Brevet FR2492963A1 — publié le 19820430

La présente invention concerne la fabrication des échangeurs de chaleur et un nouvel échangeur de chaleur particulier. I1 est connu dans la technique do fabriquer des échangeurs de chaleur, utilisables notamment pour le refreidissement de moteurs, au moyen de tubes de section circulaire qui sont engagés dans des paquets d'ailettes dans lesquelles ils sont gonflés. Dans certaines réali- sations, les plaques collectrices sont ensuite mises an place sur les extrémités des tubes saillant au-delà des ailettes, puis un gonflage subséquent assure la solida- risation des tubes et des plaques collectrices. Pour assurer une bonne étanchéité, en interpose le plus souvent un Joint souple entre la paroi externe des tubes et des collets que présentent les plaques col- lectrices. Des bottes & eau sont ultérieurement fixées au moyen do pinces ou par sertissage-sur les plaques collectrices. Le mode de réalisation rappelé ci-dessus donne relativement satisfaction mais est onéreux puisqutil nécessite deux opérations de gonflage des tubes et des manipulations successives puisqu'il y a lieu, outre les gonflages successifs des tubes, de procéder ensuite au sertissage des bottes à eau sur les plaques collectrices. Dans une autre réalisation connue, les tubes sont gonflés simultanément dans des plaques collectrices et dans un paquet d'ailettes puis des tirants sont inter- posés entre les plaques collectrices pour faire on sorte que la distance entre les plaques collectrices demeure constante mime apr&s un long usage, c'est-à-dire aprbs un grand nombre de cycles de dilatations et contractions des tubes. Une autre réalisation connue consiste à gonfler les tubes dans un paquet d'ailettes et à enfiler ensuite à force des plaques collectrices munies do douilles éleab - ques sur l'extrdmité saillante des tubes. Dans cette dernière réalisation, la plaque collectrice peut comporter une botte à eau rapportée ou étre formée par une parel d'un corps creux formant à la flis botte à eau et plaque collectrice. Cette dernière réalisation est la plus simple mais il peut arriver quelquefois que les plaques collec- trices soient déplacées par rapport aux tubes du faisceau puisqu'elles sont retenues simplemenat par la friction des douilles élastiques centre la paroi des extrémités des tubes. La présente invention vise à remédier à cet incon- vénient sans conpliquer la fabrication. Conformément à l'invention, l'échangeur de chaleur du type comportant un faisceau tubulaire dont les tubes sont engagés dans des perforations deailettes à lvint4- rieur desquelles ils sont gonfl4s, lesdits tubes étant destinés à tre reliés de faoen étanche à des plaques collectrices au moyen do Joints d'étanchéité d4formables est caractérisé en ce que les plaques collectrices oempor- tent des éléments d'encliquetage élastiques coopérant avec des parties complémentaires du faisceau. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'obJet de l'invention sont repr4sentées, à titre deexemples non limitatifs, au doessin annexé. La fig. 1 est une élévation schématique partie en coupe dtun échangeur de chaleur réalisé conformément à ltinvention. La fig. 2 est une coupe partielle d'un échangeur, analogue à celui de la fig. 1, illustrant une caractéris- tique particulière. Les fig. 3 à 5 sont des coupes-élévations partiel- les analogues à la fig. 2 illustrant différentes variantes. L'échangeur de chaleur de la fig. 1 comprend un faisceau qui comporte des tubes 1 de section circulaire engagés dans des collets 2a d'ailettes 2. Après engagement des tubes dans le ailettes, les tubes sont gonflés de façon qu'ils exercent une pression permanente à l'inté- rieur des cellets, ce qui assure d'une part, la liaison mécanique entre les tubes et les ailettes et favorise, d'autre part, la conductibilité thermique entre ces or- ganes. Dans la réalisation suivant la fig. 1, on dispose, de part et d'autre des ailettes 2, un faux collecteur 3 présentant des collets 3a dans lesquels les tubes 1 sont également gonflés, de sorte que ce faux collecteur 3 est fixé aux tubes de la mume façeon que les ailettes. Les plaques collectrices désignées par 4 et 4- sent réalisées on matière moulde, par exemple en matière esythétique et elles présentent des passages de tube 5 dans lesquels sent disposées des douilles élastiques 6 délimitant une collerette de retenue 7 pour prendre appui sur la face interne de la plaque collectrice 4. Il est avantageux comme le montre le dessin, que les douilles 6 soient fermées à partir d'nne plaque continue 8 *'éten- dmnt sur le cité de la plaque collectrice tournée vers le faisceau. La plaque collectrice est munie de place an place, notamment à ses extrémités, de pions saillants 9 qui