pins fixing the spacing pitch of the fins, so as to flatten somewhat when mounting the fins and tubes up to in contact between the pins and the plates.
  • the invention also relates to a heat exchanger such as a heat engine radiator of a vehicle.
  • the exchanger comprises a plurality of fins arranged side by side and separated by the spacing means in the manner indicated above.
  • Figure 1 is a schematic plan view of a mechanical type heat exchanger equipped with cooling fins.
  • Figure 2 is a partial plan view of an embodiment of one of the cooling fins of the exchanger with the spacing means, according to the invention.
  • Figures 3 and 4 are sections of the spacing means along the lines III-III and IV-IV of Figure 2.
  • Figure 5 shows partially in perspective several superimposed fins.
  • the heat exchanger 1 shown diagrammatically in FIG. 1 is of the aforementioned mechanical type and consists mainly of two end collecting boxes 2 spaced parallel to one another, a bundle of parallel aligned tubes 3 connecting the boxes and in which circulates a coolant, and parallel fins cooling or heat dissipation 4 crossings perpendicularly through the tubes 3.
  • the two manifolds 2 are placed in fluid communication via the aligned tubes 3 whose ends are fixedly and sealingly connected to respective plates 6 of the boxes, and in which circulates, from a housing to the other, a heat transfer fluid.
  • a heat transfer fluid is, for example, a brine when the heat exchanger 1 serves as a cooling radiator of a heat engine, as in this case.
  • the fluid supply and return connections provided in the respective boxes leading to and from the engine have not been shown.
  • Transversally to these aligned tubes 3 are arranged the heat exchange fins 4 between the hot fluid to be cooled circulating in the tubes and the outside fresh ambient air.
  • These fins 4 are structurally identical to each other and are arranged parallel to each other, being separated trimmed by a given constant pitch P, as will be seen better below with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 1 An exemplary partial embodiment of such a heat exchange fin 4 is shown in FIG.
  • the fin 4 shown is in the form of a plate or thin sheet 5 called strip, generally rectangular, whose thickness is less than one-tenth of a millimeter and whose dimensions in plan, width I and length L (or height), correspond substantially to those of the manifolds 2 for the purpose of compactness of the heat exchanger 1.
  • the material constituting the fins 4 is generally a metal alloy, for example aluminum (or copper) for its heat exchange capacity.
  • Each fin plate 4 is designed to have orifices 7 for the passage of the tubes 3, louvers 8 with inclined slats 9 for the forced circulation of the ambient cooling air, and spacing means 10 embodying the pitch P between the fins 4 and from the same material of the plate.
  • the fin 4 comprises, in the direction of the length L of the plate 5 and symmetrically with respect to the longitudinal axis of symmetry X thereof, two parallel rows R1
  • These orifices 7 are identical and have, in the usual way, an oblong shape corresponding to the external cross-section of the heat transfer fluid circulation tubes 3 intended to be subsequently force-fitted, by the passage of FIG. olives, in the corresponding oblong holes 7 of the plates.
  • Each oblong orifice 7 is delimited, over its entire periphery, by a collar 1 1 made from conventional mechanical cutting and folding operations (or stamping) of the same material of the plate and protruding perpendicularly from it.
  • the oblong orifice is arranged in the direction of the width I of the plate, that is to say in a direction perpendicular to the direction of extension of the rows, and is represented by two long sides slightly curved one of them. to the other of the collar and connected to each other by two rounded ends, semicircular, respectively inner 14 to the axis X and outside 15 to the longitudinal edges 5A of the plate.
  • other forms of passage opening in particular elliptical, circular, could be provided.
  • the louvers 8 also called deflectors sloping slats 9 are provided between two consecutive oblong holes 7 of the two rows and their function is to deflect and disrupt the flow of fresh ambient air from outside to bring it between plates 5 fins 4 so as to actively participate in heat exchange with the tubes to cool the exchanger and its coolant.
  • Each louver 8 comprises a series of successive and parallel strips 9, oriented along the length of the fin. And these strips 9 are mainly obtained by appropriate partial cutting in the plate 5, then by folding (or stamping) so as to form an angle of inclination chosen with respect to the thin plate 5 from which they are derived, thus creating openings 16 in the plate for the channeled circulation of air from one fin to the other.
