FR2737558A1

FR2737558A1 - Echangeur de chaleur a structure stratifiee en plaques

Info

Publication number: FR2737558A1
Application number: FR9609503A
Authority: FR
Inventors: Eberhard Zwittig
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1996-07-29
Publication date: 1997-02-07
Anticipated expiration: 2016-07-29
Also published as: GB2303911B; FR2737558B1; US5836383A; DE19528116B4; GB9616011D0; GB2303911A; JP4157147B2; JPH09113156A; JP2007120941A; DE19528116A1

Abstract

Echangeur de chaleur comprenant plusieurs plaques superposées, dont au moins l'une comporte des ouvertures formant des canaux de circulation. La structure stratifiée (1) comprend au moins deux plaques de couverture (2, 5) et un ensemble disposé entre celles-ci et formé d'une ou de plusieurs plaques superposées (3, 4) dont chacune comporte des ouvertures (8, 9) formant des canaux de circulation, les ouvertures de l'une de ces plaques ou les ouvertures se chevauchant (8, 9) de plusieurs plaques voisines formant ou une plusieurs voies de circulation qui sont sensiblement parallèles au plan des plaques et vont d'un lieu d'admission (12) à un lieu de départ (13). Application par exemple au radiateur de batteries.

Description

L'invention se rapporte à un échangeur de chaleur comprenant une structure

stratifiée, formée de plusieurs plaques superposées dont au moins l'une comporte des ouvertures formant

des canaux de circulation.

Le brevet DE 32 06 397 C2, par exemple, décrit des échangeurs de chaleur de ce type. Dans ce document, des plaques semblables, dont chacune comporte des rangées parallèles d'ouvertures allongées, sont empilées de manière que les ouvertures d'une plaque se chevauchent avec les ouvertures voisines de la même rangée d'une plaque voisine et donc communiquent. Ainsi, chaque groupe de rangées superposées d'ouvertures forme un réseau bidimensionnel de canaux de circulation, les plans des réseaux étant parallèles à la direction de l'empilement et les réseaux individuels ne communiquant pas les uns avec les autres. Des dispositifs convenables d'admission et de départ situés sur les cotés du stratifié et sur lesquels les réseaux sont ouverts permettent de répartir les réseaux individuels en plusieurs groupes dans chacun desquels circule un fluide déterminé. Le brevet DE 37 09 278 C2 décrit un échangeur de chaleur comprenant une structure stratifiée dans laquelle des plaques superposées comportent, sur l'un des deux côtés plans, des rainures

longitudinales juxtaposées qui forment des canaux de circulation.

Le problème technique de l'invention réside dans la réalisation d'un échangeur de chaleur du type spécifié en préambule, dont la structure stratifiée en plaques peut être fabriquée à relativement bas prix et présente une résistance élevée à la pression, un volume interne faible ainsi qu'une capacité satisfaisante de

transfert de chaleur.

Selon une particularité essentielle de l'invention, la structure stratifiée comprend au moins deux plaques de couverture de canaux de circulation et un ensemble disposé entre ces dernières et formé d'une ou de plusieurs plaques superposées dont chacune comporte des ouvertures formant des canaux de circulation, ces ouvertures d'une plaque ou celles superposées de plusieurs plaques voisines formant une ou plusieurs voies de circulation qui sont

sensiblement parallèles au plan des plaques et vont d'un lieu-

d'admission à un lieu de départ.

Il est possible de réaliser la structure stratifiée à relativement bas prix en formant les canaux de passage du ou des fluides d'échange de chaleur sous la forme d'ouvertures convenablement disposées pouvant être réalisées simplement par exemple par découpage à l'emporte- pièce. Des plaques couvrant les canaux de circulation sont superposées des deux côtés, dans la direction d'empilement, à une ou plusieurs plaques assemblées pour former un ensemble constituant des canaux de circulation de manière que chaque voie demeure limitée à l'espace compris entre deux plaques de couverture et donc soit sensiblement parallèle au plan des plaques, celles qui comportent les canaux étant avantageusement conformées de manière qu'une fraction aussi élevée que possible de la surface soit perforée, c'est à dire contribue à former les voies de circulation. La formation de voies unidimensionnelles facilite l'obtention d'une circulation pratiquement rectiligne, en comparaison avec le réseau

bidimensionnel de canaux de circulation mentionné en préambule.

