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EP3857156B1 - Plaque d'échangeur de chaleur a ouverture optimisée - Google Patents

Plaque d'échangeur de chaleur a ouverture optimisée Download PDF

Info

Publication number
EP3857156B1
EP3857156B1 EP19795278.1A EP19795278A EP3857156B1 EP 3857156 B1 EP3857156 B1 EP 3857156B1 EP 19795278 A EP19795278 A EP 19795278A EP 3857156 B1 EP3857156 B1 EP 3857156B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plate
opening
edge
circulation
heat exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP19795278.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3857156A1 (fr
Inventor
Julien Tissot
Kamel Azzouz
Michael LISSNER
Cédric DE VAULX
Patrick LEBLAY
Sébastien Garnier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP3857156A1 publication Critical patent/EP3857156A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3857156B1 publication Critical patent/EP3857156B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/048—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of ribs integral with the element or local variations in thickness of the element, e.g. grooves, microchannels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F28F3/083—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning capable of being taken apart

Definitions

  • the field of the present invention is that of heat exchangers, in particular heat exchangers for automobiles. More particularly, the present invention relates to a heat exchanger plate as defined in the preamble of claim 1, and as illustrated in figure 4 of the document FROM 10 2016 006127 .
  • Motor vehicles are commonly equipped with heat exchangers. These allow calories to be transferred from one fluid to another fluid and are used, for example, to cool internal combustion engines.
  • exchangers are plate exchangers and they are used to cool liquids such as oil. These exchangers comprise a stack of plates between which a plurality of channels are formed.
  • the efficiency of these heat exchangers depends on the intensity of the heat exchange between the fluids, but also on the distribution of the fluids in the channels.
  • the plate heat exchanger also includes a collector that distributes the fluid in each of the channels with which it is connected. This collector is formed by openings made in each of the plates.
  • this collector has a circular section and the openings that constitute it are also circular in shape.
  • this opening shape is not optimal. Indeed, a lack of homogeneity in the fluid supply of the channel has been noted.
  • the circular shape of the opening generates areas of the channel where the fluid circulates with difficulty. Such defects generate areas where heat exchange is reduced.
  • the aim of the present invention is therefore to resolve the drawback described above by improving the distribution of the fluid over a large part of the width of the channel.
  • the invention therefore relates to a heat exchanger circulation plate according to claim 1.
  • the presence of an at least partly rectilinear edge to define the opening optimizes the circulation of the fluid, by forcing it to spread over a greater width of the circulation plate. This homogenizes the circulation of the fluid over the width of the channel, thereby reducing temperature differences on the surface of the plate.
  • This opening shape also optimizes fluid circulation by limiting obstruction of the at least one circulation channel and preventing the formation of dead zones on the circulation plate.
  • the two fluids circulating on either side of the plate are a refrigerant fluid and a heat transfer fluid.
  • the circulation plate is thus configured to delimit a first channel traversed by the refrigerant fluid and a second channel traversed by the heat transfer fluid.
  • the straight part of the edge is part of the bottom.
  • the at least partly rectilinear edge forms a first edge, the opening being delimited by a second edge which is part of the raised edge.
  • the opening is delimited by a first edge which is at least partly rectilinear and formed on the bottom, and by the second edge which is part of the raised edge.
  • the position of the second edge on the raised edge makes it possible to limit the dead zones which are usually found between the opening and the raised edge.
  • the dead zones are characterized by a low heat exchange, they therefore reduce the performance of the plate heat exchanger.
  • the at least partly rectilinear edge forms a first edge, the opening being delimited by a second edge which is part of the bottom.
  • the second edge can follow a homothetic profile with a curved part of the raised edge.
  • the fluid moves along the circulation plate in a flow direction, the straight part of the edge extending along a straight line transverse to the flow direction.
  • the bottom comprises a rib arranged so that the channel has a U-shaped profile.
  • At least the opening is at least partly surrounded by a collar which emerges from the bottom and of which at least one plate extends in a plane substantially parallel, advantageously parallel, to a plane in which the bottom extends.
  • the plate is configured to come into abutment against a bottom of an adjacent plate.
  • the collar at least partially surrounds the opening which comprises the at least partly rectilinear edge.
  • the at least partly rectilinear edge is formed on the plateau of the collar.
  • the collar comprises a flank which at least partly surrounds the opening and which is interposed between the bottom and the plate.
  • the circulation plate is rectangular in shape and comprises a first longitudinal end and a second longitudinal end, a first opening without a collar being provided at the first longitudinal end of the circulation plate, while a second opening having a collar is provided at the second longitudinal end of the circulation plate.
  • the bottom includes at least one fluid flow disruptor.
  • the bottom may include a plurality of disruptors that emerge from the bottom and extend into the channel.
  • the flow disruptors are used to create a turbulent flow that runs along the flow plate. They disrupt the boundary layer of the refrigerant and/or heat transfer fluid that flows in the channel(s).
  • At least one opening has an oblong shape.
  • At least one opening may have a triangular or rectangular shape.
  • the shape of the opening referred to here is observed according to a viewing angle of direction perpendicular to a plane in which the bottom extends.
  • opening shapes allow the fluids to be distributed over a greater part of the width of the circulation plate and thus maximize the exchange surfaces. They also make it possible to reduce the space between the two openings, usually not very thermally active.
  • the heat exchanger comprises at least one circulation plate according to any one of the preceding characteristics.
  • the plate is a closing plate of the heat exchanger or a circulation plate of this heat exchanger.
  • the heat exchanger comprises two circulation plates which are nested one inside the other and which delimit between them the channel capable of being used by a refrigerant fluid or a heat transfer liquid.
  • three circulation plates are nested within each other and delimit two by two a first channel and a second channel, the first channel being configured to be used by a refrigerant fluid while the second channel is configured to be used by a heat transfer liquid.
  • a longitudinal direction A corresponds to the main axis of the plates in which they extend predominantly, while the lateral orientations correspond to concurrent straight lines, i.e. which intersect the longitudinal direction, in particular perpendicular to the longitudinal axis of the plates.
  • the longitudinal direction A is parallel to a longitudinal axis 1 of a trihedron 1, v, t, while the lateral direction B is parallel to a transverse axis t of the trihedron, the stacking direction being parallel to a vertical axis v of the trihedron.
  • FIG. 1 shows in perspective a heat exchanger 20 not in accordance with the invention.
  • the heat exchanger 20 implements an exchange of calories between a first fluid and a second fluid.
  • the first fluid is for example a refrigerant fluid and the second fluid is for example a heat transfer liquid.
  • the heat exchanger according to the invention is configured so that the refrigerant fluid and the heat transfer fluid exchange calories without coming into contact. This characteristic will be detailed later in the rest of the detailed description.
  • the heat exchanger 20 comprises a heating body 15 where the heat exchange between the refrigerant and the heat transfer fluid takes place.
  • the heating body 15 is formed by a superposition of plates, in a stacking direction d.
  • the plates according to the invention are the circulation plates 1 and at least one closing plate 2a, intended to seal the upper part of the heating body 15 in the stacking direction d.