  • the spacing means 10 of the fins 4, which are directly formed from the thin plate 5, are advantageously provided in the rows R1 and R2 and are defined by the combination of tongues 17 coming from the inner semi-circular edges 14 of the collars. 1 1, adjacent to the central longitudinal zone ZC of the plate, and studs 18 adjacent the louvers 8 and the longitudinal edge areas ZL of the plate. It can be seen in FIGS. 2 and 5 that the spacing means 10 are thus outside the zones ZC and ZL at the ranks R1 and R2.
  • the tabs 17 rise substantially perpendicularly to the plate and the free ends 19 thereof are flared outwardly and substantially folded towards the central zone ZC. form more important bearing surfaces 20 bearing for the adjacent plate.
  • the height of these tongues, before assembly of the fins and tubes, is slightly greater than the spacing pitch P fixed between the fins and given by the rigid pins 18.
  • the spacing pitch can be between 0.5 and 1, 3mm.
  • the tabs 17 of the two elongated oblong orifices 7 of the rows are thus rotated towards each other, conferring a double central support on the plates along the entire length of the two rows, as shown in FIG. 3, and maintaining the pitch between the two rows. fins during the passage and expansion of the tubes in the collars.
  • the pitch between the orifices of each row which is identical in this example, could be variable from one row to another.
  • the central longitudinal zone ZC can be reduced, and the two rows R1 and R2 close together.
  • An inner strip 9A, situated on the side of the central longitudinal zone ZC, can thus be added to each louver 8, because of the space released in the central zone by the removal of bulky central pins of the prior art, advantageously replaced by spacing tabs 17 from the collars.
  • pins 18 spacing means 10 shown in Figures 2, 4 and 5 they are arranged at the louvers 8 adjacent to the longitudinal edge zones ZL plates 5. These pins 18 are obtained for each louver in a customary manner, by cutting and folding the material of the plate to form two opposite raised tabs 21 leaving openings 22 in the plate. These tabs 21 are adjacent to the outer strip 9B of the louvers, facing the corresponding border zone ZL.
  • the pins 18 and the outer edges 15 of the oblong orifices 7 of each row are substantially aligned, and the edge zone ZL between each longitudinal edge 5A of the plate and the corresponding row R1, R2 is free and can be reduced to the maximum, the order of 1 mm, for the passage of the cutting shears fins 4.
  • the height of the tongues 17 and pins 18 is identical (indeed, by contact with the adjacent fin, the free ends 19 of the tabs of a vane flex until the plate of the adjacent vane is applied against the free ends 23 of the tabs forming a stop of the fin) and corresponds to the spacing pitch P desired between the fins 4.
  • the tabs 21 forming the pins are slightly inclined relative to the normal to the plate from which they are derived, so that the free ends 23 of the tabs 21 necessarily apply against the material of the adjacent plate during assembly fins.
  • the lateral edge zones ZLA of the plates 5 are also provided with spacing means in the form of punctured pins, raised 24 of height identical to the pins 18, participating in the regular support of the fins and the stiffening of the exchanger obtained.

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Abstract

L'ailette (4) comprend : - une plaque munie de deux rangs parallèles (R1, R2) d'orifices (7) pour le passage de tubes de circulation d'un fluide caloporteur, et ménagés entre une zone centrale longitudinale (ZC) et deux zones de bordure longitudinales (ZL) de la plaque, - entre les orifices consécutifs de chaque rang, des persiennes (8) à lamelles (9) inclinées par rapport à la plaque pour former entre celles-ci des ouvertures de circulation d'air, et - des moyens d'espacement (10) issus de matière repliée de la plaque et contre lesquels peut s'appliquer la plaque d'une ailette adjacente avec un pas donné par les moyens d'espacement, lesquels sont avantageusement prévus, au niveau des rangs parallèles (R1, R2), en dehors de la zone centrale longitudinale (ZC) et des zones de bordure longitudinales (ZL) de la plaque.

Description

Ailette pour échangeur de chaleur et échanqeur de chaleur équipé de telles ailettes
La présente invention concerne une ailette pour échangeur de chaleur et un échangeur de chaleur comportant une pluralité de ces ailettes.
Dans une application préférentielle, quoique non exclusive, les échangeurs thermiques concernés sont destinés par exemple à être montés sur des véhicules pour servir de radiateurs de refroidissement aux moteurs thermiques équipant ces véhicules.