L'échangeur de chaleur est réalisable de plus de manière qu'il aie une dimension relativement faible dans la direction d'empilement, c'est à dire avec peu de plaques, car les voies de circulation assurant l'échange de chaleur passent dans une ou quelques plaques voisines comportant les canaux de circulation et ne suivent pas notablement un trajet dans

la direction de l'empilement.

Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'ensemble de la structure stratifiée de l'échangeur de chaleur ne comporte qu'une plaque comportant des canaux de circulation, dans laquelle une ou plusieurs ouvertures sont réalisées pour former lesdites voies et qui est située entre deux plaques correspondantes de couverture des canaux. Trois plaques individuelles

suffisent à-réaliser une structure stratifiée fonctionnelle.

Suivant une particularité avantageuse de l'invention, chaque ensemble de la structure stratifiée comprend deux plaques comportant des ouvertures formant des canaux, celles-ci se chevauchant de manière à former des voies de circulation. Il est possible de réaliser ainsi des dispositions de voies de circulation qui ne sont pas possibles avec des ouvertures se trouvant dans une seule plaque pour des raisons topologiques ou de stabilité, ces voies étant réparties par sections sur des ouvertures se chevauchant et se trouvant dans les deux plaques. Les voies de circulation passent donc sur la longueur en alternance dans l'une et dans l'autre plaque et donc elles

demeurent toujours en majeure partie parallèles à celles-ci.

Suivant une autre particularité avantageuse de l'invention, une admission dans l'ensemble de plaques et/ou un départ de celui-ci est créé dans l'une ou dans toutes les deux plaques couvrant les canaux et délimitant cet ensemble. Si la plaque couvrant les canaux se trouve à une extrémité de la structure stratifiée, cet orifice

d'admission ou de départ peut être utilisé en raccord vers l'extérieur.

Les trous de plaques de couverture des canaux qui sont situées intérieurement peuvent s'utiliser par exemple pour une admission et un départ parallèles du fluide dirigé sur ou provenant de plusieurs

ensembles qui sont séparés par une plaque de couverture des canaux.

Bien entendu, l'orifice d'admission et/ou de départ d'une plaque de couverture chevauche une ouverture correspondante d'une plaque voisine comportant des canaux, cette zone de chevauchement formant

le lieu d'admission ou de départ de la plaque comportant des canaux.

Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, le chevauchement des orifices correspondants d'admission ou de départ dans la direction de l'empilement forme des canaux d'admission et de départ par lesquels un ou plusieurs fluides peuvent être dirigés en parallèle dans chacun des ensembles correspondants de plaques comportant des canaux que comprend la structure stratifiée. Les orifices d'admission et de départ des ensembles de plaques comportant des canaux forment de plus également le lieu particulier d'arrivée et de départ d'une voie correspondante de circulation formée d'une ou de plusieurs ouvertures formant des

canaux. -

Conformément à un mode de réalisation avantageux de l'invention, au moins une plaque de couverture de canaux qui est située intérieurement est non perforée. Elle forme une séparation des fluides de deux ensembles qui sont voisins de part et d'autre de cette plaque et sur lesquels peuvent être dirigés en conséquence deux fluides différents entre lesquels de la chaleur peut être transférée par cette

plaque de séparation.

Suivant un mode de mise en ceuvre avantageux de l'invention, la structure stratifiée peut être fabriquée de manière particulièrement économique par repliage en accordéon d'une bande sans fin convenable de feuillard comportant les ouvertures nécessaires puis par jonction étanche des sections de plaques superposées par

repliage et comprimées les unes contre les autres.