  • This closing plate 2a is positioned on top of the set of circulation plates 1 of the heating body 15, in the stacking direction d.
  • the closing plate 2a and the circulation plate 1 are grouped together in this document under the term plate, and the characteristic(s) described in connection with this term apply identically to the closing plate 2a and the circulation plate 1.
  • the heat exchanger 20 also comprises a closing cheek 2b, intended to seal the lower part of the heating body 15 in the stacking direction d.
  • This closing cheek 2b is positioned below all of the circulation plates 1 of the heating body 15, that is to say opposite the closing plate in the stacking direction d relative to the circulation plates 1.
  • the circulation plates 1, the closing plate 2a and the closing cheek 2b have a bathtub-shaped configuration.
  • One edge of the plate according to the invention i.e. at least the circulation plate 1 or the closing plate 2a or the closing cheek 2b, is a raised edge 5 which surrounds a bottom 3, thus forming a bottom of the bathtub.
  • the bottom 3 of the plate has a rectangular shape with rounded edges.
  • the raised edge 5 of the plate according to the invention which surrounds the bottom 3 extends continuously all around the bottom 3 and has longitudinal and lateral rectilinear parts, joined by curved parts provided at each corner of the plate according to the invention.
  • the closing plate 2a and at least one circulation plate 1 comprise at least one opening 7.
  • the closing plate 2a and the circulation plate comprise four openings referenced 7a, 7b, 7c and 7d.
  • the first opening 7a and the fourth opening 7d are positioned at a first longitudinal end 110 of the plate.
  • the second opening 7b and the third opening 7c are positioned at a second longitudinal end 120 of the plate according to the invention.
  • the first opening 7a, the second opening 7b, the third opening 7c and the fourth opening 7d present on this figure 1 each an oblong shape.
  • Oblong is understood to mean a shape that is longer than it is wide. This oblong shape is visible in a plane AB of the plate concerned.
  • the first opening 7a has a side which extends in the longitudinal direction A of the circulation plate 1 or closing plate 2a and which runs along a part of the raised edge 5 formed at the first longitudinal end 110 of the plate. This characteristic also applies to the second opening 7b, third opening 7c and fourth opening 7d.
  • the closing cheek 2b positioned under the stack of circulation plates 1 in the direction d does not have any openings, so that the heat transfer fluid and the refrigerant fluid do not escape from the heating body 15.
  • the heat exchanger 20 extends in the longitudinal direction A and also comprises a first longitudinal end 110 and a second longitudinal end 120, the first longitudinal end 110 being opposite the second longitudinal end 120.
  • the heat exchanger 20 has four collectors 8, a first collector 8a, a second collector 8b, a third collector 8c and a fourth collector 8d.
  • the first collector 8a and the fourth collector 8d are each positioned in a corner of the first longitudinal end 110 of the heat exchanger 20.
  • the second collector 8b and the third collector 8c are each positioned in a corner of the second longitudinal end 1 of the heat exchanger 20.
  • the first collector 8a, the second collector 8b, the third collector 8c and the fourth collector 8d are volumes extending in the stacking direction d of the heating body 15. These collectors have the function of distributing or collecting the heat transfer liquid or the refrigerant fluid in the first channels 30a and in the second channels 30b (visible in the figure 2 ).
  • a collector volume 8 is delimited on one side by the opening 7 of the closing plate 2a, by the closing cheek 2b and by each of the openings 7 of the circulation plates 1, as will be detailed later.
  • the heat transfer fluid and the refrigerant circulate separately in the heat exchanger 20.
  • the first collector 8a and the fourth collector 8d are the collectors 8 reserved for the distribution or collection of the heat transfer fluid in the heating body 15.
  • the second collector 8b and the third collector 8c are the collectors intended to distribute or collect the refrigerant in the heating body 15.
  • the first collector 8a is the inlet of the heat transfer fluid into the heating body 15 and the fourth collector 8d is the outlet of the heat transfer fluid from the heating body 15. Equivalently, the second collector 8b is the inlet of the refrigerant fluid into the heating body 15 and the third collector 8c is the outlet of the refrigerant fluid from the heating body 15.
  • FIG 2 shows a side sectional view of a stack of circulation plates 1 according to a plane B, d of the figure 1 .
  • the superposition of the circulation plates 1 delimits channels 30 which are distinct from each other.
  • a first channel 30a is arranged to be traversed by the refrigerant fluid and a second channel 30b is arranged to be traversed by the heat transfer liquid.
  • the heating body is organized so as to comprise an alternation of first channel 30a and second channel 30b along the stacking direction. The circulation of the refrigerant fluid and the heat transfer liquid in the heating body is therefore carried out alternately between the first channel 30a and the second channel 30b.
  • FIG. 2 illustrates the presence of disruptors 13 of the fluid flow which are arranged on the bottom 3 of the circulation plate 1.
  • the disruptors 13 extend above a general extension plane of the bottom 3 of the circulation plate 1, emerging above the bottom 3 in the channel.
  • the disruptors 13 have the function of disturbing the boundary layer of the heat transfer fluid and/or the refrigerant fluid in the first channel 30a, respectively in the second channel 30b. Thus, the disruptors 13 maximize the heat exchanges between the refrigerant fluid and the heat transfer fluid.
  • Traffic plate 1 of the figure 2 comprises the raised edge 5, the latter being divided into a first longitudinal raised edge 5a, a second longitudinal raised edge 5b, a first lateral raised edge 5c and a second lateral raised edge, not visible in this figure. These longitudinal and lateral raised edges are joined by curved raised edges 5e, 5f, 5g and 5b, as is apparent in the figures 1 And 3 has 5 .
  • the raised edge 5 comprises an upper face 38 and a lower face 39. A portion of the lower face 39 of the raised edge 5 of a first circulation plate 1 comes into contact with a portion of the upper face 38 of the raised edge 5 of a second circulation plate 1. This contact between walls, made over the entire periphery of the raised edge 5, generates a seal between two circulation plates 1, so as to form the first channel 30a or the second channel 30b. This characteristic applies to all of the raised edges of the circulation plates 1, the closing plate 2a and the closing cheek 2b of the heat exchanger 20 of the invention.
  • the raised edge 5 of the circulation plate 1 ends with a peripheral flank 50.
  • This peripheral flank 50 extends in a plane parallel to the plane of the bottom 3 of the circulation plate 1 and goes all the way around the circulation plate 1. It will be noted that the peripheral flank 50 of a first circulation plate 1 is distant from the peripheral flank 50 of the second circulation plate 1 which is nested in the first circulation plate 1. This characteristic applies to all of the raised edges of the circulation plates 1 of the heat exchanger 20.
  • the circulation plate 1 has a bottom 3 having an upper face 100 and a lower face 101.
  • the stacking of the circulation plates 1 in the stacking direction d is characterized by the fact that the lower face 101 of the bottom 3 of a first circulation plate 1 is opposite and at a non-zero distance from the upper face 100 of the bottom 3 of a second circulation plate 1, immediately adjacent to the first circulation plate 1. This is how the first channel 30a and the second channel 30b are created.
  • There figure 3 illustrates a traffic plate 1 according to a first embodiment not in accordance with the invention.
