Brevet FR2538526A1 — publié le 19840629

La présente invention concerne un nouveau type de plaques collectrices pour échangeurs à tubes et dissi- pateurs, tels que les radiateurs de refroidissement de moteurs de véhicules Elle s'applique plus particulière- ment aux radiateurs destinés aux véhicules lourds; en raison de leurs grandes dimensions, les dilatations ther- miques prennent une amplitude particulièrement impor- tante, alors qu'une forte liaison des boites à eau et des joues latérales, visant à former un cadre rigide donc ne permettant pas les dilatations, est prévue pour améliorer la tenue mécanique de ces appareils soumis en service à des conditions sévères et dont on exige une durée de vie particulièrement longue. On se propose aussi, dans le cadre de l'invention, d'obtenir une plaque collectrice qui peut être mise en oeu- vre pour réaliser des échangeurs à plusieurs passes, c'est- à-dire dans lesquels le liquide à refroidir s'écoule dans un même sens ou, au contraire, selon une ou plusieurs épin- gles. Conformément à l'invention, la plaque collectrice pour échangeurs de chaleur présente, d'une part, une mou- lure périphérique coopérant avec la partie inférieure de la boîte à laquelle elle est reliée par moyen connu dans l'industrie des échangeurs de chaleur et assurant la rigidité longitu- dinale de la plaque de façon complémentaire à celle que procure la botte en forme de poutre creuse et, d'autre part, une partie dite "fond de collecteur" dans laquelle sont em- boutis et perforés les passages de tubes, munis de collets auxquels sont brasés les tubes, et entre lesquels sont mé- nagées des rainures transversales grâce auxquelles la pla- que collectrice peut absorber des dilatations différentiel- les qui engendrent des contraintes préjudiciables ne devant pas apparaître dans les joints brasés. Les diverses caractéristiques de l'invention res- sortent d'ailleurs de la description et du dessin annexé d'un exemple de réalisation consistant, de façon non limi- tative, en une plaque collectrice pour échangeur à boîte sertie sur la plaque, par l'intermédiaire d'un joint souple. La fig 1 est une coupe-élévation partielle d'un échangeur de chaleur comportant une plaque collectrice sui- vant l'invention. La fig 2 est une perspective partielle illustrant l'intérieur de la plaque collectrice. La fig 3 est un plan partiel vu de dessus de la plaque collectrice. La fig 4 est une superposition de coupes IV, I Va, I Vb de la fig 3. La fig 5 est une perspective partielle de la plaque collectrice coupée suivant la ligne I Vb de la fig 3 et munie d'un joint d'étanchéité. La fig 6 est une coupe partielle également vue suivant la ligne I Vb de la fig 3 montrant l'aspect du joint lorsqu'une boîte à eau est mise en place sur la plaque coi- lectrice. La fig 7 est une coupe partielle du joint appa- raissant à la fig 6 lorsque celui-ci n'est pas comprimé. La fig 1 illustre partiellement un échangeur de chaleur comportant des tubes de circulation 1, une plaque collectrice 2 et une boîte à eau 3 recouvrant la plaque collectrice 2 La plaque collectrice 2 est conformée de façon connue pour délimiter à sa périphérie une gorge 4 qui est destinée à recevoir un joint déformable 5, par exemple en élastomère, ce joint étant plaqué dans le fond de la gorge 4 par le bord inférieur 6 de la botte à eau, bord qui forme sur son dessus un talon 7 sur lequel est repliée une pince 8. La plaque collectrice est conformée, par exemple emboutie, pour présenter des collets 9 suivant une ou plu- sieurs rangées, ces collets délimitant chacun un passage de tube 10 dans lequel est engagée l'extrémité d'un tube 1. Comme l'illustre le dessin, des rainures 11 sont formées transversalement dans la plaque collectrice entre chaque collet ou rang de collets 9. Comme le montre le dessin en perspective de la fig 2 et celle des coupes représentées à la fig 4 qui est prise suivant la ligne IV de la fig 3, les rainures sont formées jusqu'a la paroi interne délimitant la gorge 4 en se terminant par un arrondi lla Le dessin montre, aussi, que les rainures 11 tournent leur concavité vers l'intérieur de la plaque collectrice, c' est-à-dire vers la boîte à eau. La profondeur des rainures 11 est choisie de pré- férence pour être supérieure à l'épaisseur e de la plaque collectrice mais inférieure au double de cette