D'une manière générale, les échangeurs de chaleur du type mécanique (c'est-à-dire ceux obtenus par assemblage de leurs composants par déformation de matière, par opposition à ceux obtenus par assemblage par bra- sage) sont constitués principalement d'un faisceau de tubes parallèles dispo- sés en un ou plusieurs rangs et dans lesquels circule un fluide caloporteur, dans notre cas, de l'eau glycolée, et d'une pluralité d'ailettes disposées parallèlement et pourvues d'orifices en regard traversés perpendiculairement par les tubes.
Les extrémités des tubes sont par ailleurs fixées de façon étanche à des plaques recouvertes de couvercles formant des boîtes collectrices.
Brièvement, le fluide caloporteur ou liquide réfrigérant issu des tubes et passant par l'une des boîtes collectrices, est amené, par une conduite d'alimentation, aux différents organes chauds du moteur (carter, cylindre, culasse, ...) à refroidir pour être renvoyé, en étant alors réchauffé, par une conduite de retour vers l'autre boîte collectrice du radiateur pour circuler à nouveau dans les tubes. Aussi, l'échange thermique entre le fluide caloporteur chaud en circulation dans les tubes de l'échangeur et un fluide extérieur (air ambiant) les traversant pour abaisser la température du fluide caloporteur, est favorisé par la présence des ailettes superposées dont la forme, le nombre et la matière participent activement à l'évacuation d'une quantité de chaleur im- portante pour amener progressivement le fluide caloporteur traversant l'échangeur à une plage de températures acceptable et efficace pour refroidir le moteur.
Pour cela, chaque ailette d'échange thermique se présente sous la forme d'une plaque généralement mince rectangulaire dans laquelle sont ménagés un ou plusieurs rangs parallèles d'orifices identiques pour le passage des tubes perpendiculairement au plan des plaques, lesdits orifices étant munis de collets formés par un bord relevé de leur périphérie. Entre les orifices consécutifs du rang ou de chaque rang sont prévues des persiennes à lamel- les inclinées par rapport à la plaque pour former entre celles-ci des ouvertures de circulation de l'air ambiant de refroidissement.
Enfin, pour maintenir entre elles les ailettes parallèles avec un espace sensiblement constant désigné par la suite pas, chacune de ces ailettes est pourvue de moyens d'espacement ou d'écartement contre lesquels s'applique la plaque de l'ailette adjacente avec le pas donné et ainsi de suite.
Généralement, les moyens d'espacement consistent en des picots crevés issus de la matière de la plaque par découpage, emboutissage, ou autre et relevés sensiblement par rapport au plan de celle-ci. Ces picots relevés, dont la hauteur détermine le pas, sont par exemple situés dans les zones de bordure longitudinales (grands côtés) de la plaque en étant soit proches des persiennes à lamelles inclinées, soit au niveau du bord des orifices avec les zones de bordure longitudinales correspondantes de la plaque.
Lorsque les picots sont réalisés dans les zones de bordure longitudinales, entre les persiennes et les bords longitudinaux de la plaque, il est né- cessaire de prévoir un emplacement suffisant pour le passage de la matrice de l'outil de poinçonnage pour réaliser les picots, de sorte que, pour cela, on est obligé de prévoir des zones de bordure suffisamment larges et de supprimer au moins une moitié de la lamelle d'extrémité de chaque persienne.
Même si la suppression de ces demi-lamelles d'extrémité ne nuit pas aux caractéristiques structurelles et fonctionnelles des ailettes, il n'en reste pas moins vrai que le nombre de demi-lamelles supprimées par ailette multi- plié par le nombre d'ailettes dans un échangeur contribue à réduire l'efficacité des échanges thermiques justement favorisés par ces lamelles inclinées.
Bien évidemment, on pourrait penser à élargir les ailettes mais alors se posent les problèmes d'encombrement et de masse supplémentaires de l'échangeur final, ce qui va à encontre des objectifs fixés par les constructeurs.
