Brevet FR2560368A1 — publié le 19850830

Echangeur de chaleur, en particulier pour véhicule automo- bile, à liaison rigide entre un faisceau de tubes et un ensemble collecteur-boite à eau. L'invention concerne un échangeur de chaleur, en particulier pour véhicule automobile, à liaison rigide entre unfaisceau de tubes et un ensemble collecteur-boite à eau, dans lequel les extrémités des tubes du faisceau sont montées à étan- chéité dans les trous d'un collecteur sur lequel est fixée une boîte à eau. Divers moyens peuvent être utilisés pour assurer l'étanchéi- té voulue entre les extrémités des tubes et les bords des trous du collecteur et comprennent par exemple une feuille d'élastomère ou analogue, recouvrant une face du collecteur et présentantdescollets engagés dans lestrous du collec- teur, entre les extrémités destubes et les bords de ces trous. D'autres moyens sont également prévus pour s'opposer à un déplacement axial des extrémités des tubes dans les trous ducollecteur. Lorsqu'un tel échangeur est manipulé avant ou pendant son montage dans un véhicule, ou lorsqu'il a été monté dans le véhicule, il peut se produire, dans certains cas, des mouve- ments relatifs du faisceau de tubes par rapport au collec-. teur, en particulier par pivotement ou par torsion, notamment lorsque le faisceau comprend une seule rangée de tubes ali- 2 2560368 gnés. Ces mouvements relatifs sont nuisibles à l'étanchéité entre les extrémités des tubes et les bords des trous du collecteur, par exemple par écrasement et coupure des collets d'élastomère engagés entre les extrémités des tubes et les bords des trous, d'o des risques de fuite. L'invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients, de façon simple, peu coûteuse et fiable. Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur du type précité, caractérisé en ce que l'ensemble boite à eau- collecteur comprend des moyens coopérant avec des ailettes ou analogues portées par les tubes du faisceau et s'opposant à un déplacement relatif, en particulier par pivotement ou torsion, du faisceau par rapport au collecteur. Avantageusement, ces moyens peuvent être constitués par des pattes dépendant des extrémités longitudinales de la boite à eau et s'étendant parallèlement à la direction des tubes- au-delà du collecteur de façon à recevoir les extrémités lon- gitudinales d'un certain nombre d'ailettes du faisceau. Dans une variante de réalisation, visant notamment le cas o le collecteur est en matière plastique, les moyens préci- tés comprennent des pattes dépendant du collecteur et s'éten- dant parallèlement aux tubes le long des côtés du faisceau formés par les bords des ailettes, certaines au moins de ces pattes étant formées aux extrémités longitudinales du collec- teur et ayant une section transversale en U pour recevoir les extrémités longitudinales des ailettes. De façon générale, ces pattes s'étendent sur une longueur qui est largement inférieure à la dimension correspondante du faisceau (ou dimension parallèle à la direction des tubes), mais permettent néanmoins de maintenir le faisceau par rap- port au collecteur à l'encontre des mouvements de torsion ou de pivotement qui nuiraient à l'étanchéité. 3 2560368 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 partielle d'un échan- geur de chaleur selon la technique antéireure, illustrant le pivotement du faisceau par rapport au collecteur; - la figure 2 est une vue schématique partielle d'un échan- geur selon l'invention, en coupe selon la ligne II-II de la figure 3; - la figure 3 est une demi-vue de dessus et une demi-vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue schématique partielle d'une autre forme de réalisation de l'invention; - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 4; - la figure 6 est une vue schématique partielle d'une autre forme de réalisation de l'invention; - la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 6. On se réfère d'abord à la figure 1, représentant une partie d'un échangeur de chaleur selon la technique antérieure, mon- té en place dansun véhicule automobile. L'échangeur représenté comprend un faisceau de tubes 10, formé d'une seule rangée de tubes 12 alignés, munis d'ai- lettes planes 14 parallèles entre elles et s'étendant perpen,- diculairement à la direction des tubes 12. Les extrémités de ces tubes sont montées à étanchéité dans les trous d'un collecteur 16 ou plaque à tubes, comprenant à sa périphérie des pattes de sertissage 18 qui sont rabattues sur le rebord 4 2560368 périphérique 20 d'une boîte à eau 22 de type classique, com- prenant au moins une tubulure 24 d'entrée ou de sortie de liquide