Des modes de réalisation avantageux de l'invention vont être décrits en regard des dessins annexés sur lesquels: la Figure 1 représente à la moitié gauche et en bas une vue en plan schématique d'une structure stratifiée formée de quatre plaques d'un échangeur de chaleur à fluide unique et, au haut, une coupe longitudinale selon la ligne I-I, tandis que la moitié droite représente des vues en plan des quatre plaques utilisées, la Figure 2 est une représentation, analogue à celle de la Figure 1, d'un autre exemple d'un échangeur de chaleur à fluide unique comprenant une structure stratifiée formée de quatre plaques, mais d'une conformation de ces dernières qui est différente de celle de la Figure 1, la partie supérieure gauche de cette Figure étant une vue en élévation, la Figure 3 est une représentation analogue à celle de la Figure 1, mais d'un échangeur de chaleur à fluide unique formé d'une structure stratifiée de cinq plaques, la partie supérieure gauche de la Figure étant une vue en coupe selon la ligne II-II, la Figure 4 est une représentation analogue à celle de la Figure 1, mais d'un échangeur de chaleur à deux fluides comprenant plusieurs ensembles dont chacun est formé de deux plaques comportant des canaux de circulation, la partie supérieure gauche de cette Figure étant une vue en coupe selon la ligne H-II-I, - la Figure 5 est une représentation analogue à celle de la Figure 1, mais d'un échangeur de chaleur à deux fluides comprenant une structure stratifiée formée de quatre plaques, la partie supérieure gauche de cette Figure étant une coupe selon la ligne IV-IV, la Figure 6 est une représentation analogue à celle de la Figure 1, mais d'un échangeur de chaleur à deux fluides comprenant

une structure stratifiée formée de trois plaques, la partie supérieure-

gauche de cette Figure étant une coupe selon la ligne V-V, la Figure 7 est une représentation analogue à celle de la Figure 1, mais d'un échangeur de chaleur à deux fluides comprenant une structure stratifiée minimale formée de trois plaques, la partie supérieure gauche de cette Figure étant une coupe selon la ligne VI-VI, la Figure 8 est une représentation analogue à celle de la Figure 1, mais d'un échangeur de chaleur à plusieurs fluides qui comprend plusieurs ensembles dont chacun est formé de deux plaques comportant des canaux, la partie supérieure gauche de cette Figure étant une coupe selon la ligne VII-VII, la Figure 9 est une représentation schématique de la réalisation d'une structure stratifiée en plaques à partir d'une bande sans fin de feuillard, la Figure 10 est une vue en plan schématique d'un échangeur de chaleur à fluide unique utilisé en radiateur de batterie et comprenant un ensemble de composant de deux plaques comportant des canaux, la Figure 11 est une vue en plan de la première des deux plaques comportant des canaux et faisant partie du radiateur de batterie de la Figure 10 et la Figure 12 est une vue en plan de la seconde plaque comportant des canaux et faisant partie du radiateur de batterie de la

Figure 10.

Dans l'exemple de la Figure 1 d'un échangeur de chaleur à fluide unique, ce dernier comprend une structure stratifiée 1 se composant de quatre plaques rectangulaires superposées 2 à 5 qui sont représentées individuellement dans la moitié droite de cette Figure dans la séquence d'empilement de bas en haut. La plaque inférieure 2 n'est pas perforée et forme la plaque inférieure de couverture du stratifié. La plaque supérieure 5 forme la plaque supérieure de couverture et elle comprend dans une partie latérale deux trous circulaires 6, 7 qui servent d'orifices d'admission et de départ de l'un des fluides devant être dirigé dans la structure stratifiée 1. Chacune des deux plaques 3, 4 situées entre les plaque de couverture 2, 5 comporte des ouvertures allongées 8, 9 réalisées de manière que celles, 8, de

l'une, 3, des plaques se chevauchent à une extrémité avec les-

ouvertures de l'autre plaque 4. L'ensemble de ces ouvertures forme ainsi deux voies parallèles de circulation 10, 11 dont chacune va d'un lieu d'admission 12 se chevauchant avec l'orifice d'admission 6 de la plaque de couverture supérieure 5 à un lieu de départ 13 se chevauchant avec l'orifice de départ 7 de la plaque supérieure de couverture 5, comme esquissé en tirets à la moitié gauche et au bas de

cette Figure.

Les deux voies de circulation 10, 11 ont en projection sur le plan des plaques une forme en U et occupent ensemble une fraction importante de la surface globale des plaques. Lorsqu'un fluide 14 est dirigé dans cette structure stratifiée, il passe successivement, par les zones de chevauchement des différentes ouvertures, dans la plaque supérieure 4 et dans la plaque inférieure 3 qui forment un ensemble comportant les canaux de circulation, comme montré à la partie supérieure gauche de la Figure. Les deux plaques de couverture 2, 5 retiennent le fluide 14 à l'intérieur de l'ensemble, de sorte qu'il circule sur la longueur des voies de circulation 10,11 à peu près parallèlement au plan des plaques, c'est à dire perpendiculairement à la direction d'empilement. Les plaques de couverture 2, 5 assurent également le contact calorifique produisant l'échange de chaleur entre le fluide circulant à l'intérieur de l'ensemble des plaques et le volume situé à

l'extérieur des deux plaques de couverture 2, 5.