Selon un mode alternatif, les moyens d'espacement sont des picots minces désignés languettes, réalisées au bord des orifices de passage des tubes au niveau de et issues de matière des collets délimitant les orifices de passage des tubes. En effet, lesdits tubes sont sertis par expansion dans les collets des orifices de la plaque pour y être maintenus fermement. Ainsi, en prévoyant des surplus de matière sur les deux bords circulaires diamétraux délimitant chaque orifice par rapport aux zones de bordure longitudinales, dans le sens de la largeur de la plaque, on assure, par ces languettes rele- vées et s'évasant, par ailleurs, vers l'extérieur, vers les zones de bordure, un appui régulièrement réparti des ailettes successives ainsi superposées. La hauteur des languettes détermine le pas d'espacement entre celles-ci.
L'inconvénient de ces moyens d'espacement à languettes issues des orifices de passage est qu'il est nécessaire de laisser des zones de bordure longitudinales suffisamment larges pour ne pas détériorer les languettes (en particulier leur extrémité évasée située au-dessus desdites zones), lors du passage de la cisaille découpant les plaques des ailettes. Par conséquent, on ne peut réduire dimensionnellement ces zones et, donc, la largeur des ailettes. Cependant, dans cette réalisation, l'intégrité des persiennes à lamelles inclinées est conservée, optimisant les échanges thermiques.
Par ailleurs, de plus en plus d'ailettes comprennent, en raison de leur efficacité d'échange thermique, au moins deux rangs parallèles d'orifices alignés, traversés par autant de tubes de fluide caloporteur, avec des persiennes à lamelles inclinées entre deux orifices consécutifs d'un rang. Les moyens d'espacement des ailettes sont issus, dans ce cas, notamment par des picots ménagés dans la zone centrale longitudinale de la plaque (suivant l'axe de symétrie) séparant les deux rangs, au niveau de l'alignement avec les per- siennes à lamelles. Et la lamelle d'extrémité des différentes persiennes, tournée du côté des zones de bordure longitudinales, est sacrifiée pour faire place à deux picots crevés relevés symétriquement l'un de l'autre. Ainsi, les ailettes placées côte à côte sont en appui par une pluralité de zones de contact distribuées sur toute leur surface avec un pas constant maintenu, notamment durant l'expansion des tubes dans les orifices à collet.
Bien qu'elle soit très performante sur le plan des échanges thermiques, cette solution par ailettes à double rang est pénalisée par l'encombrement qui en résulte, notamment par les picots centraux crevés qui requièrent pour leur réalisation un espace suffisant pour l'outillage dans la zone centrale longitudinale de symétrie et qui, une fois obtenus, prennent une place non négligeable sur cette même zone centrale.
L'ensemble des solutions proposées pour les moyens d'espacement conduit, en finalité, à prendre une surface non négligeable sur la plaque des ailettes, empêchant d'optimiser la compacité et la performance thermique de celles-ci.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne une ailette à double rang dont la conception des moyens d'espacement permet notamment de réduire au mieux sa dimension et de favoriser les échanges thermiques.
A cet effet, l'ailette pour échangeur de chaleur, comprend:
- une plaque munie d'au moins deux rangs parallèles d'orifices destinés au passage de tubes de circulation d'un fluide caloporteur, et ménagés entre une zone centrale longitudinale et deux zones de bordure longitudinales de la plaque, lesdits orifices étant pourvus, par exemple, de collets formés par un bord relevé de leur périphérie,
- entre les orifices consécutifs de chaque rang, des persiennes à lamelles inclinées par rapport à la plaque pour former entre celles-ci des ouvertures de circulation d'air, et - des moyens d'espacement issus de matière sensiblement repliée de la plaque et contre lesquels peut s'appliquer la plaque d'une ailette adjacente avec un pas donné par les moyens d'espacement.
Selon l'invention, lesdits moyens d'espacement sont prévus au niveau des rangs parallèles, d'une part, sur le bord intérieur des orifices, qui est adjacent à la zone centrale longitudinale en étant formés par des languettes issues de la plaque, notamment issus des collets, et d'autre part, près des lamelles, dites extérieures, des persiennes, qui sont situées du côté des zones de bordure longitudinales de la plaque, en étant formés par des picots relevés issus de celle-ci.
