WO2019025719A1 - Tube pour echangeur de chaleur avec dispositif de perturbation - Google Patents

Tube pour echangeur de chaleur avec dispositif de perturbation Download PDF

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WO2019025719A1
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tube
disturbance
chevron
devices
wall
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PCT/FR2018/051965
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Cédric DE VAULX
Patrick LEBLAY
Michael LISSNER
Mathieu Caparros
Kamel Azzouz
Xavier Marchadier
Kevin Gahon
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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    • F28F2215/04—Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities

Definitions

  • the field of the present invention is that of heat exchangers, in particular intended to equip the air conditioning loops of motor vehicles or to cool the engine of a vehicle.
  • the heat exchangers equipping in particular the air conditioning loops of the vehicles are arranged to allow the adjacent circulation in two separate spaces of two different fluids, so as to achieve a heat exchange between the fluids without mixing them.
  • One type of heat exchanger used among others in the automotive field is the tube exchanger, the exchanger consisting of a stack of tubes brazed together and arranged to define the spaces where the fluids circulate.
  • the fluids circulate by dissipating or absorbing thermal energy.
  • the efficiency of heat exchangers and thermodynamic circuits is mainly determined by the heat exchange between fluids flowing through them. It is therefore sought the design of heat exchangers in which the heat exchange between the fluids circulating within them are optimized. For this purpose, it is particularly possible to aim for a mixing of each fluid within the space in which this fluid circulates, in order to increase the heat exchange between the fluids, and it is known to equip the heat exchangers with devices for disrupting the flow of fluids. It is understood that to increase the mixing of the fluids, it is possible to increase the number of disturbance devices and can thus be tried to bring them closer to each other.
  • the object of the present invention is therefore to solve the disadvantages described above by designing a tube for a heat exchanger arranged to improve the heat exchange between the fluids flowing through the heat exchanger, in particular limiting the pressure losses incurred. by these fluids, the tube being otherwise configured to be realized by simple machining operations and corresponding tools of simple shapes and therefore inexpensive.
  • the subject of the invention is therefore a tube for a heat exchanger comprising at least one device for disturbing the flow of a fluid able to flow in the tube, the disturbance device consisting of a local depression.
  • the disturbance device consisting of a local depression.
  • the tube defines a fluid circulation channel capable of flowing mainly in a first direction in the tube and comprises a plurality of devices for disrupting the flow of this fluid along the circulation channel.
  • the disturbance devices respectively consist of a local depression of a wall of the tube towards the inside of the tube having the shape of a chevron.
  • These disturbance devices are arranged along the fluid circulation channel so that a cross-sectional band of the tube, of longitudinal dimension equal to that of a disturbance device and comprising a disruption device in its entirety, comprises only this disturbance device.
  • This arrangement makes it possible to improve the brewing phenomenon, which increases the heat exchanges between the fluids, while offering a good compromise between heat exchange and pressure drop, so as to improve the performance and efficiency of the heat exchangers.
  • the tube according to this first embodiment of the invention advantageously comprises at least one of the following characteristics, taken alone or in combination:
  • the section of the tube considered is a cross section of the tube, that is to say in a plane perpendicular to the direction of flow of the fluid along the tube;
  • the chevron forming the disturbance device comprises at least two branches away from a tip, a branch being defined by a length between 1.55 and 30 millimeters; the length is measured from a first end of a branch to a second end of the same branch joining the other branch to form the tip;
  • a branch of the chevron forming the disturbance device is arranged at a spacing angle relative to a fluid flow direction of between 20 and 160 °; the two branches of the chevron forming the perturbation device are arranged with respect to the direction of flow of the fluid at the same angle;
  • the branches of the chevrons forming the perturbation devices are all arranged with respect to the direction of flow of the fluid at the same angle;
  • the angle at which the branches of the perturbation devices of the tube are arranged with respect to the direction of flow of the fluid gradually decreases between the upstream end and the downstream end; the upstream end and the downstream end of the tube are identified relative to the direction of flow of the fluid within the tube; this decrease can be constant, the difference in the angle between two consecutive chevrons being equal regardless of the consecutive chevrons involved, or be progressive, the decrease being greater as one gets closer to one or the other. other ends of the tube;
  • the disturbance device is defined by a height of between 0.1 and 0.5 millimeters, the height being measured between an inner face of the wall of the tube from which the disturbance device extends and an apex of the disturbance device; in a direction perpendicular to the wall of the tube; advantageously, the disturbance device has a height of between 0.1 and 0.3 millimeters; this range of height makes it possible to increase the perturbation of the fluid passing through the tube according to the invention, while limiting the increase in pressure losses related to the disturbance of the flow of the fluid;
  • the chevrons forming the perturbation devices all have the same height; alternatively, the height of the perturbation devices progressively increases between an upstream end of the tube and a downstream end of the tube opposite to the upstream end of the tube; this increase can be constant, the difference in height between two consecutive chevrons being equal regardless of the consecutive chevrons involved, or be progressive, the increase being greater as one gets closer to one or the other. other ends of the tube;
  • the disturbance device is defined by a thickness of between 0.5 and 5 millimeters; the thickness is measured between a plane passing through the middle of the branch at top of the disturbance device and a parallel plane passing through a junction edge of the disturbance device with the wall of the corresponding tube;
  • the disturbance devices are disposed on at least one wall of the tube;
  • Disturbance devices are arranged on two walls facing the tube;
  • the disturbance devices are arranged alternately on an upper wall and an opposite bottom wall, all being arranged within the channel defined between these two walls;
  • the chevron forming the disturbance device arranged on a first wall is oriented in a direction opposite to a direction in which is oriented the chevron forming a disturbance device on the second wall;
  • Disturbance devices are aligned in the longitudinal direction of the tube in at least two lines, a spacing between two successive lines being between 1.5 and 30 millimeters; the spacing corresponds to the distance between two adjacent lines of disturbance devices, arranged on the same wall of the tube; the spacing between two adjacent lines is measured between the tip of a chevron forming a disturbance device of a first line and the tip of a chevron forming a disturbance device of the second line; advantageously, the interline distance is between 3 and 5 millimeters;
  • the spacing between two lines of disturbance devices is identical over the entire tube, and more particularly, the spacing between two adjacent lines is constant from the upstream end of the tube at the downstream end of the tube;
  • the disturbance devices of at least one first line are arranged with a longitudinal offset with respect to the perturbation devices of at least one second line;
  • the step between two disturbance devices arranged consecutively on the same line is between 5 and 10 millimeters;
  • the pitch between the rafters of the same line is identical for each series of chevrons of the same line;
  • the pitch between the rafters gradually increases between the upstream end of the tube and the downstream end of the tube;
  • the disturbance device is made of material with the tube carrying it; in other words, the tube and the disturbance device are made from the same block of material, one can not be separated from the other without causing the destruction of the tube;
  • the disturbance device is manufactured by stamping, stamping, or metal additive manufacturing
  • the tube comprises an intermediate wall dividing the internal duct defined inside the tube into two subchannels; the chevrons forming disturbance devices are arranged on one and the other of the subchannels; the rafters are arranged symmetrically, with respect to the intermediate wall, in both subchannels.
  • the tube configured so that at least one geometric parameter of the chevron shape has a value that changes between the tip and each of the free ends of the branches.
  • This arrangement makes it possible to improve the brewing phenomenon, which increases the heat exchanges between the fluids, while offering a good compromise between heat exchange and pressure drop, so as to improve the performance and efficiency of the heat exchangers.
  • the tube according to this second embodiment of the invention advantageously comprises at least one of the following features, taken alone or in combination:
  • the changing geometric parameter is the width of each of the branches, the value of the width of each of the branches at the point being greater than the value of the width of each of the free ends of the branches;
  • the geometric parameter that evolves is the angle formed between the branches of the chevron, the value of the angle at the tip being less than the value of the angle at the free ends of the branches;
  • the geometric parameter that evolves is the height of the chevron, the value of the height at the tip (48) being greater than the value of the height of each of the free ends of the branches;
  • a height is measured between an inner face of the wall of the tube from which the perturbation device extends and an apex of the disturbance device, in a direction perpendicular to the wall of the tube;
  • the top of the disturbance device is the point of a section considered most remote from the wall of the tube from which the disturbance device extends;
  • the height of the tip of a disturbance device is measured between the inner face of the wall of the tube and the top of the tip of the chevron of the disturbance device, in a direction perpendicular to the wall of the tube;
  • the height of the free end of a branch of a disturbance device is measured between the inside face of the tube wall and the top of the free end of the branch considered, in a direction perpendicular to the tube wall;
  • the chevron is symmetrical; more particularly, the chevron is symmetrical with respect to a plane perpendicular to the wall from which it is derived, passing through the tip and parallel to a flow direction of the fluid within the tube;
  • the free ends of the branches of a disturbance device are aligned transversely; in other words, the free ends of the branches of a disturbance device are positioned on a line perpendicular to the flow direction of the fluid; in this arrangement, the flow of the fluid impacting the chevron impacts at the same time the two free ends of the branches of the same disturbance device;
  • the value of the height of the tip is equal to or substantially equal to twice the value of the height of a free end of a branch
  • the value of the height of the tip is equal to or substantially equal to half the value of the height of a free end of a branch, the value of the width of each of the branches at the point being then equal or substantially equal to twice the value of the width of a free end of a branch;
  • the value of the height of the tip is equal to or substantially equal to the sum of the height values of each of the free ends of a branch
  • substantially equal means here that the value of a height of the tip may not be twice the height value a free end of a branch but within a range of values around 3% of the representative value of twice the height of a free end of a branch; this difference is in particular intended to take into account the manufacturing tolerances of the tube or one of its elements; - the passage between the height of the tip and the different height of the free end of a branch is done gradually, that is to say that the passage of the tip to the free end of a branch forms a regular ramp;
  • the tube comprises a plurality of perturbation devices for which the value of the height of the tip is greater than the value of the height of each of the free ends of the branches;
  • the disturbance devices are arranged in series between a first longitudinal end of the tube and a second longitudinal end of the tube, at least one of the height values increasing from one device to another of said series;
  • the first longitudinal end of the tube is an upstream end of the tube, the second longitudinal end of the tube being a downstream end of the tube, in the direction of fluid flow within the tube;
  • the disturbance devices are arranged in series between a first longitudinal end of the tube and a second longitudinal end of the tube, the value of the height of the tip and the value of the height of each of the free ends of the increasing branches of a device; to the other of said series;
  • a first perturbation device is arranged in a first direction, a second perturbation device being arranged in a second direction opposite to the first direction, and in which a perturbation device is defined by a leading surface which is the surface of the first disruption device exposed first to the fluid flowing within the tube, the leading surface of the first disruption device is equal to the leading surface of the second disruption device;
  • the leading surface of the disturbance devices increases between a first longitudinal end of the tube and a second longitudinal end of the tube;
  • the value of the height of the tip is between 0.1 and 0.5 millimeters.
  • the value of the height of the tip is between 0.3 and 0.5 millimeters, the value of the free end of a branch being between 0.15 and 0.25 millimeters; a branch being defined by a length of between 1.55 and 30 millimeters; the length is measured from a first end of a branch to a second end of the same branch joining the other branch to form the tip;
  • the first branch of the chevron has the same length as the second branch
  • a branch of the chevron forming the disturbance device is arranged at a spacing angle relative to a fluid flow direction of between 20 and 160 °;
  • the two branches of the chevron forming the perturbation device are arranged with respect to the direction of flow of the fluid at the same angle;
  • the branches of the chevrons forming the perturbation devices are all arranged with respect to the direction of flow of the fluid at the same angle;
  • the angle at which the branches of the perturbation devices of the tube are arranged with respect to the direction of flow of the fluid gradually decreases between the upstream end and the downstream end; the upstream end and the downstream end of the tube are identified relative to the direction of flow of the fluid within the tube; this decrease can be constant, the difference in the angle between two consecutive chevrons being equal regardless of the consecutive chevrons involved, or be progressive, the decrease being greater as one gets closer to one or the other. other ends of the tube;
  • the disturbance device is defined by a thickness of between 0.5 and 5 millimeters; the thickness is measured between a plane passing through the middle of the branch at the top of the disturbance device and a parallel plane passing through a junction edge of the perturbation device with the wall of the corresponding tube;
  • the disturbance devices are disposed on at least one wall of the tube;
  • Disturbance devices are arranged on two walls facing the tube;
  • the disturbance devices are arranged alternately on an upper wall and an opposite bottom wall, all being arranged within the channel defined between these two walls; -
  • the chevron forming the disturbance device arranged on a first wall is oriented in a direction opposite to a direction in which is oriented the chevron forming a disturbance device on the second wall;
  • the disturbance devices are aligned in the longitudinal direction of the tube in at least two lines, a spacing between two successive lines being between 1.5 and
  • the spacing corresponds to the distance between two adjacent lines of disturbance devices, arranged on the same wall of the tube; the spacing between two adjacent lines is measured between the tip of a chevron forming a disturbance device of a first line and the tip of a chevron forming a disturbance device of the second line; advantageously, the interline distance is between 3 and 5 millimeters;
  • the spacing between two lines of disturbance devices is identical over the entire tube, and more particularly, the spacing between two adjacent lines is constant from the upstream end of the tube at the downstream end of the tube; - the spacing between all the lines is identical, that is to say that the spacing between two adjacent lines is the same regardless of the adjacent lines considered;
  • the disturbance devices of at least one first line are arranged with a longitudinal offset with respect to the perturbation devices of at least one second line; two successive perturbation devices of the same line are spaced apart by a pitch of between 1.5 and 30 millimeters; the step is measured between the tip of a chevron of a first disturbance device and the tip of a chevron of a second disturbance device adjacent to the first disturbance device; advantageously, the pitch between two disturbance devices arranged consecutively on the same line is between 5 and 10 millimeters;
  • the pitch between the rafters of the same line is identical for each series of chevrons of the same line;
  • the disturbance device is made of material with the tube carrying it; in other words, the tube and the disturbance device are made from the same block of material, one can not be separated from the other without causing the destruction of the tube;
  • the disturbance device is manufactured by stamping, stamping, or metal additive manufacturing;
  • the tube comprises an intermediate wall dividing the internal duct defined inside the tube into two subchannels; the chevrons forming disturbance devices are arranged on one and the other of the subchannels; the rafters are arranged symmetrically, with respect to the intermediate wall, in both subchannels.
  • the at least one perturbation device of the tube is formed by a plurality of local indentations of a wall of the tube towards the inside of the tube, said local recesses being arranged one after the other. compared to others so as to have the shape of a chevron.
  • This chevron arrangement makes it possible to improve the stirring phenomenon, which increases the heat exchange between the fluids, while offering a good compromise between heat exchange and pressure drop, so as to improve the performance and efficiency of the heat exchangers. heat.
  • obtaining this chevron shape by a plurality of local indentations makes it possible to produce a complex shape such as the chevron by a plurality of local indentations of elementary shapes, simplifying the design of the necessary tools and therefore the cost obtaining these chevron perturbation devices on the tube.
  • the tube according to this third embodiment of the invention advantageously comprises at least one of the following features, taken alone or in combination:
  • the chevron comprises at least one point, two branches joining at one end to form the tip and having a free end opposite the tip; depending on the orientation of the chevron in the tube, the tip and the free ends may form one or more leading edges and trailing edge, the branches forming segments making a connection between the leading edge and a trailing edge;
  • a first local depression is formed to form said tip and second local recesses are made to respectively form one of the free ends of the two branches;
  • third local depressions are arranged between the first local depression and a second local depression to form a branch;
  • each local depression comprises a vertex and a joining edge with said wall of the tube, the local depression comprising a flared connection part between the joining edge and the top, the segments being made by covering the flared connection parts;
  • the joining edge is in the plane of the wall of the tube in which the local depressions are made; more particularly, the junction edge of each local depression is included in the plane of the inner face of this wall of the tube, that is to say the face turned away from the fluid circulation channel provided to the inside the tube;
  • contours of the chevron are more particularly achieved by the series arrangement of the flared connection parts of the local recesses arranged one after the other on the wall;
  • the local depressions are arranged in series so that the flared connection part of a local depression overlaps with the flared connection part of a local depression adjacent to this series;
  • the contours of the chevron, and in particular the segments thus have a continuity allowing effective guidance of the fluid from the leading edge to the trailing edges;
  • At least the third local recesses are made close to each other so that the flared connection portion of a third local recess overlaps with the flared connection portion of a third adjacent local recess;
  • the flared connection parts have the same form of a local recess to the other, in particular for the same series of these local indentations forming a chevron;
  • the pattern used to achieve the local depression associated with the tip of the chevron and / or patterns used to achieve the local depression associated with the free ends of the branches of the rafters may be different from the pattern used repeatedly to form the segments connecting the tip to the free ends;
  • a disturbance device is produced from a plurality of elementary patterns which each enable the implementation of a local depression; the elementary patterns used to perform the local driving of a disturbance device may all be the same; alternatively, the disturbance device can be obtained by a combination of elementary patterns; it is possible to provide a specific elementary pattern for the local depression corresponding to the leading edge, a specific elementary pattern for the local depression corresponding to the trailing edge (s) and specific elementary patterns for the local depressions corresponding to the segments;
  • the chevron forming the disturbance device comprises at least two branches away from a tip, a branch being defined by a length between 1.55 and 30 millimeters; the length is measured from a first end of a branch to a second end of the same branch joining the other branch to form the tip;
  • a branch of the chevron forming the disturbance device is arranged at a spacing angle relative to a fluid flow direction of between 20 and 160 °;
  • the two branches of the chevron forming the perturbation device are arranged with respect to the direction of flow of the fluid at the same angle;
  • the branches of the chevrons forming the perturbation devices are all arranged with respect to the direction of flow of the fluid at the same angle;
  • the angle at which the branches of the perturbation devices of the tube are arranged with respect to the direction of flow of the fluid gradually decreases between the upstream end and the downstream end; the upstream end and the downstream end of the tube are identified relative to the direction of flow of the fluid within the tube; this decrease can be constant, the difference in the angle between two consecutive chevrons being equal regardless of the consecutive chevrons involved, or be progressive, the decrease being greater as one gets closer to one or the other.
