Brevet FR2549945A1 — publié le 19850201

Echangeur de chaleur, en particulier radiateur d'un circuit de refroidissement de moteur de véhicule automobile. L'invention concerne un échangeur de chaleur, destiné en particulier à former le radiateur d'un circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, et comprenant un faisceau de tubes munis d'ailettes planes perpendiculaires aux tubes et traversées par ces derniers, et au moins une bote à eau montée à une extrémité du faisceau, ou bien deux boites à eau montées à chaque extrémité du faisceau. Lorsqu'un tel échangeur est destiné à former le radiateur du circuit de refroidissement d'un moteur de camion ou analogue, il a une taille plus importante que celle d'un radiateur d'un moteur de véhicule de tourisme et, pour cette raison, son faisceau de tubes est parfois formé d'au moins deux ensembles de tubes à ailettes indépendants l'un de l'autre et qui sont juxtaposés et maintenus par au moins une boite à eau de l'échangeur. Chaque ensemble de tubes formant ainsi un demi-faisceau est plus facile à fabriquer et à manipuler et, de plus, les ailettes dont sont munis les tubes de chaque ensemble ont une surface deux fois plus faible que les ailettes dont Seraient munis les tubes d'un faisceau réalisé en une seule pièce.Comme ces ailettes sont en général en aluminium et ont une épaisseur extremement faible, de l'ordre de 0,1 mm, on comprend que la réduction de leur taille facilite la fabrication et l'assemblage du faisceau de l'échangeur et améliore sa tenue mécanique. On a constaté toutefois qu'un tel échangeur, dont le faisceau est formé de deux ensembles juxtaposés de tubes à ailettes, était soumis à des vibrations importantes en utilisation, ce qui provoquait des chocs des ailettes des deux ensembles les unes sur les autres par leurs bords en regard et une déformation et un écrasement de ces bords. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients. Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur, en particulier un radiateur d'un circuit de refroidissement de moteur de véhicule automobile, comprenant un faisceau de tubes munis d'ailettes planes perpendiculaires aux tubes et traversées par ces derniers, et au moins une bote à eau montée à l'extrémité du faisceau, caractérisé en ce que, ledit faisceau étant formé d'au moins deux ensembles de tubes à ailettes indépendants l'un de l'autre et juxtaposés dans l'échangeur, il comprend des moyens s'étendant dans le faisceau ou au voisinage de son extrémité opposée à la boite à eau, perpendiculairement aux tubes et parallèlement auxdites ailettes pour relier rigidement entre eux lesdits ensembles de tubes à ailettes, ces moyens s'étendant entre deux ailettes de chaque ensemble et engageant au moins une rangée de tubes de chaque ensemble. Grâce à cette liaison rigide entre les deux ensembles de tubes formant le faisceau, on évite les chocs et les déformations des bords des ailettes qui sont en regard les uns des autres dans le faisceau, et on améliore la durée de vie de l'échangeur ainsi que sa capacité d'échange thermique. L'invention est particulièrement intéressante lorsque les tubes du faisceau sont à disposition générale horizontale, et que les ensembles de tubes à ailettes formant le faisceau sont superposés verticalement. Selon une première réalisation de l'invention, les moyens précités comprennent deux plaques en forme de peignes, disposées face à face dans un même plan et comprenant chacune un bord longitudinal muni de dents engagées entre les tubes d'une rangée de tubes de chaque ensemble précité, deux dents consécutives étant reliées entre elles par une face concave sensiblement semi-circulaire appliquée sur la surface externe d'un tube. Ces deux plaques en forme de peignes peuvent être insérées dans le faisceau de l'échangeur, entre les deux ensembles de tubes, après assemblage du faisceau. Selon une autre forme de réalisation de lZinvention, les moyens précités comprennent une plaque plane recouvrant sensiblement deux ailettes coplanaires juxtaposées desdits ensembles et pourvue de trous de passage des tubes de chaque ensemble. Dans ce cas, la plaque de liaison entre les deux ensembles de tubes est disposée en place avant assemblage de ces deux ensembles. Selon encore une autre forme de réalisation de l'invention, le faisceau comprend quatre ensembles de tubes à ailettes, identiques, juxtaposés deux à deux et superposés deux à deux, et les moyens précités comprennent deux plaques coplanaires sensiblement juxtaposées et ayant chacune une longueur égale à celle d'une ailette et une largeur sensiblement égale au double de celle d'une ailette. Dans la deuxième et dans la troisième forme de réalisation de l'invention, certains au moins des tubes des ensembles sont fixés par expansion radiale dans les trous correspondants de la plaque de liaison, en même temps qu'ils sont fixés par expansion radiale de leurs ailettes. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue de face d'un échangeur de chaleur selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique en coupe selon la ligne Il-Il de la figure 1; la figure 2a est une vue schématique partielle d'une variante; la figure 3 est une vue schématique en coupe selon la ligne III-III de la figure 2; la figure 4 est une vue semblable à la figure 2, mais représente 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 semblable aux figures 2 et 4 mais représente 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 dtabord aux figures 1 à 3 représentant une première forme de réalisation de l'invention. L'échangeur de chaleur 10 représenté en figure 1 est destiné par exemple à former le radiateur du circuit de refroidissement d'un moteur de camion ou analogue et comprend un faisceau de tubes à ailettes aux extrémités duquel sont montées deux boîtes à eau 12 et 14 à disposition générale verticale. Le faisceau est, dans sa forme de réalisation, constitué de deux ensembles 16 et 18 de tubes à ailettes, formant chacun un demi-faisceau, qui sont fabriqués indépendamment l'un de l'autre et qui sont superposés verticalement dans l'échangeur. Chaque ensemble 16, 18 comprend par exemple trois rangées parallèles de tubes 20 rectilignes et parallèles disposés horizontalement dans l'échangeur 10 entre les boites à eau 12 et 14, et munis d'ailettes 22 d'échange thermique avec un fluide extérieur (de l'air dans le cas d'un véhicule automobile) traversant ou balayant le faisceau de l'échangeur. Chaque ailette 22 est une plaque plane et mince d'aluminium, de forme rectangulaire, ayant une épaisseur d'environ 0,1mm, et qui est traversée perpendiculairement par les tubes 20. Ces derniers sont reçus dans des trous à collet des ailettes et sont fixés à celles-ci par expansion radiale, par exemple par gonflage au moyen d'un fluide sous pression. Les deux ensembles 16 et 18 sont identiques, c'est-à-dire qu'ils comprennent chacun le même nombre de tubes disposés de la même façon, et le même nombre d'ailettes. Les deux ensembles 16 et 18 étant juxtaposés verticalement dans le faisceau de l'échangeur, leurs ailettes sont sensiblement coplanaires deux à deux et présentent des petits côtés 24 parallèles et deux à deux en regard, séparés d'une distance très faible. Pour éviter que ces petites côtés 24 des ailettes soient déformés et écrasés par des chocs provoqués par des vibrations lors du fonctionnement de l'échangeur et du véhicule qu'il équipe, l'invention prévoit des moyens de liaison rigides entre ces deux ensembles 16 et 18 de tubes à ailettes qui, dans la forme de réalisation des figures 1 à 3, sont constitués par deux plaques planes 26 et 28 en forme de peignes disposées verticalement dans le faisceau et sensiblement dans la partie médiane de celui-ci. Chaque plaque 26, 28 comprend un bord longitudinal muni de dents 30 qui s'engagent chacune entre deux tubes d'une rangée extérieure de tubes de chacun des deux ensembles 16 et 18, deux dents consécutives 30 étant reliées entre elles par une face concave semi-circulaire 32 appliquée sur la surface extérieure du tube 20 correspondant. Comme on le voit en figure 2, les deux plaques 26, 28 formant peignes sont disposées face à face sensiblement dans un même plan et ont chacune une longueur sensiblement égale au double de la longueur d'une ailette 22, et une largeur qui est inférieure ou égale à la moitié de la largeur de l'ailette 22. Le bord longitudinal libre de chaque plaque 26, 28 opposé aux dents 30, forme un rebord perpendiculaire 34 de rigidification, qui s'étend le long d'une grande face du faisceau de l'échangeur. Les deux plaques 26 et 28 sont fixées à leurs extrémités longitudinales sur des traverses 36 qui s'étendent le long des petites faces du faisceau de l'échangeur entre les boîtes à eau 12 et 14 et qui sont elles-mêmes fixées sur ces boites à eau ou sur les collecteurs ou plaques à tubes correspondants. Pour leur fixation