Brevet FR2484071A1 — publié le 19811211

On connaît des échangeurs de chaleur, par exemple uti- lisables en tant que radiateurs des circuits de refroidisse- ment de moteurs de véhicules automobiles, qui comprennent un faisceau de tubes à ailettes dans lesquels circule le liquide de refroidissement du moteur et qui sont supportés à au moins une de leurs extrémités par un collecteur formé d'une plaque à trous dans lesquels sont engagées et maintenues de façon étanche les extrémités des tubes. Sur cette plaque est rapportée une boite à eau qui peut comprendre au moins une tubulure d'entrée ou de sortie du liquide et qui est fixée par ses bords sur la plaque, notamment au moyen de pattes ou de rebords repliés de ladite plaque. L'invention concerne une plaque à trous pour un tel échan- geur de chaleur à tubes de circulation d'un fLuide, tel qu'un liquide. La plaque à trous est jusqu'à présent une plaque métalli- que plane, relativement mince, de forme générale rectangulaire. On a constaté, lors des essais de mise en pression de l'échangeur, et même parfois lors du fonctionnement de l'échan- geur, que la pression régnant dans la boite à eau avait pour effet de faire fléchir la partie centrale de la plaque à trous, le fléchissement étant dans certains cas suffisamment prononcé pour que la partie centrale de ladite plaque vienne s'appuyer sur les ailettes d'extrémités des tubes du faisceau. Ce flé- chissement de la partie centrale de la plaque à trous s'accom- pagne d'un déplacement en sens inverse des zones angulaires de cette plaque. Dans ces conditions, ce sont les extrémités des tubes voisins de ces zones angulaires de la plaque à trous qui supportent une grande partie des contraintes de déforma- tion,d'ot un risque de destruction de l'étanchéité de la pla- que autour des extrémités de ces tubes, et de mise hors service de l'échangeur de chaleur. L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients en améliorant la résistance à la déformation de la plaque à trous. Elle propose pour cela une plaque à trous pour un échan- geur de chaleur à tubes de circulation de fluide, dont les extrémités des tubes sont engagées et maintenues de façon étanche dans les trous de la plaque, caractérisé en ce que ladite plaque est de forme générale bombée ou défléchie. Selon une autre caractéristique de l'invention, la plaque 2 2464011 est déprimée ou défléchie en direction du faisceau de l'échangeur. Ainsi, en donnant à la plaque à trous un fléchissement initial de même type que celui qu'une plaque plane subirait lors des essais de mise en pression de l'échangeur, on amé- liore de façon surprenante sa résistance au fléchissement. On a constaté qu'une plaque à trous selon l'invention présente la même résistance au fléchissement qu'une plaque plane de plus grande épaisseur, ou bien présente une résis- tance au fléchissement supérieure à celle d'une plaque plane de même épaisseur. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en plan d'une plaque à trous selon l'invention; - les figures 2 et 3 sont des vues en coupe selon les lignes Il-Il et III-III respectivement de la figure 1; - la figure 4 est une vue en plan d'une partie d'une plaque à trous selon une première forme de réalisation- de l'invention; - la figure 5 est une vue en coupe, à plus grande échelle, selon la ligne V-V de la figure 4, représentant la plaque à trous montée sur le faisceau de tubes et supportant la botte à eau de l'échangeur; - la figure 6 est une vue en plan d'une partie de plaque à trous, dans une autre forme de réalisation de l'invention; - la figure 7 est une vue, à plus grande échelle, en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 6; - la figure 8 est une vue semblable à la figure 6, mais pour une variante de réalisation; - la figure 9 est une vue, à plus grande échelle, en coupe, selon la ligne IX-IX de la figure 8; - la figure 10 est une vue en plan d'une partie de plaque à trous, selon une autre variante de réalisation de l'invention; et - la figure 11 est une vue, à plus grande échelle, en