FR2702548A1 - Echangeur de chaleur, notamment radiateur d'air de suralimentation d'un moteur à combustion interne . - Google Patents

Abstract

Echangeur de chaleur, notamment radiateur d'air de suralimentation d'un moteur à combustion interne, dont le faisceau ou la matrice est constituée de plaques 1, 2 disposées les unes au-dessus des autres à la manière d'une pile, qui délimitent des canaux 3, 4 séparés pour deux fluides participant à l'échange de chaleur, et qui forment, par l'intermédiaire d'ouvertures 5 sur des tronçons en forme d'empreintes complémentaires 13, 14, des tubes d'entrée et de sortie 7, qui sont chacun en communication avec des canaux 4. Les tubes d'entrée et de sortie 7 sont constitués par l'assemblage d'anneaux 8, 9 serrés de manière étanche entre les tronçons en forme d'empreintes 13, 14, réalisant dans des plans d'espacement différents, une liaison fluidique avec des canaux 4, ou un isolement fluidique par rapport aux autres canaux 3.

Description

L'invention se rapporte à un échangeur de chaleur, notamment un radiateur

d'air de suralimentation d'un moteur à combustion interne, dont le faisceau ou la

matrice est constitué de plaques disposées les unes au-

dessus des autres en formant une pile, qui délimitent des canaux séparés les uns des autres pour deux fluides participant à l'échange de chaleur, et qui forment, par l'intermédiaire d'ouvertures sur des tronçons en forme d'empreintes complémentaires, des tubes d'entrée et de sortie, qui sont chacun en communication avec les uns

des canaux de la matrice.

Un tel échangeur de chaleur est divulgué par le document US-PS 4 592 414 Dans celui-ci, des tubes d'entrée et/ou de sortie, ou des tubes de distribution, doivent être réalisés, côte à côte par paires, au niveau des deux côtés terminaux des plaques disposées les unes au-dessus des autres A cette occasion, l'espacement des plaques, dans la direction longitudinale des tubes d'entrée et de sortie, s'effectue essentiellement, au moyen de tronçons de plaques déformées localement, qui réalisent des empreintes, pour chaque paire de plaques assemblées de manière complémentaire; ces empreintes forment, lorsque les paires de plaques sont superposées, des structures de tubes d'entrée et de sortie, et communiquent par des ouvertures dans les tronçons de plaques déformées en empreintes, des liaisons de tube locales étant réalisées par la pénétration alternée de flasques dans des ouvertures associées, sur les tronçons de plaques reposant les uns sur les autres; pour la séparation locale en un tube d'entrée et un tube de sortie, il est possible de réaliser des empreintes d'une paire de plaques, pouvant être à chaque fois séparées totalement les unes des autres par des tronçons de

plaques matricés en forme de talon.

Dans le cas connu, chaque paire de plaques enserre un ou deux canaux (simple ou double flux) pour le fluide captant la chaleur, ces canaux se raccordant à leurs extrémités, aux empreintes de dimensions plus étendues d'un tube d'entrée ou de sortie; dans ce cas, les paires de plaques, le long de zones de bordure extérieures communes, s'appuient les unes sur les autres ou sont entourées, à la manière d'un flasque ou d'une

bande de lisière.

La solution connue nécessite des opérations de déformation ou de matriçage très compliquées et très coûteuses, pour les plaques, en combinaison avec des épaisseurs de plaque relativement importantes, en vue d'obtenir une construction autoporteuse, mécaniquement stable Les épaisseurs importantes des plaques présentent, entre autres, les inconvénients suivants, à savoir un échange de chaleur qui n'est pas optimum (transfert de chaleur plus lent), un besoin en matériau

relativement élevé, et un poids relativement important.

Etant donné que dans le cas connu, l'ensemble des plaques doivent être soudées ou brasées les unes aux autres, il est pratiquement impossible de réaliser un "échange de module", ou bien d'effectuer, indépendamment du fournisseur ou du fabricant d'échangeurs de chaleur, un complément "modulaire" de l'échangeur de chaleur, pour une adaptation à des cycles de puissance et de travail différents de moteurs à combustion interne; un

"module" se rapporte ici à une paire de plaques.

L'invention a pour objet un échangeur de chaleur conforme à celui décrit en introduction, qui, pour un coût de fabrication et de matériau relativement réduit (faible coût de matriçage/plaques de faible épaisseur), soit d'un poids relativement faible, tout en permettant une réalisation la plus simple possible, de canaux d'entrée et de sortie, dont l'étanchéité est optimale grâce à la naîtrise des sollicitations thermiques et

mécaniques qui apparaissent.

Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait que les tubes d'entrée et de sortie sont constitués par l'assemblage d'anneaux serrés de manière étanche entre les tronçons en forme d'empreinte, et réalisant dans des plans d'espacement différents, une liaison fluidique avec des premiers canaux, ou un isolement fluidique par rapport aux autres canaux de la

matrice.