Ainsi, grâce à l'invention, les zones centrale et de bordure longitudinales de la plaque sont dépourvues des moyens d'espacement, si bien que cela permet de réduire la largeur de l'ailette, de rapprocher les deux rangs d'orifices et d'ajouter des lamelles aux persiennes. En effet, comme on utilise des languettes d'espacement situées aux bords des orifices, adjacents à la zone centrale, celle-ci peut être dégagée (c'est-à-dire dépourvue de picots précédemment prévus) et réduite dimensionnellement. De la sorte, l'espace gagné au centre de la plaque peut être utilisé pour réduire la largeur de l'ailette et, donc, au final l'encombrement de l'échangeur, en rapprochant au maximum les deux rangs parallèles, et/ou pour prévoir une lamelle inclinée supplémentaire au niveau des persiennes du fait de l'absence des picots centraux, tout en réduisant la largeur de l'ailette de manière à optimiser la performance thermique. De plus, du fait que les languettes d'espacement ne sont plus du côté des zones de bordure longitudinales en étant remplacées par les picots relevés adjacents aux lamelles extérieures des persiennes, ces zones de bordure initialement larges peuvent être également réduites au minimum nécessaire pour le passage de la cisaille. En conséquence, par la combinaison de languettes et de picots agencés en des emplacements spécifiques des rangs, proches desdites zones centrale et de bordure, on peut améliorer la compacité et la performance thermique de l'ailette. Dans un mode préféré de réalisation, lesdites languettes d'espacement de la plaque se terminent, chacune, par une extrémité libre s'évasant au-dessus de la zone centrale longitudinale et définissant une surface d'appui contre laquelle est destinée à s'appliquer la plaque d'une ailette adjacente.
Avantageusement, lesdits orifices pour le passage des tubes sont oblongs avec le grand côté s'étendant selon une direction perpendiculaire à la direction d'extension des rangs d'orifices, et les bords intérieurs des orifices oblongs tournés vers la zone centrale longitudinale sont tous pourvus des languettes d'espacement respectives. De préférence, les orifices oblongs de l'un des deux rangs parallèles sont alignés avec ceux de l'autre rang.
Par ailleurs, chacune desdites persiennes à lamelles se trouvant entre deux orifices oblongs consécutifs s'étend de préférence approximativement sur la longueur du grand côté de ceux-ci, de manière à optimiser l'échange thermique entre l'air frais et le fluide caloporteur chaud.
En particulier, lesdits picots sont prévus entre les persiennes et les zones de bordure longitudinales et sont définis, pour chaque persienne et la zone de bordure correspondante, par deux pattes relevées en opposition l'une de l'autre, issues de la plaque et dont la hauteur définit le pas d'espacement. De préférence, chaque patte relevée est inclinée au-delà de la normale à la plaque dont elle est issue.
En outre, du fait de leur élasticité intrinsèque, la hauteur desdites languettes est légèrement supérieure à celle desdits picots relevés fixant le pas d'espacement des ailettes, de manière à s'aplatir quelque peu lors du mon- tage des ailettes et des tubes jusqu'au contact entre les picots et les plaques.
L'invention concerne également un échangeur de chaleur tel qu'un radiateur de moteur thermique d'un véhicule. Avantageusement, l'échangeur comporte une pluralité d'ailettes disposées côte à côte et séparées par les moyens d'espacement de la manière indiquée précédemment. Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.
La figure 1 est une vue schématique en plan d'un échangeur de cha- leur de type mécanique équipé d'ailettes de refroidissement.
La figure 2 est une vue en plan partielle d'un exemple de réalisation d'une des ailettes de refroidissement de l'échangeur avec les moyens d'espacement, conformément à l'invention.
Les figures 3 et 4 sont des coupes des moyens d'espacement selon les lignes lll-lll et IV-IV de la figure 2.
La figure 5 montre partiellement en perspective plusieurs ailettes superposées.
L'échangeur de chaleur 1 schématisé sur la figure 1 est du type mécanique rappelé précédemment et se compose principalement de deux boîtes collectrices d'extrémité 2 espacées parallèlement l'une de l'autre, d'un faisceau de tubes alignés parallèlement 3 reliant les boîtes et dans lesquels circule un fluide caloporteur, et d'ailettes parallèles de refroidissement ou de dissipation thermique 4 traversées perpendiculairement par les tubes 3.