  • the circulation plate 1 has the shape of a bathtub, that is to say that it comprises the bottom 3, surrounded continuously on its periphery by the first longitudinal raised edge 5a, the second longitudinal raised edge 5b, the first lateral raised edge 5c, the second lateral raised edge 5d, a first curved raised edge 5e, a second curved raised edge 5f, a third curved raised edge 5g and a fourth curved raised edge 5h.
  • the curved raised edges are arranged at the corners of the plate according to the invention, and join a longitudinal raised edge to a lateral raised edge.
  • the circulation plate 1 extends in the longitudinal direction A between the first longitudinal end 110 and a second longitudinal end 120, the first longitudinal end 110 being opposite the second longitudinal end 120 relative to the bottom 3.
  • Each traffic plate 1 comprises at least one opening 7.
  • the circulation plate 1 comprises four openings 7, a first opening 7a, a second opening 7b, a third opening 7c and a fourth opening 7d.
  • the first opening 7a and the fourth opening 7d are positioned at the first longitudinal end 110 of the circulation plate 1.
  • the second opening 7b and the third opening 7c are positioned at the second longitudinal end 120 of the circulation plate 1.
  • the first opening 7a, the second opening 7b, the third opening 7c and the fourth opening 7d of the circulation plate 1 have an oblong shape, seen in the plane AB.
  • the opening 7 is therefore longer than it is wide, and this elongation is carried out along the transverse direction B.
  • the first opening 7a, the second opening 7b, the third opening 7c or the fourth opening 7d of the circulation plate 1 have the first edge 9a straight and parallel to the lateral raised edge 5c, 5d.
  • the opening concerned is also delimited by the second edge 9b which runs along the lateral raised edge 5c, 5d and the curved raised edge 5e, 5f, 5g, 5h.
  • the first straight edge 9a and the second edge 9b form a slice of the bottom 3 of the circulation plate 1.
  • the second edge 9b which delimits the opening 7 illustrated in this figure 3 has a first portion which is parallel to the lateral raised edge 5c, 5d and a second portion which follows the curvature of the curved raised edge 5e, 5f, 5g, 5h.
  • the collar 10 is a shoulder which emerges from the bottom 3 of the circulation plate 1.
  • the collar 10 is composed of a plate 10a and a second collar part 10b.
  • the plate 10a extends above the plane AB of the bottom 3 of the circulation plate 1, and parallel to it, while the second collar part 10b joins the bottom 3 to the plate 10a.
  • a circulation plate 1 will comprise at least one collar positioned on at least one opening 7 of a first longitudinal end 110 and the adjacent circulation plate 1 following the stack will comprise at least one collar on at least one opening 7 of a second longitudinal end 120.
  • the heating body comprises a plurality of circulation plates 1 where at least one collar is alternately formed at one longitudinal end of the heating body or at the other longitudinal end of the heating body.
  • each pair of openings 7 positioned at the first longitudinal end 110 and at the second longitudinal end 120 of the circulation plate 1 corresponds separately to an inlet and an outlet of the refrigerant fluid or the heat transfer liquid.
  • the first opening 7a corresponds to an inlet of the heat transfer liquid
  • the fourth opening 7d corresponds to the outlet of the heat transfer liquid.
  • the second opening 7b corresponds to the inlet of the refrigerant fluid
  • the third opening 7c corresponds to the outlet of the refrigerant fluid.
  • the circulation plate 1 further comprises a rib 11 which emerges from the bottom 3 of the circulation plate 1 and which extends in the longitudinal direction A.
  • This rib 11 begins from the first lateral raised edge 5c, between the first opening 7a and the fourth opening 7d, and extends in the direction of the second longitudinal end 120 of the circulation plate 1.
  • the rib 11 ends at a non-zero distance from the second lateral raised edge 5d and thus divides the volume delimited by two circulation plates 1 to form the U-shaped channel.
  • the bottom 3 of the circulation plate 1 is provided with fluid flow disruptors 13. These are arranged in rows parallel to each other and aligned parallel to the transverse direction B. At least one of these rows of disruptors 13 is parallel to the straight edge 9a. These rows are offset in the transverse direction B, so that the disruptors 13 are arranged in a staggered manner from one row relative to the other, thus forming spans of disruptors 13 parallel to the longitudinal direction A.
  • FIG 4 illustrates an embodiment of the circulation plate 1 according to the invention.
  • the figure 3 illustrates an embodiment of the circulation plate 1 according to the invention.
  • FIG 4 presents the first longitudinal end 110 of the circulation plate 1.
  • the first opening 7a and the fourth opening 7d are delimited by a first straight edge 9a and by a second curved edge 9b which follows the curvature of the curved raised edge 5e, 5h of the circulation plate 1.
  • the opening concerned is thus entirely delimited by the first straight edge 9a and by the second curved edge 9b.
  • the first straight edge 9a extends along a direction which is transverse to the longitudinal direction A and to the transverse direction B.
  • the direction in which the straight portion of the first edge 9 extends forms an angle with the longitudinal direction A of the circulation plate 1 of between 30 and 60°, advantageously 45°. It will be noted that the direction in which the straight portion of the first edge 9 extends intersects the lateral raised edge 5c, between the rib 11 and the curved raised edge 5e, and also intersects the longitudinal raised edge 5a, between two curved raised edges located on either side of the longitudinal raised edge 5a.
  • a collar may be formed around these triangular-shaped openings 7.
  • the opening 7 delimited by this first straight edge 9a and by this second curved edge 9b is formed in the bottom 3.
  • the first straight edge 9a and the second curved edge 9b are therefore sections of the bottom 3 of the circulation plate 1.
  • the opening(s) 7 illustrated on this figure 4 have a triangular shape, seen in a plane AB, with rounded corners.
  • Traffic plate 1 according to the variant illustrated in figure 4 presents 13 disruptors on its background 3. Unlike the figure 3 , the triangular nature of the openings 7 allows an arrangement of disruptors 13 in the vicinity of the first longitudinal end 110 of the circulation plate 1.
  • the circulation plate 1 comprises disruptors 13 which are arranged between the rib 11 and the opening 7.
  • a line of disruptors 13 is parallel to the straight part of the first edge 9a.
  • the first opening 7a and the fourth opening 7d have a first straight edge 9a formed by the bottom 3 of the circulation plate 1.
  • the first straight edge 9a is a slice of the bottom 3 of the circulation plate 1 and the straight part is parallel to the first lateral raised edge 5c.
  • the second opening 7b and the third opening 7c also have a first straight edge 9a formed by the collar 10 which emerges from the bottom 3 of the circulation plate 1, as detailed in figure 3 .
  • the first straight edge 9a which delimits this second opening 7b or this third opening 7c is a slice of this collar 10 and the straight part is parallel to the second lateral raised edge 5d.
  • the opening(s) 7 illustrated on this figure 5 also have a second edge 9b, a first portion of which is parallel to the lateral raised edge 5c, 5d and a second portion follows the curvature of the curved raised edge 5e, 5f, 5g, 5h.