surales traverses 36, les plaques 26 et 28 comprennent par exemple, à leurs extrémités longitudinales, des pattes ou doigts en saillie 38 engagés dans des trous des traverses 36. Dansune variante représentée partiellement en figure 2a, chaque plaque 26, 28 comprend de place en place des dents 30b un peu plus longues que les dents 30 et présentant chacune un trou ou orifice 31. Chaque bord de la dent 30b présente une partie de clipsage 32b sur un tube 20. Dans ce cas, la fixation des plaques 26 et 28 se fait par clipsage de chaque dent 30b entre deux tubes 20, les trous 31 de ces dents facilitant leur déformation élastique pour le clipsage. Les pattes 38 ne sont plus nécessaires. Comme on le voit en figure 2, la dent médiane 30a de chaque plaque 26, 28 peut avoir une largeur supérieure à celle des autres dents 30, pour tenir compte de l'espace séparant les deux ensembles 16 et 18 dans l'échangeur. Les plaques 26 et 28 peuvent être réalisées en métal, par exemple en aluminium, ou en matière plastique rigide, et ont une épaisseur qui est pLusieurs fois supérieure à celle d'une ailette 20, et qui est par exemple de l'ordre de 1 à 1,5 mm. On se réfère maintenant aux figures 4 et 5 qui représentent une seconde forme de réalisation de l'invention. Dans ces figures, les moyens de liaison des deux ensembles 16 et18 sont constitués par une simple plaque plane 40 de forme rectangulaire, réalisée par exemple en métal ou en matière plastique rigide, qui est interposée d'une part entre deux ailettes successives 22 de ensemble 16 et entre les deux ailettes successives correspondantes de l'autre ensemble 18. La plaque plane 40 a une longueur qui est sensiblement égale au double de la longueur d'une ailette 22 et une largeur sensiblement égale à la largeur de cette ailette. Elle est percée de trous traversés par les tubes 20 de ces deux ensembles 16 et 18 et certains au moins de ces tubes sont fixés dans les trous de la plaque 40 par expansion radiale, par exemple par gonflage, de la même façon qu'ils sont fixés dans les trous des ailettes 22. Dans ce cas, les deux ensembles de tubes 16 et 18 sont donc assemblés simultanément, la plaque 40 étant disposée à l'endroit voulu dans la partie médiane de chacun de ces deux ensembles. On remarquera que cette plaque 40 n'est pas fixée aux traverses 36 s'étendant le long des petites faces du faisceau de l'échangeur. Comme dans la première forme de réalisation, la plaque 40 a une épaisseur comprise entre 1 et 1,5 mm environ, et ses bords longitudinaux peuvent etre pourvus ou non de rebords perpendiculaires. On se réfère mainteant aux figures 6 et 7 représentant une troisième forme de réalisation de l'invention. Dans ces figures, le faisceau de l'échangeur de chaleur est constitué de quatre ensembles identiques de tubes à ailettes, désignés par les références 42, 44, 46 et 48. Chaque ensemble comprend par exemple deux rangées parallèles de tubes 50 munis d'ailettes planes 52 traversées perpendiculairement par les tubes. Les quatre ensembles de tubes sont deux à deux disposés côte-à côte et juxtaposés verticalement deux à deux, comme on le voit en figure 6. Plus précisément, ensemble 42 est disposé à côté de l'ensemble 44 et au même niveau que celui-ci, l'ensemble 46 est disposé à côté de l'ensemble 48 et au même niveau que celui-ci,et les ensembles 42 et 44 sont juxtaposés verticalement aux ensembles 46 et 48 respectivement. Selon l'invention, les deux ensembles 42 et 44 sont reliés rigidement entre eux par une première plaque 54 tandis que les deux ensembles 46 et 48 sont reliés rigidement entre eux par une seconde plaque 56, les plaques 54 et 56 étant sensiblement verticales, coplanaires et juxtaposées. Comme dans la forme de réalisation précddente, chaque plaque 54, 56 est percée de trous pour le passage des tubes 50, dont certains au moins sont fixés dans ces trous par expansion radiale. Les deux plaques 54 et 56 de liaison peuvent être laissées libres l'une par rapport à l'autre, ou bien peuvent être reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire de rebords perpendiculaires 58 de leurs bords longitudinaux sur lesquels sont fixées extérieurement des pattes 60 au moyen de vis, de rivets, de points de soudure ou analogues. Comme dans la forme de réalisation des figures 4 et 5, les plaques 54 et 56 ne sont pas fixées aux traverses 62 s'étendant le long des petites faces du faisceau de l'échangeur de chaleur. L'invention s'applique