épaisseur e Les rainures ci-dessus forment en quelque sorte un gaufrage entre chaque tube ou rang de tubes, ce qui confère a la plaque collectrice une flexibilité rendant possible sa déformation entre les tubes ou rang de tubes consécutifs tout en assurant par contre une rigidification de la plaque collectrice au voisinage de sa partie quidéli mte lamoulure en forme de gorge 4 De cette manière, la partie de la pla- que collectrice qui délimite les collets peut subir des déformations de petite amplitude dues à des dilatations dif- férentielles entre les tubes sans que ces déformations soient transmises à la partiedélimitant la moulure en forme de gorge qui est, au contraire, rigidifiée par l'extrémité arrondie des rainures Ainsi, la gorge est formée dans un cadre rigide faisant que le joint 5 peut être maintenu sous une pression uniforme par la pince 8, quelles que soient les conditions de fonctionnement de l'échangeur. I 1 est avantageux, comme le montre le dessin, qu'au moins une des rainures, celle désignée par 111, soit formée pour déboucher sur une partie de paroi 4 a de la gorge 4 qui ne présente pas l'arrondi lla mais au contraire une pente plus accentuée, par exemple de 60 par rapport à l'horizontale La rainure 111 est destinée dans l'exemple de réalisation présenté à contenir un joint de cloison 5 a (fig 5, 6 et 7) qui est destiné à assurer l'étanchéité entre une cloison 12 queforment intérieurement la boîte à eau 3 et la plaque collectrice lorsque l'échangeur est du type à plusieurs passes De façon plus générale, la rainu- re coopère avec une cloison séparant deux compartiments de la boite. Il est avantageux, ainsi que l'illustre la fig 7, que le joint de cloison 5 a soit formé-en une seule pièce avec le joint 5 et qu'il présente une partie renflée 5 b (fig 7) correspondant au bord incliné 4 a prolongeant de chaque côté la rainure 111. Cette conformation a pour effet que le dessous 6 de la botte à eau déforme fortement le joint au niveau du renflement en l'amenant ainsi à être appliqué étroitement tant contre la partie inférieure de la bolte à eau que contre le fond de la rainure 111 et la paroi en pente 4 a. REVENDICATIONS 1 Plaque collectrice pour échangeur de chaleur à tubes de circulation engagés dans des collets de la pla- que collectrice recouverte par une boite à eau, caractéri- sée en ce que la plaque collectrice présente, d'une part, une moulure périphérique ( 4) coopérant avec la partie in- férieure ( 6) de la boite à eau ( 3) à laquelle elle est reliée rigidement pour former avec celle-ci une poutre creuse et, d'autre part, un fond de collecteur ( 2) dans lequel sont emboutis et perforés des passages de tubes ( 10) délimités par des collets ( 9) auquelssont brasés les tubes ( 1) et entre lesquels sont ménagées des rainures transversales ( 11). 2 Plaque collectrice suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les-rainures s'étendent transversa- lement jusqu'à la paroi interne délimitant la moulure pé- riphérique ( 4) 3 Plaque collectrice suivant l'une des reven- dications 1 et 2, caractérisée en ce que les rainures trans- versales s'achèvent dans un arrondi (lla) formé,entre le fond de la plaque collectrice et la paroi interne de la gorge périphérique. 4 Plaque collectrice suivant l'une des reven- dications 1 à 3, caractérisée en ce qu'une au moins des rainures ( 11) s'étend jusqu'à des bords inclinés ( 4 a) me- nant vers le fond de la gorge ( 4) pour l'appui d'un joint transversal. Plaque collectrice suivant l'une des reven- dications 1 à 4, caractérisée en ce que les bords inclinés ( 4 a) forment un angle d'environ 600 avec l'horizontale. 6 Plaque collectrice suivant l'une des reven- dications 1 à 5, caractérisée en ce que la profondeur des rainures est supérieure à l'épaisseur e et inférieure au double de cette épaisseur. 7 Plaque collectrice suivant l'une des reven- dications 1 à 6, caractérisée en ce que le joint périphéri- que est muni de joints de cloison transversaux correspondant à chaque rainure ouvrant au niveau des bords inclinés, les- dits joints de cloison présentant un renflement à leur état de repos, ce renflement s'étendant sensiblement en regard de chaque bord incliné. 8 Plaque collectrice suivant l'une des reven- dications 1 à 7, caractérisée en ce que les passages de tubes sont délimités par des collets saillants.