Brevet FR2475709A1 — publié le 19810814

La présente invention concerne un nouveau tube pour échangeurs de chaleur du genre de ceux qui sont utili- sés pour le refroidissement du fluide de circulation des moteurs thermiques et elle s'applique, plus particulière- ment, à ceux de ces tubes qui sont destinés à être assem- blés mécaniquement dans des plaques collectrices. Par "assemblage mécanique" on entend un emmanche- ment à force des tubes dans des passages de tube munis ou non de collets que présentent des plaques collectrices. Le plus souvent des joints déformables d'étanchéité sont insérés dans les passages de tube de la plaque collectri- ce pour prendre appui sur la paroi du tube, et ces joints exercent, nécessairement, une force élastique importante sur la paroi du tube pour que l'étanchéité soit parfaite. L'effort ainsi exercé est tel qu'il n'a pas été possible, jusqu'à présent, d'utiliser des tubes autres que des tubes présentant une section circulaire ou bien il est nécessaire d'introduire au préalable, dans des tubes de section rec- tangulaire, des renforts permettant d'équilibrer la force exercée par le joint élastique sur les grands côtés des tubes rectangulaires. Dans le premier cas, celui des tubes ronds, l'échan- ge thermique est peu satisfaisant, ce qui tient à la forme même des tubes. Dans le second cas, la réalisation apparaît très oné- reuse car la mise en place de renforts dans les extrémités des tubes constitue une opération difficile à réaliser dans des fabrications en grande série. La présente invention remédie aux inconvénients des deux modes de réalisation rappelés ci-dessus, c'est-à-dire qu'elle en présente les avantages tout en éliminant les inconvénients. Conformément à l'invention, le tube pour échangeurs de chaleur et l'échangeur à plaque collectrice et à assem- blage mécanique comportant ce tube est caractérisé en ce que le tube présente en section la forme d'un rectangle à petits côtés arrondis sur la majeure partie de sa longueur, les deux extrémités du tube étant, par ailleurs, conformées pour que les grands côtés présentent des concavités faisant qu'en section lesdites extrémités ont la forme du chiffre 8 sur un tronçon d'une hauteur correspondant au moins à la hau- teur d'engagement du tube dans une plaque collectrice. Diverses autres caractéristiques de l'invention res- sortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig. 1 est une perspective vue de dessus d'un tube pour échangeurs de chaleur de réalisation classique. La fig. 2 est une perspective analogue à la fig. 1 illustrant comment le tube est conformé à ses deux extré- mités selon l'invention. Lesfig. 3 et 3a sont des vues de dessus schématiques illustrant comment la conformation du tube de la fig. 2 peut être obtenue. La fig. 3b est une coupe-élévation schématique vue suivant la ligne IIIIII db:La fig. 3a et illustrant une caractéristique particulière. La fig. 4 est une perspective montrant schématique- ment une autre façon de conformer le tube de la fig. 2 dans une fabrication en petite série. La fig. 5 est une perspective d'une pince conforma- trice et de mise en place d'un autre type. La fig. 6 est une élévation schématique partielle d'un faisceau de radiateur et d'un outil de formage plus particulièrement destiné à être fabriqué en grande série. La fig. 7 est une élévation partielle éclatée d'un faisceau de radiateur d'une plaque collectrice et de sa boite à eau illustrant la mise en oeuvre de l'invention. La fig. 8 est une coupe vue sensiblement suivant la ligne VIII-VIII de la fig. 7. La fig. 9 est une coupe partielle analogue à la fig. 7 d'une variante. La fig. 10 est une coupe partielle analogue à la fig. 8 et illustrant une variante de réalisation. La fig. 11 est une coupe-élévation partielle d'une plaque collectrice épaisse aménagée selon l'invention. La fig. 12 est une coupe-élévation analogue à la fig. 11 d'une variante de cette dernière figure. A la fig. 1, le tube est désigné par 1 et est fabriqué, de façon habituelle, soit par extrusion, soit par pliage et soudage ou par un autre moyen pour présenter une section oblongue a grands côtés parallèles et petits c8tés arrondis. Selon l'invention, les extrémités des 6rands côtés la et lb sont déformées pour que les parois internes desdits grands c8tés soient rapprochées l'une de l'autre sensiblement à leur partie médiane et, de préférence, amenées en appui sur une hauteur au moins égale, et avan- tageusement un peu supérieure, à l'épaisseur de la plaque collectrice ou à la hauteur des collets de la plaque collectrice dans laquelle chaque tube est destiné à Stre engagé. Ainsi, et comme l'illustre la fig. 2, les extré- mités des tubes présentent sensiblement l'aspect du chiffre 8. Pour réaliser cette conformation, différents moyens peuvent être envisages. La fig. 3 montre des pinces 2 dont les michoires sont munies de bossages 3 qui permettent lors du serrage deadites pinces de mettre en forme les parois la, lb. Les pinces de cette nature peuvent facilement Stre assemblées sur un support commun et commandées par un dispositif à came ou analogue, ce qui permet de réaliser la mise ex forme simultanée des extrémités des tubes du faisceau. Les fig. %a et 3b montrent une variante suivant