sent déformables élastiquoment et qui présentent des barbes ou un anneau de retenue 10 formé en regard dtou- vertures 3A dos faux collecteurs 3. Pour être déformables élastiqueoment, les pions 9 sont par exemple fendus dans leur sens longitudinal comme cela est illustré par l'en- coche Il. Chaque plaque collectrice 4, 4 est fixée rigide- ment et de façon étanche à une botte à eau 12, 12a. Dans l'exemple représenté, les bottes à eau 12, 12a sont re- liées aux plaques collectrices 4, 4a, par un Joint d'étan- chéité et une ou plusieurs pinces 14. D'autres modes de fixation peuvent être utilisé4s parmi ceux connus dans la technique. En particulier, lorsque les plaques collectri- ces et les bottes à eau sont fabriquées en matière syn- thétique, il est possible de les souder par ultrasons, par vibrations ou de les relier par collage. La fig. 2 montro un autre mode de réalisation selon lequel chaque sousemeemble plaques collectrices, bottes à eau est remplacé par un corpxs creux 13 formant une plaque collectrice 15; et une botte à eau!5k. Ce corps creux est ouvert à une extrémité pour permettre son démoulage et ladite extrémité ouverte contient un couvercle 16 qui peut délimiter raccord 17 pour relier la botte à eau à une tubulure daeonée ou au contraire d'évacuation du fluide de circulation. Dans ce qui suit2 lorsqu, la description ne réfère à une plaque collectrice et A une botte à eau, il y a lieu de oonsidérer indifféremment 1u dos modes de rdalisa- tion tels que décrit en référence à la figo 1, ou au contraire à la fig. 2. Peur la réalisation de L9échangeur décrit dans ce qui précède, on procède comme smuit 8 On engage les tube 1 dars un paquet deailettes 2 et dans des faux-collecteuvs 3 dipesc de part et d'autre du paquet d'ailettes. On prcóe4 au gonflage des tube 1 qui sont ainsi solidaris4s aux ailetct'es et aux fa=-col lecteurs8 On prépare par aillour&o los:0cu -onimb10eu constitués par les plaqres elletrAce 4, a et leurs bottes & eau 12, 12a ou bien pVw Zoo cerps creu 15. On munit les plaques collectriccs 4, ou les parties 15a on tenant lieu, des douilles 6 à celets 7, puis en enfile Ces sous-ensembles sur les ?trémts sillantes des tubes 1 Jusqu'au moment o lec pians 9 ecnt encliquetS0 dans les ouvertures 3b prévues à cet effet dans les plaques collectrices. I1 est évident qu'en ne sorttrait pas du cadre de l'invention, lorsqu'on se réfère à la réalisation de la fig. 1, en mettant tout d9abord en place les plaques col- lectrices 4, 4a de manière que les pieon 9 soient enclique- tés dans les ouvertures 3b puls entuite en assemblant sur lesdites plaques collectrices 4, 4a les bottes à eau 12, 12a. La fig. 3 illustre une variante selon laquelle les faux-cellecteurs 3 présentent sur deux au moins de leurs cItés des bords ontante 18 dans lesquels sont pratiquées des lumières 19 qui correspondent & des bords saillants 20 formée par chaque plaque collectrice 4, 4a, lesdits bords saillants 20 étant obliques pour délimiter des rampes 21 dent la partie la plus étroite ne trouve on retrait de la paroi interne des bords montants 18. Les autres parties de l'4changeur sont similaires à celles décrites dans ce qui précède. Lorsque les sous-ensembles plaques collectrices, bettes & eau sont préparés avec les douilles 6 misese en place, ces sous-ensembles sent intreduits à fore sur ltextrémité des tubes 1 jusqu'au moment o les bords saillants 20 sent encliquet4s dans les lumibres 19. La fig. 4 illustre une autre variante selon la- quelle un certain noembre de tubes la du faisceau sent plus courts que les tubes 1 et sent disposés dans les ailettes 2 en regard des pions 9 saillônt des plaques celloetrices k. Les tubes la présentent dans leurs parois des lumièbres de verrouillage 22 dans lesquelles sent - encliquetées les barbes 10 des piens déformables 9. Ce mode de réalisatien permet de sipprimer le3 faux-cellec- tours 3 déc4rits dans ce qui prLoède, les tubes la formant, en outre, des tirants entre les deux plaqnues collectrices do l'échangeuro Les tubes la présentent do préférence en section le mime diamètre que les tubes 1, mais ils pou- veat san sortir du cadre de l'inventin présenter un diamètre différent et même, le cas échéant, ne pas ttre de section circulaire. La fig. 5 illustre encore une autre variante selon laquelle les plaques collectrices 4, 4, comportent, sur leur ceté tourné vers les allettes 2, des pions 23 présen- tant sur une partie au moins de leur surface latérale des dents 24. Des lumibres 25 do forme correspondant k celle des pions 23 sont découpées dans les ailettes 2, ces lumibres 2449:29ú3 ne présentant pas de collets. La forme en seotim dos pions 23 de mnme que celle des lumières 25 peuvent ttre quelconques, par exemple circulaires, mais elles