  • the disturbance device is defined by a height of between 0.1 and 0.5 millimeters, the height being measured between an inner face of the wall of the tube from which the disturbance device extends and an apex of the disturbance device; in a direction perpendicular to the wall of the tube; advantageously, the disturbance device has a height of between 0.1 and 0.3 millimeters; this range of height makes it possible to increase the perturbation of the fluid passing through the tube according to the invention, while limiting the increase in pressure losses related to the disturbance of the flow of the fluid;
  • the chevrons forming the perturbation devices all have the same height; alternatively, the height of the perturbation devices progressively increases between an upstream end of the tube and a downstream end of the tube opposite to the upstream end of the tube; this increase can be constant, the difference in height between two consecutive chevrons being equal regardless of the consecutive chevrons involved, or being progressive, the increase being greater as one gets closer to one or the other end of the tube;
  • the disturbance device is defined by a thickness of between 0.5 and 5 millimeters; the thickness is measured between a plane passing through the middle of the branch at the top of the disturbance device and a parallel plane passing through a junction edge of the perturbation device with the wall of the corresponding tube;
  • the disturbance devices are disposed on at least one wall of the tube;
  • Disturbance devices are arranged on two walls facing the tube; - The disturbance devices are arranged alternately on an upper wall and an opposite bottom wall, all being arranged within the channel defined between these two walls;
  • the chevron forming the disturbance device arranged on a first wall is oriented in a direction opposite to a direction in which is oriented the chevron forming a disturbance device on the second wall;
  • Disturbance devices are aligned in the longitudinal direction of the tube in at least two lines, a spacing between two successive lines being between 1.5 and 30 millimeters; the spacing corresponds to the distance between two adjacent lines of disturbance devices, arranged on the same wall of the tube; the spacing between two adjacent lines is measured between the tip of a chevron forming a disturbance device of a first line and the tip of a chevron forming a disturbance device of the second line.
  • the interline distance is between 3 and 5 millimeters;
  • the spacing between two lines of disturbance devices is identical over the entire tube, and more particularly, the spacing between two adjacent lines is constant from the upstream end of the tube at the downstream end of the tube;
  • the disturbance devices of at least one first line are arranged with a longitudinal offset with respect to the perturbation devices of at least one second line; two successive perturbation devices of the same line are spaced apart by a pitch of between 1.5 and 30 millimeters; the step is measured between the tip of a chevron of a first disturbance device and the tip of a chevron of a second disturbance device adjacent to the first disturbance device; advantageously, the pitch between two disturbance devices arranged consecutively on the same line is between 5 and 10 millimeters;
  • the pitch between the rafters of the same line is identical for each series of chevrons of the same line;
  • the pitch between the rafters gradually increases between the upstream end of the tube and the downstream end of the tube;
  • the perturbation device formed by the plurality of local depressions, is made of material with the tube carrying it; in other words, the tube and the disturbance device are made from the same block of material, one can not be separated from the other without destroying the tube;
  • the tube comprises an intermediate wall dividing the internal duct defined inside the tube into two subchannels;
  • the chevrons forming disturbance devices are arranged on one and the other of the subchannels;
  • the rafters are arranged symmetrically, with respect to the intermediate wall, in both subchannels.
  • the invention also relates to a heat exchanger comprising a plurality of tubes, at least one of which is in accordance with the tube described above, the tubes defining, on the one hand, internally a circulation circuit for a fluid capable of being disturbed on its passage by the presence of said chevrons forming a disturbance device and further defining between them a circulation circuit for air.
  • the invention finally relates to the use of this heat exchanger as an air cooler.
  • the invention also relates to a method for manufacturing a tube for a heat exchanger as described above, in which a plurality of steps for driving at least one wall of the tube is made, at least a first set of local depressions resulting from these deformation steps forming a chevron.
  • the driving steps may be carried out sequentially or simultaneously, and they are in particular carried out successively when the local indentations are configured to overlap to form a continuity in the formation of the chevron.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation, seen from the front, of a heat exchanger consisting of a plurality of tubes according to the invention
  • FIGS. 2a and 2b are perspective views of a tube according to the first and second embodiments of the invention
  • FIG. 3 is a sectional view of a tube according to the invention, viewed along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the tube,
  • FIGS. 4a and 4b are views from above of a perturbation device formed on the tube according to the second and third embodiments of the invention.
  • FIG. 5 is a diagrammatic side view of the perturbation device of FIG. 4a, slightly in perspective to make visible the opposite branch of the chevron forming the disturbance device,
  • FIG. 6 is a perspective view, from above, of a tube according to the invention, the bottom wall of the tube and the perturbation devices provided therein, and an intermediate wall formed between the lower and upper walls. being represented in fine lines by transparency,
  • FIG. 7 is a view from above of an inner face of the tube, illustrating an alternative arrangement of disturbance devices on one face of the tube
  • FIG. 8 is a perspective view, from above, of a tube. according to the third embodiment of the invention, illustrating a plurality of disturbance devices arranged on an upper wall of this tube,
  • FIG. 9 is a detail view, from above, of a disturbance device provided on the tube of FIG. 8;
  • FIG. 10 is a top view, schematically, of a perturbation device according to an aspect of FIG. the invention, in which is represented the theoretical location with respect to each other of the local recesses to be made to form the chevron of the disturbance device,
  • FIGS. 11 to 13 are exemplary embodiments of a disturbance device produced according to the invention by a plurality of local depressions, with depressions premises of the same circular shape (figure 11), of the same rectangular shape (figure 12), and of different shapes (figure 13) ⁇
  • the longitudinal, vertical or transverse denominations above, below, in front and behind refer to the orientation of the heat exchanger according to the invention.
  • the longitudinal direction corresponds to the main axis of the heat exchanger in which its largest dimension extends.
  • the vertical direction corresponding to the direction of stacking of the tubes constituting the heat exchanger, the transverse direction being the direction perpendicular to the other two.
  • the longitudinal, transverse and vertical directions are also visible in a trihedron L, V, T shown in the figures.
  • upstream and downstream are appreciated relative to the direction of flow of the fluid flowing in the tube of the invention.
  • FIG. 1 shows a heat exchanger 1 according to the invention configured to equip the front face of a vehicle, in particular for a motor vehicle, and in particular to allow an exchange of calories between two fluids among which, by way of example, a fluid and a flow of air.
  • the heat exchanger comprises a plurality of tubes 2 according to the invention, in which the fluid circulates.
  • the tubes 2 are arranged parallel to each other in a stacking direction D, here vertical, and define a plurality of ducts in which the fluid can circulate.
  • the space between two successive tubes 2 delimits a space 10 where a flow of air can circulate in order to exchange heat with the fluid circulating in the tubes 2.
  • fin-shaped dissipators 8 are arranged in the space where the airflow circulates. These heatsinks 8 have the role of increasing the contact surface with the air flow to optimize the heat exchange between fluid and air flow.
  • the dissipators 8 have only been partially represented, it being understood that they can extend over the entire longitudinal dimension of the tubes between which these heat sinks are arranged. .
  • Each tube 2 according to the invention is connected to a first collector 12 and to a second manifold 14 through which the fluid is circulated and feed the tubes.
  • the first collector 12 is arranged to distribute the fluid entering the heat exchanger 1 in the various tubes 2 constituting said exchanger.
  • the second collector 14 is arranged to collect the fluid that has passed through the tubes 2 out of the heat exchanger 1.
  • the first and second collectors 12 and 14 are opposed to each other with respect to the stack of tubes 2, each tube extending longitudinally so as to be connected at one end to the first manifold and at a second end to the second manifold.
  • the heat exchanger 1 also comprises means for connecting these collectors with a circuit of the fluid outside the heat exchanger 1 and not shown here.
  • the first manifold 12 is thus connected to a first connection piece 16 through which the fluid can enter the heat exchanger 1, the second manifold 14 being connected to a second connection piece 18 through which the fluid can exit the Heat exchanger 1.
  • Figure 2a shows a tube 2 constituting the first embodiment of the invention.
  • This tube 2 of substantially rectangular section, comprises an upstream end 21 and a downstream end 22, defined with respect to a flow direction E of the fluid within the tube 2.
  • the upstream end 21 of the tube 2 is connected to the first manifold 12 and the downstream end 22 is connected to the second manifold 14.
  • Figure 2b shows a tube 2 constituting the second embodiment of the invention.
  • This tube 2 of substantially rectangular section, comprises a first longitudinal end 20 of the tube 2, which is an upstream end, and a second longitudinal end 22 of the tube 2, which is a downstream end, the upstream and the downstream being defined relative to a flow direction E of the fluid within the tube 2.
  • the upstream end 20 of the tube 2 is connected to the first manifold 12 and the downstream end 22 is connected to the second manifold 14.
  • the tube 2 according to the invention is specific in that it comprises a plurality of disruption devices 4 of the flow of fluids within this tube 2, respectively formed by a local depression of a wall of the tube towards the inside the tube, some of these disturbance devices being visible in FIGS. 2a and 2b.
  • the particular shape and arrangement of the disturbance devices will be described in more detail below.
  • the tube 2 according to the invention may optionally comprise at least one rib 24, arranged across the tube along its elongation direction, for example when the tube is made by additive manufacturing.
  • the rib or ribs contribute to increasing the mechanical strength of the tube 2.
  • the tube 2 comprises four ribs 24 arranged at regular intervals, separating the tube 2 into portions of equal length.
  • the disturbing devices 4 are preferably arranged on the tube 2 between two ribs 24.
  • Figure 3 illustrates the arrangement of the inside of a tube 2 according to the invention.
  • the tube 2 has a substantially rectangular sectional shape defined by two large walls, among which a bottom wall 26 and an upper wall 28, and two connecting walls arranged at the opposite ends of these large walls and respectively connecting a large wall to the wall. other for closing the tube 2, among which a first vertical wall 30 and a second vertical wall 32.
  • the two large walls extend in a plane defined by the longitudinal direction and the transverse direction, and the connecting walls extend the edges vertically transverse ends of the large walls, the tube being open at its longitudinal ends to allow the circulation of the fluid from one collector to the other.
  • the upper wall 28 extends mainly in a plane parallel to the plane in which the lower wall 26 extends mainly, and the vertical connecting walls 30, 32 extend in directions parallel to one another, it being understood, as can be seen in FIG. 3, that these connecting walls can take, for manufacturing process reasons, a semicircle shape.
  • This set of walls delimits a fluid passage section.
  • the tube is thus characterized by a hydraulic diameter of between 1.2 and 2 millimeters. This hydraulic diameter is calculated by excluding the deformation resulting in the formation of disturbance devices.
  • An intermediate connecting wall 34 connects the upper wall 28 and the lower wall 26 by separating the tube 2 into two sub-channels, a first subchannel 36 and a second subchannel 38.
  • the intermediate connecting wall 34 is advantageously perpendicular to the large walls 26, 28.
  • This connecting wall intermediate in that it is arranged inside the tube between the vertical connecting walls 30, 32, is equidistant from the first vertical wall 30 and the second vertical wall 32.
  • the first subchannel 36 and the second subchannel 38 thus have equivalent dimensions, each subchannel being defined by the two large walls 26, 28, the intermediate connecting wall 34, and first vertical wall 30 is the second vertical wall 32.
  • the constituent tube 2 of the invention has a plurality of perturbation devices 4.
  • the disturbance devices 4 extend from the wall of the tube that carries them, that is to say the bottom wall 26 and / or the wall upper 28, towards the inside of the tube 2, that is to say at least partially across the duct defined by the first subchannel 36 or the second subchannel 38.
  • the perturbation devices are arranged, for a given fluid circulation channel, so that a cross-sectional strip of the tube 20, of longitudinal dimension equal to that of a device of disturbance and comprising a disruption device in its entirety comprises only this disturbance device.
  • a cross-sectional area of the tube that is, for a strip extending between a first plane perpendicular to the flow direction of the fluid along the tube and a second plane perpendicular to the fluid flow direction and parallel to the first plane, a single disturbance device is included in this band.
  • disturbance devices 4 extend from the upper wall 28 of the tube 2 into the first subchannel 36, and disturbance devices have since been extended the lower wall 26 of the tube 2 in the second subchannel 38.
  • the uniqueness of the perturbation device in the cross-sectional band of the tube is relative to each circulation channel formed for the first and second subchannels.
  • the uniqueness of the disturbance device in the cross-sectional band is from one vertical wall to the other. Disturbance devices projecting from the upper wall 28 of the tube 2 will be described more particularly, noting for this purpose that the upper wall 28 comprises an inner face 280, turned towards the inside of the tube, and one face 282 exterior facing the outside of the tube.
  • a height 42 of the disturbance device 4 is measured between the lower face 28 of the wall of the tube 2, from which the disturbance device 4 extends, and a vertex 40 which protrudes from the inner face 280, the height 42 being measured in a direction perpendicular to the outer face 282 of Wall.
  • the top 40 of the disturbance device 4 is the point of the disturbance device 4 farthest from the wall which carries the disturbance device 4, it being understood that it is also the point of the disturbing device 4 the innermost of the tube and subchannel 36, 38 corresponding.
  • a disturbance device 4 according to the invention has a height 42 of between 0.1 millimeter and 0.5 millimeter.
  • a disturbance device 4 according to the invention has a height 42 of between 0.1 and 0.3 millimeters. In the example illustrated here, the disturbance device 4 has a height 42 of 0.25 millimeters.
  • the disturbance devices 4 are arranged with a longitudinal alternation, as well for two disturbing devices arranged on the upper wall and then the lower wall of the same subchannel, as for two disturbance arranged on the same large wall to lead into the first subchannel and then into the second subchannel.
  • a longitudinal alternation for the same circulation channel, that a cross-sectional strip of the tube, of longitudinal dimension equal to that of a disturbance device and comprising a disruption device in its entirety, comprises only this disturbance device.
  • the disturbance devices do not overlap, which makes it possible to achieve a disturbance of the fluid flow which is regular along the circulation channel.
  • FIGS 4a and 4b illustrate in more detail the shape of a disturbance device 4 according to the invention.
  • the disturbance device 4 has the shape of a chevron 43, that is to say that it has a shape of "V" when viewed from above.
  • the chevron 43 thus comprises two branches, a first branch 44 and a second branch 46, corresponding to the two branches of the "V", the two branches of the chevron 43 meeting at a point 48.
  • Each branch comprises a first free end and a second end opposite the first free end, the second ends of the legs being in contact with each other so as to form the tip 48 of the rafter 43.
  • the disturbance device 4 has a flared shape at its base, so that the disturbance device widens from the top 40 to its base formed here by the upper wall 28 of the tube 2, this flaring being particularly dimensioned by the constraints of the manufacturing process .
  • the dimensions of the first branch and the second branch forming the "V" of the chevron are defined at the top 40 of the disturbance device, the height 42 of the perturbation device 4 is constant over the entire transverse dimension of these branches.
  • the chevron is formed by a plurality of local recesses 100 in series, each having a top 140, so that the top 40 of the chevron is made sequentially, by the presence of successive vertices 140 of each of the local depressions.
  • FIG. 4b the general shape of a theoretical vertex of the chevron illustrated by dotted lines, drawn by these successive vertices of the local recesses at a distance from each other, is shown in FIGS. 3 and 4b in particular, the disruption device.
  • the disturbance device 4 has a flared shape at its base, so that the disturbance device widens from the top 40 to its base formed here by the upper wall 28 of the tube 2, this flaring being particularly dimensioned by the constraints of the manufacturing process .
  • the dimensions of the first branch and the second branch forming the "V" of the chevron are defined at the top 40 of the disturbance device, the height 42 of the perturbation device 4 is constant over the entire transverse dimension of these branches.
  • the length of a branch is measured between the first end of the branch and the second end of the branch.
  • a first length 444 of the first leg 44 is measured between a first free end 440 of the first leg 44 and a second end 442 of the first leg 44 ⁇
  • a second length 464 of the second leg 46 is measured between a first end 460 free of the second branch 46 and a second end 462 of the second branch 46, at the point 48.
  • the disturbance device is formed by a plurality of local recesses in series
  • the free end 440, 460 of the branch is formed by a vertex of a recess local disposed at the end of the series of local depressions.
  • a branch of the disturbance device according to the invention has a length of between 1.55 millimeters and 30 millimeters.
  • the first length 444 of the first leg 44 is equal to the second length 464 of the second leg 46, it being understood that these lengths could be different from each other.
  • a longitudinal dimension of a disturbance device as a whole as the distance 400 separating the two junction edges 52 furthest apart from each other in the direction of flow E.
  • this longitudinal dimension 400 may be between 1 and 20 millimeters.
  • a thickness 50 of the disturbance device 4 is measured between a plane perpendicular to the wall of the corresponding tube, here the upper wall 28, and passing through the middle of the branch at the top of the disturbance device, and a parallel plane passing through. by a junction edge 52 of the disturbance device 4 with the wall of the corresponding tube.
