Brevet FR2570814A1 — publié le 19860328

Echangeur de chaleur à faisceau de tubes, en particulier pour véhicule automobile. L'invention concerne un échangeur de chaleur à faisceau de tubes, en particulier pour véhicule automobile, dans lequel les extrémités des tubes sont montées à étanchéité dans les trous d'un collecteur ou d'une plaque à tubes. Dans les échangeurs de ce type, les extrémités des tubes sont en général évasées, à l'extérieur du collecteur, pour former une butée retenant les tubes dans les trous du collecteur, dans un sens déterminé de déplacement du collec- teur le long de l'axe longitudinal des tubes, correspondant à un arrachement du collecteur sous l'effet de la pression interne régnant dans l'échangeur de chaleur quand il est utilisé. Ce mode d'assemblage des tubes dans les collecteurs permet donc de maintenir le collecteur sur les tubes dans un sens déterminé, par rapport à l'axe longitudinal des tubes, le maintien du collecteur dans l'autre sens étant assuré par appui sur les ailettes des tubes du faisceau. Les tubes sont en général munis d'ailettes planes et parallèles, traversées perpendiculaireent par les tubes et fixées à ces derniers par sertissage, par exemple. Au cours de l'assemblage de l'échangeur de chaleur, le collec- teur vient en appui sur les ailettes d'extrémité du fais- ceau de tubes provoquant un tassement de ces ailettes qui sont alors au contact les unes avec les autres, à l'extré- mité du faisceau. Ce tassement des ailettes d'extrémité du faisceau fait qu'il est difficile de définir avec précision la cote entre les deux collecteurs, ce qui peut nuire au montage et à la fixation de l'échangeur dans le compartiment moteur d'un véhicule automobile, car les àollecteurset/ouf les bottes à eau montées sur ces collecteurs sont souvent munis de pions ou de moyens d'accrochage ou de fixation de l'échangeur sur un châssis ou bâti fixe. En outre, les ailettes tassées les unes sur les autres aux extrémités du faisceau n'ont plus aucune utilité du point de vue de l'échange thermique entre le fluide qui circule dans l'échangeur et le fluide qui traverse le faisceau en balayant les ailettes des tubes. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur à faisceau de tubes, en particulier pour véhicule automobile, dans lequel les extrémités des tubes sont montées à étanchéité dans les trous d'un collecteur ou plaque à tubes, des extrémités des tubes extérieures au collecteur étant évasées pour former une butée retenant les tubes dans les trous du collecteur, dans un sens déterminé par rapport à l'axe lon- gitudinal des tubes, caractérisé en ce que certains desdits tubes sont dépourvus de cet évasement à leur extrémité extérieure au collecteur et présentent un bourrelet en appui sur le collecteur, ces bourrelets et lesdites extré- mités évasées des tubes étant situées de part et d'autre respectivement du collecteur et s'opposant à un déplacement du collecteur par rapport aux tubes dans un sens et dans l'autre. Ainsi, selon l'invention, les bourrelets formés sur certains tubes d'un côté du collecteur et les extrémités évasées des autres tubes de l'autre côté du collecteur, assurent un maintien efficace du collecteur par rapport aux tubes, dans les deux sens le long de l'axe longitudinal des tubes, sans qu'il soit nécessaire que le collecteur soit en appui sur les ailettes d'extrémité du faisceau de tubes. On garantit ainsi une cote précise entre les deux collec- teurs, et on évite le tassement des ailettes d'extrémité du faisceau. Selon une autre caractéristique de l'invention, les tubes dont les extrémités extérieures au collecteur présentent les évasement précités, sont dépourvus des bourrelets précités. Il n'est en effet pas nécessaire, selon l'invention, qu'un tube ayant une extrémité évasée soit également formé avec un bourrelet annulaire du type précité, un seul de ces deux moyens étant prévu sur chacun des tubes du faisceau. Des essais ont par ailleurs montré qu'il était suffisant qu'un tube sur quatre, environ, dansle faisceau présente à ses extrémités un bourrelet du type précité. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés dans lesquels la figure unique est une vue schématique partielle, en coupe longitudinale, d'un échangeur de chaleur selon l'invention. L'échangeur de chaleur représenté au dessin comprend un faisceau 10 de tubes rectilignes et parallèles 12, agencés par exemple en rangées et en colonnes, qui sont munis d'ai- lettes planes et parallèles 14 traversées perpendiculairement par les tubes 12 et fixées à ces derniers de façon appro- priée, par exemple par sertissage. Les extrémités des tubes 12 sont dépourvues d'ailettes et sont engagées à étanchéité dans des collets cylindriques 16 bordant des trous de collecteurs 18, ou plaques à tubes, sur lesquels sont fixées des boites à eau 20, de façon classique. L'étanchéité du montage des extrémités des tubes dans les trous des collecteurs est assurée par des joints d'étan- chéité, formés par les collets ou manchons tubulaires 22 d'une feuille d'élastomère 24 recouvrant la face de chaque collecteur 18 qui est extérieure au faisceau de tubes 10, c'est-à-dire qui se trouve à l'intérieur de la boite à eau correspondante. Les collets 16 du collecteur sont orien- tés vers l'intérieur du faisceau 10, c'est-à-dire à l'opposé de la boite à eau 20 correspondante. Les extrémités des tubes 12, qui sont introduites dans les collets