Tous les trous et les ouvertures 6, 7, 8, 9 des différentes plaques 2 à 5 sont réalisables de manière simple par découpage à l'emporte-pièce. Aucun formage des techniquement coûteux des

plaques n'est nécessaire pour la réalisation des canaux de circulation.

Les Figures montrent par ailleurs que la répartition des deux voies de circulation 10, 11 sur les ouvertures 8, 9 des canaux qui se chevauchent correctement dans les deux plaques 3, 4 permet de conserver à ces dernières-une meilleure stabilité que lorsque les deux voies de

circulation sont réalisées directement dans une unique plaque.

La Figure 2 représente un autre exemple d'un échangeur de chaleur à fluide unique, comprenant une structure stratifiée 16 se composant de quatre plaques 18 à 21. Comme dans l'exemple de la Figure 1, la plaque inférieure de couverture 18 n'est pas perforée, tandis que la plaque supérieure de couverture 21 comporte également deux trous 22, 23 servant d'admission et de départ et se chevauchant à cette fin en un emplacement avec l'une des ouvertures 24 que comporte la plaque supérieure 20 comprenant des canaux. Lorsque cette dernière est superposée à la plaque inférieure 19 qui comporte des ouvertures 25, toutes deux forment entre les plaques de couverture 18, 21 l'ensemble qui constitue le réseau 17 de voies de circulation que représente la partie inférieure gauche de la Figure. Ce réseau comprend, à partir d'un tronçon de voie issu du lieu d'admission et d'un tronçon de voie aboutissant au lieu de départ, deux lieux d'embranchement et deux lieux de jonction. Étant donné qu'il existe dans ce cas, en projection sur le plan des plaques, une région 24' entièrement entourée de tronçons de voie, il serait impossible de réaliser ce réseau 17 à l'aide d'une unique plaque comportant des canaux. La répartition du réseau 17 sur les deux plaques 19, 20 permet par contre de réaliser dans ces dernières le motif nécessaire d'ouvertures 24, 25 de manière très simple par découpage à l'emporte-pièce. La Figure 3 représente un exemple de réalisation d'un échangeur de chaleur à fluide unique dans lequel deux voies de communication 26, 27 qui se croisent sans communiquer sont réalisées dans une structure stratifiée 25 qui se compose de cinq plaques superposées 28 à 32. La plaque inférieure 28 forme dans ce cas également une plaque non perforée de couverture, tandis que la plaque supérieure comporte un orifice d'admission 33 et un orifice de départ 34. L'ensemble situé entre ces plaques de couverture 28, 32 comprend trois plaques superposées 29, 30, 31 dont les ouvertures 35, 36, 37 sont réalisées de manière que leurs chevauchements forment les voies de circulation 26, 27 représentées dans la partie inférieure gauche de la Figure. Ces voies de circulation 26, 27, qui ont également une forme en U en projection latérale, se situent entre le lieu d'admission, qui se chevauche avec l'orifice d'admission 33 de deux ouvertures 37 de la plaque supérieure 31 et le lieu de départ, qui se chevauche avec l'orifice de sortie 34 de deux autres ouvertures 37 de cette plaque supérieure 31 comportant des canaux de circulation. De plus, les deux voies 26, 27 se croisent en un lieu 38 sans communiquer, l'une, 26, des voies passant à

l'intérieur d'une ouverture 39 de la plaque supérieure 31, tandis que-

l'autre voie 27 longe une ouverture 40 de la plaque inférieure 29 en ce lieu de croisement 38. La plaque centrale 30 comportant des canaux n'est pas perforée en ce lieu de croisement 38 et assure donc en cet emplacement la séparation des fluides des deux voies 26, 27, comme le

montre en vue en coupe la partie supérieure gauche de la Figure.