  • a branch of the disturbance device according to the invention may in particular have a thickness of between 0.5 and 5 millimeters.
  • the thickness 50 of the first leg 44 is equal to the thickness 50 of the second leg 46, it being understood that these thicknesses could be different from each other.
  • the chevron is formed by a plurality of local recesses 100 in series, each having a top 140 and a joining edge 152 with the wall of the tube. corresponding, so that the junction edge 52 of the chevron is formed by the addition of the junction edges 152 of each of the local depressions. It will be understood that this results in a non-regular junction edge profile as illustrated in FIG. 4b, on which it has also been illustrated in dashed lines the general shape of a theoretical junction edge of the chevron, drawn by these successive junction edges 152 local depressions distant from each other.
  • Figures 4a and 4b further illustrate the opening angle of a disturbance device according to the invention, with an angle 54, 56 defined between a branch of the chevron and a straight line defined by the direction of flow E.
  • this angle can be between 20 ° and 160 °.
  • the first branch 44 and the second branch 46 are arranged with respect to the direction of flow E of the fluid with an equal angle, here equal to 60 °, it being understood that the angles could have different values creating a asymmetry of the disturbance device.
  • the tube comprises at least one disturbing device 4 consisting of a local depression of a wall of the tube towards the inside of the tube 42 and having the shape of a chevron 43.
  • which chevron shape having a geometrical parameter with a value which evolves between the tip 48 and each of the free ends 440, 460 of the branches 44, 46.
  • This geometrical parameter which evolves along the chevron shape may be in particular: the width of each of the branches, the value of the width of each of the branches at the point 48 being greater than the value of the width of each of the free ends 440, 460 of the branches 44, 46; and or
  • the angle formed between the branches of the chevron the value of the angle at the tip 48 being less than the value of the angle at the free ends 440, 460 of the branches 44, 46;
  • the height of the chevron the value of the height at the point 48 being greater than the value of the height 424 of each of the free ends 440, 460 of the branches 44, 46.
  • FIG. 5 more particularly illustrates the characteristics relating to the height of a disturbance device 4.
  • a height of the disturbance device 4 is measured between the inner face 280 of the wall of the tube 2, from which the disturbance device 4 extends, and a vertex which projects from the inside face 280, the height being measured in a direction perpendicular to the inner face 280 of the wall.
  • the height of the disturbance device 4 is not equal at any point of the disturbance device 4. More particularly, the height of the disturbance device 4 is variable in that, at the from its point 48, the height has a value different from the height value of the disturbing device 4 at the free end 440, 460 of at least one branch 44, 46.
  • a height 420 of the tip 48 is measured between the inside face 280 of the wall of the tube 2 and an apex 422 of the tip 48, in a direction perpendicular to the inside face 280 of the wall.
  • a height 424 of a free end 440, 460 of a branch 44, 46 is measured between the inner face 280 of the wall of the tube 2 and a top 426 of the free end 440, 460 of a branch 44, 46, in a direction perpendicular to the inner face 280 of the wall.
  • the value of the height 420 of the tip 48 is between 0.1 millimeter and 0.5 millimeter.
  • the value of the height 420 of the tip 48 is between 0.3 and 0.5 millimeters.
  • the height 424 of a free end 440, 460 of a branch 44, 46 is equal to or substantially equal to half the value of the height 420 of the point 48.
  • the value of the height 424 of a free end 440, 460 of a branch 44, 46 is between 0.05 and 0.25 millimeters.
  • the height of the disturbance device at its tip has a value greater than the height value of the disturbance device 4 at each of the free ends 440, 460 of the branches 44, 46.
  • the height variable of the disturbance device can be advantageously such that the height of the disturbance device at its tip is equal to the sum of the height values of the disturbance device 4 at each of the free ends 440, 460 branches 44, 46 .
  • the transition between the top 422 of the tip 48 and the top 426 of a free end 440, 460 of a branch 44, 46 is made by a regular ramp 428.
  • regular is meant that the ramp 428 describes a straight line between the top 422 of the tip 48 and the top 426 of a free end 440, 460 of a branch 44, 46.
  • a disturbance device 4 is arranged in a fluid circulation channel in the tube to disturb the fluid and it is thus possible to define on this disturbance device a leading surface and a surface of leakage, the leading surface being the surface of the disturbance device 4 first exposed to the fluid flowing in the tube 2 and the leakage surface being the opposite surface in the direction of flow of the fluid.
  • the leading surface of the disturbance device 4 is either a first continuous surface 430 defined by the flared surface around the tip when the tip 48 of the disturbance device 4 is arranged upstream. of the perturbation device 4 with respect to the direction of flow of the fluid within the tube 2, ie a discontinuous second surface 432 defined by the sum of the flared surfaces around the free ends of the branches when these free ends are arranged upstream of the device 4 perturbation with respect to the direction of flow of the fluid within the tube 2.
  • the first surface 430 continues, forming a leading surface or leakage surface according to the orientation of the disturbance device in the tube, has an area of value equal to the value of the area of the second discontinuous area 432, obtained by the sum of the areas e each defined surfaces around a free end 440, 460 branch of the disturbance device 4.
  • the extent of the leading surface of a disturbance device 4 is the same as the extent of the trailing surface of this disturbance device, and therefore the driving surface remains the same regardless of the orientation of the perturbation device with respect to the direction of flow of the fluid within the tube 2.
  • a plurality of disturbance devices can be provided in the fluid circulation channel formed inside the tube, so that a first perturbation device is arranged in the tube in a first direction, for example in the flow direction of the fluid with the free ends of the branches located upstream and reached first by the fluid and with the tip downstream, and a second disturbance device is arranged in a second direction opposite to the first direction, and so that the leading surface of the first disturbance device is equal to the leading surface of the second disturbance device.
  • FIG. 6 illustrates the arrangement of the inside of a tube 2 according to the invention, seen from above, making visible the upper wall 28 of the tube and the perturbation devices 4 disposed therein.
  • the perturbation devices arranged on the bottom wall 26 are drawn in fine lines while the perturbation devices arranged on the upper wall 28 are drawn in thick lines.
  • the disturbance devices 4 extend towards the inside of the tube 2 and across the fluid flow in one or other of the subchannels. 36, 38.
  • the disturbance devices can be alternated on the wall upper 28 and the bottom wall 26, as visible in Figure 6.
  • the fluid is thus caused to be stirred by a disruption device formed projecting from the upper wall, and thus be directed to the lower wall, to meet then the following perturbation device, arranged in projection of this wall lower.
  • the perturbation devices 4 according to the invention are arranged projecting from a wall of the tube in an orientation that may be a function of the flow direction E, represented by an arrow, in particular in FIGS. 2a, 2b, 4a, 4b and 6
  • the perturbation devices projecting from the bottom wall 26 are arranged in a first direction and the perturbation devices projecting from the upper wall 28 are arranged in a second direction opposite to the first sense.
  • the chevrons forming the perturbation devices projecting from the bottom wall 26 point towards the downstream end 22 of the tube 2, so that their tip 48 is reached last by the fluid passing through the subchannel in which the disturbance device protrudes
  • the chevrons forming the perturbation devices projecting from the upper wall 28 point towards the upstream end 20, 21 of the tube 2, so that their tip 48 is reached first by the fluid passing through the subchannel in which the disturbance device protrudes.
  • a first chevron is formed projecting from a first of the large walls, in a first direction
  • a second chevron is formed projecting from the second of the large walls, in a second direction
  • a third chevron is formed projecting again from the first of the large walls, in a first sense, etc.
  • the disturbance devices 4 can be arranged in series in each of the lines with a pitch between each disturbing device of the same line which is here between 1.5 and 30 millimeters.
  • this step has a value of between 5 and 10 millimeters.
  • the pitch is measured between the point 48 of two successive chevrons of the same line.
  • FIG. 7 illustrates an alternative arrangement of the perturbation devices 4 on the tube 2 according to the invention.
  • the disturbance devices 4 are aligned in the longitudinal direction L of the tube 2 in three lines 80, while they were arranged in two lines by subchannels in the arrangement shown in Figure 6 for example.
  • Two adjacent lines 80 are separated by an interline 82, measured between a first line 84 and a second line 86 in a direction perpendicular to the first line 84.
  • the spacing of two adjacent lines corresponding to the value of this interline distance 82, is between 1.5 and 30 millimeters.
  • the interline distance 82 has a value of between 3 and 5 millimeters. In the example described here, the spacing is identical between each line of adjacent disturbance devices.
  • the disturbance devices 4 are arranged in series in each of the lines 80 with a pitch 90 between each disturbing device of the same line which is here between 1.5 and 30 millimeters.
  • the pitch 90 has a value of between 5 and 10 millimeters.
  • the pitch is measured between the point 48 of two successive chevrons of the same line.
  • the pitch 90 is identical over the entire line 80.
  • the presence of an identical pitch between successive chevrons of the same line of dispensing devices is particularly applicable to the arrangements of rafters described above.
  • a cross-sectional strip 20 of the tube 2 comprises a single perturbation device 4.
  • the cross-sectional strip 20 is a strip extending between a first plane perpendicular to the flow direction of the fluid along the tube, and a second plane perpendicular to the flow direction of the fluid and parallel to the first plane, of longitudinal dimension equivalent to that of a chevron.
  • the band When this band is centered on a chevron, the band comprises a single disturbance device, the neighboring perturbation devices being arranged outside this band.
  • the perturbation devices 4 of two adjacent lines are not aligned, a disturbance device 4 of a first line 84 being arranged with respect to another disturbance device of a second line 84 with a shift longitudinal 96.
  • This longitudinal offset 96 is measured between a first transverse plane passing through the tip 48 of a chevron arranged in n-th of a first line 84 of disturbance devices 4 and a second transverse plane passing through the tip 48 of a chevron arranged in n-th of a second line 84 of disturbance devices 4 immediately adjacent.
  • the longitudinal offset 96 is greater than the longitudinal dimension 400 of the chevron as previously described, so that the free ends of the chevron branches of a disturbance device do not extend in the cross-sectional band having the adjacent disturbance device. As illustrated in FIG. 6, such a longitudinal offset 96 can generate a neutral space 97, that is to say without disturbance of the flow between the top of a disturbance device and the free ends of the branches of the immediately adjacent disturbance device. In this way, the cross-sectional strip 20 comprises a single disturbance device.
  • the tube 2 according to the invention is made from a sheet of a material arranged to allow heat exchange sufficient to allow the heat exchanger 1 to fulfill its role. It may especially be aluminum or an aluminum alloy.
  • Disturbance devices 4 are obtained respectively by a plurality of local depressions, made in series by stamping or stamping on the matrix defined by the sheet, before it is folded to give the tube 2 according to the invention.
  • the tube 2 is then brazed, alone or with other identical tubes 2, in order to freeze the final shape.
  • the heatsinks 8 can also be brazed to the tubes 2 during this operation, or be reported in a subsequent step.
  • the heat exchanger 1 can then be mounted by connecting the tubes 2 to the first manifold 12, the second manifold 14, the first sleeve 16 and the second sleeve 18, and then connected to a fluid circuit.
  • other manufacturing methods can be employed.
  • the tube 2 according to the invention could be manufactured by an additive manufacturing process.
  • the fluid is a heat transfer liquid or a mixture between one or more heat transfer liquids and one or more other fluids, the heat transfer fluid or liquids being selected from the heat transfer liquids authorized and adapted to the use that is made of them.
  • the heat transfer liquid or liquids may in particular be water, deionized water, a mixture of glycol and water.
  • the heat exchanger 1 thus arranged is able to operate according to the following example. This example is not limiting, other operations can be envisaged.
  • the fluid circulates within the tubes 2 forming the heat exchanger 1. More particularly, the fluid is admitted into the first manifold 12 via the first sleeve 16, the first sleeve 16 being connected to the fluid circuit outside the heat exchanger. heat 1. From the first collector 12, the fluid is distributed and circulates within the various tubes 2 of the invention, and in the illustrated cases where an intermediate wall is formed inside the tube, within the various sub-tubes. -channels formed in each of these tubes. The fluid flowing between the upstream end 20, 21 and the downstream end 22 of the tubes 2 will be stirred by the perturbation devices 4 disposed within the tubes 2. After its circulation along the tubes 2, the fluid is collected in the second collector 14, then sent into the external circuit through the second sleeve 18.
  • a flow of air circulates in the space 10 between the tubes 2 of the heat exchanger 1.
  • the fluid will exchange calories with the air flow via the walls of the tube 2 and the dissipators 8 arranged in the space 10 between the tubes 2.
  • the fluid circulating within the tubes 2 will transfer calories to the walls of the tube 2 and the dissipators 8 arranged in contact with the walls of the tube 2, so that the air flow, in contact with the heatsinks 8, can absorb the heat diffused by the heatsinks 8, thus raising its temperature.
  • FIG. 8 illustrates the upper wall 28 on which a plurality of pairs of disturbance devices are made.
  • the arrangement of the perturbation devices has an effect on the flow of fluid inside the tube and the mixing of this fluid that is made, but it will be understood that the passages that will follow on the realization of a disturbance device in particular apply with other arrangements of disturbance devices along the tube.
  • a disturbance device 4 is formed on this upper wall of the tube by a plurality of local recesses 100 arranged in a series taking the form of a chevron, that is to say with essentially two branches 44, 46 which join together at one of their ends to form a tip 48. As has been previously stated, there is also distinguished on the disturbance device a free end 440, 460 branches opposite the tip.
  • a first local recess 101 is formed to form said tip 48 and second local recesses 102 are formed to respectively form these free ends 440, 460.
  • Local third recesses 103 are arranged between the first local recess 101 and the second local recesses 102 to each form a branch 44, 46.
  • a single third local recess 103 is disposed between the first local depression forming the tip of the rafter and the second local depression forming the free end of the branch, this unique third local depression 103 forming the body of the branch 44, 46 corresponding.
  • a plurality of local third recess 103 here two, are arranged side by side to form one of the branches of the chevron.
  • each local depression 100 results from a deformation of the wall and thus comprises a top 140 which extends inside the tube, a joining edge 152 with the wall of the tube corresponding, and a flared connection portion 110 which connects the vertex to this junction edge.
  • the shape of the flared connection portion 110 is defined by the shape of the tool carrying the pattern used for the deformation of the wall of the tube, and it is particularly in what is illustrated frustoconical. In the configuration illustrated in FIGS.
  • the chevron is oriented with respect to the direction of flow E so that the point of the chevron forms a leading edge, that is to say the portion of the chevron impacted by first by the fluid flowing in the tube, and so that the free ends of the branches respectively form a trailing edge, that is to say the portion of the chevron impacted last by the fluid flowing in the tube.
  • the first local depression 101 is intended to form the tip and therefore the leading edge of the chevron
  • the second local recesses 102 are intended to form the free ends of the chevron and thus the trailing edges of the chevron.
  • the trailing edges should have similar shapes, so that at least the second local indentations are made by the same patterns.
  • all local depressions are made by the same pattern, namely a circular shaped punch, and as a result the flared connection portions 110 all have the same shape.
  • the spacing of the local depressions relative to each other, and more particularly the separation of a local depression relative to the local depression immediately adjacent to the series, is defined according to the shape that one wishes to give chevron composed by these different local depressions.
  • the local recesses will be very close to each other.
  • the local recesses may be spaced from each other and the disturbance device As an example, it may present a single third local depression per branch as illustrated in Figures 8 and 9.
  • At least the third local recesses 103 are made close to each other so that the flared connection portion 120 of a third local recess overlaps with the flared connection portion of a third neighboring local recess and forms a in this way, an overlap zone 122, visible in particular in FIGS. 11 and 12. A continuity of the segments connecting the leading edge and the trailing edge is thus generated, and it is ensured that the fluid does not pass through the chevron through holes left in the branches between two local indentations.
  • FIG. 11 illustrates the aforementioned use of circular patterns, with here two third local recesses provided for each branch, so that it clearly appears that the flared connection portion 110 of each local recess 100 overlaps with the part flared connection of each neighboring local depression.
  • Figure 12 illustrates local depressions made by rectangular patterns, which gives the chevron thus formed a stepped shape. Again, the number and approximation of the local recesses relative to each other allows to obtain a continuous chevron, that is to say without interruption between the leading edge and the trailing edges.
  • the rectangular patterns are arranged parallel to each other, but one could provide an inclination of the local recesses relative to each other to facilitate the flow of the fluid impacting the chevron thus composed.
  • Figure 13 illustrates a variant in which the patterns used to achieve the local dents differ depending on the area of the chevron they participate to achieve.
  • the free ends forming the trailing edges, or the leading edges according to the orientation of the chevron in the tube are made with patterns of the same shape, here circular.
  • the third local indentations are made with rectangle-shaped patterns, straight, aligned on the straight line connecting the vertex to the corresponding free end of the chevron.
  • the first local sink is made with a sharp shape pattern.
  • a form of elementary pattern is advantageously associated with the function of the zone of the chevron that this elementary pattern participates in producing: the pointed form at the top of the chevron facilitates the deviation of the fluid on either side of the chevron, the rectilinear shape on the branches facilitates the guiding of the fluid along the branches, towards the trailing edges, and the rounded shape of these trailing edges allows continuity without eddy of the passage of the fluid. It is understood from the foregoing that a method of manufacturing a heat exchanger tube according to the third embodiment of the invention as previously described is specific in that it comprises a plurality of driving steps.
  • several depression steps are performed on a defined zone of a wall forming the tube.