aux échangeurs dont les faisceaux sont formés de tubes rectilignes et parallèles et sont raccordés à une boîte à eau à chacune de leurs extrémités ainsi qu'aux échangeurs dont les faisceaux sont formés de tubes en U et sont donc raccordés à une boîte à eau à une seule de leurs extrémités. Revendications 1. Echangeur de chaleur, en particulier radiateur d'un circuit de refroidissement de moteur de véhicule automobile, comprenant un faisceau de tubes munis d'ailettes planes perpendiculaires aux tubes et traversées par ces derniers, et au moins une bcîte à eau montée à une extrémité du faisceau, caractérisé en ce que, ledit faisceau étant formé d'au moins deux ensembles (16, 18, 42, 44, 46, 48) de tubes (20, 50) à ailettes (22, 52) indépendants l'un de l'autre et juxtaposés dans l'échangeur, il comprend des moyens (26, 28, 40, 54, 56) s'étendant dans le faisceau perpendiculairement aux tubes et parallèlement auxdites ailettes pour relier rigidement entre eux lesdits ensembles (16, 18; 42, 44; 46, 48) de tubes à ailettes, ces moyens s'étendant entre deux ailettes (22, 52) de chaque ensemble et engageant au moins une rangée de tubes de chaque ensemble. 2. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes (20, 50) du faisceau sont à disposition générale horizontale, et lesdits ensembles (16, 18; 42, 44; 46, 48) de tubes à ailettes sont superposés verticalement. 3. Echangeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent deux plaques (26, 28) en forme de peignes, disposées face à face dans un même plan et comprenant chacune un bord longitudinal muni de dents (30) engagées entre les tubes (20) d'une rangée de tubes de chaque ensemble (16, 18) précité, deux dents (30) consécutives étant reliées entre elles par une face concave (32) sensiblement semi-circulaire appliquée sur la face externe d'un tube (20). 4. Echangeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites plaques (26, 28) en forme de peignes ont chacune une longueur au moins égale au double de la longueur d'une ailette (22) et une largeur inférieure ou égale à la moitié de la largeur de l'ailette (22). 5. Echangeur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdites plaques (26, 28) en forme de peignes sont fixées de place en place par clipsage sur des tubes (20) desdits ensembles (16, 18). 6. Echangeur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdites plaques (26, 28) en forme de peignes sont fixées à leurs extrémités longitudinales sur deux traverses (36) parallèles aux tubes (20) et s'étendant le long de deux petites faces du faisceau de l'échangeur. 7. Echangeur selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le bord longitudinal de chaque plaque (26, 28) parallèle et opposé au bord muni des dents (30) comprend un rebord perpendiculaire (34) de rigidification. 8. Echangeur selon la-revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une plaque plane (40) recouvrant sensiblement deux ailettes coplanaires superposées verticalement desdits ensembles (16, 18) et pourvue de trous de passage des tubes (20) de chaque ensemble. 9. Echangeur selon la revendication 8, caractérisé en ce que certains au moins des tubes (20) sont fixés par expansion radiale dans les trous correspondants de la plaque (40). 10. Echangeur selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que ladite plaque (40) a une longueur sensiblement égale au double de la longueur d'une ailette (22) et une largeur sensiblement égale à celle de l'ailette (22). 11. Echangeur selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que, le faisceau comprenant quatre ensembles identiques (42, 44, 46, 48) de tubes à ailettes, qui sont juxtaposés deux à deux et superposé s verticalement deux à deux, lesdits moyens comprennent deux plaques (54, 56) coplanaires, sensiblement juxtaposées, et ayant chacune une longueur égale à celle d'une ailette (52) et une largeur sensiblement égale au double de celle de l'ailette (52). 12. Echangeur selon la revendication 11, caractérisé en ce que les deux plaques (54, 56) sont reliées entre elles par des pattes t60) fixées extérieurement à des rebords (58) de leurs bords longitudinaux extérieurs. 13. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites plaques (26, 28, 40, 54, 56) formant les moyens de liaison des ensembles de tubes à ailettes ont une épaisseur plusieurs fois supérieure à celle d'une ailette (22, 52) et sont réalisées en métal ou en matière plastique rigide.