Plus particulièrement, les deux boîtes collectrices 2 sont mises en communication fluidique par l'intermédiaire des tubes alignés 3 dont les extrémités sont raccordées fixement et avec étanchéité à des plaques respectives 6 des boîtes, et dans lesquels circule, d'un boîtier à l'autre, un fluide caloporteur. Ce dernier est, par exemple, une eau glycolée lorsque l'échangeur 1 fait office de radiateur de refroidissement d'un moteur thermique, comme dans le cas présent. Les raccords d'alimentation et de retour du fluide prévus dans les boîtes respectives menant au moteur et revenant de celui-ci n'ont pas été représentés.
Transversalement à ces tubes alignés 3 sont disposées les ailettes d'échange thermique 4 entre le fluide chaud à refroidir circulant dans les tubes et l'air ambiant frais extérieur. Ces ailettes 4 sont structurellement identiques entre elles et sont disposées parallèlement les unes aux autres, en étant sé- parées par un pas constant donné P, comme on le verra mieux ci-après en regard des figures 3 et 4.
Un exemple de réalisation partielle d'une telle ailette d'échange thermique 4 est montré sur la figure 2.
L'ailette représentée 4 se présente sous la forme d'une plaque ou tôle mince 5 appelée feuillard, généralement rectangulaire, dont l'épaisseur est inférieure au dixième de millimètre et dont les dimensions en plan, en largeur I et en longueur L (ou hauteur), correspondent sensiblement à celles des boîtes collectrices 2 à des fins de compacité de l'échangeur de chaleur 1 . La matière constituant les ailettes 4 est en général un alliage métallique, par exemple, d'aluminium (voire de cuivre) pour sa capacité d'échange thermique. Chaque plaque 5 d'ailette 4 est conçue pour comporter des orifices 7 pour le passage des tubes 3, des persiennes 8 à lamelles inclinées 9 pour la circulation forcée de l'air ambiant de refroidissement, et des moyens d'espacement 10 matéria- lisant le pas P entre les ailettes 4 et issus de la matière même de la plaque.
Comme on le voit sur la réalisation de la figure 2, l'ailette 4 comprend, dans le sens de la longueur L de la plaque 5 et symétriquement par rapport à l'axe longitudinal de symétrie X de celle-ci, deux rangs parallèles R1 et R2 d'orifices 7. Ces orifices 7 sont identiques et ont, de façon usuelle, une forme oblongue correspondant à la section transversale extérieure des tubes de circulation du fluide caloporteur 3 destinés à être par la suite montés à force, par le passage d'olives, dans les orifices oblongs correspondants 7 des plaques. Chaque orifice oblong 7 est délimité, sur toute sa périphérie, par un collet 1 1 réalisé à partir d'opérations mécaniques de découpe et de pliage usuelles (ou emboutissage) de la matière même de la plaque et faisant saillie perpendiculairement de celle-ci. L'orifice oblong est agencé dans le sens de la largeur I de la plaque, c'est-à-dire selon une direction perpendiculaire à la direction d'extension des rangs, et est représenté par deux grands côtés 12 légèrement incurvés l'un vers l'autre du collet et reliés l'un à l'autre par deux bords d'extrémité arrondis, demi-circulaires, respectivement intérieur 14 vers l'axe X et extérieur 15 vers les bords longitudinaux 5A de la plaque. D'autres formes d'orifice de passage, notamment elliptique, circulaire, pourraient être prévues.
Ces deux rangs parallèles R1 et R2 d'orifices oblongs 7 sont délimités dans la plaque mince 5 par une zone centrale longitudinale ZC et par deux zones de bordure longitudinales identiques ZL. Et, respectivement de part et d'autre des deux rangs d'orifices, sont situées des zones de bordure latérales ZLA de la plaque.
Les persiennes 8 (encore appelées déflecteurs) à lamelles inclinées 9 sont prévues entre deux orifices oblongs consécutifs 7 des deux rangs et leur fonction est de défléchir et perturber le flux de l'air ambiant frais venant de l'extérieur pour l'amener entre les plaques 5 des ailettes 4 de manière à participer activement aux échanges thermiques avec les tubes pour refroidir l'échangeur et son fluide caloporteur. Chaque persienne 8 comprend une série de lamelles successives et parallèles 9, orientées selon la longueur de l'ailette. Et ces lamelles 9 sont principalement obtenues par découpe partielle appropriée dans la plaque 5, puis par pliage (ou emboutissage) de manière à former un angle d'inclinaison choisi par rapport à la plaque mince 5 dont elles sont issues, en créant ainsi des ouvertures 16 dans la plaque pour la circulation canalisée de l'air d'une ailette à l'autre.
