Brevet FR2472158A1 — publié le 19810626

-1- La présente invention a trait à des perfection- nements apportés aux échangeum de chaleur liquide-air, et à leurs procédés de réalisation. Dans des échangeurs de chaleur du type consi- déré dans le présent mémoire, on prévoit habituellement deux plaques collectrices espacées entre lesquelles s'étendent des tubes espacés pour acheminer un liquide entre des réservoirs espacés dont les plaques collec- trices constituent des parties. De l'air est ensuite envoyé sur et entre les tubes et habituellement en contact avec des ailettes sinueuses pour refroidir le liquide circulant à travers les tubes. Un radiateur d'automobile constitue un bon exemple d'un tel échangeur de chaleur. Beaucoup de ces échangeurs de chaleur, en particulier lorsque les collecteurs et les tubes sont réalisés en laiton et les ailettes d'interconnexion en cuivre, ont une solidité insuffisante du fait que les raccords sont habituellement soudés et ont des propriétés de résistance au fluage et à la fatigue médiocres. La présente invention propose à la fois une structure et un procédé qui remédie à ces diffi- cultés en prévoyant un raccord principal supportant la charge tel qu'un métal de soudure réunissant les tubes aux collecteurs en leurs zones de contact ou à proximité immédiate et ensuite un agent d'étanchéité mince assurant une étanchéité contre des fuites de petites ouvertures telles que crevasses, fissures, trous d'épingle ou analogues qui peuvent être présentes. L'art antérieur le plus pertinent connu du demandeur est constitué par les brevets américains suivants 2.270.864; 2.914.346; 3.078.551; 3.349. 464; 3 496.629; 3.633.660 o 3.689.941; 3.710.473; 3.750.747 et 3.763.536. Bien que beaucoup -2- de ces brevets illustrent les problèmes de crevasses, vissures et fuites analogues dans des raccords soudés, aucun d'eux n'enseigne la solution de ce problème en prévoyant dans la combinaison d'échangeur de chaleur un agent d'étanchéité mince. - La Figure 1 est une vue en plan d'un radia- teur d'automobile incorporant les caractéristiques de la présente invention. La Figure 2 est une vue en perspective par- tielle des éléments du radiateur de la Figure 1. La Figure 3 est une vue en coupe partielle à grande échelle selon la ligne de coupe 3-3 de la Figure 2. Le radiateur 10 tel qu'illustré sur la Figure 1 comporte un réservoir supérieur 11, un réservoir inférieur 12 espacé du premier, des tubes espacés 13 de section transversale ovale ou aplatie espacés les uns des autres, avec des tubes adjacents reliés entre eux par des ailettes sinueuses 14 ayant leurs sommets 15 fixés aux tubes 13 de la manière habituelle tel que par soudage, brasage ou analogue. Les plaques collectrices 16, 17 et les tubes 13 seront de préférence formés de laiton, alors que les ailettes 14 seront elles formées de cuivre. Les réservoirs Il et 12 ont comme constituants des plaques collectrices supérieure 16 et inférieure 17 à travers lesquelles s'étendent les extrémités 18 des tubes comme montré pour la plaque supérieure l& sur la Figure 2. Les plaques 16 et 17 sont chacune munies d'un rebord s'étendant vers l'extérieur comme repré- senté en 21 sur la Figure 3 en tant que partie de la plaque inférieure 17. Ces rebords 21 délimitent un trou 22 dans lequel s'étend l'extrémité 23 du tube. Cette extrémité de tube 23 est fixée au rebord -3- 21 de la plaque par un raccord principal 24 supportant la charge. Ce raccord est en deux parties, la première partie étant le raccord soudé 24 et la seconde partie un revêtement de soudure 25 sur le côté air entre le tube 13 et le rebord 21. Lorsque l'échangeur de chaleur est réalisé en métal, le raccord 24 supportant la charge est de pré- férence de réalisation soudée. Le terme "soudure" est utilisé dans son sens le plus large et est habituelle- ment formée de parties métalliques par chauffage et en laissant les métaux s'écouler ensemble. Lorsque les pièces sont en matière plastique, et que cet échangeur de chaleur peut être réalisé en éléments de matière plastique résistants, ces éléments sont réunis de