ou manchons 22 des feuilles d'élastomère 24, eux- mêmes introduits dans les collets 16 des collecteurs, sont expansés radialement au niveau des collets 16, comme représenté en 26, pour assurer la compression des collets ou manchons 22 d'élastomère sur les collets 16 des collecteurs. En outre, les extrémités de certains des tubes 12 du fais- ceau, qui sont extérieures aux collecteurs 18, c'est-à-dire qui font saillie à l'intérieur des boites à eau 20, sont soumises à une nouvelle expansion radiale pour présenter un évasement 28 de verrouillage de ces tubes par rapport aux collecteurs 18. Ces évasements 28 interdisent aux extré- mités des tubes de sortir des trous ou des collets 16 des collecteurs. Les autres tubes 12 du faisceau, dont les extrémités ne présentent pas l'évasement 28,sont formés avec un bourrelet annulaire 30 qui prend appui sur l'extrémité du collet 16 du collecteur par l'intermédiaire de l'extrémité du collet ou du manchon 22 d'élastomère. Ces bourrelets annulaires interdisent à un collecteur 18 de se déplacer en direc- tion de l'autre collecteur par rapport aux tubes 12. Comme on le voit sur le dessin, les collecteurs 18 ne sont pas en appui sur les ailettes d'extrémités 14 du faisceau de tubes 10, et ces ailettes d'extrémités 14 restent paral- lèles et distantes les unes des autres. Lors de l'assemblage de l'échangeur de chaleur, les opéra, tions d'expansion radiale destinées à former les évasements d'extrémités 28 et les bourrelets 30 des tubes 12, sont réalisées simultanément et par une même machine. L'assemblage, selon l'invention, des tubes 12 dans les trous ou collets 16 des collecteur 18 garantit donc un maintien efficace des collecteurs sur les tubes, une distance entre collecteurs égale à une valeur prédéterminée, l'absence d'ailettes tassées les unes sur les autres aux extrémités du faisceau de tubes 10, ainsi qu'une diminution du taux de rebut, ce rebut étant dû aux éclatements des extrémités de tubes provoqués par les évasements de ces extrémités. Comme indiqué plus haut, il suffit qu'environ 75% des tubes 12 du faisceau soient formés avec les évasements 28, les % restants étant formés avec les bourrelets annulaires 30. L'invention s'applique également à d'autres types d'échan- geurs, tels par exemple que ceux comprenant des tubes en épingle ou en U, et ceux dont les tubes sont munis d'éléments d'échange thermique avec le fluide-extérieur qui sont pliés en accordéon et insérés entre les tubes. Revendications. 1. Echangeur de chaleur à faisceau de tubes, en particulier pour véhicule automobile, dans lequel les extrémités des tubes (12) sont montées à étanchéité dans des trous d'un collecteur (18), ou plaque à tubes, des extrémités de tubes extérieures au collecteur (18) étant évasées pour former une butée (28) retenant les tubes dans les trous du collec- teur, dans un sens déterminé par rapport à l'axe longitudi- nal des tubes, caractérisé en ce que certains desdits tubes (12) sont dépourvus d'évasements (28) à leurs extrémités extérieures au collecteur (18) et présentent un bourrelet (30) en appui sur le collecteur, ces bourrelets (30) et lesdites extrémités évasées (28) des tubes étant situées de part et d'autre respectivement du collecteur (18) et s'oppo- sant à un déplacement du collecteur dans un sens et dans l'autre par rapport aux tubes. 2. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes (12) dont les extrémités extérieures au - collecteur présentent les évasements (28) précités, sont dépourvus des bourrelets (30) précités. 3. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'environ un tube sur quatre dans le faisceau est formé avec un bourrelet précité. 4. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les trous du collecteur sont bordés par des collets (16) et des joints d'étanchéité (22) sont interposés entre les extrémités des tubes et les collets (16), caracté- risé en ce que les bourrelets (30) sont en appui sur l'extré- mité des collets (16) par l'intermédiaire de l'extrémité des joints d'étanchéité (22) correspondants. 5. Echangeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que,lesdits joints étanchéité étant formés par des collets ou manchons tubulaires (22) d'une feuille (24) d'élastomère ou analogue recouvrant la face du collecteur extérieure au faisceau de tubes (10), les extrémités des tubes (12) intro- duites dans les trous du collecteur et dans les collets ou manchons de la feuille d'élastomère, sont toutes expansées radialement pour appliquer à pression les collets ou manchons de la feuille d'élastomère sur les surfaces internes des collets du collecteur. 6. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le faisceau de tubes (10) comprend un collecteur (18) à chacune de ses extrémités, les deux extré- mités de chaque tube étant conformées de façon identique, soit avec un évasement (28) sur la face du collecteur exté- rieure au faisceau, soit avec un bourrelet (30) sur l'autre face du collecteur. 7. Echangeur selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, les tubes (12) étant munis entre leurs extrémités d'ailettes parallèles (14), les ailettes d'extrémités adjacentes à un collecteur (18) restent parallèles et distantes les unes des autres et dudit collec- teur après assemblage de l'échangeur. 8. Echangeur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la distance entre les collecteurs (18) est égale à une valeur prédéterminée.