L'invention fournit un montage de plaques mécaniquement stable, notamment dans la zone des tubes d'entrée et de sortie à réaliser, les anneaux utilisés formant quant au principe, des moyens porteurs, d'espacement et d'étanchéité, entre les plaques serrées les unes contre les autres, dans la direction longitudinale des tubes d'entrée et de sortie, par l'intermédiaire de moyens de serrage appropriés Il est possible de réaliser des anneaux individuels, totalement ou partiellement, ou bien encore aux extrémités frontales réalisant le contact avec les plaques, en un matériau élastique du genre caoutchouc; de tels anneaux sont de préférence à disposer entre les tronçons de plaques en forme d'empreintes complémentaires, au niveau desquels le fluide captant la chaleur, par exemple de l'eau de refroidissement, doit être isolé de manière étanche par rapport à des structures de la matrice qui conduisent le fluide délivrant de la chaleur, par exemple de l'air comprimé chaud, et qui, le cas échéant, doivent en supplément, être étanches par rapport à l'environnement extérieur de l'échangeur de chaleur à

plaques (zones de coin de la matrice à plaques).

Dans le cadre de l'invention, il est avantageusement possible de prévoir un soudage de bordure extérieur, étanche, des paires de plaques complémentaires en forne de coque, qui forment ou enserrent des structures de canaux pour le fluide de refroidissenent captant la chaleur, et qui enserrent les anneaux ou les structures de répartition du côté des anneaux, en vue de conduire de manière tubulaire, le fluide captant la chaleur, et de le répartir de manière uniforne et définie Des paires de plaques ainsi soudées représentent des modules de l'échangeur de chaleur, pouvant être échangés, ou, le cas échéant, être complétés selon les besoins De tels modules de plaques peuvent être agencés en étant assemblés de manière serrée, et en s' appuyant mutuellement les uns sur les autres de manière supplémentaire, au niveau de tronçons de plaques opposés, qui sont aplatis par rapport aux tronçons en forme d'empreinte destinés aux anneaux Sur les zones de contact localement aplaties, peuvent être prévus des moyens de centrage de plaques, en f Lorme de moulure et coopérant par complémentarité de forme Il est également possible de prévoir une liaison par soudage par points ou par brasage fort, sur ces zones de

contact localement aplaties.

Le mode de construction qui vient d'être mentionné, permet un empilage de modules achevés et soudés, la réalisation du tube nécessitant uniquement l'interposition d'anneaux d'étanchéité et/ou d'espacement considérés, entre deux de ces modules Les anneaux à ancrer entre les plaques, pour les tubes d'entrée et de sortie de la matrice, peuvent être maintenus en position en étant centrés de manière simple, par exemple par des creux ou des protubérances en forme de moulures, ou des plots ou des moulures annulaires, ou bien des flasques, les flasques pouvant

s'engager à la manière de collerettes dans un anneau.

De manière plus précise, selon une configuration de l'invention, chaque paire de plaques en forme de coque, réalisant lesdits premiers canaux de la matrice, entre des empreintes de forme complémentaires, est soudée ou brasée de manière étanche, le long de pourtours extérieurs opposés. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, des anneaux sont réalisés au moins partiellement, en caoutchouc ou en un matériau élastique du genre caoutchouc, et obturent la liaison fluidique entre un tube d'entrée ou de sortie et les autres canaux réalisés dans des espaces intermédiaires entre les

tronçons de plaque en forme d'empreintes.

Par ailleurs, les anneaux peuvent être disposés entre les plaques en entourant à chaque fois les ouvertures d'un tube d'entrée ou de sortie, contenues

dans les tronçons de plaque en forme d'empreintes.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, dans chaque paire de plaques réalisant entre-elles les uns des canaux de la matrice, sont intégrés des anneaux métalliques qui sont en communication avec les premiers canaux, par l'intermédiaire d'ouvertures ou de passages Ces ouvertures ou les passages sont réalisés entre des évidements ouverts le long d'une surface frontale d'un anneau et des surfaces conjuguées planes d'un tronçon de plaque en forme d'empreinte, des nervures résiduelles entre les évidements reposant sur le tronçon de plaque en formant un angle de joint obtu Par ailleurs, la hauteur d'un passage est inférieure à 2/3 de l'épaisseur axiale de paroi, maximale, de l'anneau considéré, et la largeur du passage est choisie inférieure à 5 mm, la surface d'écoulement offerte respectivement par un passage ou par un canal, étant dimensionnée au maximum à 1/20 de la section d'écoulement la plus étroite du tube

d'entrée ou de sortie correspondant.