  • the second edge 9b in particular its first portion and its second portion, is part of the raised edge 5. More precisely, the first portion of the second edge 9b is a slice of the lateral raised edge 5c and the second portion of the second edge 9b is a slice of the curved raised edge 5e which adjoins the lateral raised edge 5c.
  • the opening(s) 7 of the third mode of realization extend in the plane of the bottom 3 and also in a plane which follows the profile of the raised edge 5.
  • the opening 7 concerned has an L-shaped section, seen in a plane parallel to the longitudinal direction A and perpendicular to the bottom 3.
  • opening 7 applies of course to the openings 7c, 7d which are surrounded by the collar 10, such as those provided at the second longitudinal end 120.
  • the first edge 9a and its straight part belong to the collar 10, while the second edge 9b is part of the raised edge 5.
  • the invention thus achieves the goal it set for itself by improving the distribution of the fluid across the width of the channel, thereby improving the temperature homogeneity across this width.
  • the invention cannot, however, be limited to the means and configurations exclusively described and illustrated, and also applies to all equivalent means or configurations and to any combination of such means or configurations.
  • the invention has been described here in its application to a refrigerant fluid/heat transfer liquid heat exchanger, it goes without saying that it applies to any shape and/or dimension of the plate or to any type of fluid circulating along the plate according to the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  • Le domaine de la présente invention est celui des échangeurs de chaleur, notamment des échangeurs de chaleur pour l'automobile. Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à une plaque d'échangeur de chaleur telle que définie dans le préambule de la revendication 1, et telle qu'illustrée en figure 4 du document DE 10 2016 006127 .
  • Les véhicules automobiles sont couramment équipés d'échangeurs de chaleur. Ceux-ci permettent de transférer des calories d'un fluide à un autre fluide et sont par exemple utilisés pour refroidir les moteurs à combustion interne.
  • Certains de ces échangeurs sont des échangeurs à plaques et ils sont utilisés pour refroidir des liquides tels que de l'huile. Ces échangeurs comprennent un empilement de plaques entre lesquelles sont formés une pluralité de canaux.
  • L'efficacité de ces échangeurs de chaleur dépend de l'intensité de l'échange thermique entre les fluides, mais également de la distribution des fluides dans les canaux. L'échangeur de chaleur à plaques comprend par ailleurs un collecteur qui distribue le fluide dans chacun des canaux avec lequel il est raccordé. Ce collecteur est formé par des ouvertures ménagées dans chacune des plaques.
  • De manière connue, ce collecteur présente une section circulaire et les ouvertures qui le constituent sont également de forme circulaire.
  • Toutefois, il a été observé que cette forme d'ouverture n'est pas optimale. En effet, un défaut d'homogénéité dans l'alimentation en fluide du canal a pu être relevé. La forme circulaire de l'ouverture génère des zones du canal où le fluide circule difficilement. De tels défauts génèrent des zones où l'échange thermique est réduit.
  • Le but de la présente invention est donc de résoudre l'inconvénient décrit ci-dessus en améliorant la distribution du fluide sur une grande partie de la largeur du canal.
  • L'invention a donc pour objet une plaque de circulation d'échangeur de chaleur conforme à la revendication 1.
  • La présence d'une arête au moins en partie rectiligne pour définir l'ouverture optimise la circulation du fluide, en forçant celui-ci à se répartir sur une plus grande largeur de la plaque de circulation. On homogénéise ainsi la circulation du fluide sur la largeur du canal, réduisant ainsi les écarts de températures sur la surface de la plaque.
  • Cette forme d'ouverture optimise également la circulation du fluide en limitant l'obstruction du au moins un canal de circulation et en empêchant la formation de zone morte sur la plaque de circulation.
  • Selon l'invention, les deux fluides circulant de part et d'autre de la plaque sont un fluide réfrigérant et un liquide caloporteur. La plaque de circulation est ainsi configurée pour délimiter un premier canal parcouru par le fluide réfrigérant et un second canal parcouru par le liquide caloporteur.
  • Selon l'invention, la partie rectiligne de l'arête fait partie du fond.
  • Selon une caractéristique de l'invention, l'arête au moins en partie rectiligne forme une première arête, l'ouverture étant délimitée par une deuxième arête qui fait partie du bord relevé. Dans un tel cas, l'ouverture est délimitée par une première arête au moins en partie rectiligne et ménagée sur le fond, et par la deuxième arête qui fait partie du bord relevé. La position de la deuxième arête sur le bord relevé permet de limiter les zones mortes que l'on trouve habituellement entre l'ouverture et le bord relevé. Les zones mortes sont caractérisées par un faible échange thermique, elles diminuent donc les performances de l'échangeurs de chaleur à plaques.
  • Selon l'invention, l'arête au moins en partie rectiligne forme une première arête, l'ouverture étant délimitée par une deuxième arête qui fait partie du fond. Dans un tel cas, la deuxième arête peut suivre un profil homothétique avec une partie courbe du bord relevé.
  • Conformément à l'invention, le fluide se déplace le long de la plaque de circulation selon une direction d'écoulement, la partie rectiligne de l'arête s'étendant le long d'une droite transversale à la direction d'écoulement.
  • Selon l'invention, le fond comprend une nervure agencée pour que le canal présente un profil en U.
  • Encore avantageusement, au moins l'ouverture est au moins en partie entourée par un collet qui émerge du fond et dont au moins un plateau s'étend dans un plan sensiblement parallèle, avantageusement parallèle, à un plan dans lequel s'étend le fond. Le plateau est configuré pour venir en appui contre un fond d'une plaque adjacente.
  • Le collet entoure au moins partiellement l'ouverture qui comporte l'arête au moins en partie rectiligne. Dans tel cas, l'arête au moins en partie rectiligne est formée sur le plateau du collet.
  • Selon une caractéristique de l'invention, le collet comprend un flanc qui entoure au moins en partie l'ouverture et qui est interposé entre le fond et le plateau.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, la plaque de circulation est de forme rectangulaire et comprend une première extrémité longitudinale et une deuxième extrémité longitudinale, une première ouverture dépourvue de collet étant ménagée à la première extrémité longitudinale de la plaque de circulation, tandis qu'une deuxième ouverture présentant un collet est ménagée à la deuxième extrémité longitudinale de la plaque de circulation.
  • Également, le fond comprend au moins un perturbateur de l'écoulement du fluide. Le fond peut comprend une pluralité de perturbateurs qui émergent du fond et qui s'étendent dans le canal. Les perturbateurs de flux permettent de créer un flux turbulent qui longe la plaque de circulation. Ils perturbent la couche limite du fluide réfrigérant et/ou du liquide caloporteur qui circule dans le ou les canaux.
  • Avantageusement, au moins une ouverture présente une forme oblongue.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, au moins une ouverture peut présenter une forme triangulaire ou rectangulaire.
  • La forme de l'ouverture visée ici est observé selon un angle de vue de direction perpendiculaire à un plan dans lequel s'étend le fond.
  • Ces formes d'ouvertures permettent aux fluides d'être distribués sur une plus grande partie de la largeur de la plaque de circulation et ainsi de maximiser les surfaces d'échange. Elles permettent également de réduire l'espace entre les deux ouvertures, habituellement peu actif thermiquement.