coupe selon la ligne XI-XI de -la figure 10. La plaque à trous selon l'invention, représentée schémati- quement dans les figures 1 à 3, eÉt une plaque mince sensible- ment rectangulaire, à bords 2 pliés en U pour le montage d'une 3 2484071 boîte à eau dont les bords viennent se loger, de façon étanche, dans les bords 2 pliés en U. La plaque comprend une zone centrale 3, défléchie, dans laquelle sont formés des trous 4 pour le montage étanche des extrémités des tubes à ailettes constituant le corps de l'échangeur. La zone centrale 3 est raccordée aux bords 2 en U de ladite plaque par des plans inclinés 5 à ses extrémités, et est elle-même sensiblement plane. Elle est ainsi située en deçà du niveau des extrémités 6 des plans inclinés 5 raccordées aux bords 2 en U. Une telle plaque à trous résiste mieux aux pressions dynamiques régnant dans la boîte à eau lors du fonctionnement de l'échangeur, qu'une plaque à trous de la technique anté- rieure dont la zone centrale serait située au même niveau que lesdites extrémités 6, et les risques de déverrouillage des tubes montés dans les trous 4 voisins des plans inclinés 5 sont sensiblement supprimés. En figure 4, on a représenté une partie d'extrénité d'une plaque à trous 10 selon une forme de réalisation de l'invention, qui est formée d'une plaque métallique mince 11, rectangulaire, dont les bords 12 sont pliés en U (figure 5) pour la fixation d'une boîte à eau 13, de façon habituelle. La plaque 11 comprend deux rangées longitudinales pa- rallèles de trous 14, transversalement alignés deux à deux, dont les bords repliés perpendiculairement à la plaque 11 forment des collets cylindriques 15 faisant saillie sur cette plaque du côté opposé à la botte à eau 130 Sur sa face opposée, la plaque 11 est revêtue d'une feuille 16 de caoutchouc ou analogue, formant garniture d'étanchéité. Le corps de l'échangeur de chaleur est un faisceau de tubes à ailettes 19, d'un type connu, dont les extrémités présentent au moins un évasement ou élargissement, ou bien un double évasement 20, 21, comme -dans l'exemple représenté. Cet évasement, ou ce double évasement permet le montage étanche de l'extrémité du tube 18 dans un trou 14 de la pla- que 11, la garniture d'étanchéité 16 présentant au niveau de chaque trou un collet cylindrique tubulaire 22 qui est serré fortement entre le collet cylindrique.15 de chaque trouci la plaque et le double évasement 20, 21 du tube 18 4a4071 correspondant. La plaque à trous 11 est de forme générale bombée ou défléchie et présente une flèche qui augmente progressivement de ses bords vers sa partie centrale qui peut être définie comme la partie comprenant tous les trous 14 de montage des extrémités des tubes 18, sauf les quatre trous 14A voisins des coins de ladite plaque. De préférence, la plaque 1l est défléchie du côté du faisceau de tubes 18, c'est-à-dire du côté opposé à la boîte à eau 13. Comme indiqué plus haut, la pression dynamique régnant dans la boite à eau 13 d'une part provoque une déformation ou un fléchissement de la plaque 11 qui est moindre que si cette plaque était plane, et d'autre part les coins de la plaque 11, comprenant les trous 14.A, n'ont plus tendance à se dé- former dans le sens opposé, c'est-à-dire en remontant vers la boite à eau, ce qui évite le déverrouillage des tubes d'extrémité montés dans ces trous 14A et les risques de mise hors service de l'échangeur de chaleur. Dans cette forme de réalisation, les collets 15 des trous 14 sont entourés d'un bourrelet annulaire 25 formé par un repli de la plaque ll, et dont le sommet est au niveau des parties de bord non défléchies de ladite plaque 11. Les bourre- lets 25 entourant deux collets cylindriques 15 transversalement adjacents sont réunis entre eux par ure partie plane 26 située au même niveau que les sommets desdits bourrelets. La variante de réalisation représentée dans les figures 6 et 7 diffère du mode de réalisation des figures 4 et 5 en ce que, les sommets des bourrelets 25B qui entourent les collets B des trous 14B de la