Selon un autre mode de réalisation, les anneaux métalliques présentent une section droite en forme de U" ouverte d'un côté dans la direction longitudinale d'un tube d'entrée ou de sortie, cette section droite comportant des passages transversaux se terminant au niveau des branches d'appui libres et se raccordant

auxdits premiers canaux.

Selon un mode de réalisation particulier, l'anneau fabriqué au moins partiellement en caoutchouc, est un anneau de caoutchouc enserré extérieurement par

un anneau de métal.

D'après une caractéristique de l'invention, le tube d'entrée est traversé par un fluide de refroidissement captant de la chaleur, un anneau métallique qui assure à chaque fois l'isolement du tube d'entrée par rapport à un fluide chaud dans les autres canaux, étant pourvu sur la périphérie intérieure d'un profil de surface qui augmente la transmission de chaleur, l'anneau reposant sur des surfaces conjuguées de plaques voisines, par l'intermédiaire d'anneaux ou de cordons d'étanchéité insérés dans des rainures périphériques. Selon une autre configuration de l'invention, deux anneaux d'un tube d'entrée ou de sortie, se succédant dans la direction de l'axe du tube, et réalisés simultanément en tant qu'éléments de transmission des forces d'appui et d'étanchéité, enserrent à chaque fois, par des évidements complémentaires réalisés entre des surfaces frontales opposées, des empreintes, de contour correspondant, d'une paire de plaques, qui forment ensemble les uns des canaux. Conformément à une caractéristique de l'invention, les paires de plaques forment, dans des zones d'extrémité de la matrice, à partir de tronçons d'appui formant des surfaces de contact mutuelles, les tronçons de plaque en forme d'empreintes complémentaires respectifs, pour les anneaux, les paires de plaques enserrant entre les tronçons d'appui, des structures de canaux de bordure en forme d'empreintes complémentaires, qui peuvent être alimentées en fluide par l'intermédiaire des anneaux Les paires de plaques peuvent être soudées ou brasées par points, au niveau des tronçons d'appui Par ailleurs, les paires de plaques s'engagent les unes dans les autres au niveau des tronçons d'appui, de manière étanche et en réalisant

un centrage.

Selon une caractéristique déjà évoquée, les anneaux d'espacement et/ou d'étanchéité sont centrés sur les surfaces de portée correspondantes des tronçons de plaques en forme d'empreintes, par des nervures, des

plots, des moulures, des protubérances ou analogues.

De manière générale, les uns des anneaux sont enserrés dans des cavités de forme annulaire, qui sont réalisées entre des tronçons en forme d'empreintes

complémentaires d'une paire de plaques.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les ouvertures d'une paire de plaques se raccordent, au moins sur un côté de la plaque en forme d'empreinte, à des collerettes annulaires, axiales, qui s'engagent chacune dans un anneau respectif d'espacement et/ou

d'étanchéité.

En définitive, les paires de plaques peuvent être reliées de manière amovible, le long de pourtours extérieurs opposés, au moyen d'un joint d'étanchéité à

serrage, en caoutchouc.