peuvent étre polygonales si l'en désire que les sous-ensembles plaques collectrices, bottes à eau no puissant tr. ses en place que dans une seule position par rapport au fais- ceau, c'est-à-dire que leu lumières et les pions servent alors de détrompeur., cette caractéristique étant obtme soit par la forme, soit par la disposition des pions I1 est avantageux aussi que la forme des dents soit ohoisie pour quo lintroduction s'effectue sans offert important, c'est-à-dire quo la face antérieure des dents ent ineli- née, tandis que l'extraction soit resndue diffticile voiro impossible et alors la face arribre des dents est soit plane, soit inversée par rapport à l'inclinaison de la face antérieure. La disposition décrite ci-dessus en rdfdrence: la fig. 5 permet également dutliser faisceau ne compor- tant pas do faux-collecteuros et, le cas dehdant, les paions avec leurs dents 24 peuvent servir comme éléments d'ontretoisement des ailettes ces pieons sont prévus pour être engagés sur une hauteur Notablo, voeire Jus- qu'& la moitié de la hauteur du faisceau. L'invention n'est pas limitée aux exemple de réa- lisation, représentés et dîcrit un détails, car diverses modifications peuvent y être apportées sans seortir de son cadre. En partieulier, les moyens de fixation 4d l'échangeur de chaleur à un btr o châessis, par exemple à la caisse d'un véhicule, peuvent indifféremment itre prévus sur les bottes à eau 12, 12, les plaques -ollec- trices 4, 4a ou sur des joues latérales rappertes sait aux ailettes, soit aux plaques collectrices, soit encore aux bottes à eau ou mime aux fauxcollecteurs lorsque ceux-ci sont prévus. REVNDICATIONS 1 - Echangeur de chaleur du type comportant un faisceau tubulaire dont les tubes sont engagés dans des perforations d'ailettes à l'intdrieur desquelles ils sont gonflés, lendits tubes étant destinés & 8tre reliés de façon étanche à des plaques collectrices au meyen de Joints d'étanchéité d4formables, caractérisé en ce que les plaques collectrices comportent des éléments d'en- cliquetage élastique coopérant avec des parties complé- mentaires du faisceau. 2 - Echangeur de chaleur suivant la revendicatien 1, caractérisé ena ce que les plaques collectrices com- portent sur leur partie tournée vers les ailettes du faisceau des pions saillants fermant des barbes, dents ou autres moyens de retenue. 3 - úchangeur de chaleur auivant lune des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce que les pions seont constltués sous la forme d'élments défermables et sent engagés dans des ouvertures de faux-collecteurs enfilés sur les parties des tubes so trouvant de part et d'autre des allettes. - Echanguewr de chaleur suivant ltune-des reven- dicatieos 1 à 3, caractérisé en ce que les pions sent cenformés et/eou disposés pour constituer des détrompeurs. 5 - echangeur de chaleur suivant l'une dea reven- dications i à 4, caractérisé en ce que les pins forment des dents engagées dans des lumibres pratiquées dans les ailettes. 6 - Echangeur de chaleur suivant l'une des reven- dications 1 à 5, caractérisé on ce que les dents des pions présentent une face antérieure inclinée faeilitant l'en- gagement et une face arrière freinant l'extraction. 7 - Echangeur de ohaleur suivant l'une des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que les pions sent engagés dans des tubes du faisceau présentant des ouver- tures et fermant des tirants entre les deux plaques col- lectrices. 8 - Echangeur de chaleur suivant l'tune des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que les plaquesa col- lectrices forment, sur certains au moins de leurs ctas, des bords saillants encliquetds dans des lumières de bords mQnt&nts délimit6s par de fa,-colleeteurs diapo- sns de part et d'autre du faisecoau 9 - Echangeur de chaleur ouîvant l'une des reven- dications 1 à 8, caractérisé en ce que les plaques cel- lectrices comportent des douille&s ea matière élastique munies de collerettes qui aont oafilàes eue leextrmité saillante des tubes en mtme teps qu les partiês d4ea cliquetage sont reliées aux fCe5aux, - Echangeur de chalevz suivant l'une des reven- dications 1 à 9, caract4ria en $e que les plaques col- lectrices sont indiff4remment oroes pour reeóvoir dec bottes à eau auxquelles ellen o a reliées mcaniqueuent et/ou par soudure ou encore pa e paroi deu corps creux formant simultan4ment plaque collectrice et boîte à eau. Il - Echangeur de cholu i a V s des revsa dications 1 à 10, caractrios pa da Eoyens de fixatia prévus indiff4remment eur loo p1aques olectrices2 iZ bottes à eau ou des JOuCe 2apporG à 03 plaquc bol-i lectrices ou bottet à eau$ Qi more Our les ailettez ou faux-collectours p*ur ansaro2 la Mica n del éhangeur à un support, notamment la CaIso dQuma ivhiculo,