Brevet FR2460467A1 — publié le 19810123

L'invention concerne les échangeurs de chaleur à faisceau de tubes parallèles dans lesquels circule un fluide primaire, par exemple de l'eau,et qui traversent au contact des ailettes desti- nées à être balayées par un fluide secondaire, par exemple de ltair, les tubes étant assemblés à au moins une deleurs extrémi- tés à un collecteur ou plaque à trous limitant avec une boite à eau une chambre collectrice. On cherche à obtenir, notamment pour les véhicules automo- biles, des échangeurs de plus en plus légers sans que soit affec- tée leur durée d'usage, malgré les efforts auxquels ils peuvent être soumis, tant du fait des vibrations qu'également de la pres- sion de l'eau en circulation. A cet égard, se posent des questions non seulement d'ordre mécanique mais également relatives à l'étan- chéité de l'assemblage des pièces constitutives de l'échangeur. On a proposé, dans le but d'accroître la résistance mécani- que, tant de l'échangeur lui-même que de sa fixation au véhicule, de coiffer les tranches coplanaires des ailettes d'une pièce de structure, ou traverse, destinée à contribuer à la fixation de l'échangeur sur le véhicule et également à coopérer à la fixation d'autres organes du véhicule, notamment du groupe motoventilateur prévu pour faire circuler le fluide secondaire à travers l'échan- geur. Dans un échangeur comprenant au moins une traverse coiffant les tranches coplanaires des ailettes-et prolongée à l'une et l'au- tre de ses extrémités de manière à s'assembler à l'un et à l'autre des collecteurs, on réalise un entretoisement des boites à eau. En munissant un échangeur de chaleur de traverses entretoi- santes sur les deux longs côtés opposés du faisceau de tubes, on aboutit à une construction d'une rigidité quasi-absolue, les deux autres côtés étant constitués par les boîtes à eau. Cette rigidification présente un intérêt particulier dans le cas o les tubes du faisceau traversent au moins une plaque à trous sans l'interposition de joints d'étanchéité, en déchargeant l'extrémité des tubes de leur rôle de transmetteurs d'efforts. Selon l'invention, les extrémités des traverses sont assem- blées aux collecteurs de manière à contribuer à l'assemblage des boites à eau et des collecteurs et à contribuer à l'étanchéité du montage. Pour la facilité de réalisation, le raccordement entre les collecteurs et les traverses proprement dites est effectué par 246046? des pièces obtenues par découpage et pliage solidarisées avec les traverses proprement dites. L'invention trouve une utilisation avantageuse dans le cas o l'échangeur comprend un faisceau à une seule rangée de tubes, ce qui le rend facilement déformable. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation d'un échangeur de chaleur selon l'invention; la figure 2 est une vue en plan correspondante; la figure 3 est une vue perspective à grande échelle d'une ailette; la figure 4 est une vue en coupe transversale d'une traver- se la figure 5 est une vue en élévation, à plus grande échel- le, d'une partie-de l'échangeur montré sur la figure 1; la figure 6 est une vue, à plus grande échelle, d'une par- tie de l'échangeur montré sur la figure 2; la figure 7 est une vue en perspective d'une pièce d'assem- blage la figure 8 est une vue en coupe selon la ligne 8-8 de la figure 2, mais à plus grande échelle. l'échangeur de chaleur comprend (figures 1 et 2) un fais- ceau 1l de tubes parallèles 12, d'axes horizontaux, et disposés suivant une seule rangée entre un premier collecteur 13 et un se- cond collecteur 14, lesquels sont coiffés par une botte à eau, respectivement 15 et 16. L'étanchéité de la traversée d'un collecteur par les extré- mités des tubes 12 est assurée par une feuille 81,de caoutchouc ou analogue, contribuant aussi à l'assemblage à étanchéité d'un collecteur tel que 13 avec la boite à eau correspondante 15. Le fluide primaire, ici de l'eau, en provenance d'une pompe, parvient à la botte à eau 16 par une tubulure supérieure 17 et il quitte l'échangeur par une tubulure inférieure 18 de la boite à eau 15. Un orifice 19, à la partie supérieure de la botte 15, est prévu pour le remplissage. Les ailettes 26, destinées à-être balayées par un fluide secondaire, ici de l'air, traversées au contact par les tubes 12, forment un empilage 23 et les collec- teurs 13, 14 présentent des parties débordant-par rapport audit empilage. Les tranches horizontales supérieures 25 et inférieu- res 29 (figure 3) des ailettes 26 formant l'empilage, à contour rectangulaire, limitées par les côtés 27, 28, verticaux, sont coiffées par une traverse 31 (figures 4 et 5) à section trans- versale en forme générale d'U, avec un fond 32 et des branches 33 et 34. Dans une réalisation, les côtés 28 et 27 des ailettes présentent, au voisinage des tranches 25 et 29, des encoches 35 et 36 de forme triangulaire dans lesquelles s'engagent des bords repliés 37 et 38 des branches 33 et 34 de la traverse 31, faisant ainsi jouer aux ailettes un r6le dans l'obtention d'une bonne solidité mécanique de l'échangeur. Du fond 32 de la traverse 31 dépend une crête ou barre 39 prévue pour la fixation de l'échangeur et/ou la fixation à