L'invention va maintenant être décrite plus en détail, au regard d'exemples de réalisation représentés sur les dessins annexés, qui montrent: Fig 1: un échangeur de chaleur représenté en perspective et de manière schématique, en tant que radiateur d'air de suralimentation, à plaques, ces plaques étant assemblées par serrage entre des couvercles de fermeture extérieurs, et l'ensemble représentant également un contour de carter côté aval, pour le fluide refroidi (air comprimé) s'écoulant hors de la matrice, Fig 2 une structure en forme de coque d'une plaque de la matrice, vue selon la ligne de coupe II-II de la figure 3, indiquant de manière schématique la possibilité de réalisation complémentaire entre deux plaques, d'une matrice à tubes à inversion du flux, qui est raccordée par des passages dans l'anneau, à des ouvertures correspondantes du tube d'entrée ou de sortie, Fig 2 a une variante vue selon la ligne de coupe II-II de la figure 3, toutefois différente de la figure 2 quant à la disposition des tubes d'entrée et de sortie et quant à la matrice se présentant ici selon un mode à flux croisés et opposés triples, Fig 3: une moitié partielle de la matrice à plaques représentée sous forme de coupe longitudinale, avec réalisation d'un tube d'entrée par la combinaison d'anneaux d'espacement métalliques et d'anneaux fabriqués en un matériau d'étanchéité, par exemple du caoutchouc, Fig 4 une vue développée en projection sur le plan du dessin, selon la ligne A-A de la figure 3, indiquant un premier mode de réalisation d'ouvertures réalisées entre un anneau d'espacement et une plaque, pour l'alimentation en fluide captant de la chaleur (eau de refroidissement), Fig 5: une vue correspondant quant au principe, à celle de la figure 4, et pouvant être obtenue à partir de la ligne de coupe A-A de la figure 3, indiquant toutefois un second mode de réalisation d'ouvertures, qui peuvent être réalisées chacune, d'un côté, entre les anneaux d'espacement et une plaque adjacente, Fig 6 une variante de la matrice à plaques et de la réalisation du tube d'entrée, se distinguant de celle de la figure 3, par le fait que les anneaux d'espacement métalliques, tout en réalisant les ouvertures correspondantes, présentent une section droite en forme de "U" ouverte d'un côté par rapport à une plaque, Fig 7: une variante de la matrice à plaques et de la réalisation du tube d'entrée se distinguant notamment de celle de la figure 3, par le fait que les anneaux serrés entre à chaque fois deux plaques de paires de plaques voisines, sont réalisés par la combinaison d'anneaux d'espacement métalliques profilés et de joints d'étanchéité toriques, Fig 8: une variante vue selon les figures 3, 6 et 7, et se distinguant de ces exemples de réalisation, notamment par le fait que tous les anneaux présentent des qualités d'espacement et d'étanchéité, et présentent chacun, entre des surfaces frontales opposées dans la direction de l'axe du tube, des évidements destinés à recevoir des canaux intégrés, réalisés dans chaque paire de plaques, et destinés au fluide captant la chaleur (eau de refroidissement), Fig 9: une vue développée en projection dans le plan du dessin, selon la ligne B-B de la figure 8, montrant des canaux cylindriques intégrés par paire de plaques, pouvant être enserrés par des évidements sensiblement en demi- cercle et opposés, de surfaces frontales d'anneau, il voisines, Fig 10 une variante de la figure 9, vue selon la ligne B-B de la figure 8, montrant des canaux, par exemple de section hexagonale, intégrés par paire de plaques, pouvant être enserrés par des évidements sensiblement en forme de trapèze et opposés, de surfaces frontales d'anneau, voisines, Fig 11: une partie de matrice de l'échangeur de chaleur, en coupe longitudinale, selon laquelle l'anneau d'espacement considéré est agencé dans une empreinte annulaire ou une cavité, qui est réalisée entre des tronçons de plaques en forme d'empreintes complémentaires, comprenant des ouvertures, et Fig 12: une coupe longitudinale partielle d'une paire de plaques enserrant des structures de canaux, matérialisant un joint d'étanchéité à serrage, en caoutchouc, amovible, en guise de moyen de liaison des plaques. Conformément à la figure 1, les plaques 1, 2 de l'échangeur de chaleur, disposées les unes sur les autres, a pour forme un empilement, peuvent être serrées les unes contre les autres, de préférence le long des zones d'extrémité avant et arrière, entre un couvercle de fermeture supérieur et un couvercle de fermeture inférieur D, Dl, avec interposition d'entretoises d'appui L Le serrage peut s'effectuer au moyen de boulons, dont les têtes de vis sont désignées par S Aux tubes d'entrée et de sortie 7 et 71, formés entre les plaques 1, 2, sont associées des ouvertures 5 ', 5 " dans le couvercle de fermeture supérieur D Un fluide captant de la chaleur, par exemple de l'eau de refroidissement, amené par l'intermédiaire de l'ouverture 5 ', conformément à la flèche K, parvient, par l'intermédiaire du tube d'entrée 7, dans des premiers canaux 4 qui sont enserrés à chaque fois par une paire de plaques 1, 2 Du côté aval, les uns des canaux 4 sont raccordés au tube de sortie 7 ', duquel est évacuée, par l'intermédiaire de l'ouverture 5 " et conformément à la flèche K', l'eau de refroidissement réchauffée du fait de l'échange de chaleur avec le fluide délivrant de la chaleur qui a été amené, notamment de l'air de suralimentation V ou air de compresseur (voir également la figure 2) Les paires de plaques 1, 2 peuvent être soudées de manière étanche les unes aux autres, le long de pourtours U et U' complémentaires, en forme de flasques, en suivant les lignes de contour extérieures R de la figure 1; il est possible de mettre en oeuvre de préférence un procédé de soudage à la molette et par rayonnement, mais il est également possible d'utiliser

un brasage fort, résistant aux températures élevées.

Les plaques 1, 2 peuvent être fabriquées par

exemple à partir de tôles en acier, cuivre ou aluminium.

Elles forment entre-elles des espaces intermédiaires Z dans lesquels sont réalisés, au moyen d'inserts de tôle ondulée W, d'autres canaux 3 s'étendant transversalement aux uns des canaux 4, et dans lesquels est conduit le fluide délivrant de la chaleur, notamment de l'air de suralimentation V, qui s'écoule hors de la matrice selon V' (voir également figure 2), avec une température nettement réduite, pour être amené, au travers d'une ouverture du carter G, au moteur à combustion interne

considéré, en guise d'air de suralimentation.