La Figure 4 représente un échangeur de chaleur à deux fluides comprenant une structure stratifiée 42 constituée de sept plaques individuelles 43 à 49. La disposition et la conformation des quatre plaques supérieures 46 à 49 correspondent exactement à celles des quatre plaques de l'exemple de la Figure 1. Donc, un premier fluide arrivant par un orifice d'admission 50 et s'évacuant par un orifice de départ 51 de la plaque supérieure de couverture 49 peut être dirigé dans les deux voies parallèles de circulation qui sont réalisées dans l'ensemble constitué des deux plaques intermédiaires 47, 48 et qui sont formées par les ouvertures 52, 53 qui se chevauchent et font partie des canaux de circulation. La plaque inférieure 46 du groupe de quatre plaques supérieures 46 à 49 forme dans cet exemple une plaque de séparation à laquelle font suite vers le bas deux plaques 44, 45 comportant des canaux et une plaque inférieure extrême de couverture 43. Comme le montre la moitié droite de la Figure, ces trois plaques inférieures 43 à 45 sont conformées de manière identique à celles qui leur sont complémentaires dans la moitié supérieure du stratifié, symétriquement par rapport à la plaque centrale de séparation 46, mais elles sont tournées de 180' autour de l'axe transversal de symétrie des plaques par rapport à ces dernières. Donc, la plaque inférieure 43 de couverture des canaux de circulation comporte, dans la partie latérale qui est opposée à celle de la plaque supérieure de couverture 49, un orifice d'admission 54 et un orifice de départ 55 qui se chevauchent avec des lieux correspondants d'admission et de départ d'ouvertures 56 de la plaque 44 située au-dessus. Les ouvertures 56 de cette dernière se chevauchent également avec celles, 57, de la plaque 45 située au-dessus pour former deux autres voies parallèles de circulation 58, 59 d'un ensemble inférieur ainsi réalisé. La plaque centrale non perforée 46 sépare les deux fluides, mais permet de transférer la chaleur entre ceux-ci. La Figure 5 représente un échangeur de chaleur à deux fluides comprenant une structure stratifiée 61 comportant pour chacun des deux fluides plusieurs ensembles de plaques formant des canaux de

circulation, des fluides différents circulant dans les ensembles voisins.

Une plaque inférieure 62 et une plaque supérieure 63 de couverture sont prévues aux extrémités, celle qui est au haut comportant à proximité d'un coté extrême un orifice d'admission 64 et un orifice de départ 65 et celle qui est au bas comportant des orifices identiques 66, 67 sur le côté opposé. L'empilement de plaques situé entre les précédentes se compose de deux ensembles ou davantage dont chacun est constitué de deux plaques individuelles voisines 68, 69; 70, 71 comportant des canaux de circulation et qui sont séparés par une plaque 72 qui recouvre ces canaux. Comme le montre la partie droite de la Figure, toutes ces plaques intermédiaires 68 à 71 comportent dans les régions latérales correspondantes et opposées un trou 73, 74 et un trou 75, 76 qui sont à l'alignement dans la direction de l'empilement et forment avec les orifices d'admission 64, 66 et les orifices de départ 65, 67 des plaques extérieures 62, 63 un canal de distribution et un canal collecteur des deux fluides caloporteurs qui circulent séparément dans la structure stratifiée. De plus, chacun des trous 73, 75; 74, 76 de l'une des deux plaques 68, 71 d'un ensemble est formé de l'extrémité de l'une des ouvertures 77, 78 formant des canaux de circulation, de sorte qu'ils assument la fonction d'un lieu d'admission ou de départ de

l'ensemble correspondant.

Comme le montre par ailleurs la partie droite de la Figure, les ouvertures 77, 79; 78, 80 des deux plaques 68, 69; 70, 71 d'un ensemble se chevauchent pour former une voie en U de circulation 81, 82. De plus, chaque plaque 68, 69 d'un ensemble est conformée identiquement à celle qui lui est complémentaire, 71, 70, dans un ensemble voisin et qui est placée dans la pile symétriquement par rapport à -la plaque intermédiaire 72 de couverture des canaux de circulation, mais par contre elle est tournée par rapport à elle de 180' autour de l'axe transversal de symétrie des plaques, de sorte que la voie de circulation 81 d'un ensemble inférieur de plaques communique avec un canal de distribution et un canal collecteur et que la voie de circulation 82 d'un ensemble voisin communique avec un autre canal distributeur et un autre canal collecteur. Donc, les deux fluides caloporteurs différents circulent dans les ensembles voisins et de la chaleur peut être transférée entre ceux-ci par la plaque 72 qui couvre les canaux de circulation. La disposition de plusieurs paires de tels ensembles voisins entre lesquels se trouve une plaque de couverture des canaux permet de réaliser en conséquence une structure stratifiée dans laquelle sont créées perpendiculairement à la direction d'empilement plusieurs voies parallèles de circulation de deux fluides 83, 84 arrivant et partant sur des cotes opposés de l'empilement, les voies de circulation de l'un et de l'autre fluide alternant pour