façon similaire par chauffage pour former la soudure. Après que le raccord principal 24 supportant la charge ait été réalisé, on ajoute la seconde partie du raccord; le revêtement ou couche de soudure 25. Le second métal de soudure possédera donc avantageusement un point de fusion inférieur à celui du premier métal de soudure. La partie principale de la charge entre les collecteurs 16 et 17 et les tubes 13 est supportée par le raccord principal 24 supportant la charge. L'é- lément d'étanchéité 25, en particulier lorsqu'il est constitué par de la soudure ou un brasage sur un raccord soudé, a également un rôle de support de charge. Cependant, son but principal est de sceller hermétiquement et d'obturer des ouvertures de fuite telles que fissures, crevasses, trous d'épingles et analogues qui apparaissent soit durant le processus de fabrication, soit en utilisation ultérieure. Dans chaque cas, bien que le but principal de l'agent d'é- tanchéité 25 soit d'empêcher des problèmes de fuite -4- immédiats ou développés ensuite, il agit pour répartir certaines des forces entre les tubes 13 et les plaques collectrices 16 et 17 et particulièrement celles provo- quéee par des variations de pression interne et de température du liquide sur l'intérieur 33 des tubes. - Avec les tubes aplatis usuels 13 du radiateur d'automobile habituel, et en particulier lorsque ces tubes sont en laiton, des variations de pression interne du réfrigérant, normalement de l'eau, à l'inté- rieur des tubes provoquent une tendance des côtés 3-4 des tubes à se dilater en s'écartant l'un de l'autre sous l'action de la pression interne et une contraction l'un vers l'autre dans la position représentée sur la Figure 2, par exemple sous l'action de ces variations de pression interne et de température. Le raccord - principal 24 absorbe de façon satisfaisante ces charges provoquées par une dilatation et une contraction d es à la pression et à la température. Bien que la présente invention soit la plus utile en association avec des échangeurs de chaleur- réalisés en pièces métalliques, elle est également- utilisable dans des échangeurs de chaleur réalisés en matière plastique armée; et ceux-ci sont de plus-en plus utilisés. Qu'il s'agisse de matière plastique ou de métal, le raccord 24 est un raccord principal sup-- portant la charge. L'agent d'étanchéité 25 dans tous ces modes de réalisation joue principalement le rôle d'un agent d'étanchéité mais est également, secondaire- ment, un élément de répartition de charge. Bien que l'invention ait été décrite à propos du mode de réalisation représenté sur les dessins annexés, elle n'est pas limitée à des détails quel- conques de description. -5- REVENDICATIONS 1. - Echangeur de chaleur liquide-air, carac- térisé en ce qu'il comporte: une plaque collectrice (16, 17) comprenant un ensemble de trous espacés rece- vant des tubes (13); un tube (13) de réfrigérant liquide s'étendant dans chacun desdits trous; un rac- cord principal (24) supportant la charge, sujet à la formation d'ouvertures de fuite à l'intérieur, réunis- sant chacun desdits tubes à ladite plaque sur sadite ouverture; un côté air dudit raccord étant exposé audit air; et un agent d'étanchéité (25) mince sur ledit côté air obturant contre une fuite toutes les ouvertures de fuite qui peuvent être présentes. 2. - Echangeur de chaleur selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que ledit raccord principal (24) supportant la charge comporte un premier métal de soudure et ledit revêtement d'étanchéité (25) comporte un second métal de soudure. 3. - Echangeur de chaleur selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que ledit second métal de soudure a un point de fusion inférieur à celui du pre- mier métal de soudure. 4. - Echangeur de chaleur selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'il est prévu deux plaques collectrices (16, 17) espacées l'une de l'autre avec lesdits tubes (13) s'étendant entre elles, chaque tube ayant une extrémité s'étendant dans un desdits trous dans la plaque correspondante, lesdits tubes étant de section transversale ovale arrangés parallèlement entre eux avec les côtés des tubes adjacents espacés l'un de l'autre et reliés entre eux par des ailettes sinueuses (14) fixées aux côtés desdits tubes. 