l'é- changeur d'autres organes, comme un-groupe motoventilateur. Sur le fond 32 de la traverse 31 est fixée, avantageuse- ment par soudure à l'une de ses extrémités, une pièce d'assembla- ge 42, en forme générale d'équerre (figures 5 à 7), qui présen- te un plancher plan 43, dont la face inférieure 44 est appliquée sur la face supérieure 45 du fond 32, et est soudée à celui-ci. La pièce 42 se poursuit par un bord plan 46,ou montant, perpen- diculaire au plancher 43 et dont les tranches verticales 47 et 48 sont plus distantes l'une de l'autre que la largeur-du fond 32, la largeur du plancher 43 étant, entre ses extrémités externes 49 et 51, égale à celle du fond 32. Le plancher 43 de la pièce 42 est bordé par deux ailes 52 et 53, qui lui sont perpendiculaires et qui vont en s'évasant, depuis l'extrémité 51 pour l'aile 53 et seulement à proximité du montant 46 pour l'aile 52. La tranche supérieure 55 de l'aile 53 présente une partie quasi-rectiligne 56 suivie d'une partie in- curvée 57 se prolongeant par une partie rectiligne 58 transversa- le à laligne moyenne 59 de la traverse 38.. La rigidité de la pièce est accrue par des nervures'61 et 62 interposées entre le plancher 43 et le bord 46 et assure l'indéformabilité de l'angle qu'ils forment. Le bord 46 sé prolonge par un retour 63 en contact avec le bord 64 du collecteur 13 traversé par les extrémités des tubes et qui est assemblé avec la boite à eau 15 par retournement de pat- tes 66. Le retour 63 se prolonge par un rebord 67 à angle droit par rapport au retour 63, et ainsi parallèle au bord 46, et des créneaux ménagent dans le rebord 67 des pattes 68 qui viennent s'engager dans les créneaux 69 du collecteur 13 laissés libres par les pattes 66 et ainsi contribuent à l'assemblage du collec- teur 13 et de la botte à eau 15, les pattes 68 venant s'appuyer. sur la marge 71 (figure 1) de ladite botte à eau. A l'autre ex- trémité de la traverse 31 est fixée une pièce 42' identique à la pièce 42. La traverse 31, ainsi munie de pièces d'extrémités 42 et 42', constitue un entretoisement entre le collecteur 13 et le collecteur 14 de l'extrémité opposée de l'échangeur avec le- quel coopère la botte à eau 16. La largeur des faces d'applica- tion 72 et 72' des bords 46 et 46' qui sont au contact du fond des collecteurs (figure 6) contribue au bon entretoisement. L'étanchéité du montage des boites à eau 15 et 16 sur les collecteurs 13 et 14 en est accrue. Une disposition analogue est prévue à la partie inférieu- re de l'échangeur de chaleur. Dans une variante, les pattes d'assemblage 66 du collec- teur peuvent être supprimées. L'invention-s'applique également aux échangeurs de cha- leur dont les tubes des faisceaux sont disposés suivant plusieurs rangées. La pièce soudée aux extrémités des traverses peut alors avoir une largeur constante, la profondeur ou largeur des collec- teurs étant alors égale à la largeur du faisceau de tubes. Elle s'applique également aux échangeurs de chaleur à tu- bes verticaux. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur à faisceau de tubes parallèles, dans lesquels circule un fluide primaire, par exemple de l'eau, au contact avec des ailettes destinées à être balayées par un fluide secondaire, par exemple de l'air, au moins une extrémité des tubes étant fixée à un collecteur qu'elles traversent, ledit collecteur étant coiffé par une botte à eau et limitant avec elle une chambre collectrice, des tranches coplanaires d'ailettes étant coiffées par une traverse pour leur maintien, caractérisé en ce qu'à chaque extrémité de la traverse, une pièce solidaire de celle- ci contribue à l'assemblage du collecteur et de la boîte à eau. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que chaque pièce d'extrémité contribue à l'étanchéité de l'assemblage. 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que la pièce d'extrémité a une forme d'équerre avec une branche ou plancher soudé sur la traverse et un bord perpendi- culaire prenant appui contre une partie débordante du collecteur. 4. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que la branche perpendiculaire ou bord se prolonge par un retour appliqué contre le bord du collecteur. 5. Echangeur de chaleur selon la revendication 4, caractéri- sé en ce que le retour se prolonge par un rebord perpendiculaire, le collecteur étant enserré entre le bord et le rebord. 6. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractéri- sé en ce que le rebord présente des créneaux limitant des pattes. 7. Echangeur de chaleur selon la revendication 6, caractéri- sé en ce que la disposition des pattes du rebord perpendiculaire est telle qu'elles trouvent place dans les créneaux ménagés par un rebord du collecteur. 8. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que le plancher de la pièce se prolonge par des ailes perpendiculaires favorables à la rigidité. 9. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que des nervures interposées entre le plancher de-la piè- ce et le bord assurent l'indéformabilité de l'angle que forment le plancher et le bord. 10. Pièce d'extrémité de traverse faisant partie d'un échan- geur de chaleur selon l'une des revendications précédentes.