La figure 2 représente en fait une coupe selon la ligne II II de la figure 3, le parcours des canaux 4 étant conçu de manière à produire une inversion de la direction d'écoulement (flèche St), de sorte qu'en combinaison avec les directions d'écoulement V, V' indiquées pour le fluide délivrant de la chaleur, qui s'écoule sous forme d'air de suralimentation chaud au travers des autres canaux 3, on obtient un échangeur de chaleur à flux croisés et opposés; ainsi est réalisée, par le champ Fd (figure 2) couvert par les canaux 4 engendrés par des évidements complémentaires formés entre à chaque fois une paire de plaques 1, 2, une matrice à plaques et tubes en forme de 'r U", faisant saillie transversalement par rapport aux tubes d'entrée et de sortie 7, 7 Elle est en communication, côté amont (flèche F), avec le tube d'entrée 7, et côté aval

(flèche FI), avec le tube de sortie 7 '.

La figure 2 a concrétise un concept d'échangeur de chaleur à plaques, possible dans le cadre de l'invention, sous la forme d'un échangeur du type à flux croisés et opposés triples, présentant une disposition sensiblement opposée en diagonale, des tubes d'entrée et de sortie 7 et 7 ' réalisés entre les plaques et par l'intermédiaire des plaques 1, 2 On est ici en présence d'une matrice de canaux, qui se divise en trois sections de champ tubulaire Fdl, Fd 2, Fd 3 à écoulements successivement opposés les uns par rapport aux autres, et qui, côté entrée (F), est en communication avec le tube d'entrée 7 par l'intermédiaire d'anneaux 9 correspondants, et côté sortie (F'), avec le tube de sortie 7 ', également par l'intermédiaire d'anneaux 9 correspondants Sur la figure 2 a, à l'inverse des dispositions selon les figures 1 et 2, l'entrée du tube d'entrée 7 est située dans le haut et la sortie du tube de sortie 7 ' est située dans le bas Pour le reste, les fonctions et le mode d'action de l'échangeur de la figure 2 a, correspondent à ceux déjà décrits au regard

de la figure 2, en utilisant les mêmes repères.

Tout en réalisant simultanément par exemple le tube d'entrée 7, pratiquement de configuration identique à la réalisation du tube de sortie, les plaques 1, 2 s'appuient les unes sur les autres par l'intermédiaire d'anneaux, et sont serrées dans la direction longitudinale du tube, les figures 3, 4 et 5 montrant une combinaison d'anneaux 8 fabriqués en un matériau élastique du genre caoutchouc, et d'anneaux d'espacement métalliques 9 Un paire de plaques 1, 2, pouvant être soudée le long des bords U, U', comme cela a déjà été mentionné, renferme l'anneau d'espacement 9 qui est en communication avec les canaux 4 de la matrice, par l'intermédiaire de passages 10 A partir de tronçons d'appui 11, 12 situés en bordure, les paires de plaques 1, 2 forment, entre des tronçons 13, 14 en forme d'empreintes élargies complémentaires (axialement en se référant à l'axe du tube), les espaces intermédiaires Z, dans lesquels les anneaux 8 réalisent, en étant serrés entre les plaques, une étanchéité par rapport aux autres canaux 3 et également par rapport à l'environnement extérieur Les tronçons de plaque 13, 14 en forme d'empreintes élargies, renferment chacun une ouverture 5 du tube d'entrée 7, entourée par les anneaux 8, 9 Le long des tronçons d'appui 11, 12, peut être prévue une liaison soudée ponctuelle, ou éventuellement une liaison brasée. Une paire de plaques 1, 2 soudée constitue un module pouvant éventuellement être remplacé, et être

complété selon les besoins.

Les passages 10, 10 ' des anneaux d'espacement 9 (figures 4 et 5), sont réalisés entre des évidements ouverts le long d'une surface frontale de l'anneau, et des surfaces conjuguées, adjacentes aux côtés ouverts des évidements, du tronçon 13 considéré déformé en forme d'empreinte; les passages 10 ainsi réalisés, présentent, sur la figure 4, intérieurement, une section en forme de demi-cercle, et à partir de là, une section se poursuivant sensiblement en forme de carré; sur la figure 5, les passages 10 ' présentent une section carrée; les nervures d'anneau restant entre les passages , 10 ' se terminent par un angle de joint obtu, par

rapport à l'étendue du tronçon 13.

Il est ainsi possible, avec des épaisseurs de tôle relativement faibles pour les plaques 1, 2, à savoir environ < 0,5 mm, et des forces de serrage relativement faibles, d'obtenir une construction de plaques mécaniquement stable, dont l'étanchéité est optimale aux endroits nécessaires (eau de refroidissement/air chaud) Un éventuel décalage des plaques, engendré par la température ou les variations de température, ou bien par des sollicitations mécaniques, peut être corrigé ultérieurement par un simple reserrage; cela est également valable en ce qui

concerne les autres exemples (figures 6 à 11).