  • Several other driving steps are provided for the formation of other disturbance devices, and this simultaneously or later than those provided for the formation of the first device of disturbance.
  • the plurality of depressing steps can be performed here also successively or simultaneously.
  • the driving steps are advantageously carried out successively, so that the formation of a local depression and in particular of its flared connection portion comes to overlap with the previous local depression, and in particular its flared connection portion.

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Abstract

Tube pour échangeur de chaleur avec dispositif de perturbation Un tube (2) pour échangeur de chaleur comprenant au moins un dispositif de perturbation (4) de l'écoulement d'un fluide apte à s'écouler dans le tube, le dispositif de perturbation (4) consistant en un enfoncement local d'une paroi du tube vers l'intérieur du tube (42) et présentant la forme d'un chevron (43), le chevron (43) comprenant au moins une première branche (44) et une deuxième branche (46) s'écartant depuis une pointe (48) vers une extrémité libre (440, 460).

Description

TUBE POUR ECHANGEUR DE CHALEUR AVEC DISPOSITIF DE
PERTURBATION
Le domaine de la présente invention est celui des échangeurs de chaleur, notamment destinés à équiper les boucles de climatisation des véhicules automobiles ou à refroidir le moteur d'un véhicule.
Les échangeurs de chaleur équipant notamment 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 tubes, l'échangeur étant constitué d'un empilement de tubes brasés entre eux et agencés pour définir les espaces où circulent les fluides.
Au sein des échangeurs de chaleur et des circuits thermodynamiques auxquels ils sont rattachés, les fluides circulent en dissipant ou en absorbant de l'énergie thermique. L'efficacité des échangeurs de chaleur et des circuits thermodynamiques est principalement déterminée par les échanges thermiques entre les fluides les parcourant. Il est donc recherché la conception d'échangeurs thermiques dans lesquels les échanges thermiques entre les fluides circulant en leur sein sont optimisés. Dans ce but, on peut notamment viser un brassage de chaque fluide au sein de l'espace dans lequel ce fluide circule, dans le but d'augmenter les échanges thermiques entre les fluides, et il est connu d'équiper les échangeurs de chaleur de dispositifs de perturbation de l'écoulement des fluides. On comprend que pour augmenter le brassage des fluides, il est possible d'augmenter le nombre de dispositifs de perturbation et on peut chercher ainsi à les rapprocher les uns des autres. Mais cette solution, si elle permet d'améliorer le brassage et la quantité d'échange thermique, ne répond pas de manière satisfaisante au problème mentionné d'optimiser les échanges thermiques car la multiplication des dispositifs de perturbation occasionne une perte de charge importante qui limite la circulation des fluides et donc l'efficacité de l'échangeur de chaleur.
Le but de la présente invention est donc de résoudre les inconvénients décrits ci- dessus en concevant un tube pour un échangeur de chaleur agencé pour améliorer l'échange thermique entre les fluides parcourant l'échangeur de chaleur, en limitant notamment les pertes de charge subies par ces fluides, le tube étant par ailleurs configuré pour être réalisé par des opérations simples d'usinage et des outillages correspondants de formes simples et donc peu coûteux.
Dans ce contexte, l'invention a donc pour objet un tube pour échangeur de chaleur comprenant au moins un dispositif de perturbation de l'écoulement d'un fluide apte à s'écouler dans le tube, le dispositif de perturbation consistant en un enfoncement local d'une paroi du tube vers l'intérieur du tube et présentant la forme d'un chevron, le chevron comprenant au moins une première branche et une deuxième branche s'écartant depuis une pointe vers une extrémité libre.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le tube définit un canal de circulation de fluide apte à s'écouler principalement selon une première direction dans le tube et comprend une pluralité de dispositifs de perturbation de l'écoulement de ce fluide le long du canal de circulation. Les dispositifs de perturbation consistent respectivement en un enfoncement local d'une paroi du tube vers l'intérieur du tube présentant la forme d'un chevron. Ces dispositifs de perturbation sont agencés le long du canal de circulation de fluide de sorte qu'une bande de section transversale du tube, de dimension longitudinale égale à celle d'un dispositif de perturbation et comprenant un dispositif de perturbation dans son intégralité comprend uniquement ce dispositif de perturbation. Cet agencement permet d'améliorer le phénomène de brassage, ce qui augmente les échanges thermiques entre les fluides, tout en offrant un bon compromis entre échanges thermiques et perte de charge, de façon à améliorer la performance et l'efficacité des échangeurs de chaleur.
Le tube selon ce premier mode de réalisation de l'invention comprend avantageusement l'une quelconque au moins des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- la section du tube considérée est une section transversale du tube, c'est-à-dire selon un plan perpendiculaire à la direction d'écoulement du fluide le long du tube ;
- le chevron formant le dispositif de perturbation comprend au moins deux branches s'écartant depuis une pointe, une branche étant défini par une longueur comprise entre 1,55 et 30 millimètres ; la longueur est mesurée depuis une première extrémité d'une branche jusqu'à une deuxième extrémité de la même branche rejoignant l'autre branche pour former la pointe ;
- la première branche du chevron présente la même longueur que la deuxième branche ; - les branches du chevron de tous les dispositifs de perturbation ont la même longueur ;
- une branche du chevron formant le dispositif de perturbation est agencée selon un angle d'écartement par rapport à un sens d'écoulement du fluide compris entre 20 et l60° ; - les deux branches du chevron formant le dispositif de perturbation sont agencées par rapport au sens d'écoulement du fluide selon le même angle ;
- les branches des chevrons formant les dispositifs de perturbation sont toutes disposées par rapport au sens d'écoulement du fluide selon le même angle ;
- l'angle selon lequel les branches des dispositifs de perturbation du tube sont disposées par rapport au sens d'écoulement du fluide diminue progressivement entre l'extrémité amont et l'extrémité aval ; l'extrémité amont et l'extrémité aval du tube sont identifiées par rapport au sens d'écoulement du fluide au sein du tube ; cette diminution peut être constante, la différence de l'angle entre deux chevrons consécutifs étant égale quels que soient les chevrons consécutifs concernés, ou être progressive, la diminution étant plus importante à mesure que l'on se rapproche de l'une ou de l'autre des extrémités du tube ;
- le dispositif de perturbation est défini par une hauteur comprise entre 0,1 et 0,5 millimètres, la hauteur étant mesurée entre une face intérieure de la paroi du tube depuis laquelle s'étend le dispositif de perturbation et un sommet du dispositif de perturbation, selon une direction perpendiculaire à la paroi du tube ; avantageusement, le dispositif de perturbation a une hauteur comprise entre 0,1 et 0,3 millimètres ; cette gamme de hauteur permet d'augmenter la perturbation du fluide traversant le tube selon l'invention, tout en limitant l'augmentation des pertes de charge liées à la perturbation de l'écoulement du fluide ;
- les chevrons formant les dispositifs de perturbation ont tous la même hauteur ; alternativement, la hauteur des dispositifs de perturbation augmente progressivement entre une extrémité amont du tube et une extrémité aval du tube opposée à l'extrémité amont du tube ; cette augmentation peut être constante, la différence de hauteur entre deux chevrons consécutifs étant égale quels que soient les chevrons consécutifs concernés, ou être progressive, l'augmentation étant plus importante à mesure que l'on se rapproche de l'une ou de l'autre des extrémités du tube ;
- le dispositif de perturbation est défini par une épaisseur comprise entre 0,5 et 5 millimètres ; l'épaisseur est mesurée entre un plan passant par le milieu de la branche au sommet du dispositif de perturbation et un plan parallèle passant par un bord de jonction du dispositif de perturbation avec la paroi du tube correspondante ;
- les chevrons de tous les dispositifs de perturbation ont la même épaisseur ;
- les dispositifs de perturbation sont disposés sur au moins une paroi du tube ;
- les dispositifs de perturbation sont disposés sur deux parois en regard du tube ;
- les dispositifs de perturbation sont agencés en alternance sur une paroi supérieure et sur une paroi inférieure opposée, en étant tous agencés à l'intérieur du canal défini entre ces deux parois ;
- le chevron formant le dispositif de perturbation agencé sur une première paroi est orienté dans un sens opposé à un sens dans lequel est orienté le chevron formant un dispositif de perturbation sur la deuxième paroi ;
- les dispositifs de perturbation sont alignés selon la direction longitudinale du tube en au moins deux lignes, un écartement entre deux lignes successives étant compris entre 1,5 et 30 millimètres ; l'écartement correspond à la distance entre deux lignes adjacentes de dispositifs de perturbation, agencées sur la même paroi du tube ; l'écartement entre deux lignes adjacentes se mesure entre la pointe d'un chevron formant un dispositif de perturbation d'une première ligne et la pointe d'un chevron formant un dispositif de perturbation de la deuxième ligne ; avantageusement, la distance interligne est comprise entre 3 et 5 millimètres ;
- l'écartement entre deux lignes de dispositifs de perturbation est identique sur tout le tube, et plus particulièrement, l'écartement entre deux lignes adjacentes est constant de l'extrémité amont du tube à l'extrémité avale du tube ;
- l'écartement entre toutes les lignes est identique, c'est-à-dire que l'écartement entre deux lignes adjacentes est le même quelles que soient les lignes adjacentes considérées ;
- les dispositifs de perturbation d'au moins une première ligne sont agencés avec un décalage longitudinal par rapport aux dispositifs de perturbation d'au moins une deuxième ligne ;
- deux dispositifs de perturbation successifs d'une même ligne sont espacés d'un pas compris entre 1,5 et 30 millimètres ; le pas se mesure entre la pointe d'un chevron d'un premier dispositif de perturbation et la pointe d'un chevron d'un deuxième dispositif de perturbation adjacent du premier dispositif de perturbation. Avantageusement, le pas entre deux dispositifs de perturbation agencés consécutivement sur une même ligne est compris entre 5 et 10 millimètres ;
- le pas entre les chevrons d'une même ligne est identique pour chaque série de chevrons d'une même ligne ;
- le pas entre les chevrons augmente progressivement entre l'extrémité amont du tube et l'extrémité aval du tube ;
- le dispositif de perturbation est issu de matière avec le tube le portant ; en d'autres termes, le tube et le dispositif de perturbation sont fabriqués à partir du même bloc de matière, l'un ne pouvant être séparé de l'autre sans entrainer la destruction du tube ;
- le dispositif de perturbation est fabriqué par emboutissage, par estampage, ou par fabrication additive métallique ;
- le tube comporte une paroi intermédiaire divisant le conduit interne défini à l'intérieur du tube en deux sous-canaux ; les chevrons formant dispositifs de perturbation sont agencés sur l'un et l'autre des sous-canaux ; les chevrons sont agencés symétriquement, par rapport à la paroi intermédiaire, dans l'un et l'autre des sous-canaux.
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, le tube configuré de sorte qu'au moins un paramètre géométrique de la forme de chevron a une valeur qui évolue entre la pointe et chacune des extrémités libres des branches.
Cet agencement permet d'améliorer le phénomène de brassage, ce qui augmente les échanges thermiques entre les fluides, tout en offrant un bon compromis entre échanges thermiques et perte de charge, de façon à améliorer la performance et l'efficacité des échangeurs de chaleur.
Le tube selon ce deuxième mode de réalisation de l'invention comprend avantageusement l'une quelconque au moins des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- le paramètre géométrique qui évolue est la largeur de chacune des branches, la valeur de la largeur de chacune des branches à la pointe étant supérieure à la valeur de la largeur de chacune des extrémités libres des branches ;
- le paramètre géométrique qui évolue est l'angle formé entre les branches du chevron, la valeur de l'angle à la pointe étant inférieure à la valeur de l'angle aux extrémités libres des branches ; - le paramètre géométrique qui évolue est la hauteur du chevron, la valeur de la hauteur à la pointe (48) étant supérieure à la valeur de la hauteur de chacune des extrémités libres des branches ;
- une hauteur est mesurée entre une face intérieure de la paroi du tube depuis laquelle s'étend le dispositif de perturbation et un sommet du dispositif de perturbation, selon une direction perpendiculaire à la paroi du tube ; le sommet du dispositif de perturbation est le point d'une section considérée le plus distant de la paroi du tube depuis laquelle le dispositif de perturbation s'étend ; ainsi, la hauteur de la pointe d'un dispositif de perturbation est mesurée entre la face intérieure de la paroi du tube et le sommet de la pointe du chevron du dispositif de perturbation, selon une direction perpendiculaire à la paroi du tube ; de même, la hauteur de l'extrémité libre d'une branche d'un dispositif de perturbation est mesurée entre la face intérieure de la paroi du tube et le sommet de l'extrémité libre de la branche considérée, selon une direction perpendiculaire à la paroi du tube ;
- le chevron est symétrique ; plus particulièrement, le chevron est symétrique par rapport à un plan perpendiculaire à la paroi dont il est issu, passant par la pointe et parallèle à un sens d'écoulement du fluide au sein du tube ;
- les extrémités libres des branches d'un dispositif de perturbation sont alignées transversalement ; en d'autres termes, les extrémités libres des branches d'un dispositif de perturbation sont positionnées sur une ligne perpendiculaire à la direction d'écoulement du fluide ; dans cette disposition, l'écoulement du fluide venant impacter le chevron vient impacter en même temps les deux extrémités libres des branches d'un même dispositif de perturbation ;
- la valeur de la hauteur de la pointe est égale ou sensiblement égale à deux fois la valeur de la hauteur d'une extrémité libre d'une branche ;
- alternativement, la valeur de la hauteur de la pointe est égale ou sensiblement égale à la moitié de la valeur de la hauteur d'une extrémité libre d'une branche, la valeur de la largeur de chacune des branches à la pointe étant alors égale ou sensiblement égale à deux fois la valeur de la largeur d'une extrémité libre d'une branche ;
- la valeur de la hauteur de la pointe est égale ou sensiblement égale à la somme des valeurs de hauteur de chacune des extrémités libres d'une branche ;
- dans ce qui précède, et par la suite, « sensiblement égale » signifie ici que la valeur d'une hauteur de la pointe peut ne pas être deux fois supérieure à la valeur de la hauteur d'une extrémité libre d'une branche mais comprise dans une plage de valeurs entourant à 3% près la valeur représentative du double de la hauteur d'une extrémité libre d'une branche ; cette différence est notamment prévue pour prendre en compte les tolérances de fabrication du tube ou de l'un de ses éléments ; - le passage entre la hauteur de la pointe et la hauteur différente de l'extrémité libre d'une branche se fait de manière progressive, c'est-à-dire que le passage de la pointe à l'extrémité libre d'une branche forme une rampe régulière ;
- le tube comprend une pluralité de dispositifs de perturbation pour lesquels la valeur de la hauteur de la pointe est supérieure à la valeur de la hauteur de chacune des extrémités libres des branches ;
- les dispositifs de perturbation sont agencés en série entre une première extrémité longitudinale du tube et une deuxième extrémité longitudinale du tube, au moins une des valeurs de hauteur augmentant d'un dispositif à l'autre de ladite série ;
- la première extrémité longitudinale du tube est une extrémité amont du tube, la deuxième extrémité longitudinale du tube étant une extrémité aval du tube, selon le sens de circulation du fluide au sein du tube ;
- les dispositifs de perturbation sont agencés en série entre une première extrémité longitudinale du tube et une deuxième extrémité longitudinale du tube, la valeur de la hauteur de la pointe et la valeur de la hauteur de chacune des extrémités libres des branches augmentant d'un dispositif à l'autre de ladite série ;
- un premier dispositif de perturbation est agencé dans un premier sens, un deuxième dispositif de perturbation étant agencé dans un deuxième sens opposé au premier sens, et dans lequel, un dispositif de perturbation étant défini par une surface d'attaque qui est la surface du dispositif de perturbation exposée la première au fluide s'écoulant au sein du tube, la surface d'attaque du premier dispositif de perturbation est égale à la surface d'attaque du deuxième dispositif de perturbation ;
- la surface d'attaque des dispositifs de perturbation augmente entre une première extrémité longitudinale du tube et une deuxième extrémité longitudinale du tube ;
- la valeur de la hauteur de la pointe est comprise entre 0,1 et 0,5 millimètres. Préférentiellement, la valeur de la hauteur de la pointe est comprise entre 0,3 et 0,5 millimètre, la valeur de l'extrémité libre d'une branche étant comprise entre 0,15 et 0,25 millimètre ; - une branche étant défini par une longueur comprise entre 1,55 et 30 millimètres ; la longueur est mesurée depuis une première extrémité d'une branche jusqu'à une deuxième extrémité de la même branche rejoignant l'autre branche pour former la pointe ;
- la première branche du chevron présente la même longueur que la deuxième branche ;
- les branches du chevron de tous les dispositifs de perturbation ont la même longueur ;
- une branche du chevron formant le dispositif de perturbation est agencée selon un angle d'écartement par rapport à un sens d'écoulement du fluide compris entre 20 et l60° ;
- les deux branches du chevron formant le dispositif de perturbation sont agencées par rapport au sens d'écoulement du fluide selon le même angle ;
- les branches des chevrons formant les dispositifs de perturbation sont toutes disposées par rapport au sens d'écoulement du fluide selon le même angle ;
- l'angle selon lequel les branches des dispositifs de perturbation du tube sont disposées par rapport au sens d'écoulement du fluide diminue progressivement entre l'extrémité amont et l'extrémité aval ; l'extrémité amont et l'extrémité aval du tube sont identifiées par rapport au sens d'écoulement du fluide au sein du tube ; cette diminution peut être constante, la différence de l'angle entre deux chevrons consécutifs étant égale quels que soient les chevrons consécutifs concernés, ou être progressive, la diminution étant plus importante à mesure que l'on se rapproche de l'une ou de l'autre des extrémités du tube ;
- le dispositif de perturbation est défini par une épaisseur comprise entre 0,5 et 5 millimètres ; l'épaisseur est mesurée entre un plan passant par le milieu de la branche au sommet du dispositif de perturbation et un plan parallèle passant par un bord de jonction du dispositif de perturbation avec la paroi du tube correspondante ;
- les chevrons de tous les dispositifs de perturbation ont la même épaisseur ;
- les dispositifs de perturbation sont disposés sur au moins une paroi du tube ;
- les dispositifs de perturbation sont disposés sur deux parois en regard du tube ;
- les dispositifs de perturbation sont agencés en alternance sur une paroi supérieure et sur une paroi inférieure opposée, en étant tous agencés à l'intérieur du canal défini entre ces deux parois ; - le chevron formant le dispositif de perturbation agencé sur une première paroi est orienté dans un sens opposé à un sens dans lequel est orienté le chevron formant un dispositif de perturbation sur la deuxième paroi ;
- les dispositifs de perturbation sont alignés selon la direction longitudinale du tube en au moins deux lignes, un écartement entre deux lignes successives étant compris entre 1,5 et
30 millimètres ; l'écartement correspond à la distance entre deux lignes adjacentes de dispositifs de perturbation, agencées sur la même paroi du tube ; l'écartement entre deux lignes adjacentes se mesure entre la pointe d'un chevron formant un dispositif de perturbation d'une première ligne et la pointe d'un chevron formant un dispositif de perturbation de la deuxième ligne ; avantageusement, la distance interligne est comprise entre 3 et 5 millimètres ;
- l'écartement entre deux lignes de dispositifs de perturbation est identique sur tout le tube, et plus particulièrement, l'écartement entre deux lignes adjacentes est constant de l'extrémité amont du tube à l'extrémité avale du tube ; - l'écartement entre toutes les lignes est identique, c'est-à-dire que l'écartement entre deux lignes adjacentes est le même quelles que soient les lignes adjacentes considérées ;
- les dispositifs de perturbation d'au moins une première ligne sont agencés avec un décalage longitudinal par rapport aux dispositifs de perturbation d'au moins une deuxième ligne ; - deux dispositifs de perturbation successifs d'une même ligne sont espacés d'un pas compris entre 1,5 et 30 millimètres ; le pas se mesure entre la pointe d'un chevron d'un premier dispositif de perturbation et la pointe d'un chevron d'un deuxième dispositif de perturbation adjacent du premier dispositif de perturbation ; avantageusement, le pas entre deux dispositifs de perturbation agencés consécutivement sur une même ligne est compris entre 5 et 10 millimètres ;
- le pas entre les chevrons d'une même ligne est identique pour chaque série de chevrons d'une même ligne ;
- le pas entre les chevrons augmente progressivement entre l'extrémité amont du tube et l'extrémité aval du tube ; - le dispositif de perturbation est issu de matière avec le tube le portant ; en d'autres termes, le tube et le dispositif de perturbation sont fabriqués à partir du même bloc de matière, l'un ne pouvant être séparé de l'autre sans entrainer la destruction du tube ; - le dispositif de perturbation est fabriqué par emboutissage, par estampage, ou par fabrication additive métallique ;
- le tube comporte une paroi intermédiaire divisant le conduit interne défini à l'intérieur du tube en deux sous-canaux ; les chevrons formant dispositifs de perturbation sont agencés sur l'un et l'autre des sous-canaux ; les chevrons sont agencés symétriquement, par rapport à la paroi intermédiaire, dans l'un et l'autre des sous-canaux.
Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, l'au moins un dispositif de perturbation du tube est formé par une pluralité d'enfoncements locaux d'une paroi du tube vers l'intérieur du tube, lesdits enfoncements locaux étant agencés les uns par rapport aux autres de manière à présenter la forme d'un chevron.
Cet agencement en chevron permet d'améliorer le phénomène de brassage, ce qui augmente les échanges thermiques entre les fluides, tout en offrant un bon compromis entre échanges thermiques et perte de charge, de façon à améliorer la performance et l'efficacité des échangeurs de chaleur. Par ailleurs, l'obtention de cette forme de chevron par une pluralité d'enfoncements locaux permet de réaliser une forme complexe comme le chevron par une pluralité d'enfoncements locaux de formes élémentaires, simplifiant la conception de l'outillage nécessaire et donc le coût d'obtention de ces dispositifs de perturbation en chevron sur le tube.
Le tube selon ce troisième mode de réalisation de l'invention comprend avantageusement l'une quelconque au moins des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- le chevron comprend au moins une pointe, deux branches se rejoignant à une extrémité pour former la pointe et présentant une extrémité libre à l'opposé de la pointe ; selon l'orientation du chevron dans le tube, la pointe et les extrémités libres peuvent former un ou plusieurs bords d'attaque et bord de fuite, les branches formant des segments réalisant une liaison entre le bord d'attaque et un bord de fuite ;
- un premier enfoncement local est réalisé pour former ladite pointe et des deuxièmes enfoncements locaux sont réalisés pour former respectivement une des extrémités libres des deux branches ;
- des troisièmes enfoncements locaux sont disposés entre le premier enfoncement local et un deuxième enfoncement local pour former une branche ;
- chaque enfoncement local comporte un sommet et un bord de jonction avec ladite paroi du tube, l'enfoncement local comprenant une partie de raccordement évasée entre le bord de jonction et le sommet, les segments étant réalisés par le recouvrement des parties de raccordement évasées ;
- le bord de jonction est dans le plan de la paroi du tube dans laquelle sont réalisées les enfoncements locaux ; plus particulièrement, le bord de jonction de chaque enfoncement local est compris dans le plan de la face intérieure de cette paroi du tube, c'est-à-dire la face tournée à l'opposé du canal de circulation de fluide ménagé à l'intérieur du tube ;
- les contours du chevron sont plus particulièrement réalisés par l'agencement en série des parties de raccordement évasées des enfoncements locaux agencés les uns après les autres sur la paroi ;
- les enfoncements locaux sont agencés en série de manière à ce que la partie de raccordement évasée d'un enfoncement local se chevauche avec la partie de raccordement évasée d'un enfoncement local voisin de cette série ; les contours du chevron, et notamment les segments, présentent ainsi une continuité permettant un guidage efficace du fluide du bord d'attaque aux bords de fuite ;
- au moins les troisièmes enfoncements locaux sont réalisés à proximité les uns des autres de sorte que la partie de raccordement évasée d'un troisième enfoncement local se chevauche avec la partie de raccordement évasée d'un troisième enfoncement local voisin ;
- les parties de raccordement évasées ont la même forme d'un enfoncement local à l'autre, notamment pour une même série de ces enfoncements locaux formant chevron ;
- en variante, pour un dispositif de perturbation présentant la forme d'un chevron avec deux branches se reliant en une pointe, le motif utilisé pour réaliser l'enfoncement local associé à la pointe du chevron et/ou les motifs utilisés pour réaliser l'enfoncement local associés aux extrémités libres des branches du chevrons peuvent être différents du motif utilisé de façon répétée pour former les segments reliant la pointe aux extrémités libres ;
- un dispositif de perturbation est réalisé à partir d'une pluralité de motifs élémentaires qui permettent chacun la mise en œuvre d'un enfoncement local ; les motifs élémentaires utilisés pour réalisés les enfoncement locaux d'un dispositif de perturbation peuvent être tous les mêmes ; en variante, le dispositif de perturbation peut être obtenu par une combinaison de motifs élémentaires ; on peut prévoir un motif élémentaire spécifique pour l'enfoncement local correspondant au bord d'attaque, un motif élémentaire spécifique pour l'enfoncement local correspondant au(x) bord (s) de fuite et des motifs élémentaires spécifiques pour les enfoncements locaux correspondant aux segments ;
- le chevron formant le dispositif de perturbation comprend au moins deux branches s'écartant depuis une pointe, une branche étant défini par une longueur comprise entre 1,55 et 30 millimètres ; la longueur est mesurée depuis une première extrémité d'une branche jusqu'à une deuxième extrémité de la même branche rejoignant l'autre branche pour former la pointe ;
- la première branche du chevron présente la même longueur que la deuxième branche ; - les branches du chevron de tous les dispositifs de perturbation ont la même longueur ;
- une branche du chevron formant le dispositif de perturbation est agencée selon un angle d'écartement par rapport à un sens d'écoulement du fluide compris entre 20 et l60° ;
- les deux branches du chevron formant le dispositif de perturbation sont agencées par rapport au sens d'écoulement du fluide selon le même angle ;
- les branches des chevrons formant les dispositifs de perturbation sont toutes disposées par rapport au sens d'écoulement du fluide selon le même angle ;
- l'angle selon lequel les branches des dispositifs de perturbation du tube sont disposées par rapport au sens d'écoulement du fluide diminue progressivement entre l'extrémité amont et l'extrémité aval ; l'extrémité amont et l'extrémité aval du tube sont identifiées par rapport au sens d'écoulement du fluide au sein du tube ; cette diminution peut être constante, la différence de l'angle entre deux chevrons consécutifs étant égale quels que soient les chevrons consécutifs concernés, ou être progressive, la diminution étant plus importante à mesure que l'on se rapproche de l'une ou de l'autre des extrémités du tube ; - le dispositif de perturbation est défini par une hauteur comprise entre 0,1 et 0,5 millimètres, la hauteur étant mesurée entre une face intérieure de la paroi du tube depuis laquelle s'étend le dispositif de perturbation et un sommet du dispositif de perturbation, selon une direction perpendiculaire à la paroi du tube ; avantageusement, le dispositif de perturbation a une hauteur comprise entre 0,1 et 0,3 millimètres ; cette gamme de hauteur permet d'augmenter la perturbation du fluide traversant le tube selon l'invention, tout en limitant l'augmentation des pertes de charge liées à la perturbation de l'écoulement du fluide ;
- les chevrons formant les dispositifs de perturbation ont tous la même hauteur ; alternativement, la hauteur des dispositifs de perturbation augmente progressivement entre une extrémité amont du tube et une extrémité aval du tube opposée à l'extrémité amont du tube ; cette augmentation peut être constante, la différence de hauteur entre deux chevrons consécutifs étant égale quels que soient les chevrons consécutifs concernés, ou être progressive, l'augmentation étant plus importante à mesure que l'on se rapproche de l'une ou de l'autre des extrémités du tube ;
- le dispositif de perturbation est défini par une épaisseur comprise entre 0,5 et 5 millimètres ; l'épaisseur est mesurée entre un plan passant par le milieu de la branche au sommet du dispositif de perturbation et un plan parallèle passant par un bord de jonction du dispositif de perturbation avec la paroi du tube correspondante ;
- les chevrons de tous les dispositifs de perturbation ont la même épaisseur ;
- les dispositifs de perturbation sont disposés sur au moins une paroi du tube ;
- les dispositifs de perturbation sont disposés sur deux parois en regard du tube ; - les dispositifs de perturbation sont agencés en alternance sur une paroi supérieure et sur une paroi inférieure opposée, en étant tous agencés à l'intérieur du canal défini entre ces deux parois ;
- le chevron formant le dispositif de perturbation agencé sur une première paroi est orienté dans un sens opposé à un sens dans lequel est orienté le chevron formant un dispositif de perturbation sur la deuxième paroi ;
- les dispositifs de perturbation sont alignés selon la direction longitudinale du tube en au moins deux lignes, un écartement entre deux lignes successives étant compris entre 1,5 et 30 millimètres ; l'écartement correspond à la distance entre deux lignes adjacentes de dispositifs de perturbation, agencées sur la même paroi du tube ; l'écartement entre deux lignes adjacentes se mesure entre la pointe d'un chevron formant un dispositif de perturbation d'une première ligne et la pointe d'un chevron formant un dispositif de perturbation de la deuxième ligne. Avantageusement, la distance interligne est comprise entre 3 et 5 millimètres ;
- l'écartement entre deux lignes de dispositifs de perturbation est identique sur tout le tube, et plus particulièrement, l'écartement entre deux lignes adjacentes est constant de l'extrémité amont du tube à l'extrémité avale du tube ;
- l'écartement entre toutes les lignes est identique, c'est-à-dire que l'écartement entre deux lignes adjacentes est le même quelles que soient les lignes adjacentes considérées ;
- les dispositifs de perturbation d'au moins une première ligne sont agencés avec un décalage longitudinal par rapport aux dispositifs de perturbation d'au moins une deuxième ligne ; - deux dispositifs de perturbation successifs d'une même ligne sont espacés d'un pas compris entre 1,5 et 30 millimètres ; le pas se mesure entre la pointe d'un chevron d'un premier dispositif de perturbation et la pointe d'un chevron d'un deuxième dispositif de perturbation adjacent du premier dispositif de perturbation ; avantageusement, le pas entre deux dispositifs de perturbation agencés consécutivement sur une même ligne est compris entre 5 et 10 millimètres ;
- le pas entre les chevrons d'une même ligne est identique pour chaque série de chevrons d'une même ligne ;
- le pas entre les chevrons augmente progressivement entre l'extrémité amont du tube et l'extrémité aval du tube ;
- le dispositif de perturbation, formé par la pluralité d'enfoncements locaux, est issu de matière avec le tube le portant ; en d'autres termes, le tube et le dispositif de perturbation sont fabriqués à partir du même bloc de matière, l'un ne pouvant être séparé de l'autre sans entraîner la destruction du tube ; - le tube comporte une paroi intermédiaire divisant le conduit interne défini à l'intérieur du tube en deux sous-canaux ; les chevrons formant dispositifs de perturbation sont agencés sur l'un et l'autre des sous-canaux ; les chevrons sont agencés symétriquement, par rapport à la paroi intermédiaire, dans l'un et l'autre des sous-canaux.
L'invention concerne également un échangeur de chaleur comprenant une pluralité de tubes dont l'un au moins est conforme au tube décrit ci-dessus, les tubes définissant d'une part en interne un circuit de circulation pour un fluide apte à être perturbé sur son passage par la présence desdits chevrons formant dispositif de perturbation et définissant d'autre part entre eux un circuit de circulation pour de l'air. L'invention concerne enfin l'utilisation de cet échangeur de chaleur en tant que refroidisseur à air. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tube pour échangeur de chaleur tel que précédemment décrit, au cours duquel on réalise une pluralité d'étapes d'enfoncement d'au moins une paroi du tube, au moins un premier ensemble d'enfoncements locaux résultants de ces étapes d'enfoncement formant un chevron. Les étapes d'enfoncement peuvent être effectuées de manière successive ou simultanée, et elles sont notamment effectuées de manière successive lorsque les enfoncements locaux sont configurés pour se chevaucher pour former une continuité dans la formation du chevron.
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 représentation schématique, vue de face, d'un échangeur de chaleur constitué d'une pluralité de tubes selon l'invention, - les figures 2a et 2b sont des vues en perspective d'un tube selon les premier et deuxième modes de réalisation de l'invention,
- la figure 3 est une vue en coupe d'un tube selon l'invention, vue selon un plan perpendiculaire à la direction longitudinale du tube,
- les figures 4a et 4b sont des vues de dessus d'un dispositif de perturbation formé sur le tube selon les deuxième et troisième modes de réalisation de l'invention,
- la figure 5 est une vue schématique de côté du dispositif de perturbation de la figure 4a, légèrement en perspective pour rendre visible la branche opposée du chevron formant le dispositif de perturbation,
- la figure 6 est une vue en perspective, de dessus, d'un tube selon l'invention, la paroi inférieure du tube et les dispositifs de perturbation qui y sont ménagés, ainsi qu'une paroi intermédiaire ménagée entre les parois inférieure et supérieure étant représentés en traits fins par transparence,
- la figure 7 est une vue de dessus d'une face intérieure du tube, illustrant une variante d'agencement des dispositifs de perturbation sur une face du tube, - la figure 8 est une vue en perspective, de dessus, d'un tube selon le troisième mode de réalisation de l'invention, illustrant une pluralité de dispositifs de perturbation ménagés sur une paroi supérieure de ce tube,
- la figure 9 est une vue de détail, de dessus, d'un dispositif de perturbation ménagé sur le tube de la figure 8, - la figure 10 est une vue de dessus, schématique, d'un dispositif de perturbation selon un aspect de l'invention, dans laquelle on a représenté l'emplacement théorique les uns par rapport aux autres des enfoncements locaux à réaliser pour former le chevron du dispositif de perturbation,
- les figures 11 à 13 sont des exemples de réalisation d'un dispositif de perturbation réalisé selon l'invention par une pluralité d'enfoncements locaux, avec des enfoncements locaux de même forme circulaire (figure 11), de même forme rectangulaire (figure 12), et de formes différentes (figure 13)·
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 tubes 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.
Les termes amont et aval s'apprécient par rapport à la direction d'écoulement du fluide circulant au sein du tube de l'invention.
La figure 1 montre un échangeur de chaleur 1 selon l'invention configuré pour équiper la face avant d'un véhicule, notamment pour un véhicule automobile, et pour permettre notamment un échange de calories entre deux fluides parmi lesquels à titre d'exemple un fluide et un flux d'air. L'échangeur de chaleur comprend une pluralité de tubes 2 selon l'invention, au sein desquels circule le fluide. Les tubes 2 sont disposés parallèlement les uns aux autres selon une direction d'empilement D, ici verticale, et délimitent une pluralité de conduits dans lesquels peut circuler le fluide.