plaque llB, étant situés au même niveau que les parties de bord non défléchies de ladite plaque l1B, deux bourrelets 25B transversalement alignés sont réunis entre eux par une partie 26B formée à un niveau inférieur à celui du sommet desdits bourrelets. La variante de réalisation représentée en figures 8 et 9 diffère de celle des figures 6 et 7 en ce que les bourrelets C entourant les collets 15C des trous 14C de la plaque llC, sont à plis jpintifs, c'est-à-dire que le repli de la plaque 11C formant chaque bourrelet 25C est appliqué sur le col-ket 15C. Dans la variante de réalisation représentée dans les figures 10 et 11, les collets 15D définissant les trous 14D 2464071 de la plaque llD sont dépourvus de bourrelets annulaires. Les formes de réalisation d'une plaque à trous selon l'invention représentées dans les figures 4 à 9 permettent de monter sur la plaque des tubes 18 identiques à ceux qui seraient montés sur une plaque plane de la technique antérieure. Par contre, la forme de réalisation des figures et 1l impose de monter des tubes dont les évasements aux extrémités sont disposés à un niveau correspondant à celui des collets 15D, et qui diffèrent ainsi des tubes qui seraient montés dans une plaque plane de la technique antérieure. De façon générale, les collets définissant dans une pla- que à trous selon l'invention les trous de montage des extré- mités des tubes de l'échangeur de chaleur peuvent être situés tous au même niveau, ou bien à des niveaux différents. 6 2484071 REVENDICATIONS 1. Plaque à trous pour un échangeur de chaleur à tubes de circulation de fluide, dont les extrémités des tubes sont engagées et maintenues de façon étanche dans les trous de la plaque, caractérisée en ce que ladite plaque est de forme générale bombée ou défléchie. 2. Plaque à trous selon la revendication 1, caractérisée en ce que la flèche présentée par ladite plaque par rapport à ses bords non défléchis augmente progressivement de ses bords vers sa partie centrale. 3. Plaque à trous selon la revendication 1 ou 2, carac- térisée en ce que ladite plaque est défléchie du côté du faisceau de tubes. 4. Plaque à trous selon l'une des revendications préc&dén- tes, dans -laquelle les bords desdits trous forment des çollets cylindriques, caractérisée en ce que lesdits collets présentent des sommets au méme niveau que les parties de bord non déflé- chies de ladite plaque. 5. Plaque à trous selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle les bords desdits trous forment des collets cylindriques, caractérisée en ce que lesdits collets présen- tent des sommets situés en deçà du niveau des parties de bord non défléchies de ladite plaque. 6. Plaque à trous selon la revendication 5, caractérisée en ce que les différents sommets desdits collets sont situés au méme niveau. 7. Plaque à trous selon la revendication 5, caractérisée en ce que les différents sommets desdits collets sont situés à des niveaux différents. 3.0 8. Plaque à trous selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que lesdits collets sont'entourés par des bourrelets annulaires formés par des replis de la plaque et qui constituent lesdits sommets. 9. Plaque à trous selon la revendication 8, caractérisée en ce que lesdits bourrelets sont à plis jointifs. 10. Plaque à trous selon la revendication 8, caractérisée en ce que lesdits bourrelets sont à plis non jointifs. 11. Plaque à trous selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que deux bourrelets transversalement voi- sins sont reliés entre eux par une partie plane. 12. Plaque à trous selon la revendication 11, caracté- risée en ce que ladite partie plane est située au même niveau que les sommets desdits bourrelets. 13. Plaque à trous selon la revendication 11, caracté- risée en ce que ladite partie plane est située en deçà du niveau des sommets desdits bourrelets. 14. Echangeur de chaleur à tubes, en particulier radia- teur d'un circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une plaque à trous selon l'une des revendications précédentes.