reliée à un conduit 26 de circulation de liquide faisant partie d'un système de refroidissement du moteur du véhicule ou de chauffage de l'habitacle de ce véhicule. L'étanchéité au niveau des extrémités des tubes 12 est assu- rée par une feuille d'élastomère 28 qui recouvre une face du collecteur 16 et qui comprend des collets serrés entre les bords des trous du collecteur et les extrémités des tubes 12. On a constaté qu'au montage de l'échangeur dans un véhicule, les manipulations de l'échangeur et les efforts exercés sur les boîtes à eau 22, notamment lors du raccordement des con- duits 26 aux tubulures 24, pouvaient provoquer des déplace- ments relatifs d'un ou des collecteurs 16 par rapport au faisceau 10, par torsion ou pivotement comme représenté en figure 1, de telle sorte que les collets de la feuille d'élastomère 28 étaient écrasés entre les extrémités des tubes et les bords des trous du collecteur et pouvaient être coupés, d'o des risques de fuite de liquide. Egalement lorsque le véhicule se déplace, des mouvements parasites peuvent être transmis aux boîtes à eau 22 par les conduits 26 et sont susceptibles de provoquer les mêmes inconvénients. Le même phénomène peut également se produire,dâns certains cas, lorsque le faisceau de tubes 10 comprend deux rangées parallèles de tubes 12. Comme indiqué plus haut, l'invention a notamment pour but d'éviter cet inconvénient. On se réfère maintenant aux figures 2 et 3 représentant une première forme de réalisation de l'invention. Dans ces figures, on a représenté une partie d'un échangeur de chaleur selon l'invention, comprenant un faisceau 30 de tubes 32 à ailettes planes et parallèles 34, dans lequel 2560368 les extrémités des tubes 32 sont montées à étanchéité dans les trous d'un collecteur métallique 36 présentant à sa péri- phérie des pattes de sertissage 38 rabattues sur un rebord périphérique 40 d'une boîte à eau 42 moulée en matière plas- tique. Selon l'invention, la boite à eau 42 est formée de moulage, à ses extrémités longitudinales, avec des pattes 44 ayant la forme d'un U en section transversale (perpendiculairement à l'axe des tubes 32) de façon à recevoir avec un jeu très faible les extrémités des ailettes rectangulaires 34. Ces pattes 44, dont une seule est représentée au dessin, s'éten- dent parallèlement aux tubes 32 au-delà du collecteur 36 et, pour permettre le rabattement de la patte de sertissage 38 prévue à l'extrémité longitudinale du collecteur, présentent une fente ou lumière 46 de passage de cette patte. Afin que les extrémités longitudinales des ailettes 34 du faisceau 30 puissent être appliquées sur les faces internes des pattes 44, ces ailettes 34 ont une longueur qui est égale à la longueur hors tout du collecteur 36 et les extrémités longitudinales de ce collecteur sont de forme arrondie con- vexe, de façon à ce que les ailettes 34 puissent être au moins partiellement en saillie, à leurs extrémités longitu- dinales, par rapport à la périphérie du collecteur 36. Comme on le voit en figure 2, les pattes 44 ne s'étendent pas sur toute la hauteur du faisceau 30, mais sur une dis- tance de l'ordre de 20 à 50 mm environ, lorsque la hauteur du faisceau est comprise entre 400 et 800 mm environ.Les pattes 44 de la boite à eau 42 permettent d'immobiliser le faisceau 30 par rapport au collecteur 36 à l'encontre des mouvements de pivotement ou de torsion qui pourraient provo- quer une destruction de l'étanchéité au niveau des extrémités des tubes 32 engagées dans les trous du collecteur 36. On se réfère maintenant aux figures 4 et 5 qui représentent 6 2560368 une autre forme de réalisation de l'invention. Dans ces figures, le collecteur 56 est en matière plastique, comme la boîte à eau 52, de sorte que l'assemblage de la boite à eau sur le collecteur 56 peut se faire par soudage, et non plus par sertissage. Selon l'invention,le collecteur 56 est obtenu de moulage avec des pattes 54 à ses extrémités longitudinales, qui sont semblables aux pattes 44 de la boite à eau 42 dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, et qui s'étendent depuis le rebord périphérique du collecteur 56 parallèlement aux tubes 32 du faisceau, en ayant en section transversale la forme d'un U pour recevoir, sensiblement sans jeu, les ex- trémités longitudinales des ailettes rectangulaires 34. En outre, des nervures rectilignes 58 sont formées sur les faces internes des deux branches parallèles 60 des pattes 54, pour être engagées dans des encoches alignées 62 en forme de V formées dans les bords longitudinaux des ailettes 34. Des nervures de rigidification 64 peuvent également être formées sur les faces