L'espace entre deux tubes 2 selon l'invention successifs délimite un espace 10 où peut circuler un flux d'air en vue d'échanger des calories avec le fluide circulant dans les tubes 2. Afin d'augmenter les échanges thermiques entre le fluide et le flux d'air, des dissipateurs 8 en forme d'ailettes sont agencés dans l'espace où circule le flux d'air. Ces dissipateurs 8 ont pour rôle d'augmenter la surface de contact avec le flux d'air pour optimiser les échanges de chaleur entre fluide et flux d'air. Afin de faciliter la lecture de la figure 1 et l'empilement vertical des tubes, les dissipateurs 8 n'ont été représentés que partiellement, étant entendu qu'ils peuvent s'étendre sur toute la dimension longitudinale des tubes entre lesquels ces dissipateurs sont agencés.
Chaque tube 2 selon l'invention est connecté à un premier collecteur 12 et à un deuxième collecteur 14 par l'intermédiaire desquels le fluide est amené à circuler et à alimenter les tubes. Le premier collecteur 12 est agencé pour répartir le fluide entrant dans l'échangeur de chaleur 1 dans les différents tubes 2 constituant ledit échangeur. Le deuxième collecteur 14 est agencé pour collecter le fluide ayant traversé les tubes 2 pour le faire sortir hors de l'échangeur de chaleur 1. Les premier et deuxième collecteurs 12 et 14 sont opposés l'un à l'autre par rapport à l'empilement de tubes 2, chaque tube s'étendant longitudinalement de sorte à être relié à une première extrémité au premier collecteur et à une deuxième extrémité au deuxième collecteur.
L'échangeur de chaleur 1 comprend par ailleurs des moyens de mise en relation de ces collecteurs avec un circuit du fluide extérieur à l'échangeur de chaleur 1 et ici non représenté. Le premier collecteur 12 est ainsi connecté à un premier embout de raccordement 16 par lequel le fluide peut entrer dans l'échangeur de chaleur 1, le deuxième collecteur 14 étant connecté à un deuxième embout de raccordement 18 par lequel le fluide peut sortir de l'échangeur de chaleur 1. La figure 2a montre un tube 2 constitutif du premier mode de réalisation de l'invention. Ce tube 2, de section essentiellement rectangulaire, comprend une extrémité amont 21 et une extrémité aval 22, défini par rapport à un sens d'écoulement E du fluide au sein du tube 2. L'extrémité amont 21 du tube 2 est connectée au premier collecteur 12 et l'extrémité aval 22 est connectée au deuxième collecteur 14. La figure 2b montre un tube 2 constitutif du deuxième mode de réalisation de l'invention. Ce tube 2, de section essentiellement rectangulaire, comprend une première extrémité longitudinale 20 du tube 2, qui est une extrémité amont, et une deuxième extrémité longitudinale 22 du tube 2, qui est une extrémité aval, l'amont et l'aval étant définis par rapport à un sens d'écoulement E du fluide au sein du tube 2. L'extrémité amont 20 du tube 2 est connectée au premier collecteur 12 et l'extrémité aval 22 est connectée au deuxième collecteur 14.
Le tube 2 selon l'invention est spécifique en ce qu'il comporte une pluralité de dispositifs de perturbation 4 de l'écoulement des fluides au sein de ce tube 2, formés respectivement par un enfoncement local d'une paroi du tube vers l'intérieur du tube, certains de ces dispositifs de perturbation étant visibles sur les figures 2a et 2b. La forme et l'agencement particuliers des dispositifs de perturbation seront décrits plus en détails ci- après.
Le tube 2 selon l'invention peut éventuellement comprendre au moins une nervure 24, agencée en travers du tube le long de sa direction d'allongement, par exemple lorsque le tube est réalisé par fabrication additive. La ou les nervures participent à augmenter la résistance mécanique du tube 2. Dans l'exemple illustré, le tube 2 comprend quatre nervures 24 disposées à intervalles réguliers, séparant le tube 2 en des portions de longueur égale. Il convient de noter que les dispositifs de perturbations 4 sont préférentiellement agencés sur le tube 2 entre deux nervures 24.
La figure 3 illustre l'agencement de l'intérieur d'un tube 2 selon l'invention. Le tube 2 présente une forme de section sensiblement rectangulaire définie par deux grandes parois, parmi lesquelles une paroi inférieure 26 et une paroi supérieure 28, et deux parois de liaison agencées aux extrémités opposées de ces grandes parois et reliant respectivement une grande paroi à l'autre pour fermer le tube 2, parmi lesquelles une première paroi verticale 30 et une deuxième paroi verticale 32. Les deux grandes parois s'étendent dans un plan défini par la direction longitudinale et la direction transversale, et les parois de liaison prolongent verticalement les bords d'extrémités transversales des grandes parois, le tube étant ouvert à ses extrémités longitudinales pour permettre la circulation du fluide d'un collecteur à l'autre.
La paroi supérieure 28 s'étend principalement dans un plan parallèle au plan dans lequel s'étend principalement la paroi inférieure 26, et les parois de liaison verticales 30, 32, s'étendent selon des directions parallèles l'une de l'autre, étant entendu, tel que cela est visible sur la figure 3, que ces parois de liaison peuvent prendre pour des raisons de procédé de fabrication une forme de demi-cercle.
Cet ensemble de parois délimite une section de passage du fluide. Le tube est ainsi caractérisé par un diamètre hydraulique compris entre 1,2 et 2 millimètres. Ce diamètre hydraulique est calculé en excluant la déformation aboutissant à la formation des dispositifs de perturbation.
Une paroi intermédiaire de liaison 34 relie la paroi supérieure 28 et la paroi inférieure 26 en séparant le tube 2 en deux sous-canaux, un premier sous-canal 36 et un deuxième sous-canal 38. La paroi intermédiaire de liaison 34 est avantageusement perpendiculaire aux grandes parois 26, 28. Cette paroi de liaison, intermédiaire en ce qu'elle est agencée à l'intérieur du tube entre les parois de liaison verticales 30, 32, est équidistante de la première paroi verticale 30 et de la deuxième paroi verticale 32. Le premier sous-canal 36 et le deuxième sous-canal 38 présentent ainsi des dimensions équivalentes, chaque sous-canal étant défini par les deux grandes parois 26, 28, la paroi intermédiaire de liaison 34, et soit la première paroi verticale 30 soit la deuxième paroi verticale 32.
Le tube 2 constitutif de l'invention présente une pluralité de dispositifs de perturbation 4. Les dispositifs de perturbation 4 s'étendent depuis la paroi du tube qui les porte, c'est-à-dire la paroi inférieure 26 et/ou la paroi supérieure 28, vers l'intérieur du tube 2, c'est-à-dire au moins partiellement en travers du conduit défini par le premier sous-canal 36 ou le deuxième sous-canal 38.
Selon le premier mode de réalisation de l'invention, les dispositifs de perturbation sont agencés, pour un canal de circulation de fluide donné, de sorte qu'une bande de section transversale du tube 20, de dimension longitudinale égale à celle d'un dispositif de perturbation et comprenant un dispositif de perturbation dans son intégralité comprend uniquement ce dispositif de perturbation. En d'autres termes, pour une telle bande de section transversale 20 du tube, c'est-à-dire pour une bande s'étendant entre un premier plan perpendiculaire à la direction d'écoulement du fluide le long du tube et un deuxième plan perpendiculaire à la direction d'écoulement du fluide et parallèle au premier plan, un unique dispositif de perturbation est compris dans cette bande.
Dans l'exemple illustré à la figure 3, pour le plan de coupe donné, des dispositifs de perturbation 4 s'étendent depuis la paroi supérieure 28 du tube 2 dans le premier sous- canal 36, et des dispositifs de perturbation s'étendent depuis la paroi inférieure 26 du tube 2 dans le deuxième sous-canal 38. On comprend que l'unicité du dispositif de perturbation dans la bande de section transversale du tube est relative à chaque canal de circulation formé pour les premier et deuxième sous-canaux. Dans un mode de réalisation où le tube ne présente pas de paroi intermédiaire, l'unicité du dispositif de perturbation dans la bande de section transversale s'entend d'une paroi verticale à l'autre. On va décrire plus particulièrement les dispositifs de perturbation s'étendant en saillie de la paroi supérieure 28 du tube 2, en notant à cet effet que la paroi supérieure 28 comprend une face intérieure 280, tournée vers l'intérieur du tube, et une face extérieure 282 tournée vers l'extérieur du tube.
Bien entendu, la description qui va suivre des dispositifs de perturbation réalisés en saillie de la paroi supérieure vaut pour les dispositifs de perturbation réalisés en saillie de la paroi inférieure.
Une hauteur 42 du dispositif de perturbation 4 est mesurée entre la face inférieure 28ο de la paroi du tube 2, depuis laquelle s'étend le dispositif de perturbation 4, et un sommet 40 qui s'étend en saillie de la face intérieure 280, la hauteur 42 étant mesurée selon une direction perpendiculaire à la face extérieure 282 de la paroi. Le sommet 40 du dispositif de perturbation 4 est le point du dispositif de perturbation 4 le plus éloigné de la paroi qui porte le dispositif de perturbation 4, étant entendu qu'il est également le point du dispositif de perturbation 4 le plus à l'intérieur du tube et du sous-canal 36, 38 correspondant. Un dispositif de perturbation 4 selon l'invention a une hauteur 42 comprise entre 0,1 millimètre et 0,5 millimètre. Avantageusement, un dispositif de perturbation 4 selon l'invention a une hauteur 42 comprise entre 0,1 et 0,3 millimètres. Dans l'exemple illustré ici, le dispositif de perturbation 4 a une hauteur 42 de 0,25 millimètre.
Il convient de noter sur la figure 3 que les dispositifs de perturbation 4 sont disposés avec une alternance longitudinale, aussi bien pour deux dispositifs de perturbation agencés sur la paroi supérieure puis la paroi inférieure d'un même sous-canal, que pour deux dispositifs de perturbation agencés sur une même grande paroi pour déboucher dans le premier sous-canal puis dans le deuxième sous-canal. C'est cette alternance longitudinale, pour un même canal de circulation, qui fait qu'une bande de section transversale du tube, de dimension longitudinale égale à celle d'un dispositif de perturbation et comprenant un dispositif de perturbation dans son intégralité, comprend uniquement ce dispositif de perturbation. De la sorte, pour un canal de circulation donné, les dispositifs de perturbation ne se chevauchent pas, ce qui permet de réaliser une perturbation de l'écoulement de fluide qui est régulière le long du canal de circulation. Cette absence de chevauchement des dispositifs de perturbation permet en outre d'agencer les chevrons dans des sens différents sur un même canal de circulation, puisque le fluide perturbé par un premier chevron reprend un écoulement régulier avant d'impacter un second chevron et qu'il est dès lors possible de maîtriser la perturbation du fluide.
Les figures 4a et 4b illustrent plus en détail la forme d'un dispositif de perturbation 4 selon l'invention. Le dispositif de perturbation 4 présente la forme d'un chevron 43, c'est-à- dire qu'il présente une forme de « V » lorsqu'il est vu de dessus. Le chevron 43 comprend ainsi deux branches, une première branche 44 et une deuxième branche 46, correspondant aux deux branches du « V », les deux branches du chevron 43 se rejoignant en une pointe 48. Chaque branche comprend une première extrémité libre et une deuxième extrémité opposée à la première extrémité libre, les deuxièmes extrémités des branches étant en contact l'une de l'autre de manière à former la pointe 48 du chevron 43.
Tel que cela est visible sur les figures 3 et 4 notamment, le dispositif de perturbation 4 présente une forme évasée à sa base, de sorte que le dispositif de perturbation va en s'agrandissant du sommet 40 à sa base formée ici par la paroi supérieure 28 du tube 2, cet évasement étant notamment dimensionné par les contraintes de process de fabrication. Les dimensions de la première branche et de la deuxième branche formant le « V » du chevron sont définies au niveau du sommet 40 du dispositif de perturbation, la hauteur 42 du dispositif de perturbation 4 étant constante sur toute la dimension transversale de ces branches.
Selon le troisième mode de réalisation de l'invention, tel que visible sur les figures 8 et 9, le chevron est formé par une pluralité d'enfoncements locaux 100 en série, qui comportent chacun un sommet 140, de sorte que le sommet 40 du chevron est réalisé de façon séquentielle, par la présence des sommets 140 successifs de chacun des enfoncements locaux. Sur la figure 4b, il a été illustré en pointillés la forme générale d'un sommet théorique du chevron, dessinée par ces sommets successifs des enfoncements locaux à distance les uns des autres est visible sur les figures 3 et 4b notamment, le dispositif de perturbation 4 présente une forme évasée à sa base, de sorte que le dispositif de perturbation va en s'agrandissant du sommet 40 à sa base formée ici par la paroi supérieure 28 du tube 2, cet évasement étant notamment dimensionné par les contraintes de procédé de fabrication. Les dimensions de la première branche et de la deuxième branche formant le « V » du chevron sont définies au niveau du sommet 40 du dispositif de perturbation, la hauteur 42 du dispositif de perturbation 4 étant constante sur toute la dimension transversale de ces branches.
Au niveau du sommet 40 du dispositif de perturbation, la longueur d'une branche est mesurée entre la première extrémité de la branche et la deuxième extrémité de la branche. Ainsi, une première longueur 444 de la première branche 44 est mesurée entre une première extrémité libre 440 de la première branche 44 et une deuxième extrémité 442 de la première branche 44· Une deuxième longueur 464 de la deuxième branche 46 est mesurée entre une première extrémité libre 460 de la deuxième branche 46 et une deuxième extrémité 462 de la deuxième branche 46, au niveau de la pointe 48.
Selon le troisième mode de réalisation de l'invention, où le dispositif de perturbation est formé par une pluralité d'enfoncements locaux en série, on comprend que l'extrémité libre 440, 460 de la branche est formée par un sommet d'un enfoncement local disposé en bout de la série d'enfoncements locaux.
Une branche du dispositif de perturbation selon l'invention a une longueur comprise entre 1,55 millimètre et 30 millimètres. Dans l'exemple exposé ici, la première longueur 444 de la première branche 44 est égale à la deuxième longueur 464 de la deuxième branche 46, étant entendu que ces longueurs pourraient être différentes l'une de l'autre.
Par ailleurs, on peut définir une dimension longitudinale d'un dispositif de perturbation dans son ensemble comme la distance 400 séparant les deux bords de jonction 52 les plus éloignées l'un de l'autre selon le sens d'écoulement E. A titre d'exemple, cette dimension longitudinale 400 peut être comprise entre 1 et 20 millimètres.
En outre, une épaisseur 50 du dispositif de perturbation 4 est mesurée entre un plan perpendiculaire à la paroi du tube correspondante, ici la paroi supérieure 28, et passant par le milieu de la branche au sommet du dispositif de perturbation, et un plan parallèle passant par un bord de jonction 52 du dispositif de perturbation 4 avec la paroi du tube correspondante. Une branche du dispositif de perturbation selon l'invention peut notamment avoir une épaisseur 50 comprise entre 0,5 et 5 millimètres. Dans l'exemple illustré, l'épaisseur 50 de la première branche 44 est égale à l'épaisseur 50 de la deuxième branche 46, étant entendu que ces épaisseurs pourraient être différentes l'une de l'autre. Tel que cela a été précisé précédemment pour le troisième mode de réalisation de l'invention, le chevron est formé par une pluralité d'enfoncements locaux 100 en série, qui comportent chacun un sommet 140 et un bord de jonction 152 avec la paroi du tube correspondante , de sorte que le bord de jonction 52 du chevron est réalisé par l'addition des bords de jonction 152 de chacun des enfoncements locaux. On comprend qu'il en résulte un profil de bord de jonction non régulier tel qu'illustré sur la figure 4b, sur laquelle il a par ailleurs été illustré en pointillés la forme générale d'un bord de jonction théorique du chevron, dessinée par ces bords de jonction 152 successifs des enfoncements locaux à distance les uns des autres.
Les figures 4a et 4b illustrent en outre l'angle d'ouverture d'un dispositif de perturbation selon l'invention, avec un angle 54, 56 défini entre une branche du chevron et une droite définie par le sens d'écoulement E. Selon l'orientation que l'on souhaite donner au chevron par rapport au sens d'écoulement du fluide, tel que cela sera décrit ci-après, cet angle peut être compris entre 20° et l60°. Dans l'exemple illustré, la première branche 44 et la deuxième branche 46 sont disposées par rapport au sens d'écoulement E du fluide avec un angle égal, ici égal à 60°, étant entendu que les angles pourraient présenter des valeurs différentes créant une dissymétrie du dispositif de perturbation.
Selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, le tube comprend au moins un dispositif de perturbation 4 consistant en un enfoncement local d'une paroi du tube vers l'intérieur du tube 42 et présentant la forme d'un chevron 43. laquelle forme de chevron ayant un paramètre géométrique avec une valeur qui évolue entre la pointe 48 et chacune des extrémités libres 440, 460 des branches 44, 46. Ce paramètre géométrique qui évolue le long de la forme de chevron peut être notamment : la largeur de chacune des branches, la valeur de la largeur de chacune des branches à la pointe 48 étant supérieure à la valeur de la largeur de chacune des extrémités libres 440, 460 des branches 44, 46 ; et/ou
l'angle formé entre les branches du chevron, la valeur de l'angle à la pointe 48 étant inférieure à la valeur de l'angle aux extrémités libres 440, 460 des branches 44, 46 ; et/ou
la hauteur du chevron, la valeur de la hauteur à la pointe 48 étant supérieure à la valeur de la hauteur 424 de chacune des extrémités libres 440, 460 des branches 44, 46.