permettre d'obtenir un transfert optimal de chaleur.

La Figure 6 représente un échangeur de chaleur à deux fluides, comprenant une structure stratifiée 94 se composant de quatre plaques 90 à 93 et dans laquelle l'admission et le départ des deux fluides se trouvent sur le même côté supérieur. À cette fin, la plaque supérieure 94 recouvrant les canaux de circulation comporte pour chaque fluide un orifice d'admission 95, 96 et un orifice de départ 97, 98 situés dans les zones opposées d'angle, tandis que la plaque inférieure de couverture 90 n'est pas perforée. Un ensemble se composant de plaques 91, 92 comportant des canaux de circulation se trouve entre les deux plaques de couverture 90, 93, les ouvertures 99, 100 de ces deux plaques 91, 92 étant disposées de manière à se chevaucher pour former deux voies parallèles mais séparées de circulation 101, 102 en forme de grecques. Comme montré à la moitié inférieure gauche de la Figure, ces deux voies 101, 102 vont d'un orifice d'admission 95, 96 situé dans une zone d'angle à un orifice correspondant de départ 97, 98 situé dans la zone opposée d'angle. Elles peuvent ainsi être parcourues par deux fluides 103, 104 s'écoulant dans le même sens, ou de préférence,

comme indiqué par des flèches, circulant à contre-courant.

La Figure 7 représente un échangeur de chaleur à deux fluides quicomprend une structure stratifiée 110 qui n'exige que trois plaques individuelles 111, 112, 113 pour sa réalisation. La plaque inférieure 111 recouvrant les canaux de circulation n'est pas perforée, tandis que celle, 113, qui est au haut comporte à proximité d'angles opposés, pour chaque fluide, un orifice d'admission 114, 115 et un orifice de départ 116, 117. La plaque intermédiaire 112 comporte deux ouvertures 118, 119 formant des canaux de circulation en forme de grecques, dont des segments sont parallèles, mais qui sont séparées et aboutissent à des angles opposés dans lesquels elles comportent des lieux ronds élargis d'admission et de départ qui sont à l'alignement des trous d'admission et de départ 114 à 117 de la plaque de couverture 113. Ainsi, deux fluides 120, 121 peuvent circuler dans le même sens ou avantageusement, comme indiqué par des flèches dans la partie inférieure gauche de la Figure, à contre-courant perpendiculairement à

la direction d'empilement de la structure stratifiée.

La Figure 8 représente un échangeur de chaleur pour deux fluides ou davantage, dans lequel l'admission et le départ des fluides se trouvent latéralement sur la structure stratifiée 130. À cette fin, cette structure 130 se compose d'une succession de plaques non perforées de séparation 131, 132, 133 entre lesquelles se trouvent les ensembles dont chacun se compose de deux plaques 134, 135; 136, 137 comportant des canaux de circulation. Les ouvertures 138, 139; 140, 141 formant ces canaux et réalisées dans les deux plaques superposées, 134, 135; 136, 137 de chaque ensemble se chevauchent pour former plusieurs voies rectilignes et parallèles de circulation 142, 143, comme le montre la moitié inférieure gauche de la Figure. Les voies de circulation 142, 143 débouchent, grâce à la conformation correspondante des ouvertures particulières des canaux 139, 141 de l'une, 135, 137 des deux plaques 134, ; 136, 137 d'un ensemble, sur un bord latéral correspondant de manière à former des orifices ouverts, de sorte que l'admission et le départ d'un fluide caloporteur circulant dans l'un des ensembles de plaques peuvent s'effectuer par ces cotés de la structure stratifiée. De plus, les ouvertures 138, 139; 140, 141 formant les canaux de circulation des ensembles voisins de l'exemple représenté sont conformées de manière que les voies correspondantes de circulation 142, 143 soient

perpendiculaires l'une à l'autre en projection sur le plan des plaques.