5. - Echangeur de chaleur selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que ledit raccord principal 2472 1 58' -6- (24) supportant la charge comporte un premier métal de soudure et ledit agent d'étanchéité (25) comporte un second métal de soudure. 6. - Echangeur de chaleur selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que lesdites plaques collec- trices (16, 17) et lesdits tubes (13) sont en laiton et lesdites ailettes (14) en cuivre. 7. - Procédé de réalisation d'un échangeur de chaleur liquide-air, caractérisé en ce qu'il comporte: la préparation d'une plaque collectrice contenant un ensemble de trous espacés recevant des tubes; l'intro- duction d'un tube de réfrigérant liquide dans chacun desdits trous; la réalisation d'un raccord principal supportant la charge sujet à la formation d'ouvertures de fuite à l'intérieur, réunissant chacun desdits tubes sur sadite ouverture, un côté air dudit raccord étant exposé audit air; et l'application d'un agent d'étan- chéité sur ledit c8té air obturant contre des fuites toutes les ouvertures de fuite qui peuvent être pré- sentes. 8. - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit raccord principal suppor- tant la charge est en un premier métal de soudure et ledit agent d'étanchéité en un second métal de soudure. 9. - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit agent d'étanchéité dudit second métal de soudure est applique au côté air dudit raccord. 10. - Procédé selon la revendication 8, caractérosé en ce que ledit second métal de soudure possède un point de fusion inférieur à celui du premier métal de soudure. la verticale qui passe par l'axe d'articulation 8 et la droite qui relie ce dernier au sommet 5k de la dent, est d'environ 500, tandis que l'angle y", qui est compris entre la verticale précitée et la droite qui relie l'axe d'articulation 8 au som- met de la saillie 5f, est d'environ 40 . L'inclinaison de la rive antérieure de la patte 3e du refouloir ainsi que celle de la surface interne 51 de la dent sont calculées de manière à permettre d'utiliser un axe d'articulation 8 assez gros, cela afin de maintenir à une va- leur assez faible l'épaisseur de la matière, car la dent du refouloir doit pouvoir coopérer même avec les cartouches ayant les plus grands diamètres. Par exemple, pour un calibre de l'âme du canon de 158,5, le plus grand diamètre de la cartouche est de 155,5. Comme l'axe d'articulation ne représente qu'une pe- tite partie de la circonférence, il n'y a pas d'inconvénient à augmenter son épaisseur pour le rendre plus résistant. La surface périphérique de la cartouche n'est circulairement qu'un peu comprimée par la pointe de la dent. Comme le montre la vue en plan de la dent sur la fi- gure2b, cette dent s'effile vers sa pointe, ce qui contribue à lui faire comprimer la cartouche qui doit être extraite de l'âme du canon. Les rives latérales saillantes de la dent s'ar- rêtent à une distance de la pointe de cette dernière qui est comprise entre le quart et le tiers de sa longueur, ce qui a pour effet de développer sa surface extrême 5p, et toute la pointe de la dent est massive, ce qui tend à lui faire prendre sa position basse ou couchée. Lorsqu'après avoir rempli sa fonction le refouloir est extrait du canon, puis bascule latéralement d'un côté de ce dernier, sa dent entre en contact avec un tasseau fixe ou une butée analogue du système de chargement de façon à forcer cette dent à prendre sa position d'érection, etc. Les figures 3a à 3d montrent les autres parties du refouloir 3. La surface intérieure 3g est transversalement concave et longitudinalement rectiligne, à l'exception de la rive antérieure inclinée de la patte 3e, la pente de cette rive étant environ de 5 . Les angles qui correspondent à ceux y' et y" des figures 2a à 2d portent en l'occurrence les référen- ces yl et y2. Si Y' = 50 , y 1 = 450 et si y" = 40) y2 = 55 .