laquelle les bossages 3 contiennent des billes ka faisant très légèrement saillie. De cette façon, il est possible de pincer d'abord les tubes au plus près de leur extrémité et de déplacer ensuite les pinces suivant la flèche F au fur et & mesure de la mise en place de la plaque collec- trice 10. Dans des fabrications à plus petite cadence et comme l'illustre la fig. 4, il est possible que la mise en forme des parois la et lb soit réalisée par une pince 4 en forme d'étrier dont les extrémités présentent des rampes 5 qui facilitent l'insertion de l'étrier et la mise en forme des parois la, lb. Il est avantageux, comme l'illustre la fig. 5, que la pince, désignée alors par 4a, soit surmontée par une barrette 6 dont le dessus est convexe et arrondi. Ainsi, les pinces 4a sont laissées en place jusqu'après l'enga- gement des tubes dans des plaques collectrices, la barret- te 6 facilitant l'insertion-des tubes dans lesdites pla- ques collectrices et les joints souples d'étanchéité - qu'elles doivent comporter et qui sont décrits dans ce qui suit. La fig. 6 illustre encore un autre mode de mise en forme des parois la, lb des tubes 1 qui peuvent être déjà assemblés à des dissipateurs 7. Dans ce cas, on utilise un outil 8 comportant des poinçons 9 qui assurent la mise en forme des côtés la, lb lors de leur descente dans la direc- tion de la flèche. Outre les poinçons 9, l'outil 8 est avantageusement muni de broches 9a constituant des poinçons auxiliaires qui sont engagés dans les deux parties devant demeurer ouvertes du tube conformé en 8 par les poinçons 9. Les dimensions des broches 9a sont choisies pour que le métal du tube soit déformé au-delà de la limite élastique, de sorte que les déformations apportées demeurent après retrait de l'outil. Cette disposition permet, en outre, d'assurer un éventuel recentrage des tubes les uns par rapport aux autres. Les tubes mis en forme à leurs extrémités, comme il- lustré dans ce qui précède, sont ensuite engagés dans des plaques collectrices 10 (fig. 7 et suivantes). Aux fig. 7 et 8 les plaques collectrices sont réa- lisées, par exemple, en métal et présentent des collets il qui font saillie vers le haut mais qui pourraient aussi bien faire saillie vers le bas. Des joints 12 déformables, par exemple en caoutchouc, sont insérés dans les collets 11.' Comme l'illustre la fig. 8 les collets 11 sont oblongs et à petits côtés arrondis pour qu'en section ils présentent la même forme que le tube de la fig. 1. Les Joints 12 insérés & l'intérieur des collets présentant des surépaisseurs 12a, 12b qui correspondent aux conca- vités formées dans les parois la, lb des tubes. La fig. 7 montre les tubes 1 munis des dissipateurs 7 Juste avant leur engagement dans les Joints 12 qui déli- mitent une ouverture présentant, en section, la mame forme que celle de l'extrémité des tubes I mais cette ouverture est de plus petite dimension. Ainsi, lorsque les tubes sont engagés & force dans les Joints contenus a l'intérieur des collets, leur paroi externe est serrée par les Joints, les surépaisseurs 12a, 12b exerçant une pression élastique qui applique lesparoisinternesdes grands côtés des tubes l'une contre l'autre à leur partie médiane. D'une façon connue, les Joints 12 peuvent Stre for- més par moulage à partir d'une plaque continue 13 qui re- couvre la face du collecteur tournée vers la botte & eau 14 et, dans ce cas, la plaque 13 peut aussi former le Joint destiné à assurer l'étanchéité entre la plaque collec- trice 10 et la botte à eau. La fig. 9 montre que la plaque continue, alors dési- gnée par 13, peut aussi tre aise en place en dessous de la plaque collectrice. La fig. 10 illustre une variante de réalisation sui- vant laquelle les collets désignés par 11a sonrt conformées lors de leur découpage et de leur cambrage pour présenter la même forme que celle des extrémités des tubes 1. Ainsi, le Joint 121, inséré dans chaque collet, peut présenter une épaissaur uniforme ou sensiblement uniforme. Dans ce qui précède, on a considéré que les plaques collectrices étaient en métal et présentaient des collets. La fig. 11 montre que l'invention peut être mise en oeuvre de façon analogue en utilisant des plaques collectri- ces 101 épaisses, fabriquées, par exemple, par moulage en métal ou en matière synthétique. Dans ce cas, il est avanta- geux que les ouvertures des passages de tube 16 soient conformées à la manière d'un 8 de la même façon que les collets lla de la fig. 10. Bien que le dessin ne le montre pas on met alors en place des joints analogues à ceux décrits en référence à la fig. 10. Il est évidemment possible que les ouvertures de passages de tube 16 soient rectangulaires à petits, côtés arrondis de la même manière que les collets 11 illustrés à la fig. 8 et, dans ce cas, les joints mis.en oeuvre com- portent des surépaisseurs analogues à celles de cette mê- me fig. 8. La fig. 12 illustre encore un autre développement de l'invention selon lequel la plaque collectrice épaisse 101 présente des passages de tube 16, qui sont conformés à la manière du chiffre 8 sur un tronçon 17 à parois rectilignes, de préférence perpendiculaires au plan défini par la plaque collectrice. Ensuite, la paroi 17 va s'évasant comme illustré en 17a pour délimiter