Selon une configuration de l'invention, et comme le laissent notamment entrevoir les figures 3, 4 et 5, la hauteur H d'un passage 10, 10 ' est inférieure à 2/3 de l'épaisseur axiale de paroi D maximale de l'anneau d'espacement 9 considéré, et la largeur B du passage 10 est inférieure à 5 mm; en combinaison avec ceci, la surface d'écoulement offerte par un passage, est de préférence dimensionnée au maximum à 1/20 de la section d'écoulement la plus étroite d'une ouverture 5 d'un tube

d'entrée ou de sortie 7, 7 '.

La figure 6 se distingue des figures 3, 4 et 5 par le fait que les anneaux d'espacement 15 correspondants, disposés à l'intérieur d'une paire de plaques pouvant être soudées le long de leur bord, présentent une section droite en forme de "U", ouverte d'un côté dans la direction longitudinale, ici, du tube d'entrée 7 Les anneaux d'espacement 15 comportent dans ce cas, des passages transversaux 16 s'étendant jusqu'au niveau de leurs branches d'appui libres, et par lesquels le tube d'entrée 7 est en communication, au niveau de l'anneau d'espacement 15 considéré, avec les canaux 4 de la matrice Les extrémités libres citées, des branches d'appui, reposent dans ce cas, fermement, sur le tronçon de plaque 13 en forme d'empreinte De tels anneaux d'espacement 15 conduisent à une réduction non négligeable du poids, tout en présentant une rigidité de

forme relativement élevée.

La figure 7 se distingue des figures 3 à 5, par le fait qu'à la place des anneaux 8 (figure 3) fabriqués en caoutchouc ou en un matériau élastique du genre caoutchouc, sont prévus des anneaux 16 ' réalisés sous forme d'anneaux combinés d'espacement et d'étanchéité, et renfermant dans des rainures périphériques frontales, des anneaux d'étanchéité 16 " fabriqués par exemple en caoutchouc ou en polytétrafluoroéthylène, qui en étant localement écrasés, reposent de manière étanche sur des surfaces conjuguées correspondantes des tronçons de plaque 13, 14 en forme d'empreintes Grâce à une surface profilée P sur la périphérie intérieure de l'anneau, permettant d'augmenter le transfert de chaleur, il est possible d'obtenir simultanément un refroidissement très efficace de cet anneau combiné 16 ', 16 ", grâce à l'échange de chaleur entre l'eau de refroidissement amenée par l'intermédiaire du tube d'entrée 7, et l'air chaud du compresseur amené à partir du dispositif de

suralimentation (canaux 3 dans Z).

Les figures 8, 9 et 10 montrent une version d'échangeur de chaleur, dans lequel tous les anneaux 17 entre les plaques 1, 2, sont réalisés par exemple en un caoutchouc dur, en tant qu'éléments de transmission des forces d'appui, et d'étanchéité; une paire de plaques 1, 2 réalisant les uns des canaux 4, 4 ', est dans ce cas serrée entre des surfaces frontales d'anneau opposées l'une à l'autre dans la direction de l'axe d'un tube à réaliser, par exemple le tube d'entrée 7; dans ce cas, les tronçons 13, 14 complémentaires, en forme d'empreintes, issus des tronçons réciproques d'appui 11, 12 aplatis, reposent partiellement et directement les uns sur les autres, les ouvertures 5 étant directement en recouvrement; des parties des anneaux 17 enserrent, au niveau d'évidements 18 (figure 9) et 19 (figure 10) complémentaires réalisés sur des surfaces frontales opposées, les canaux 4 formés entre des empreintes de plaques de contour correspondant Ces évidements présentent, sur la figure 9, une section circulaire voire cylindrique, et sur la figure 10, une section

polygonale, par exemple hexagonale dans le cas présent.

Dans l'ensemble des modes de réalisation évoqués jusqu'à présent, il est avantageusement possible que les tronçons d'une paire de plaques 1, 2, s'étendant à partir des tronçons d'appui 11, 12 localement aplatis, en direction d'une extrémité ou d'un coin, en se terminant par des flasques de liaison en forme de bande de lisière U, U', peuvent également enserrer des structures de canaux 20 de la matrice Celles-ci peuvent également êtreraccordées, par exemple au tube d'entrée 7, par l'intermédiaire d'ouvertures dans ou sur les anneaux. Dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 11, chaque paire de plaques 1, 2, réalise des cavités annulaires T au niveau de la superposition des ouvertures 5 considérées, par exemple d'un tube d'entrée 7, des anneaux d'espacement 30 étant disposés dans chacune de ces cavité; ces anneaux sont en communication, en des zones périphériques opposées, et par l'intermédiaire d'ouvertures 21, avec les canaux 4 intégrés aux plaques, de la matrice En vue de réaliser l'espacement nécessaire aux espaces intermédiaires Z pour les autres canaux 3 de la matrice, sont prévus d'autres anneaux 22, comparables aux anneaux 16 ' de la figure 7, qui, tout en renfermant d'autres anneaux 16 ' ou cordons d'étanchéité, s'appuient sur des surfaces annulaires qui sont formées par des tronçons 13, 14 des plaques 1, 2 localement déformées en forme d'empreintes annulaires Les unes 5 se raccordent chacune à un flasque annulaire en forme de collerette 23, qui

s'engage dans les anneaux 22 en y réalisant un centrage.