  • Avantageusement, l'échangeur de chaleur comprend au moins une plaque de circulation selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes. Dans un tel cas, la plaque est une plaque de fermeture de l'échangeur de chaleur ou une plaque de circulation de cet échangeur de chaleur.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, l'échangeur de chaleur comprend deux plaques de circulation qui sont imbriquées l'une dans l'autre et qui délimitent entre elles le canal apte à être emprunté par un fluide réfrigérant ou un liquide caloporteur.
  • Selon encore une autre caractéristique de l'invention, trois plaques de circulation sont imbriquées les unes dans les autres et délimitent deux à deux un premier canal et un deuxième canal, le premier canal étant configuré pour être emprunté par un fluide réfrigérant tandis que le deuxième canal est configuré pour être emprunté par un liquide caloporteur.
  • D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective d'un échangeur de chaleur selon une variante non conforme à l'invention.
    • la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un empilement de trois plaques de circulations constitutives du corps de chauffe d'un échangeur de chaleur non conforme à l'invention.
    • la figure 3 est une vue en perspective d'une plaque de circulation d'échangeur de chaleur non conforme à l'invention.
    • la figure 4 est une vue rapprochée d'une plaque de circulation d'échangeur de chaleur selon l'invention.
    • la figure 5 est une vue en perspective d'une plaque de circulation d'un échangeur de chaleur selon une variante non conforme à l'invention.
  • Il faut tout d'abord noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en oeuvre 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 ou latérales, dessus, dessous, devant, derrière se réfèrent à l'orientation des plaques selon l'invention. Une direction longitudinale A correspond à l'axe principal des plaques dans lequel elles s'étendent majoritairement, alors que les orientations latérales correspondent à des droites concourantes, c'est-à-dire qui croisent la direction longitudinale, notamment perpendiculaires à l'axe longitudinal des plaques. Il s'agit par exemple de la direction latérale B ou de la direction d'empilement d. La direction longitudinale A est parallèle à un axe longitudinal 1 d'un trièdre 1, v, t, tandis que la direction latérale B est parallèle à un axe transversal t du trièdre, la direction d'empilement étant parallèle à un axe vertical v du trièdre.
  • La figure 1 montre en perspective un échangeur de chaleur 20 non conforme à l'invention.
  • L'échangeur de chaleur 20 met en oeuvre un échange de calories entre un premier fluide et un deuxième fluide. Le premier fluide est par exemple un fluide réfrigérant et le deuxième fluide est par exemple un liquide caloporteur.
  • L'échangeur de chaleur selon l'invention est configuré pour que le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur échange des calories sans entrer en contact. Cette caractéristique sera détaillée plus tard dans la suite de la description détaillée.
  • L'échangeur de chaleur 20 comprend un corps de chauffe 15 où s'effectue l'échange de chaleur entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur. Le corps de chauffe 15 est formé par une superposition de plaques, suivant une direction d'empilement d. Les plaques selon l'invention sont les plaques de circulation 1 et au moins une plaque de fermeture 2a, destinée à fermer de façon étanche la partie supérieure du corps de chauffe 15 suivant la direction d'empilement d. Cette plaque de fermeture 2a est positionnée sur le dessus de l'ensemble des plaques de circulation 1 du corps de chauffe 15, suivant la direction d'empilement d.
  • La plaque de fermeture 2a et la plaque de circulation 1 sont regroupés dans le présent document sous le terme plaque, et la ou les caractéristiques décrites en rapport avec ce terme s'appliquent de manière identique à la plaque de fermeture 2a et à la plaque de circulation 1.
  • L'échangeur de chaleur 20 comprend encore une joue de fermeture 2b, destinée à fermer de façon étanche la partie inférieure du corps de chauffe 15 suivant la direction d'empilement d. Cette joue de fermeture 2b est positionnée en dessous de l'ensemble des plaques de circulations 1 du corps de chauffe 15, c'est-à-dire à l'opposé de la plaque de fermeture suivant la direction d'empilement d par rapport aux plaques de circulation 1.
  • Les plaques de circulation 1, la plaque de fermeture 2a et la joue de fermeture 2b présentent une configuration en forme de baignoire. Un bord de la plaque selon l'invention, c'est-à-dire au moins la plaque de circulation 1 ou la plaque de fermeture 2a ou la joue de fermeture 2b, est un bord relevé 5 qui entoure un fond 3, formant alors un fond de la baignoire. Le fond 3 de la plaque a une forme rectangulaire aux bords arrondis. Le bord relevé 5 de la plaque selon l'invention qui entoure le fond 3 s'étend de façon continue tout autour du fond 3 et présente des parties rectilignes longitudinales et latérales, jointes par des parties courbes ménagées à chaque angle de la plaque selon l'invention.
  • La plaque de fermeture 2a et au moins une plaque de circulation 1 comprennent au moins une ouverture 7. Selon l'exemple de la figure 1, la plaque de fermeture 2a et la plaque de circulation comprennent quatre ouvertures référencées 7a, 7b, 7c et 7d. La première ouverture 7a et la quatrième ouverture 7d sont positionnées à une première extrémité longitudinale 110 de la plaque. La deuxième ouverture 7b et la troisième ouverture 7c sont positionnées à une deuxième extrémité longitudinale 120 de la plaque selon l'invention.
  • La première ouverture 7a, la deuxième ouverture 7b, la troisième ouverture 7c et la quatrième ouverture 7d présentent sur cette figure 1 chacune une forme oblongue. On entend par oblongue une forme qui est plus longue que large. Cette forme oblongue est visible dans un plan AB de la plaque concernée.
  • Ainsi, la première ouverture 7a possède un coté qui s'étend suivant la direction longitudinal A de la plaque de circulation 1 ou de fermeture 2a et qui longe une partie du bord relevé 5 ménagé au niveau de la première extrémité longitudinale 110 de la plaque. Cette caractéristique s'applique également à la deuxième ouverture 7b, troisième ouverture 7c et quatrième ouverture 7d.
  • La joue de fermeture 2b positionnée sous l'empilement des plaques de circulation 1 suivant la direction d ne possède pas d'ouvertures, pour que le liquide caloporteur et le fluide réfrigérant ne s'échappent pas du corps de chauffe 15.
  • L'échangeur de chaleur 20 s'étend suivant la direction longitudinale A et comprend lui aussi une première extrémité longitudinale 110 et une deuxième extrémité longitudinale 120, la première extrémité longitudinale 110 étant opposée à la deuxième extrémité longitudinale 120.
  • L'échangeur de chaleur 20 présente quatre collecteurs 8, un premier collecteur 8a, un deuxième collecteur 8b, un troisième collecteur 8c et un quatrième collecteur 8d. Le premier collecteur 8a et le quatrième collecteur 8d sont positionnés chacun dans un coin de la première extrémité longitudinale 110 de l'échangeur de chaleur 20. Le deuxième collecteur 8b et le troisième collecteur 8c sont positionnés chacun dans un coin de la deuxième extrémité longitudinale 1 de l'échangeur de chaleur 20.