Ainsi, deux fluides caloporteurs 144, 145 peuvent circuler en courants croisés dans deux ensembles séparés de plaques en étant séparés par une plaque intermédiaire qui peut assurer le transfert de chaleur entre les fluides. L'admission et le départ des fluides ont lieu par les deux paires de côtés opposés des plaques, seules les ouvertures formant les canaux de circulation des ensembles débouchant sur un côté des plaques étant balayées par le fluide admis et évacué sur ce coté, tandis que les plaques des autres ensembles sont fermées sur ce côté. Une disposition avantageuse est par exemple celle dans laquelle le même

fluide circule dans l'un sur deux des ensembles voisins de plaques.

La Figure 9 représente un procédé de réalisation qui convient pour la fabrication des structures stratifiées décrites et d'autres, conformes à l'invention, pour l'empilement de plaques individuelles de même épaisseur ou d'épaisseurs différentes. Suivant ce procédé, les ouvertures nécessaires sont tout d'abord réalisées de manière convenable par découpage à l'emporte-pièce dans une bande sans fin de feuillard à la première étape indiquée au haut et à droite dans la Figure. Ensuite, comme montré dans la partie centrale de la Figure, la bande sans fin de feuillard 150 qui a été perforée est repliée de manière que les segments voulus soient superposés. L'empilement correspondant de plaques 151 ainsi réalisé subit une compression par exercice d'une force de compression D de manière à former la structure stratifiée souhaitée 152 et ensuite les segments successifs sont reliés de manière étanche, par exemple, selon le matériau et les exigences, par brasage, collage ou soudage. Ce procédé permet de fabriquer l'ensemble de la structure stratifiée de plaques à partir d'un unique composant de départ. Les techniques mentionnées d'assemblage conviennent de la même manière pour l'assemblage étanche des plaques lorsque la structure stratifiée est fabriquée par superposition de plaques individuelles. Dans chaque cas, les surfaces des plaques peuvent être traitées convenablement, par exemple par placage de brasure, par des couches de colle, etc. La matière pouvant être utilisée pour les plaques peut consister en des métaux, matières plastiques ou céramiques. Les plaques de couverture d'extrémité peuvent être convenablement enduites, par exemple émaillées. Les trous et les ouvertures des plaques de' tôlepeuvent être réalisées non seulement par découpage à l'emporte-pièce, mais aussi par grignotage ou par découpage au laser ou analogue. Les ouvertures qui se chevauchent et forment les canaux de circulation et qui sont réalisées dans des plaques voisines ne doivent pas nécessairement avoir une forme rectiligne co-linéaire, mais elles peuvent être conformées en variante sous forme de sections

rectilignes inclinées, en arcs de cercle ou en trous circulaires de-

manière qu'il résulte de leur superposition des voies de circulation en zigzag, en forme de serpentins ou de trous circulaires décalés qui se succèdent. Il est également possible de faire une économie de poids en réalisant dans les plaques des trous borgnes qui n'assument aucune fonction dans la circulation des fluides et qui sont séparés des ouvertures et des trous assumant une fonction dans la circulation des fluides. La Figure 10 est une vue en plan d'un échangeur de chaleur à fluide unique ayant la forme d'un élément de radiateur de batterie comprenant une structure stratifiée se composant de quatre

plaques et qui est réalisée à la manière de l'exemple de la Figure 1.

Cette structure comprend plus particulièrement une plaque inférieure non perforée de couverture et une plaque supérieure de couverture comprenant un orifice d'admission 150 et un orifice de départ 151, un ensemble à canaux de circulation qui se compose de deux plaques se trouvant entre les précédentes. Les deux plaques formant les canaux

correspondants de circulation sont représentées sur les Figures 11 et 12.