Les moyens d'espacement 10 des ailettes 4, qui sont directement formés à partir de la plaque mince 5, sont avantageusement prévus dans les rangs R1 et R2 et sont définis par la combinaison de languettes 17 issues des bords demi-circulaires intérieurs 14 des collets 1 1 , adjacents à la zone centrale longitudinale ZC de la plaque, et de picots 18 attenants aux persiennes 8 et aux zones de bordure longitudinales ZL de la plaque. On voit sur les figures 2 et 5, que les moyens d'espacement 10 se trouvent ainsi en dehors des zones ZC et ZL, au niveau des rangs R1 et R2.
En particulier, comme le montrent les figures 2, 3 et 5, les languettes 17 se dressent sensiblement perpendiculairement à la plaque et les extrémi- tés libres 19 de celles-ci sont évasées vers l'extérieur et sensiblement rabattues vers la zone centrale ZC pour former des surfaces d'appui 20 plus im- portantes pour la plaque adjacente. La hauteur de ces languettes, avant assemblage des ailettes et des tubes, est légèrement supérieure au pas d'espacement P fixé entre les ailettes et donné par les picots rigides 18. A titre d'exemple, le pas d'espacement peut être compris entre 0,5 et 1 ,3mm. Les languettes 17 des deux orifices oblongs alignés 7 des rangs sont ainsi tournées l'une vers l'autre, conférant un appui central double aux plaques sur toute la longueur des deux rangs, comme le montre la figure 3, et maintenant le pas entre les ailettes lors du passage et de l'expansion des tubes dans les collets. Par ailleurs, on précise que le pas entre les orifices de chaque rang, qui est identique dans cet exemple, pourrait être variable d'un rang à l'autre.
Puisque la réalisation des languettes ne nécessite pas un outillage encombrant (contrairement à la réalisation des picots centraux de l'art antérieur) et s'effectue lors de l'obtention des collets 1 1 , la zone centrale longitudinale ZC peut être réduite, et les deux rangs R1 et R2 rapprochés. Une lamelle intérieure 9A, située du côté de la zone centrale longitudinale ZC, peut être ainsi ajoutée à chaque persienne 8, du fait de l'espace libéré dans la zone centrale par la suppression des picots centraux encombrants de l'art antérieur, remplacés avantageusement par des languettes d'espacement 17 issues des collets.
Quant aux picots 18 des moyens d'espacement 10 montrés sur les figures 2, 4 et 5, ils sont agencés au niveau des persiennes 8 en étant adjacents aux zones de bordure longitudinales ZL des plaques 5. Ces picots 18 sont obtenus, pour chaque persienne, de façon usuelle, par découpe et pliage de la matière de la plaque pour former deux pattes relevées opposées 21 laissant des ouvertures 22 dans la plaque. Ces pattes 21 sont attenantes à la lamelle extérieure 9B des persiennes, tournée vers la zone de bordure correspondante ZL. Les picots 18 et les bords extérieurs 15 des orifices oblongs 7 de chaque rang sont sensiblement alignés, et la zone de bordure ZL entre chaque bord longitudinal 5A de la plaque et le rang correspondant R1 , R2 est libre et peut être réduite au maximum, de l'ordre de 1 mm, pour le passage de la cisaille de découpe des ailettes 4. Comme le montrent les figures 3 et 4, après assemblage des ailettes et des tubes, la hauteur des languettes 17 et des picots 18 est identique (en effet, par le contact avec l'ailette adjacente, les extrémités libres 19 des languettes d'une ailette fléchissent jusqu'au moment où la plaque de l'ailette adjacente s'applique contre les extrémités libres 23 des pattes formant butée de l'ailette) et correspond au pas d'espacement P souhaité entre les ailettes 4. On remarque que, là aussi, les pattes 21 formant les picots sont légèrement inclinées par rapport à la normale à la plaque dont elles sont issues, de sorte que les extrémités libres 23 des pattes 21 s'appliquent forcément contre la matière de la plaque adjacente lors de l'assemblage des ailettes.