  • Le premier collecteur 8a, le deuxième collecteur 8b, le troisième collecteur 8c et le quatrième collecteur 8d sont des volumes s'étendant suivant la direction d'empilement d du corps de chauffe 15. Ces collecteurs ont pour fonction de distribuer ou collecter le liquide caloporteur ou le fluide réfrigérant dans les premiers canaux 30a et dans les deuxièmes canaux 30b (visibles sur la figure 2). Un volume de collecteur 8 est délimité d'un côté par l'ouverture 7 de la plaque de fermeture 2a, par la joue de fermeture 2b et par chacune des ouvertures 7 des plaques de circulation 1, comme cela sera détaillé plus loin.
  • Le liquide caloporteur et le fluide réfrigérant circulent séparément dans l'échangeur de chaleur 20. Le premier collecteur 8a et le quatrième collecteur 8d sont les collecteurs 8 réservés à la distribution ou à la collecte du liquide caloporteur dans le corps de chauffe 15. Le deuxième collecteur 8b et le troisième collecteur 8c sont eux les collecteurs destinés à distribuer ou à collecter le fluide réfrigérant dans le corps de chauffe 15.
  • Le premier collecteur 8a est l'entrée du liquide caloporteur dans le corps de chauffe 15 et le quatrième collecteur 8d est la sortie de liquide caloporteur du corps de chauffe 15. De manière équivalente, le deuxième collecteur 8b est l'entrée du fluide réfrigérant dans le corps de chauffe 15 et le troisième collecteur 8c est la sortie du fluide réfrigérant du corps de chauffe 15.
  • La figure 2 présente une vue en coupe latérale d'un empilement de plaques de circulation 1 selon un plan B, d de la figure 1.
  • La superposition des plaques de circulation 1 délimite des canaux 30 qui sont distincts les uns des autres. Un premier canal 30a est agencé pour être parcouru par le fluide réfrigérant et un deuxième canal 30b est agencé pour être parcouru par le liquide caloporteur. Le corps de chauffe est organisé de sorte à comporter une alternance de premier canal 30a et de deuxième canal 30b le long de la direction d'empilement. La circulation du fluide réfrigérant et du liquide caloporteur dans le corps de chauffe s'effectue donc de manière alternative entre le premier canal 30a et le deuxième canal 30b.
  • La figure 2 permet d'illustrer la présence de perturbateurs 13 de l'écoulement du fluide qui sont ménagés sur le fond 3 de la plaque de circulation 1. Les perturbateurs 13 s'étendent au-dessus d'un plan d'extension générale du fond 3 de la plaque de circulation 1, en émergeant au-dessus du fond 3 dans le canal.
  • Les perturbateurs 13 ont pour fonction de perturber la couche limite du liquide caloporteur et/ou du fluide réfrigérant dans le premier canal 30a, respectivement dans le deuxième canal 30b. Ainsi, les perturbateurs 13 maximisent les échanges thermiques entre le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur.
  • La plaque de circulation 1 de la figure 2 comprend le bord relevé 5, ce dernier étant réparti en un premier bord relevé longitudinal 5a, un deuxième bord relevé longitudinal 5b, un premier bord relevé latéral 5c et un deuxième bord relevé latéral, non visible sur cette figure. Ces bords relevés longitudinaux et latéraux sont joints par des bords relevés courbes 5e , 5f, 5g et 5b, comme cela est apparent sur les figures 1 et 3 à 5.
  • Le bord relevé 5 comprend une face supérieure 38 et une face inférieure 39. Une partie de la face inférieure 39 du bord relevé 5 d'une première plaque de circulation 1 vient au contact d'une partie de la face supérieure 38 du bord relevé 5 d'une deuxième plaque de circulation 1. Ce contact entre parois, réalisé sur tout le pourtour du bord relevé 5, génère une étanchéité entre deux plaques de circulation 1, de manière à former le premier canal 30a ou le deuxième canal 30b. Cette caractéristique s'applique à l'ensemble des bords relevés des plaques de circulation 1, de la plaque de fermeture 2a et de la joue de fermeture 2b de l'échangeur de chaleur 20 de l'invention.
  • Tel qu'illustré sur la figure 2, le bord relevé 5 de la plaque de circulation 1 se termine par un flan périphérique 50. Ce flan périphérique 50 s'étend dans un plan parallèle au plan du fond 3 de la plaque de circulation 1 et fait tout le tour de la plaque de circulation 1. On notera que le flan périphérique 50 d'une première plaque de circulation 1 est distant du flan périphérique 50 de la deuxième plaque de circulation 1 qui est imbriquée dans la première plaque de circulation 1. Cette caractéristique s'applique à l'ensemble des bords relevés des plaques de circulation 1 de l'échangeur de chaleur 20.
  • La plaque de circulation 1 possède un fond 3 présentant une face supérieure 100 et une face inférieure 101. L'empilement des plaques de circulation 1 suivant la direction d'empilement d est caractérisé par le fait que la face inférieure 101 du fond 3 d'une première plaque de circulation 1 est en regard et à distance non-nulle de la face supérieure 100 du fond 3 d'une deuxième plaque de circulation 1, immédiatement adjacente à la première plaque de circulation 1. C'est ainsi que le premier canal 30a et le deuxième canal 30b sont créés. La figure 3 illustre une plaque de circulation 1 selon un premier mode de réalisation non conforme à l'invention.
  • La plaque de circulation 1 a la forme d'une baignoire, c'est-à-dire qu'elle comprend le fond 3, entouré de façon continue sur sa périphérie par le premier bord relevé longitudinal 5a, le deuxième bord relevé longitudinal 5b, le premier bord relevé latéral 5c, le deuxième bord relevé latéral 5d, un premier bord relevé courbe 5e, un deuxième bord relevé courbe 5f, un troisième bord relevé courbe 5g et un quatrième bord relevé courbe 5h.
  • Les bords relevés courbes sont disposés aux angles de la plaque selon l'invention, et joignent un bord relevé longitudinal à un bord relevé latéral.
  • La plaque de circulation 1 s'étend suivant la direction longitudinale A entre la première extrémité longitudinale 110 et une deuxième extrémité longitudinale 120, la première extrémité longitudinale 110 étant opposée à la deuxième extrémité longitudinale 120 par rapport au fond 3.
  • Chaque plaque de circulation 1 comprend au moins une ouverture 7. Dans l'exemple de la figure 3, la plaque de circulation 1 comprend quatre ouvertures 7, une première ouverture 7a, une deuxième ouverture 7b, une troisième ouverture 7c et une quatrième ouverture 7d. La première ouverture 7a et la quatrième ouverture 7d sont positionnées au niveau de la première extrémité longitudinale 110 de la plaque de circulation 1. La deuxième ouverture 7b et la troisième ouverture 7c sont positionnées au niveau de la deuxième extrémité longitudinale 120 de la plaque de circulation 1.
  • Sur l'exemple de réalisation de la figure 3, la première ouverture 7a, la deuxième ouverture 7b, la troisième ouverture 7c et la quatrième ouverture 7d de la plaque de circulation 1 présentent une forme oblongue, vue dans le plan AB. L'ouverture 7 est donc plus longue que large, et cet allongement est réalisé le long de la direction transversale B.