Toutes deux comprennent un lieu d'arrivée 152, 154 correspondant au trou 150 de la plaque supérieure de couverture ainsi qu'un lieu de départ 153, 155 correspondant au trou 151 de la plaque supérieure de couverture. Trois tronçons de distribution 156, 157 partent de chacun des lieux d'admission et de départ 152 à 155 et trois tronçons collecteurs 158, 159 débouchent dans chacun des lieux de départ 153, 155. Des ouvertures allongées correspondantes 160, 161 séparées les unes des autres et formant des canaux allongés de circulation sont réalisées sur la totalité de la surface rectangulaire des deux plaques correspondantes de manière que, lorsque celles-ci sont superposées, ces ouvertures se chevauchent de façon à former une série de voies de circulation en U 162 situées les unes dans les autres et dont les extrémités ouvertes de chacune débouchent dans l'un des tronçons distributeurs et collecteurs 163, 164 de l'ensemble qui sont formés par chevauchement à l'alignement des tronçons individuels distributeurs et collecteurs 156, 157; 158, 159, comme montré sur la Figure 10. Cette structure peut refroidir efficacement une batterie par envoi de fluide réfrigérant dans la structure stratifiée en plaques, l'échangeur de chaleur servant dans

ce cas de dissipateur de chaleur.

D'autres applications de l'échangeur de chaleur selon l'invention comprenant une structure stratifiée de plaques sont possibles pour constituer des surfaces de refroidissement dans d'autres buts, par exemple pour le refroidissement de composants électroniques ou pour former des surfaces de chauffage, par exemple de sol. La chaleur s'échange dans ces cas essentiellement par conduction ou rayonnement pour entrer dans l'échangeur ou en sortir ou entre des

fluides différents qui passent dans l'échangeur.

Claims

REVENDICATIONS

1. Échangeur de chaleur comprenant une structure stratifiée se composant de plusieurs plaques superposées dont au moins l'une comporte des ouvertures formant des canaux de circulation, caractérisé en ce que la structure stratifiée (1) comprend au moins deux plaques (2, 5) recouvrant les canaux de circulation, ainsi qu'un ensemble disposé entre ces dernières et formé d'une ou de plusieurs plaques superposées (3, 4) comportant des ouvertures (8, 9) formant des canaux de circulation, une ou plusieurs voies de circulation étant formées par les ouvertures d'une plaque ou par les ouvertures se chevauchant (8, 9) de plusieurs plaques voisines comportant des canaux de circulation, ces voies étant à peu près parallèles au plan des plaques et allant d'un point d'admission (12) à

un point de départ (13).

2. Échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé par ailleurs en ce que l'ensemble se compose d'une plaque individuelle (112) dans laquelle sont réalisées une ou plusieurs ouvertures (118, 119) formant un canal continu entre un lieu d'admission et un lieu de départ pour la formation d'une ou de

plusieurs voies correspondantes de circulation.

3. Échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé par ailleurs en ce que l'ensemble se compose de deux plaques (3, 4) comportant des ouvertures (8, 9) formant des canaux de circulation, les ouvertures des deux plaques se chevauchant pour la

formation d'une ou de plusieurs voies de circulation (10, 11).

4. Échangeur de chaleur selon l'une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisé par ailleurs en ce qu'au moins l'une (5)

des deux plaques (2,5) de couverture des canaux de circulation

comporte un orifice d'admission (6) et/ou un orifice de départ (7).

- 5. Échangeur de chaleur selon la revendication 4, caractérisé par ailleurs en ce que toutes les plaques (68 à 71) de la structure stratifiée qui sont situées à l'intérieur comportent un ou plusieurs trous séparés d'admission (73, 74) ou de départ (75, 76) qui se chevauchent dans la direction de l'empilement et qui se chevauchent avec des trous correspondants d'admission et de départ (64, 65) qui sont réalisés dans l'une des plaques de couverture des canaux ou qui sont répartis dans les deux plaques (62, 63) de couverture des canaux de circulation qui sont placées sur les deux côtés extrêmes de l'empilement.

6. Échangeur de chaleur selon l'une quelconque des

revendications 1 à 4, caractérisé par ailleurs en ce qu'au moins une

plaque intérieure (46) recouvrant les canaux de circulation est prévue

en plaque de séparation non perforée.

7. Échangeur de chaleur selon l'une quelconque des

revendications 1 à 6, caractérisé par ailleurs en ce que la structure

stratifiée en plaques est fabriquée par repliage en accordéon d'une bande sans fin de feuillard (150) comportant les ouvertures nécessaires à constituer les canaux de circulation et ensuite par jonction étanche des sections (152) de plaque de tôle repliées et serrées les unes contre les

autres.