une embouchure de grande dimension. Dans ce cas, on peut mettre en place des tubes 1, préalable- ment mis en forme comme décrit dans ce qui précède, mais il est possible aussi d'engager directement des tubes 1 les extrémités de ces tubes étant alors mis en forme directement à l'intérieur des passages de tube par les parois évasées 17a. Dans cette réalisation, les joints d'étanchéité peu- vent être mis en place comme décrit en référence à l'une quélconque des figures qui précèdent ou encore il est possi- ble d'utiliser une simple feuille de matière déformable 18 dont certaines des parties sont introduites dans les pas- sages de tube au moment de l'engagement de ces derniers, la mise en forme des tubes 1 étant donc effectuée en même temps que la feuille 18 est introduite. En fin d'engagement la partie de la feuille qui recouvre encore l'extrémité des tubes 1 est ouverte soit par un outil de tranchage, soit par l'extrémité même du tube comme cela est connu dans la technique. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisa- tion représentés et décrits en détail, car diverses modifi- cations peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. R E V E N D I C A X I 0 N S 1 _ Tube pour échangeurs de chaleur et échangeur à plaque collectrice et à assemblage mécanique comportant ce tube, caractérisé en ce qu'il présente, en section, la forme d'un rectangle à petits c8tés arrondis ou une forme oblongue, les deux extrémités du tube étant confor- mées pour que les grands c8tés présentent des concavités faisant qu'un section lesdites extrémités ont la forme du chiffre 8 sur un tronçon d'une hauteur correspondant au moins à la hauteur d'engagement du tube dans une plaque collectrice. 2 - Tube suivant la revendication 1, caractérisé.par des Joints souples interposés entre la plaque collectrice et le tube et exerçant sur les parties du tube conformé à la manière du chiffre 8 une force élastique sur toute la périphérie du tube. 3 - Cube suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la force élastique exercée par le Joint souple sur la partie en forme de 8 du tube amène la partie médiane das parois internes de chacun des grands côtés en contact l'une avec l'autre. 4 - Tube suivant l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que chaque tube est engagé dans un Joint déformable présentant, le long des grands côtés du tube, des surépaisseurs convergentes, ledit Joint étant maintenu dans un passage de tube ou un collet de forme oblongue. - Tube suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les passages de tube de la plaque collectrice sont confortés de façon complémentaire au tron- çon en forme de 8 de chaque tube, un Joint déformable pré- sentant une épaisseur de paroi sensiblement uniforme étant interposé entre la paroi. des passages de tube ou des collets. 6 - Tube suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les passages de tube sont formés indifféremment dans une plaque collectrice délimitant des collets ou dans une plaque collectrice épaisse en matière moulée. 7 - Tube suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les passages de tube en forme de 8 sont formés dans une partie seulement de l'épaisseur d'une plaque collectrice épaisse, ces passages de tube étant pro- longés par une paroi allant s'évasant pour coopérer à la mise en forme des tubes et à la mise en pression du joint déformable. 8 - Tube suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque joint déformable est formé à partir d'une plaque continue recouvrant l'une ou l'autre des faces de la plaque collectrice. 9 - Procédé pour la réalisation de tubes dont les extrémités présentent sensiblement, en section, la forme du chiffre 8 conformément au tube de l'une des revendica- tions 1 à 8, caractérisé par des pinces présentant des bossages et/ou des billes, lesdites pinces étant disposées de part et d'autre des tubes pour que les bossages et/ou les billes pressent l'un vers l'autre les grands côtés des tubes initialement de section rectangulaire à petits côtés arrondis. 10 - Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'on met en forme le tronçon du tube au moyen d'une pince en forme d'étrier qui est amenée à coiffer la partie médiane de l'extrémité des grands côtés du tube. 11 - Procédé suivant l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce qu'on munit la pince en forme d'étrier d'une barrette recouvrant l'extrémité du tube, ladite bar- rette étant conformée pour faciliter l'introduction du tube dans le joint déformable d'une plaque collectrice. 12 - Procédé suivant l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que pour mettre en forme à la manière du chiffre 8 l'extrémité des tubes on met en oeuvre un outil comportant des poinçons insérés entre les tubes successifs d'un faisceau de tube maintenu à l'écartement que ces tubes doivent occuper dans l'appareil terminé. 13 - Procédé suivant l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que l'outil à poinçon multiple comporte supplémentairement des poinçons auxiliaires introduits dans les extrémités des tubes en même temps que les poinçons mettent en forme la paroi externe, lesdits poinçons auxi- liaires conférant une déformation permanente au métal des tubes.