Brevet FR2547403A1 — publié le 19841214

La présente invention concerne les échangeurs de chaleur du type à tubes et dissipateurs dont les tubes sont engages dans des plaques collectrices réunies à des boites à eau par sertissage après interposition d'un joint d'étan5 chéité souple entre la plaque collectrice et le bord inférieur de la botte à eau. Dans les appareils connus fabriqués conformément à la disposition cidessus, on forme des dents rectangulaires à partir d'un bord montant de la plaque collectrice 10 et on sertit ces dents sur un talon de la boîte à eau en utilisant un ou plusieurs outils qui, dans un premier temps, font fléchir les dents vers la boite à eau et, dans un second temps, appliquent fermement lesdites dents sur un talon de la boite à eau. Il est fréquent aussi d'utiliser des agrafes qui emboîtent une partie de la plaque collectrice et qui préSsentent des dents également rectangulaires mais qui sont inclinées, de sorte qu'il est possible d'utiliser un outil de sertissage travaillant seulement dans le sens vertical 20 pour faire plier les dents de l'agrafe. Dans l'un et l'autre cas rappelés ci-dessus, les contraintes engendrées au cours du sertissage ne sont pas uniformes dans toutes les sections droites des dents ou languettes ce qui se traduit par des zones de déformation 25 préférentielle On peut ainsi constater que des flambages se produisent qui entrainent des déformations des bords montants des plaques collectrices et/ou des agrafes lors du pliage des dents ou languettes. Il en résulte des déformations qui produisent des 30 risques de mauvaise mise en place du bord de la boite à eau et du joint devant assurer l'étanchéité Cela a pour effet que des fuites peuvent se produire. L'invention remédie à ces inconvénients. Conformément à l'invention, l'échangeur de cha35 leur comportant des tubes engagés dans une plaque collectrice qui présente une rainure périphérique délimitée à l'extérieur par un bord montant, des dents ou languettes étant prévues pour être serties sur un talon périphérique d'une botte à eau, est caractérisé en ce que les dents ou languettes présentent de face sensiblement la forme d'un solide d'égale résistance à la flexion et sont séparées par des créneaux délimitant une petite base, dont la hauteur s'étend à un niveau au plus égal à la partie la plus haute du talon de la boite à eau lorsque le joint souple est déformé. Diverses autres caractéristiques de l'invention 10 ressortent 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 élévation partielle schémati15 que et en partie arrachée d'un échangeur de chaleur faisant application de l'invention. La fig 2 est une coupe partielle très agrandie illustrant différentes caractéristiques de l'invention. La fig 3 est une vue partielle et schématique 20 de face de la plaque collectrice montrant le rapport des principales dimensions caractéristiques des dents et crâneaux. La fig 4 est une coupe analogue à la fig 2 d'une variante. La fig 1 illustre un échangeur de chaleur du type dit à ailettes et dissipateurs qui comporte des tubes 1 entre lesquels sont disposés des dissipateurs 2 Les tubes sont engagés à leurs extrémités dans une plaque collectrice 3 dont une seule apparait au dessin. La plaque collectrice 3 est conformée pour délimiter à sa périphérie une gouttière ou rainure 4 dans le fond de laquelle est disposé un joint souple 5 destiné à être déformé par le bord inférieur 6 a d'un rebord périphérique 6 que comporte une botte à eau 7 Le bord 6 a est 35 conformé sensiblement en forme de coin tandis que le rebord périphérique 6 est de largeur légèrement inférieure à celle de la gouttière ou rainure 4 et il forme sur son dessus un talon 6 b. Le talon 6 b peut être plan comme illustré à la fig 3 ou légèrement concave comme représenté à la fig 2. La gouttière 4 est délimitée extérieurement par un bord montant 8 dont la hauteur est choisie pour que son bord supérieur 8 a se trouve à un niveau inférieur et au plus égal à celui occupé par la partie la plus haute du talon 6 b lorsque le rebord périphérique 