La figure 5 illustre plus particulièrement les caractéristiques relatives à la hauteur d'un dispositif de perturbation 4.
Une hauteur du dispositif de perturbation 4 est mesurée entre la face intérieure 280 de la paroi du tube 2, depuis laquelle s'étend le dispositif de perturbation 4, et un sommet qui s'étend en saillie de la face intérieure 280, la hauteur étant mesurée selon une direction perpendiculaire à la face intérieure 280 de la paroi.
Selon ce deuxième mode de réalisation de l'invention, la hauteur du dispositif de perturbation 4 n'est pas égale en tout point du dispositif de perturbation 4. Plus particulièrement, la hauteur du dispositif de perturbation 4 est variable en ce que, au niveau de sa pointe 48, la hauteur présente une valeur différente de la valeur de hauteur du dispositif de perturbation 4 au niveau de l'extrémité libre 440, 460 d'au moins une branche 44, 46.
Tel qu'illustré sur la figure 5, une hauteur 420 de la pointe 48 est mesurée entre la face intérieure 280 de la paroi du tube 2 et un sommet 422 de la pointe 48, selon une direction perpendiculaire à la face intérieure 280 de la paroi. Et une hauteur 424 d'une extrémité libre 440, 460 d'une branche 44, 46 est mesurée entre la face intérieure 280 de la paroi du tube 2 et un sommet 426 de l'extrémité libre 440, 460 d'une branche 44, 46, selon une direction perpendiculaire à la face intérieure 280 de la paroi.
La valeur de la hauteur 420 de la pointe 48 est comprise entre 0,1 millimètre et 0,5 millimètre. Avantageusement, la valeur de la hauteur 420 de la pointe 48 est comprise entre 0,3 et 0,5 millimètres. La hauteur 424 d'une extrémité libre 440, 460 d'une branche 44, 46 est égale ou essentiellement égale à la moitié de la valeur de la hauteur 420 de la pointe 48. A ce titre, la valeur de la hauteur 424 d'une extrémité libre 440, 460 d'une branche 44, 46 est comprise entre 0,05 et 0,25 millimètres. De la sorte, la hauteur du dispositif de perturbation au niveau de sa pointe présente une valeur supérieure à la valeur de hauteur du dispositif de perturbation 4 au niveau de chacune des extrémités libres 440, 460 des branches 44, 46. Plus particulièrement, la hauteur variable du dispositif de perturbation peut être avantageusement telle que la hauteur du dispositif de perturbation au niveau de sa pointe est égale à la somme des valeurs de hauteur du dispositif de perturbation 4 au niveau de chacune des extrémités libres 440, 460 des branches 44, 46.
La transition entre le sommet 422 de la pointe 48 et le sommet 426 d'une extrémité libre 440, 460 d'une branche 44, 46 est faite par une rampe 428 régulière. Par régulière, on entend que la rampe 428 décrit une ligne droite entre le sommet 422 de la pointe 48 et le sommet 426 d'une extrémité libre 440, 460 d'une branche 44, 46.
Tel que cela a été précisé précédemment, un dispositif de perturbation 4 est agencé dans un canal de circulation de fluide dans le tube pour perturber le fluide et on peut de la sorte définir sur ce dispositif de perturbation une surface d'attaque et une surface de fuite, la surface d'attaque étant la surface du dispositif de perturbation 4 exposée la première au fluide s'écoulant au sein du tube 2 et la surface de fuite étant la surface opposé selon le sens d'écoulement du fluide.
En fonction de son orientation dans le tube 2, la surface d'attaque du dispositif de perturbation 4 est soit une première surface 430 continue, définie par la surface évasée autour de la pointe lorsque cette pointe 48 du dispositif de perturbation 4 est agencée en amont du dispositif de perturbation 4 par rapport au sens d'écoulement du fluide au sein du tube 2, soit une deuxième surface 432 discontinue définie par la somme des surfaces évasées autour des extrémités libres des branches lorsque ces extrémités libres sont agencées en amont du dispositif de perturbation 4 par rapport au sens d'écoulement du fluide au sein du tube 2. Pour un dispositif de perturbation 4 considéré, la première surface 430 continue, formant surface d'attaque ou surface de fuite selon l'orientation du dispositif de perturbation dans le tube, présente une superficie de valeur égale à la valeur de la superficie de la deuxième surface 432 discontinue, obtenue par la somme des superficies de chacune des surfaces définies autour d'une extrémité libre 440, 460 de branche du dispositif de perturbation 4. En d'autres termes, l'étendue de la surface d'attaque d'un dispositif de perturbation 4 est la même que l'étendue de la surface de fuite de ce dispositif de perturbation, et donc la surface d'attaque reste la même quelle que soit l'orientation du dispositif de perturbation par rapport au sens d'écoulement du fluide au sein du tube 2.
De la sorte, on peut prévoir une pluralité de dispositifs de perturbation dans le canal de circulation de fluide formé à l'intérieur du tube, de sorte qu'un premier dispositif de perturbation soit agencé dans le tube dans un premier sens, par exemple dans le sens d'écoulement du fluide avec les extrémités libres des branches situées en amont et atteintes en premier par le fluide et avec la pointe située en aval, et qu'un deuxième dispositif de perturbation soit agencé dans un deuxième sens opposé au premier sens, et de sorte que la surface d'attaque du premier dispositif de perturbation est égale à la surface d'attaque du deuxième dispositif de perturbation.
Il en résulte une homogénéité dans la perturbation de l'écoulement qui permet d'assurer un échange de chaleur homogène et donc efficace.
La figure 6 illustre l'agencement de l'intérieur d'un tube 2 selon l'invention, en vue de dessus rendant visible la paroi supérieure 28 du tube et les dispositifs de perturbation 4 qui y sont disposés. Afin de faciliter la compréhension de l'agencement de ces dispositifs de perturbation, il a également été représenté sur cette figure 5, en transparence car masqués par la paroi supérieure 28, la paroi inférieure 26 et les dispositifs de perturbation 4 qui y sont disposés, ainsi que la paroi intermédiaire 34· De la sorte, sur cette figure 6, les dispositifs de perturbation agencés sur la paroi inférieure 26 sont dessinés en traits fins tandis que les dispositifs de perturbation agencés sur la paroi supérieure 28 sont dessinés en traits épais. Quelle que soit la paroi sur laquelle les dispositifs de perturbation 4 sont agencés, les dispositifs de perturbation 4 s'étendent vers l'intérieur du tube 2 et en travers de la circulation de fluide dans l'un ou l'autre des sous-canaux 36, 38.
Longitudinalement, c'est-à-dire le long du sens d'écoulement E du fluide à l'intérieur du tube, et plus particulièrement à l'intérieur d'un sous-canal, les dispositifs de perturbation peuvent être alternés sur la paroi supérieure 28 et la paroi inférieure 26, tel que visible sur la figure 6. Le fluide est ainsi amené à être brassé par un dispositif de perturbation ménagé en saillie de la paroi supérieure, et donc être dirigé vers la paroi inférieure, pour y rencontrer ensuite le dispositif de perturbation suivant, ménagé en saillie de cette paroi inférieure.
Les dispositifs de perturbation 4 selon l'invention sont agencés en saillie d'une paroi du tube selon une orientation qui peut être fonction du sens d'écoulement E, matérialisé par une flèche notamment sur les figures 2a, 2b, 4a, 4b et 6. Afin d'améliorer le brassage du fluide à l'intérieur du sous-canal correspondant, les dispositifs de perturbation ménagés en saillie de la paroi inférieure 26 sont disposés dans un premier sens et les dispositifs de perturbation ménagés en saillie de la paroi supérieure 28 sont disposés dans un deuxième sens opposé au premier sens. En d'autres termes, les chevrons formant les dispositifs de perturbation ménagés en saillie de la paroi inférieure 26 pointent vers l'extrémité aval 22 du tube 2, de sorte que leur pointe 48 est atteinte en dernier par le fluide traversant le sous- canal dans lequel dépasse le dispositif de perturbation, tandis que les chevrons formant les dispositifs de perturbation ménagés en saillie de la paroi supérieure 28 pointent vers l'extrémité amont 20, 21 du tube 2, de sorte que leur pointe 48 est atteinte en premier par le fluide traversant le sous-canal dans lequel dépasse le dispositif de perturbation. 11 en résulte une double alternance dans la disposition des chevrons formant les dispositifs de refroidissement le long d'un même sous-canal. Le long du sens d'écoulement du fluide, un premier chevron est ménagé en saillie d'une première des grandes parois, dans un premier sens, puis un deuxième chevron est ménagé en saillie de la deuxième des grandes parois, dans un deuxième sens, puis un troisième chevron est ménagé en saillie de nouveau de la première des grandes parois, dans un premier sens, etc..
On comprend que cette double alternance participe au brassage du fluide à l'intérieur du sous-canal sans pour autant générer de perte de charge. Le cas échéant, il pourrait être choisi d'orienter tous les chevrons, aussi bien ceux ménagés en saillie de la paroi inférieure que ceux ménagés en saillie de la paroi supérieure, dans le même sens de circulation du fluide.
Par ailleurs, il pourrait être choisi, dans une variante donnée à titre d'exemple et non limitative, d'aligner selon la direction longitudinale L du tube 2 les dispositifs de perturbation en trois lignes, alors qu'ils étaient agencés en deux lignes par sous-canaux dans l'agencement illustré sur la figure 6 par exemple. A titre d'exemple, deux lignes adjacentes peuvent être écartées l'une de l'autre d'une valeur comprise entre 3 et 5 millimètres, l'écartement pouvant être identique entre chacune des lignes de dispositifs de perturbation adjacentes.
De surcroit, les dispositifs de perturbation 4 peuvent être agencés en série dans chacune des lignes avec un pas entre chaque dispositif de perturbation d'une même ligne qui est ici compris entre 1.5 et 30 millimètres. Avantageusement, ce pas a une valeur comprise entre 5 et 10 millimètres. Le pas est mesuré entre la pointe 48 de deux chevrons successifs d'une même ligne. La figure 7 illustre une variante d'agencement des dispositifs de perturbation 4 sur le tube 2 selon l'invention.
Les dispositifs de perturbation 4 sont alignés selon la direction longitudinale L du tube 2 en trois lignes 80, alors qu'ils étaient agencés en deux lignes par sous-canaux dans l'agencement illustré sur la figure 6 par exemple. Deux lignes 80 adjacentes sont séparées par un interligne 82, mesurée entre une première ligne 84 et une deuxième ligne 86 selon une direction perpendiculaire à la première ligne 84. L'écartement de deux lignes adjacentes, correspondant à la valeur de cette distance interligne 82, est compris entre 1,5 et 30 millimètres. Avantageusement, la distance interligne 82 a une valeur comprise entre 3 et 5 millimètres. Dans l'exemple décrit ici, l'écartement est identique entre chacune des lignes de dispositifs de perturbation adjacentes.
Les dispositifs de perturbation 4 sont agencés en série dans chacune des lignes 80 avec un pas 90 entre chaque dispositif de perturbation d'une même ligne qui est ici compris entre 1.5 et 30 millimètres. Avantageusement, le pas 90 a une valeur comprise entre 5 et 10 millimètres. Le pas est mesuré entre la pointe 48 de deux chevrons successifs d'une même ligne. Dans l'exemple décrit ici, le pas 90 est identique sur toute la ligne 80. La présence d'un pas identique entre des chevrons successifs d'une même ligne de dispositifs de distribution est notamment applicable aux agencements de chevrons décrits précédemment.
Les dispositifs de perturbation 4 d'une première ligne 84 sont décalés longitudinalement par rapport aux dispositifs de perturbation 4 d'une deuxième ligne 86 immédiatement voisine. Dans cette disposition, et conformément à ce qui a été précédemment décrit, une bande de section transversale 20 du tube 2, de dimension donnée, comprend un unique dispositif de perturbation 4. La bande de section transversale 20 est une bande s'étendant entre un premier plan perpendiculaire à la direction d'écoulement du fluide le long du tube, et un deuxième plan perpendiculaire à la direction d'écoulement du fluide et parallèle au premier plan, de dimension longitudinale équivalente à celle d'un chevron. Lorsque cette bande est centrée sur un chevron, la bande comporte un unique dispositif de perturbation, les dispositifs de perturbation voisins étant agencés en dehors de cette bande. En d'autres termes, les dispositifs de perturbation 4 de deux lignes adjacentes ne sont pas alignés, un dispositif de perturbation 4 d'une première ligne 84 étant agencé par rapport à un autre dispositif de perturbation d'une deuxième ligne 84 avec un décalage longitudinal 96. Ce décalage longitudinal 96 est mesuré entre un premier plan transversal passant par la pointe 48 d'un chevron agencé en n-ième d'une première ligne 84 de dispositifs de perturbation 4 et un deuxième plan transversal passant la pointe 48 d'un chevron agencé en n-ième d'une deuxième ligne 84 de dispositifs de perturbation 4 immédiatement voisine. Le décalage longitudinal 96 est supérieur à la dimension longitudinale 400 du chevron telle qu'elle a été décrite précédemment, de sorte que les extrémités libres des branches du chevron d'un dispositif de perturbation ne viennent pas s'étendre dans la bande de section transversale comportant le dispositif de perturbation voisin. Tel qu'illustré sur la figure 6, un tel décalage longitudinal 96 peut générer un espace neutre 97, c'est-à-dire sans perturbation de l'écoulement entre le sommet d'un dispositif de perturbation et les extrémités libres des branches du dispositif de perturbation immédiatement voisin. De la sorte, la bande de section transversale 20 comporte un unique dispositif de perturbation.
Les valeurs données aussi bien pour le dimensionnement et l'orientation des chevrons, que pour l'écartement et le positionnement des chevrons entre eux, permettent l'obtention d'une circulation de fluide suffisamment perturbée pour faciliter les échanges thermiques avec l'air, mais dans des proportions minimisant les pertes de charge. Ces valeurs pourraient le cas échéant être différentes de celles prescrites dès lors que la présence de ces chevrons dans le tube permet la mise en forme souhaitée du flux de fluide à l'intérieur du tube.
Le tube 2 selon l'invention est fabriqué à partir d'une feuille 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 dispositifs de perturbation 4 sont obtenus respectivement par une pluralité d'enfoncements locaux, réalisés en série par emboutissage ou estampage sur la matrice définie par la feuille, avant que celle-ci ne soit pliée pour donner le tube 2 selon l'invention. Le tube 2 est ensuite brasé, seul ou avec d'autres tubes 2 identiques, afin de figer la forme définitive. Les dissipateurs 8 peuvent également être brasés aux tubes 2 pendant cette opération, ou être rapportés au cours d'une étape ultérieure. L'échangeur de chaleur 1 peut ensuite être monté en reliant les tubes 2 au premier collecteur 12, au deuxième collecteur 14, au premier manchon 16 et au deuxième manchon 18, puis relié à un circuit de fluide. Comme expliqué ci-dessus, d'autres procédés de fabrication peuvent être employés. On pourrait par exemple envisager que le tube 2 selon l'invention puisse être fabriqué par un procédé de fabrication additive.
Le 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 adaptés à l'usage qui en est fait. Le ou les liquides caloporteurs peuvent notamment être de l'eau, de l'eau déionisée, un mélange de glycol et d'eau.
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.
Le fluide circule au sein des tubes 2 formant l'échangeur de chaleur 1. Plus particulièrement, le fluide est admis dans le premier collecteur 12 via le premier manchon 16, le premier manchon 16 étant relié au circuit de fluide extérieur à l'échangeur de chaleur 1. A partir du premier collecteur 12, le fluide est réparti et circule au sein des différents tubes 2 de l'invention, et dans les cas illustrés où une paroi intermédiaire est ménagée à l'intérieur du tube, au sein des différents sous-canaux formés dans chacun de ces tubes. Le fluide circulant entre l'extrémité amont 20, 21 et l'extrémité avale 22 des tubes 2 va être brassé par les dispositifs de perturbation 4 disposés au sein des tubes 2. Après sa circulation le long des tubes 2, le fluide est collecté dans le deuxième collecteur 14, puis envoyé dans le circuit extérieur par le biais du deuxième manchon 18.
D'autre part, un flux d'air circule dans l'espace 10 entre les tubes 2 de l'échangeur de chaleur 1. Le fluide va échanger des calories avec le flux d'air via les parois du tube 2 et les dissipateurs 8 agencés dans l'espace 10 entre les tubes 2.
Ainsi, dans un exemple de fonctionnement de l'échangeur de chaleur 1 agencé pour refroidir le fluide circulant dans l'échangeur de chaleur 1, le fluide circulant au sein des tubes 2 va transférer des calories aux parois du tube 2 puis aux dissipateurs 8 agencés en contact des parois du tube 2, de sorte que le flux d'air, au contact des dissipateurs 8, puisse absorber la chaleur diffusée par les dissipateurs 8, élevant ainsi sa température.
On va maintenant décrire plus en détails, en se référant aux figures 8 à 13, la forme des dispositifs de perturbation équipant spécifiquement le tube selon le troisième mode de réalisation de l'invention. La figure 8 illustre la paroi supérieure 28 sur laquelle sont réalisées une pluralité de paires de dispositifs de perturbation. Tel que cela a pu être précisé auparavant, la disposition des dispositifs de perturbation a un effet sur l'écoulement du fluide à l'intérieur du tube et le brassage de ce fluide qui en est fait, mais on comprendra que les passages qui vont suivre sur la réalisation d'un dispositif de perturbation en particulier s'appliquent avec d'autres agencements des dispositifs de perturbation le long du tube.