  • La première ouverture 7a, la deuxième ouverture 7b, la troisième ouverture 7c ou la quatrième ouverture 7d de la plaque de circulation 1 présentent la première arête 9a rectiligne et parallèle au bord relevé latéral 5c, 5d. L'ouverture concernée est également délimitée par la deuxième arête 9b qui longe le bord relevé latéral 5c, 5d et le bord relevé courbe 5e, 5f, 5g, 5h.
  • La première arête 9a rectiligne et la deuxième arête 9b forment une tranche du fond 3 de la plaque de circulation 1. La deuxième arête 9b qui délimite l'ouverture 7 illustrée sur cette figure 3 présente une première portion qui est parallèle au bord relevé latéral 5c, 5d et une seconde portion qui suit la courbure du bord relevé courbe 5e, 5f, 5g, 5h.
  • Selon la figure 3, deux ouvertures situées à une même extrémité longitudinale de la plaque de circulation 1, par exemple la deuxième ouverture 7b et la troisième ouverture 7c, sont entourées chacune par un collet 10. Le collet 10 est un épaulement qui émerge du fond 3 de la plaque de circulation 1. Le collet 10 est composé d'un plateau 10a et d'une deuxième partie de collet 10b. Le plateau 10a s'étend au-dessus du plan AB du fond 3 de la plaque de circulation 1, et parallèlement à celui-ci, tandis que la deuxième partie de collet 10b joint le fond 3 au plateau 10a.
  • On notera que seule la deuxième ouverture 7b et la troisième ouverture 7c de la deuxième extrémité longitudinale 120 sont munies de collet, la première ouverture 7a et la quatrième ouverture 7d de la première extrémité longitudinale 110 étant dépourvues de collet. La première ouverture 7a et la quatrième ouverture 7d sont ainsi réalisées directement dans le fond 3.
  • Afin que le fluide réfrigérant et le liquide caloporteur circulent de manière alternative dans le premier canal et dans le deuxième canal, on comprend que, dans l'empilement de plaques de circulation 1, une plaque de circulation 1 comprendra au moins un collet positionné sur au moins une ouverture 7 d'une première extrémité longitudinale 110 et la plaque de circulation 1 adjacente suivant l'empilement comprendra au moins un collet sur au moins une ouverture 7 d'une deuxième extrémité longitudinale 120. Dit autrement, le corps de chauffe comprend une pluralité de plaques de circulation 1 où au moins un collet est alternativement formé à une extrémité longitudinale du corps de chauffe ou à l'autre extrémité longitudinale du corps de chauffe.
  • L'ensemble des caractéristiques des ouvertures 7 de la plaque de circulation 1 décrites à la figure 3 s'applique à la pluralité de plaques de circulation 1 de l'échangeur de chaleur.
  • Selon une caractéristique de l'invention, chaque paire d'ouvertures 7 positionnée à la première extrémité longitudinale 110 et à la deuxième extrémité longitudinale 120 de la plaque de circulation 1 correspondent de manière distincte à une entrée et à une sortie du fluide réfrigérant ou du liquide caloporteur. Selon un exemple non limitatif, la première ouverture 7a correspond à une entrée du liquide caloporteur et la quatrième ouverture 7d correspond à la sortie du liquide caloporteur. La deuxième ouverture 7b correspond à l'entrée du fluide réfrigérant, tandis que la troisième ouverture 7c correspond à la sortie du fluide réfrigérant.
  • La plaque de circulation 1 comprend par ailleurs une nervure 11 qui émerge du fond 3 de la plaque de circulation 1 et qui s'étend suivant la direction longitudinale A. Cette nervure 11 débute du premier bord relevé latéral 5c, entre la première ouverture 7a et la quatrième ouverture 7d, et s'étend en direction de la deuxième extrémité longitudinale 120 de la plaque de circulation 1. La nervure 11 se termine à une distance non nulle du deuxième bord relevé latéral 5d et divise ainsi le volume délimité par deux plaques de circulation 1 pour former le canal en U.
  • On comprend par cette caractéristique que la circulation des fluides le long des plaques de circulation 1 s'effectue suivant une circulation en U, c'est à dire que le liquide caloporteur ou le fluide réfrigérant va entrer dans le canal concerné par une ouverture 7 disposée au niveau d'une extrémité longitudinale de la plaque de circulation 1, va longer la nervure 11 puis la contourner, pour ressortir par une autre ouverture 7 disposée au niveau de la même extrémité longitudinale de la plaque de circulation 1.
  • Sur la figure 3, on constate que le fond 3 de la plaque de circulation 1 est pourvu de perturbateurs 13 de l'écoulement de fluide. Ceux-ci sont disposés en rangées parallèles entre elles et alignées parallèlement à la direction transversale B. Au moins une de ces rangées de perturbateurs 13 est parallèle à l'arête rectiligne 9a. Ces rangées sont décalées dans la direction transversale B, de manière à ce que les perturbateurs 13 soient disposées en quinconce d'une rangée par rapport à l'autre, formant ainsi des travées de perturbateurs 13 parallèles à la direction longitudinale A.
  • La figure 4 illustre un mode de réalisation de la plaque de circulation 1 conforme à l'invention. Pour les éléments communs de la plaque de circulation 1 avec le mode de réalisation précédent, on se reportera à la figure 3 et à sa description détaillée.
  • La figure 4 présente la première extrémité longitudinale 110 de la plaque de circulation 1. La première ouverture 7a et la quatrième ouverture 7d sont délimitées par une première arête 9a rectiligne et par une deuxième arête 9b courbe qui suit la courbure du bord relevé courbe 5e, 5h de la plaque de circulation 1. L'ouverture concernée est ainsi entièrement délimitée par la première arête 9a rectiligne et par la deuxième arête 9b courbe.
  • Selon l'exemple de la figure 4, la première arête 9a rectiligne s'étend le long d'une direction qui est transversale à la direction longitudinale A et à la direction transversale B. La direction dans laquelle s'étend la partie rectiligne de la première arête 9 forme un angle avec la direction longitudinale A de la plaque de circulation 1 compris entre 30 et 60°, avantageusement 45°. On notera que la direction dans laquelle s'étend la partie rectiligne de la première arête 9 coupe le bord relevé latéral 5c, entre la nervure 11 et le bord relevé courbe 5e, et coupe également le bord relevé longitudinal 5a, entre deux bords relevés courbes situés de part et d'autre du bord relevé longitudinal 5a.
  • Bien que non représenté, un collet peut être formé autour de ces ouvertures 7 de forme triangulaire.
  • L'ouverture 7 délimitée par cette première arête 9a rectiligne et par cette deuxième arête 9b courbe est ménagée dans le fond 3. La première arête 9a rectiligne et la deuxième arête 9b courbe sont donc des tranches du fond 3 de la plaque de circulation 1.
  • La ou les ouvertures 7 illustrées sur cette figure 4 présentent une forme triangulaire, vue dans un plan AB, avec des angles arrondis.