Par la réalisation des moyens d'espacement combinant des languettes centrales 17 et des picots extérieurs 18 au niveau des rangs R1 et R2, les zones respectivement centrale ZC et de bordure ZL de l'ailette 4 peuvent être réduites, limitant ainsi les surfaces « mortes » inactives qui ne servent pas à l'échange thermique. La largeur I des ailettes ainsi obtenue permet d'améliorer encore la compacité de l'échangeur 1 tout en augmentant sa performance thermique, en particulier, par les lamelles additionnelles des per- siennes.
De façon usuelle, les zones de bordure latérales ZLA des plaques 5 sont également munies de moyens d'espacement sous la forme de picots crevés, relevés 24 de hauteur identique aux picots 18, participant à l'appui régulier des ailettes et à la rigidification de l'échangeur obtenu.

Claims

REVEN DICATIONS
1. Ailette pour échangeur de chaleur, comprenant :
- une plaque (5) munie d'au moins deux rangs parallèles (R1 , R2) d'orifices (7) destinés au passage de tubes de circulation d'un fluide caloporteur, et ménagés entre une zone centrale longitudinale (ZC) et deux zones de bordure longitudinales (ZL) de la plaque,
- entre les orifices consécutifs de chaque rang, des persiennes (8) à lamelles (9) inclinées par rapport à la plaque pour former entre celles-ci des ouvertures de circulation d'air, et
- des moyens d'espacement (10) issus de matière sensiblement repliée de la plaque et contre lesquels peut s'appliquer la plaque d'une ailette adjacente avec un pas donné par les moyens d'espacement,
caractérisée en ce que lesdits moyens d'espacement (10) sont prévus au niveau des rangs parallèles (R1 , R2), d'une part, sur le bord intérieur (14) des orifices qui est adjacent à la zone centrale longitudinale (ZC) en étant formés par des languettes (17) issues de la plaque, et d'autre part, près des lamelles, dites extérieures, des persiennes (8), qui sont situées du côté des zones de bordure longitudinales (ZL) de la plaque, en étant formés par des picots relevés (18) issus de celle-ci.
2. Ailette selon la revendication 1 dans laquelle lesdits orifices (7) sont pourvus de collets (1 1 ) formés par un bord relevé de leur périphérie et lesdites languettes (17) sont issues desdits collets (1 1 ).
3. Ailette selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle lesdites languettes d'espacement (17) de la plaque (5) se terminent, chacune, par une extrémité libre (19) s'évasant au-dessus de la zone centrale longitudinale (ZC) et définissant une surface d'appui (20) contre laquelle est destinée à s'appliquer la plaque d'une ailette adjacente.
4. Ailette selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle lesdits orifices (7) pour le passage des tubes sont oblongs avec le grand côté s'étendant selon une direction perpendiculaire à la direction d'extension des rangs d'orifices, et les bords intérieurs (14) des orifices oblongs tournés vers la zone centrale longitudinale (ZC) sont tous pourvus des languettes d'espacement respectives (17).
5. Ailette selon la revendication précédente, dans laquelle les orifices oblongs (7) de l'un des deux rangs parallèles sont alignés avec ceux de l'autre rang.
6. Ailette selon l'une des revendications 4 et 5, dans laquelle chacune desdites persiennes (8) à lamelles (9) se trouvant entre deux orifices oblongs consécutifs (7) s'étend approximativement sur la longueur du grand côté de ceux-ci.
7. Ailette selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle lesdits picots (18) sont prévus entre les persiennes (8) et les zones de bordure longitudinales (ZL) et sont définis, pour chaque persienne et la zone de bordure correspondante, par deux pattes (21 ) relevées en opposition l'une de l'autre, issues de la plaque et dont la hauteur définit le pas d'espacement.
8. Ailette selon la revendication 7, dans laquelle chaque patte relevée est inclinée au-delà de la normale à la plaque dont elle est issue.
9. Ailette selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 8, dans laquelle la hauteur desdites languettes ( 7) est légèrement supérieure à celle desdits picots relevés (18) fixant le pas d'espacement des ailettes.
10. Echangeur de chaleur (1 ),
caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'ailettes (4) disposées côte à côte et séparées par lesdits moyens d'espacement (1 0) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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