6 est serré sur le joint souple 5 et le déforme pour assurer l'étanchéité. l O Dans la réalisation des fig 1 et 2,des dents ou languettes 9 font saillie du bord montant 8 et délimitent entre elles des créneaux 10. Suivant l'invention, les créneaux 10 sont de forme trapézoïdale tandis que les dents ou languettes 9 sont 15 soit de forme trapézoïdale, soit comme représenté et de préférence de forme triangulaire Les dents ou languettes 9 sont formées par découpage dans la plaque collectrice 3 avant l'opération d'emboutissage de celle-ci qui forme la rainure 4 de sorte que le bord montant 8 et les languettes 20 9 sont sensiblement verticaux pour permettre, d'une part, l'emboutissage et, d'autre part, la mise en place facile du joint 5 et du bord 6 de la boite à eau 7. Les dents ou languettes 9 sont destinées à être serties sur le talon 6 b. Plusieurs procédés peuvent être utilisés pour cela. Le premier procédé est du type représenté à la fig. 2, l'outil de sertissage venant attaquer l'extrémité des dents ou languettes et ayant un mouvement général parallèle au plan constitué par le fond de la plaque collectrice 3. 30 Le deuxième procédé est du type représenté en traits mixtes, l'outil de sertissage 11 ayant un mouvement général perpendiculaire au plan constitué par le fond de la plaque collectrice 3, le dessous de l'outil lla formant un angle K avec l'horizontale. Lorsque le procédé de sertissage est du type représenté sur la fig 2 en trait plein, la forme trapézoidale ou.triangulaire des languettes étant voisine de celle d'un 2547403. solide d'égale résistance à la flexion lorsque ces dents ou languettes sont vues de face, il s'ensuit que la contrainte engendrée lors de la flexion et du pliage de chaque dent est constante tout le long de la distance sépa5 rant les extrémités des languettes ou dents 9 et la partie supérieure 8 a du bord montant de collecteur 8 La contrainte engendrée dans le bord montant du collecteur 8 situé immédiatement en dessous de la grande base des dents est notablement inférieure à la contrainte engendrée dans 10 chaque dent et tend à croître dans le bord montant du collecteur 8 proportionnellement à la distance séparant le dessous de l'outil de la partie du bord montant considérée. Un choix judicieux des dimensions caractérisant les languettes ou créneaux 9, le pas de languette et la 15 hauteur du bord montant de collecteur 8 permet d'éviter que la contrainte maximale atteinte dans le bord montant de collecteur sous l'effet d'un effort appliqué en extrémité des dents ou languettes devienne égale ou supérieure à la contrainte constante créée dans ces mêmes dents par 20 ce même effort et, par conséquent, toute déformation du bord montant 8 ou des autres parties délimitant la rainure 4 pendant l'opération de sertissage Pour ce faire on choisit le rapport 1)b 2 dans lequel a 1 est la hauEla 2 teur des dents, a 2 la distance séparant le fond de la rainure 4 du sommet des dents, b 1 la largeur de la base des dents et b 2 la distance séparant le sommet de deux dents consécutives (fig 3) de telle manière que ce rapport reste supérieur à 1. La fig 4 illustre une variante selon laquelle les dents ou languettes 9 ne sont plus formées directement à partir du bord montant 8 de la plaque collectrice 3 mais à partir du bord montant 12 a d'une agrafe 13 comportant un dessous 12 b venant en appui contre la partie inférieure de 35 la plaque collectrice qui délimite la rainure 4 Les dents 9 de l'agrafe sont conformées de même manière que les dents 9 décrites dans ce qui précède mais au moment de la mise en forme de l'agrafe les dents 9 sont pré-pliées comme illustré par la fig 3, ce qui permet d'utiliser un outil de sertissage 111 dont le dessous peut être plan. Lorsque le procédé de sertissage utilisé est du type représenté sur la fig 4, ou en traits mixtes à la fig 2, la déformation des dents principalement due à un effort de flambage apparaît lorsque l'effort appliqué devient supérieur à un effort ou charge dite "Charge critique d'Euler" Il est parfaitement connu que cette charge