Le repère 24 indique sur la figure 11, des moyens de centrage des anneaux 30 Il peut s'agir de moulures

matricées, de plots, ou d'éléments analogues.

Dans les exemples de réalisation déjà évoqués, notamment ceux des figures 3 à 9, les anneaux 8, 16 ' ou 17, peuvent également être enserrés dans des cavités annulaires, formées par les tronçons de plaque 13, 14

déformés en forme d'empreintes.

Conformément à la figure 12, il est possible, à la place d'une liaison brasée ou soudée, locale et étanche, le long des bords extérieurs U, Ul' des paires de plaques 1, 2, de prévoir une liaison amovible étanche , à serrage; à cet effet, les bords extérieurs U, Ul' réalisant des surfaces réciproques de portée et d'appui, forment des pinces 26, 27 arrondies et faisant saillie, qui enserrent une partie de la périphérie d'un cordon 28 en caoutchouc ou en un matériau similaire; un tube de serrage 29, fendu d'un côté, entoure le cordon et enserre les languettes 26, 27, en serrant à la manière

d'une pince, les bords extérieurs U, Ul'.

L'invention peut également être mise en oeuvre dans un échangeur de chaleur à plaques, dans lequel des tubes d' entrée et/ou de sortie doivent être réalisés, à distance et parallèlement les uns aux autres, de préférence aux deux zones d'extrémité de la matrice à plaques; dans ce cas, il est par exemple possible, en certains endroits, que des canaux 4 séparés, soient traversés par l'écoulement, selon des directions opposées, dans les champs de tubes correspondants, et soient raccordés, du côté de leur entrée à un tube

d'entrée et du côté de leur sortie à un tube de sortie.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1 Echangeur de chaleur, notamment radiateur d'air de suralimentation d'un moteur à combustion interne, dont le faisceau ou la matrice est constitué de plaques ( 1, 2) disposées les unes au-dessus des autres à la manière d'une pile, qui délimitent des canaux ( 3; 4) séparés les uns des autres, pour deux fluides participant à l'échange de chaleur, et qui forment, par l'intermédiaire d'ouvertures ( 5) sur des tronçons en forme d'empreintes ( 13, 14) complémentaires, des tubes d'entrée et de sortie ( 7, 71) qui sont chacun en communication avec les uns des canaux ( 4) de la matrice, caractérisé en ce que les tubes d'entrée et de sortie ( 7, 71) sont constitués par l'assemblage d'anneaux ( 8, 9) serrés de manière étanche entre les tronçons en forme d'empreintes ( 13, 14), et réalisant dans des plans d'espacement différents, une liaison fluidique avec des premiers canaux ( 4), ou un isolement fluidique par rapport aux autres canaux ( 3) de la

matrice.

2 Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque paire de plaques ( 1, 2) en forme de coque, réalisant lesdits premiers canaux ( 4) de la matrice, entre des empreintes de forme complémentaires, est soudée ou brasée de manière étanche, le long de pourtours extérieurs (U U') opposés. 3 Echangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des anneaux ( 8, 17) sont réalisés au moins partiellement, en caoutchouc ou en un matériau élastique du genre caoutchouc, et obturent la liaison fluidique entre un tube d'entrée ou de sortie ( 7, 71) et les autres canaux ( 3) réalisés dans des espaces intermédiaires (Z) entre les tronçons de plaque

( 13, 14) en forme d'empreintes.

4 Echangeur de chaleur selon l'une des

revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les anneaux

( 8, 9) sont disposés entre les plaques ( 1, 2) en entourant à chaque fois les ouvertures ( 5) d'un tube d'entrée ou de sortie ( 7, 71), contenues dans les

tronçons de plaque ( 13, 14) en forme d'empreintes.

Echangeur de chaleur selon l'une des

revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans chaque

paire de plaques ( 1, 2) réalisant entre-elles les uns des canaux ( 4) de la matrice, sont intégrés des anneaux métalliques ( 9, 15) qui sont en communication avec lesdits premiers canaux ( 4), par l'intermédiaire

d'ouvertures ou de passages ( 10, 101, 16).