externes de ces branches parallèles 60. Comme représenté, le collecteur 56 peut également comprendre des pattes planes 66 sur ses côtés longitudinaux, ces pattes 66 s'étendant le long desbords longitudinaux des ailettes 34, sur une faible hauteur. Dans la forme de réalisation représentée aux figures 6 et 7, le collecteur 76 est réalisé en matière plastique moulée et est assemblé par soudage au rebord d'une boîte à eau 72, également moulée en matière plastique. :35 De moulage, le collecteur 76 comprend, à chacune de ses extrémités longitudinales, un doigt 78 s'étendant parallèle- ment aux tubes 32 et engagé dans des trous alignés 80, de 7 2560368 forme correspondante, formés dans les ailettes planes 34. Dans l'exemple de réalisation représenté, le doigt 78 est à section transversale ovale ou elliptique, et les trous 80 ont une forme et des dimensions correspondantes. Les diverses formes de réalisation de l'invention, décrites en référence aux figures,permettent de maintenir le faisceau de tubes dans sa position correcte, dans laquelle les tubes sont orientés perpendiculairementau plan défini par le col- lecteur, et empêchent le faisceau de basculer par rapport à ce plan, en garantissant ainsi le maintien d'une étanchéité au niveau des extrémités des tubes engagées dans les trous du collecteur. 8 2560368 Revendications. 1. Echangeur de chaleur à faisceau de tubes, en particulier pour véhicule automobile, dans lequel les extrémités des tubes du faisceau sont montées à étanchéité dans les trous d'un collecteur sur lequel est fixée une boite à eau, carac- térisé en ce que l'ensemble boîte à eau-collecteur (42, 52, 72, 36, 56, 76) comprend des moyens (44, 54, 78) coopérant avec des ailettes (34) ou analogues portées par les tubes (32) du faisceau et s'opposant à un déplacement relatif, en particulier par pivotement ou torsion, du faisceau par rap- port au collecteur (36, 56, 76). 2. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent des pattes (44) dépendant des extrémités longitudinales de la boîte à eau (42) et s'éten- dant parallèlement à la direction des tubes (32) au-delà du collecteur (36) de façon à recevoir les extrémités longitu- dinales d'un certain nombre d'ailettes (34) du faisceau (30). 3. Echangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites pattes (44) ont, en section, sensiblement la forme d'un U. 4. Echangeur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la boîte à eau (42) étant fixée sur le collecteur (36) au moyen de pattes de sertissage (38) présentées par le collecteur et rabattables sur un rebord périphérique (40) de la boîte à eau, le collecteur (36) est à extrémités longitu- dinales arrondies et convexes, de sorte que les extrémités longitudinales des ailettes (34) soient au moins partielle- ment en saillie par rapport aux extrémités longitudinales du collecteur (36). 5. Echangeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites pattes (44) aux extrémités longitudinales de la boîte à eau présentent chacune une fente ou lumière (46) 9 2560368 de passage d'une patte de sertissage (38) prévue à l'extré- mité longitudinale correspondante du collecteur (36). 6. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent des pattes (54, 66) dépendant du collecteur (56) et s'étendant parallèlement auxtubes (32) le long des côtés du faisceau formés par les bords des ai- lettes (34), certaines au moins (54) de ces pattes étant formées aux extrémités longitudinales du collecteur et ayant une section transversale en U pour recevoir les extré- mités longitudinales des ailettes (34). 7. Echangeur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les faces internes desdeux branches parallèles (60) desdites pattes (54) comprennentunenervure rectiligne (58) engagée dans des encoches alignées (62) des bords des ailettes (34). 8. Echangeur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le collecteur (56) comprend également, sur ses côtés longitudinaux, des pattes planes (66) s'étendantle long des bords des ailettes (34). 9. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le collecteur (76) comprend, à ses extrémités longitudi- nales, des doigts parallèles à la direction des tubes (32) et engagés dans des trous alignés (80) des extrémités longi- tudinales des ailettes. 10. Echangeur selon l'une des revendications 6 à 9, caracté- risé en ce que le collecteur (56, 76) et la boîte à eau (52, 72) sont en matièreplastiqueet sont fixés l'un à l'autre par soudage. 11. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le faisceau (30) comprend une seule rangée de tubes parallèles (32) à ailettes planes rectan- gulaires (34).