critique est directement proportionnelle au moment d'iner10 tie des sections droites des dents ou languettes. Si le procédé de sertissage du type représenté sur la fig 2 en trait plein est associé à des dents ou languettes de forme trapézoïdale ou triangulaire, il apparait que le moment d'inertie des sections droites est, 15 en particulier à l'extrémité de la dent ou languette,soit nul, soit très proche d'une valeur nulle Ainsi la charge critique d'Euler est voisine de zéro, et l'application d'un effort vertical même faible par 1 'intermédiaire de l'outil de sertissage permet de provoquer un phénomène de flambage 20 et d'enroulement de l'extrémite de la dent ou languette triangulaire et donc de supprimer les inconvénients cites précédemment. Outre la conformation particulière donnée aux dents ou languettes 9 des modes de réalisation décritsv il 25 est avantageux lors du sertissage de maintenir la partie de la plaque collectrice 3 délimitant la rainure 4 sur une enclume 14 et de disposer une matrice de retenue 15 à l'extérieutr du bord montant 8 de la plaque collectrice ou du bord montant 12 a de l'agrafe 13 De cette façon, on est assuré que l'outil de sertissage fait exercer à toutes les dents ou languettes un effort égal sur le talon 6 b de la boite à eau et, par conséquent, le joint 5 est déformé de façon uniforme tout le long de la rainure 4. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation, représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. 2547403; REVENDICATIONS 1 Echangeur de chaleur comportant des tubes engagés dans une plaque collectrice qui présente une rainure périphérique délimitée à l'extérieur par un bord montant, des dents ou languettes étant prévues pour être serties sur un talon périphérique d'une botte à eau, caractérisé en ce que les dents ou languettes ( 9) présentent sensiblement la forme d'un solide d'égale résistance à la flexion et sont séparées par des créneaux ( 10) délimitant une petite base, 10 dont la hauteur s'étend à un niveau au plus égal à la partie la plus haute du talon ( 6 b) de la boite à eau ( 7) lorsque le joint souple ( 5) est déforméo 2 Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les dents ou languettes sont trian15 gulaires ou trapézoïdales, les créneaux étant trapézoïdaux. 3 Echangeur de chaleur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les dents ou languettes ( 9) sont formées à partir du bord montant ( 8) de la plaque collectrice s'étendant à l'origine verticalement. 20 4 Echangeur de chaleur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il existe une relation géométrique entre la hauteur (a 1) des languettes, leur pas (b 2), la hauteur (a 2) du bord montant de la plaque et la longueur de la base (b 1) des dents, telle que le rapport 25 (a 2 -a 1) b 2 > 1. bla 2 Echangeur de chaleur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les dents ou languettes ( 9) sont formées à partir du bord montant ( 12 a) 30 d'une agrafe qui est emboîtée sur la partie de la plaque collectrice délimitant la rainure, les dents ou languettes ( 9) étant à l'origine inclinées vers l'intérieur de la rainure et serties au moyen d'un outil plan. 6 Echangeur de chaleur suivant l'une des reven35 dications là 5, caractérisé en ce que le sertissage des dents ou languettes est réalisé alors que la partie de la plaque collectrice formant la rainure ( 4) repose sur une enclume ( 14). 7 Echangeur de chaleur suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le sertissage des dents est réalisé alors qu'une matrice de retenue ( 15) est disposée contre le bord montant ( 8) de la plaque collectrice ( 3 ou 12 a) de l'agrafe ( 13) o 8 Echangeur de chaleur suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le sertissage des dents est réalisé par un outil ( 11) travaillant parallèlement au plan de la plaque collectrice ( 3). 9 Echangeur de chaleur suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le sertissage des dents est réalisé par un outil ( 11) travaillant perpendicu15 lairement au plan de la plaque collectrice ( 3).