6 Echangeur de chaleur selon la revendication , caractérisé en ce que les ouvertures ou les passages ( 10, 10 ', 16) sont réalisés entre des évidements ouverts le long d'une surface frontale d'un anneau ( 9, 15), et des surfaces conjuguées planes d'un tronçon de plaque ( 13) en forme d'empreinte, des nervures résiduelles entre les évidements reposant sur le tronçon de plaque

( 13) en formant un angle de joint obtu.

7 Echangeur de chaleur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la hauteur (H) d'un passage ( 10, 10 ') est inférieure à 2/3 de l'épaisseur axiale de paroi (D), maximale, de l'anneau ( 9) considéré, et la largeur (B) du passage est choisie inférieure à 5 mm, la surface d'écoulement offerte respectivement par un passage ( 10, 10 ') ou par un canal ( 4 figure 9), étant dimensionnée au maximum à 1/20 de la section d'écoulement la plus étroite du tube d'entrée ou de

sortie ( 7, 7 ') correspondant.

8 Echangeur de chaleur selon la revendication , caractérisé en ce que les anneaux métalliques ( 15) présentent une section droite en forme de "U", ouverte d'un côté dans la direction longitudinale d'un tube d'entrée ou de sortie ( 7, 7 '), cette section droite comportant des passages transversaux ( 16) se terminant au niveau des branches d'appui libres et se raccordant

auxdits premiers canaux ( 4).

9 Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'anneau fabriqué au moins partiellement en caoutchouc, est un anneau de caoutchouc

enserré extérieurement par un anneau de métal.

Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube d'entrée ( 7) est traversé par un fluide de refroidissement captant de la chaleur, un anneau métallique ( 16 '), qui assure à chaque fois l'isolement du tube d'entrée ( 7) par rapport à un fluide chaud dans les autres canaux ( 3), étant pourvu sur la périphérie intérieure d'un profil de surface (P) qui augmente la transmission de chaleur, l'anneau reposant sur des surfaces conjuguées de plaques voisines ( 2, 1), par l'intermédiaire d'anneaux ou de cordons d'étanchéité ( 16 ") insérés dans des rainures périphériques.

11 Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux anneaux ( 17) d'un tube d'entrée ou de sortie ( 7, 7 '), se succédant dans la direction de l'axe du tube, et réalisés simultanément en tant qu'éléments de transmission des forces d'appui et d'élément d'étanchéité, enserrent à chaque fois, par des évidements complémentaires ( 18, 19) réalisés entre des surfaces frontales opposées, des empreintes de contour correspondant d'une paire de plaques ( 1, 2), qui forment

ensemble les uns des canaux ( 4).

12 Echangeur de chaleur selon l'une des

revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les paires

de plaques ( 1, 2) forment, dans des zones d'extrémité de la matrice, à partir de tronçons d'appui ( 11, 12) formant des surfaces de contact mutuelles, les tronçons de plaque en forme d'empreinte complémentaires ( 13, 14) respectifs, pour les anneaux, les paires de plaques ( 1, 2) enserrant entre les tronçons d'appui ( 11, 12) des structures de canaux de bordure ( 20) en forme d'empreintes complémentaires, qui peuvent être alimentées en fluide par l'intermédiaire des anneaux ( 9, ). 13 Echangeur de chaleur selon la revendication 12, caractérisé en ce que les paires de plaques ( 1, 2) sont soudées ou brasées par points, au niveau des

tronçons d'appui ( 11, 12).

14 Echangeur de chaleur selon la revendication 12, caractérisé en ce que les paires de plaques ( 1, 2) s'engagent les unes dans les autres au niveau des tronçons d'appui ( 11, 12), de manière étanche et en

réalisant un centrage.

Echangeur de chaleur selon l'une des

revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les anneaux

d'espacement et/ou d'étanchéité sont centrés sur les surfaces de portée correspondantes des tronçons de plaques ( 13, 14) en forme d'empreintes, par des nervures, des plots, des moulures, des protubérances du analogues. 16 Echangeur de chaleur selon l'une des

revendications 1 à 15, caractérisé en ce que des

premiers anneaux ( 30) sont enserrés dans des cavités (T) de forme annulaire, qui sont réalisées entre des tronçons en forme d'empreintes complémentaires d'une

paire de plaques ( 1, 2).

17 Echangeur de chaleur selon l'une des

revendications 1 à 16, caractérisé en ce que les

ouvertures ( 5) d'une paire de plaques ( 1, 2) se raccordent, au moins sur un côté de la plaque en forme d'empreinte, à des collerettes annulaires axiales ( 23), qui s'engagent chacune dans un anneau respectif

d'espacement et/ou d'étanchéité ( 22).

18 Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paires de plaques ( 1, 2) sont reliées de manière amovible, le long de pourtours extérieurs (U, UT) opposés, au moyen d'un joint

d'étanchéité à serrage ( 25), en caoutchouc.