  • La plaque de circulation 1 selon la variante illustrée à la figure 4 présente des perturbateurs 13 sur son fond 3. A la différence de la figure 3, le caractère triangulaire des ouvertures 7 autorise une disposition de perturbateurs 13 au voisinage de la première extrémité longitudinale 110 de la plaque de circulation 1. Ainsi, la plaque de circulation 1 comprend des perturbateurs 13 qui sont ménagés entre la nervure 11 et l'ouverture 7. Une ligne de perturbateurs 13 est parallèle à la partie rectiligne de la première arête 9a.
  • La figure 5 présente mode de réalisation non conforme à l'invention. Pour les éléments communs de la plaque de circulation 1 avec les modes de réalisation précédents, on se reportera à la description détaillée des figures 3 ou 4.
  • On y retrouve quatre ouvertures 7 composées de la première ouverture 7a, de la deuxième ouverture 7b, de la troisième ouverture 7c et de la quatrième ouverture 7d. La première ouverture 7a et la quatrième ouverture 7d présentent une première arête 9a rectiligne formée par le fond 3 de la plaque de circulation 1. La première arête 9a rectiligne est une tranche du fond 3 de la plaque de circulation 1 et la partie rectiligne est parallèle au premier bord relevé latéral 5c. La deuxième ouverture 7b et la troisième ouverture 7c présentent elles aussi une première arête 9a rectiligne formée par le collet 10 qui émerge du fond 3 de la plaque de circulation 1, comme détaillé à la figure 3. La première arête 9a rectiligne qui délimite cette deuxième ouverture 7b ou cette troisième ouverture 7c est une tranche de ce collet 10 et la partie rectiligne est parallèle au deuxième bord relevé latéral 5d.
  • La ou les ouvertures 7 illustrées sur cette figure 5 présentent également une deuxième arête 9b, dont une première portion est parallèle au bord relevé latéral 5c, 5d et une seconde portion suit la courbure du bord relevé courbe 5e, 5f, 5g, 5h.
  • La deuxième arête 9b, en particulier sa première portion et sa seconde portion, fait partie du bord relevé 5. De manière plus précise, la première portion de la deuxième arête 9b est une tranche du bord relevé latéral 5c et la deuxième portion de la deuxième arête 9b est une tranche du bord relevé courbe 5e qui jouxte le bord relevé latéral 5c.
  • On comprend de ce qui précède que la ou les ouvertures 7 du troisième mode de réalisation, tel qu'illustré sur la figure 5, s'étendent dans le plan du fond 3 et également dans un plan qui suit le profil du bord relevé 5. En ce sens, l'ouverture 7 concernée présente une section en L, vue dans un plan parallèle à la direction longitudinale A et perpendiculaire au fond 3.
  • La description ci-dessus de l'ouverture 7 s'applique bien entendu aux ouvertures 7c, 7d qui sont entourées par le collet 10, telles que celles ménagées au niveau de la deuxième extrémité longitudinale 120. Dans un tel cas, la première arête 9a et sa partie rectiligne appartiennent au collet 10, alors que la deuxième arête 9b fait partie du bord relevé 5.
  • Bien que ces ouvertures 7 sont délimitées par le bord relevé 5, celui-ci conserve néanmoins une hauteur suffisante pour qu'un contact étanche puisse être réalisé entre le bord relevé d'une première plaque de circulation et le bord relevé d'une deuxième plaque de circulation.
  • L'invention atteint ainsi le but qu'elle s'était fixée en améliorant la répartition du fluide dans la largeur du canal, améliorant ainsi l'homogénéité de températures sur cette largeur.
  • L'invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations exclusivement décrits et illustrés, et s'applique également à tous moyens ou configurations, équivalents et à toute combinaison de tels moyens ou configurations. Notamment, si l'invention a été décrite ici dans son application à un échangeur de chaleur fluide réfrigérant / liquide caloporteur, il va de soi qu'elle s'applique à toute forme et/ou dimension de la plaque ou à tout type de fluide circulant le long de la plaque selon l'invention.

Claims (7)

  1. Plaque (1, 2a) d'échangeur de chaleur (20) destinée à délimiter au moins un canal (30, 30a, 30b) de circulation d'un fluide, la plaque de circulation (1) étant pourvue d'un fond (3) et d'un bord relevé (5, 5a-5h) qui entoure le fond (3), la plaque de circulation (1) comprenant au moins une ouverture (7, 7a-7d) par laquelle un fluide peut entrer dans le canal (30, 30a, 30b), ouverture (7, 7a-7d) étant délimitée par au moins une arête (9a) au moins en partie rectiligne, dans laquelle la partie rectiligne de l'arête (9a) fait partie du fond (3), l'arête (9a) au moins en partie rectiligne formant une première arête (9a), l'ouverture (7, 7a-7d) étant délimitée par une deuxième arête (9b) qui fait partie du fond (3), le fond (3) comprenant une nervure (11) agencée pour que le canal (30, 30a, 30b) présente un profil en U, la plaque étant caractérisée en ce que la première arête (9a) rectiligne s'étendant le long d'une direction qui est transversale à la direction longitudinale A et à la direction transversale B, la direction dans laquelle s'étend la partie rectiligne de la première arête (9a) formant un angle avec la direction longitudinale A de la plaque de circulation (1) compris entre 30 et 60°, avantageusement 45° , la direction dans laquelle s'étend la partie rectiligne de la première arête (9a) coupant un bord relevé latéral (5c), entre la nervure 11 et le bord relevé courbe 5e, et coupe également le bord relevé 20 longitudinal 5a, entre deux bords relevés courbes situés de part et d'autre du bord relevé longitudinal 5a.
  2. Plaque selon la revendication 1, dans laquelle l'arête (9a) au moins en partie rectiligne forme une première arête (9a), l'ouverture (7, 7a-7d) étant délimitée par une deuxième arête (9b) qui fait partie du bord relevé (5, 5a-5h).
  3. Plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle au moins l'ouverture (7) est au moins en partie entourée par un collet (10) qui émerge du fond (3) et dont au moins un plateau (10a) s'étend dans un plan sensiblement parallèle à un plan dans lequel s'étend le fond (3).
  4. Plaque d'échangeur de chaleur (20) selon la revendication précédente, dans laquelle la partie rectiligne de l'arête (9a) est formée sur le plateau (10a) du collet (10).
  5. Plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la plaque (1) est de forme rectangulaire et comprend une première extrémité longitudinale (110) et une deuxième extrémité longitudinale (120), une première ouverture (7a, 7b) dépourvue de collet étant ménagée à la première extrémité longitudinale (110) de la plaque de circulation (1), tandis qu'une deuxième ouverture (7c, 7d) présentant un collet (10) est ménagée à la deuxième extrémité longitudinale (120) de la plaque (1).
  6. Plaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le fond (3) comprend au moins un perturbateur (13) de l'écoulement du fluide.
  7. Echangeur de chaleur (20) comprenant au moins une plaque (1, 2a) selon l'une quelconque des revendications précédentes, la plaque (1, 2a) étant une plaque de fermeture (2a) de l'échangeur de chaleur (20) ou une plaque de circulation (1) de cet échangeur de chaleur (20).
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