Un dispositif de perturbation 4 est formé sur cette paroi supérieure du tube par une pluralité d'enfoncements locaux 100 agencés en une série prenant la forme d'un chevron, c'est-à-dire avec essentiellement deux branches 44, 46 qui se rejoignent à une de leur extrémité pour former une pointe 48. Tel que cela a pu être précisé précédemment, on distingue par ailleurs sur le dispositif de perturbation une extrémité libre 440, 460 des branches à l'opposé de la pointe.
Selon le troisième mode de réalisation de l'invention, un premier enfoncement local 101 est réalisé pour former ladite pointe 48 et des deuxièmes enfoncements locaux 102 sont réalisés pour former respectivement ces extrémités libres 440, 460. Des troisièmes enfoncements locaux 103 sont disposés entre le premier enfoncement local 101 et les deuxièmes enfoncements locaux 102 pour former chacun une branche 44, 46. Dans l'exemple illustré sur les figures 8 et 9, un unique troisième enfoncement local 103 est disposé entre le premier enfoncement local formant la pointe du chevron et le deuxième enfoncement local formant l'extrémité libre de la branche, cet unique troisième enfoncement local 103 formant le corps de la branche 44, 46 correspondante. Sur la 10, on a représenté de façon schématique une variante selon laquelle plusieurs troisièmes enfoncement locaux 103, ici deux, sont disposés côte à côte pour former une des branches du chevron.
Tel que cela a pu être évoqué auparavant, chaque enfoncement local 100 résulte d'une déformation de la paroi et comporte de la sorte un sommet 140 qui s'étend à l'intérieur du tube, un bord de jonction 152 avec la paroi du tube correspondante, et une partie de raccordement évasée 110 qui relie le sommet à ce bord de jonction. La forme de la partie de raccordement évasée 110 est définie par la forme de l'outil porteur du motif utilisé pour la déformation de la paroi du tube, et elle est notamment dans ce qui est illustré tronconique. Dans la configuration illustrée sur les figures 8 et 9, le chevron est orienté par rapport au sens d'écoulement E de sorte que la pointe du chevron forme un bord d'attaque, c'est-à- dire la partie du chevron impactée en premier par le fluide s'écoulant dans le tube, et de sorte que les extrémités libres des branches forment respectivement un bord de fuite, c'est- à-dire la partie du chevron impactée en dernier par le fluide s'écoulant dans le tube.
Le premier enfoncement local 101 est destiné à former la pointe et donc le bord d'attaque du chevron, et les deuxièmes enfoncements locaux 102 sont destinés à former les extrémités libres du chevron et donc les bords de fuite du chevron. Selon une caractéristique de l'invention, il convient que les bords de fuite présentent des formes similaires, de sorte qu'au moins les deuxièmes enfoncements locaux sont réalisés par les mêmes motifs. Dans l'exemple illustré sur les figures 8 et 9, tous les enfoncements locaux sont réalisés par le même motif, à savoir un poinçon de forme circulaire, et il en résulte que les parties de raccordement évasées 110 ont toutes la même forme.
L'écartement des enfoncements locaux les uns par rapport aux autres, et plus particulièrement l'écartement d'un enfoncement local par rapport à l'enfoncement local immédiatement voisin de la série, est défini en fonction de la forme que l'on souhaite donner au chevron composé par ces différents enfoncements locaux. Dans les cas où il est souhaité un chevron composé présentant un profil sensiblement similaire à ce qui pourrait être obtenu par un uniquement enfoncement local d'un motif en forme de chevron, les enfoncements locaux seront très rapprochés les uns des autres. Dans le cas où il est souhaité un chevron composé d'un minimum d'enfoncements locaux, pour limiter le nombre d'opération de déformation locales de la paroi du tube, les enfoncements locaux pourront être espacés les uns des autres et le dispositif de perturbation pourra présenter à titre d'exemple un unique troisième enfoncement local par branche tel qu'illustré sur les figures 8 et 9.
Avantageusement, au moins les troisièmes enfoncements locaux 103 sont réalisés à proximité les uns des autres de sorte que la partie de raccordement évasée 120 d'un troisième enfoncement local se chevauche avec la partie de raccordement évasée d'un troisième enfoncement local voisin et forme de la sorte une zone de recouvrement 122, visible notamment sur les figures 11 et 12. On génère ainsi une continuité des segments reliant le bord d'attaque et le bord de fuite, et on s'assure que le fluide ne passe pas à travers le chevron par l'intermédiaire de trous laissés dans les branches entre deux enfoncements locaux.
Sur les figures 11 à 12, on a illustré plusieurs motifs élémentaires pouvant être mis en œuvre pour la réalisation des enfoncements locaux susceptibles de former un chevron. La figure 11 illustre l'utilisation évoquée ci-dessus de motifs circulaires, avec ici deux troisièmes enfoncements locaux prévus pour chaque branche, de sorte qu'il apparaît clairement que la partie de raccordement évasée 110 de chaque enfoncement local 100 se chevauche avec la partie de raccordement évasée de chaque enfoncement local voisin. La figure 12 illustre des enfoncements locaux réalisés par des motifs rectangulaires, ce qui confère au chevron ainsi formé une forme en escalier. Là encore, le nombre et le rapprochement des enfoncements locaux les uns par rapport aux autres permet l'obtention d'un chevron continu, c'est-à-dire sans interruption entre le bord d'attaque et les bords de fuite. Dans cet exemple, les motifs rectangulaires sont agencés parallèlement les uns les autres, mais on pourrait prévoir une inclinaison des enfoncements locaux les uns par rapport aux autres pour faciliter l'écoulement du fluide impactant le chevron ainsi composé.
La figure 13 illustre une variante dans laquelle les motifs utilisés pour réaliser les enfoncements locaux diffèrent selon la zone du chevron qu'ils participent à réaliser. Tel que cela a pu être précisé, les extrémités libres formant les bords de fuite, ou les bords d'attaque selon l'orientation du chevron dans le tube, sont réalisés avec des motifs de même forme, ici circulaire. Par contre, les troisièmes enfoncements locaux sont réalisés avec des motifs de forme rectangulaire, droite, alignés sur la droite reliant le sommet à l'extrémité libre correspondante du chevron. Et le premier enfoncement local est réalisé avec un motif de forme pointue. On comprend ainsi qu'on associe avantageusement une forme de motif élémentaire à la fonction de la zone du chevron que ce motif élémentaire participe à réaliser : la forme pointue en tête de chevron facilite la déviation du fluide de part et d'autre du chevron, la forme rectiligne sur les branches facilite le guidage du fluide le long des branches, en direction des bords de fuite, et la forme arrondie de ces bords de fuite permet une continuité sans remous du passage du fluide. On comprend de ce qui précède qu'un procédé de fabrication d'un tube pour échangeur de chaleur selon le troisième mode de réalisation de l'invention tel que précédemment décrit est spécifique en ce qu'il comporte une pluralité d'étapes d'enfoncement d'au moins une paroi du tube et en ce que parmi cette pluralité d'étapes d'enfoncement, au moins un premier ensemble d'enfoncements locaux résultants de ces étapes d'enfoncement sont destinés à former un dispositif de perturbation sous former de chevron. En d'autres termes, pour un dispositif de perturbation donné, on réalise plusieurs étapes d'enfoncement sur une zone définie d'une paroi formant le tube. Plusieurs autres étapes d'enfoncement sont prévues pour la formation d'autres dispositifs de perturbation, et ce simultanément ou ultérieurement à celles prévues pour la formation du premier dispositif de perturbation. Par ailleurs, pour un dispositif de perturbation donné, la pluralité d'étapes d'enfoncement peut être effectuée là aussi de manière successive ou simultanée. Dans le cas d'exemple décrit ci-dessus où les enfoncements locaux, et notamment les troisièmes enfoncements locaux correspondants aux branches du chevron, sont configurés pour se chevaucher pour former une continuité dans la formation du chevron, les étapes d'enfoncement sont avantageusement effectuées de manière successive, de manière à ce que la formation d'un enfoncement local et notamment de sa partie de raccordement évasée vienne se chevaucher avec l'enfoncement local précédent, et notamment sa partie de raccordement évasée. La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixé et notamment de proposer un tube pour échangeur de chaleur comprenant au moins un dispositif de perturbation dont la forme, l'agencement sur les parois et l'orientation selon le sens d'écoulement du fluide dans ce tube permet de générer d'importantes perturbations de ce fluide pour augmenter la quantité d'échange de chaleur sans toutefois générer de pertes de charges importantes, en présentant des dispositifs de perturbation qui prennent respectivement la forme d'un chevron, et qui soient simples à réaliser.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'ensemble de conduits de circulation ou à l'échangeur de chaleur qui viennent d'être décrits à titre d'exemple non limitatif, dès lors que l'on met en œuvre un dispositif de perturbation présentant la forme d'un chevron, par exemple par l'intermédiaire de plusieurs enfoncements locaux.
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

REVENDICATIONS
Tube (2) pour échangeur de chaleur comprenant au moins un dispositif de perturbation (4) de l'écoulement d'un fluide apte à s'écouler dans le tube, le dispositif de perturbation (4) consistant en un enfoncement local d'une paroi du tube vers l'intérieur du tube (42) et présentant la forme d'un chevron (43), le chevron (43) comprenant au moins une première branche (44) et une deuxième branche (46) s'écartant depuis une pointe (48) vers une extrémité libre (440, 460).
Tube (2) selon la revendication précédente, définissant un canal de circulation du fluide apte à s'écouler principalement selon une première direction dans le tube et comprenant une pluralité de dispositifs de perturbation (4) de l'écoulement de ce fluide le long du canal de circulation, et dans lequel les dispositifs de perturbation (4) présentent la forme d'un chevron (43), lesdits dispositifs de perturbation étant agencés le long du canal de circulation de fluide de sorte qu'une bande de section transversale (20) du tube, de dimension longitudinale égale à celle d'un dispositif de perturbation et comprenant un dispositif de perturbation dans son intégralité, comprend uniquement ce dispositif de perturbation (4).
Tube (2) selon la revendication précédente, dans lequel le chevron (43) formant le dispositif de perturbation (4) comprend au moins deux branches (44, 46) s'écartant depuis une pointe (48), une branche (44, 46) étant défini par une longueur (444, 464) comprise entre 1,55 et 30 millimètres.
Tube (2) selon la revendication précédente, dans lequel au moins une branche (44, 46) est agencée selon un angle d'écartement (54, 56) par rapport à un sens d'écoulement (3) du fluide compris entre 20 et l60°.
Tube (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de perturbation (4) est défini par une hauteur (42) comprise entre 0,1 et 0,5 millimètre, la hauteur (42) étant mesurée entre une face intérieure de ladite paroi du tube (2) et un sommet (40) du dispositif de perturbation (4), selon une direction perpendiculaire à la paroi du tube (2). Tube (2) l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de perturbation (4) est défini par une épaisseur (50) comprise entre 0,5 et 5 millimètres, l'épaisseur (50) étant mesurée entre un plan passant par le milieu de la branche au sommet du dispositif de perturbation et un plan parallèle passant par un bord de jonction (52) du dispositif de perturbation (4) avec la paroi du tube correspondante.
Tube (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les dispositifs de perturbation (4) sont alignés selon la direction longitudinale du tube (2) en au moins deux lignes (8o), un écartement entre deux lignes successives (82) étant compris entre 1,5 et 30 millimètres.
Tube (2) selon la revendication précédente, dans lequel les dispositifs de perturbation (4) d'au moins une première ligne (84) sont agencés avec un décalage longitudinal (96) par rapport aux dispositifs de perturbation (4) d'au moins une deuxième ligne (86).
Tube (2) selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, dans lequel deux dispositifs de perturbation successifs d'une même ligne (8o) sont espacés d'un pas (90) compris entre 1,5 et 30 millimètres.
10. Tube (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les dispositifs de perturbation (4) sont agencés en alternance sur une paroi supérieure (28) et sur une paroi inférieure (26) opposée, en étant tous agencés à l'intérieur du canal défini entre ces deux parois.
11. Tube (2) selon la revendication 1, dans lequel au moins un paramètre géométrique de la forme de chevron a une valeur qui évolue entre la pointe (48) et chacune des extrémités libres (440, 460) des branches (44, 46).
12. Tube (2) selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un paramètre géométrique qui évolue est la largeur de chacune des branches, la valeur de la largeur de chacune des branches à la pointe (48) étant supérieure à la valeur de la largeur de chacune des extrémités libres (440, 460) des branches (44, 46).
13- Tube (2) selon l'une des revendications 11 et 12, dans lequel ledit au moins un paramètre géométrique qui évolue est l'angle formé entre les branches du chevron, la valeur de l'angle à la pointe (48) étant inférieure à la valeur de l'angle aux extrémités libres (440, 460) des branches (44, 46).
Tube (2) selon l'une des revendications 11 à 13, dans lequel ledit au moins un paramètre géométrique qui évolue est la hauteur du chevron, la valeur de la hauteur à la pointe (48) étant supérieure à la valeur de la hauteur (424) de chacune des extrémités libres (440, 460) des branches (44, 46).
Tube (2) selon la revendication précédente, dans lequel la valeur de la hauteur (420) de la pointe (48) est égale ou sensiblement égale à deux fois la valeur de la hauteur (424) d'une extrémité libre (440, 460) d'une branche (44, 46).
Tube (2) selon la revendication 14, dans lequel la valeur de la hauteur (420) de la pointe (48) est égale ou sensiblement égale à la somme des valeurs de hauteur (424) de chacune des extrémités libres (440, 460) d'une branche (44, 46).
Tube (2) selon la revendication précédente, dans lequel les dispositifs de perturbation (4) sont agencés en série entre une première extrémité longitudinale (20) du tube (2) et une deuxième extrémité longitudinale (22) du tube (2), au moins une des valeurs de hauteur (420, 424) augmentant d'un dispositif de perturbation (4) à l'autre de ladite série. l8. Tube (2) selon l'une quelconque des revendications 11 à 17, dans lequel la hauteur (420) de la pointe (48) est comprise entre 0,1 et 0,5 millimètres.
19- Tube (2) selon l'une quelconque des revendications 11 à 18, dans lequel les dispositifs de perturbation (4) sont alignés selon la direction longitudinale du tube (2) en au moins deux lignes (8o), les dispositifs de perturbation d'au moins une première ligne (84) étant agencés avec un décalage longitudinal (96) par rapport aux dispositifs de perturbation (4) d'au moins une deuxième ligne (86).
20. Tube (2) selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de perturbation (4) est formé par une pluralité d'enfoncements locaux (lOO) d'une paroi du tube (2) vers l'intérieur du tube (2), lesdits enfoncements locaux étant agencés les uns par rapport aux autres de manière à présenter la forme d'un chevron (43)·
21. Tube (2) selon la revendication précédente, dans lequel le chevron (43) comprend au moins une pointe (48), deux branches (44, 46) se rejoignant à une extrémité pour former la pointe (48) et présentant une extrémité libre (440, 460) à l'opposé de la pointe.
22. Tube (2) selon la revendication précédente, dans lequel un premier enfoncement local (lOl) est réalisé pour former ladite pointe (48) et en ce que des deuxièmes enfoncements locaux (l02) sont réalisés pour former respectivement une des extrémités libres (440, 460) des deux branches (44, 46).
23- Tube (2) selon la revendication précédente, dans lequel des troisièmes enfoncements locaux (103) sont disposés entre le premier enfoncement local et un deuxième enfoncement local pour former une branche (44, 46). 24- Tube (2) selon l'une des revendications 20 à 23, dans lequel chaque enfoncement local (lOO) comporte un sommet (140) et un bord de jonction (152) avec ladite paroi du tube, l'enfoncement local comprenant une partie de raccordement (lio) évasée entre le bord de jonction et le sommet. 25- Tube (2) selon les revendications 23 et 24, dans lequel au moins les troisièmes enfoncements locaux (103) sont réalisés à proximité les uns des autres de sorte que la partie de raccordement évasée (lio) d'un troisième enfoncement local se chevauche avec la partie de raccordement évasée d'un troisième enfoncement local voisin. 26. Tube (2) selon l'une quelconque des revendications 24 ou 25, dans lequel les parties de raccordement évasées (lio) de chacun des enfoncements locaux (lOO) ont la même forme.
27- Tube (2) selon l'une quelconque des revendications 20 à 26, dans lequel les dispositifs de perturbation (4) sont agencés en alternance sur une paroi supérieure (28) et sur une paroi inférieure (26) opposée, en étant tous agencés à l'intérieur du canal défini entre ces deux parois.
28. Echangeur de chaleur comprenant une pluralité de tubes (2) dont l'un au moins est selon l'une quelconque des revendications précédentes, les tubes définissant d'une part en interne un circuit de circulation pour un fluide apte à être perturbé sur son passage par la présence desdits chevrons formant dispositif de perturbation et définissant d'autre part entre eux un circuit de circulation pour de l'air.
Procédé de fabrication d'un tube pour échangeur de chaleur selon l'une des revendications 20 à 27, au cours duquel on réalise une pluralité d'étapes d'enfoncement d'au moins une paroi du tube, au moins un premier ensemble d'enfoncements locaux résultants de ces étapes d'enfoncement formant un chevron.
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