Brevet FR2570481A1 — publié le 19860321

Collecteur pour échangeur de chaleur, et échangeur de chaleur comprenant ce collecteur. L'invention concerne un collecteur pour échangeur de chaleur à faisceau de tubes, ainsi qu'un échangeur de chaleur com- prenant ce collecteur et destiné en particulier à être utilisé dans l'industrie automobile. Un collecteur, ou plaque à tubes, d'un tel échangeur de chaleur peut être constitué, de façon connue, par une plaque plane de forme rectangulaire, comprenant des trous dans lesquels sont montées à étanchéité les extrémités des tubes, ces trous pouvant être définis par des collets cylindriques tubulaires en saillie sur la plaque, pour améliorer l'étanchéité du montage des extrémités des tubes. De façon connue, le collecteur peut être réalisé en matière plastique, ce qui permet de monter les extrémités des tubes à étanchéité dans les trous ou collets du collecteur direc- tement et sans interposition de joints d'étanchéité. La boite à eau qui, de façon classique, est montée sur le collecteur, est elle-même en général réalisée en matière plastique et est fixée de façon étanche au collecteur par soudure. Cette boite à eau comprend souvent une cloison- interne qui s'étend perpendiculairement au collecteur et dont le bord libre doit être appliqué à étanchéité sur le collecteur de façon à partager en deux chambres séparées de façon sensiblement étanche le volume interne de la boîte à eau. Lors de l'utilisation de l'échangeur de chaleur, un liquide circule dans cet échangeur- et, en particulier, dans la boîte à eau précitée, les deux faces de la cloison interne de celle-ci étant alors constamment en contact avec le liquide, ce qui, à la longue, finit par provoquer des déformations de cette cloison interne dont le bord libre se sépare de la face du collecteur sur lequel elle était appliquée ou fixée de façon sensiblement étanche, de sorte que la séparation étanche entre les deux chambres de la boite à eau n'est plus assurée. L'invention a notamment pour but de remédier à cet incon- vénient et propose à cet effet un collecteur pour échangeur de chaleur à faisceau de tubes, ce collecteur étant cons- titué par une plaque de matière plastique comprenant des trous de montage des extrémités des tubes, caractérisé en ce que le collecteur comprend, sur sa face extérieure au faisceau de tubes, deux nervures parallèles définissant entre elles une rainure qui s'étend entre lesdits trous. Cette rainure est destinée à recevoir le bord libre de la cloison interne de la boite à eau fixée sur le collecteur. Ainsi, même si la cloison interne finit à la longue par se déformer, son bord libre reste toujours maintenu dans la rainure du collecteur, entre les deux nervures parallèles de celui-ci, ce qui garantit une séparation sensiblement étanche entre les deux chambres de la boîte à-eau. Selon une autre caractéristique de l'invention, la face opposée du collecteur comprend également deux nervures, qui sont parallèles et identiques aux nervures de l'autre face du collecteur. Le collecteur peut ainsi avoir une structure symétrique, ses deux faces étant identiques l'une à l'autre, ce qui élimine les risques d'erreurs lors de l'assemblage de l'échangeur de chaleur. Selon une autre caractéristique de l'invention, lorsque les trous sont définis par des collets tubulaires en saillie sur le collecteur, lesdites nervures ont, sur chaque face du collecteur, sensiblement la même hauteur que les collets précités et s'étendent longitudinalement sur le collecteur. L'orientation longitudinale des nervures peut être définie comme étant perpendiculaire à l'écoulement d'air qui tra- verse le faisceau quand l'échangeur est en service. Lorsque l'échangeur est assemblé, les nervures qui sont for- mées sur la face du collecteur opposée à la boite à eau, et qui ont la même hauteur que les collets, peuvent venir en contact avec l'ailette d'extrémité du faisceau de tubes et s'opposer à un écoulement d'air, entre le collecteur et cette ailette d'extrémité, dans une direction transversale, c'est-à-dire perpendiculaire à la direction desdites nervures. L'invention concerne également un échangeur de chaleur à faisceau de tubes, comprenant un collecteur du type précité et une boite à eau fixée sur le collecteur, cette boite à eau étant formée avec une cloison interne qui est perpendi- culaireau collecteur et dont un bord est reçu dans la rainure formée par les nervures précitées du collecteur. Ce bord de la cloison interne de la boîte à eau est avanta- geusement fixé à étanchéité, par exemple par soudure, dans la rainure du collecteur. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels: - lajfigure 1 est une vue en plan d'un collecteur selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une vue partielle en coupe d'un échangeur de chaleur comprenant un collecteur selon l'invention. Le collecteur 10, ou plaque à tubes, représenté dans les figures 1 et 2 est constitué d'une plaque plane en matière plastique moulée, à contour rectangulaire, comprenant des trous cylindriques 12 agencés en rangées et en colonnes parallèles aux bords de la plaque 10, et définis par des - collets cylindriques tubulaires 14 faisant saillie de part et d'autre de la plaque et ayant ainsi une hauteur supérieure à l'épaisseur de la plaque. Comme représenté dans les figures 1 et 2, les extrémités des collets 14 peuvent être chanfreinées intérieurement, de sorte que les extrémités des trous 12 sont légèrement évasées. Chaque grande face du collecteur comprend deux nervures parallèles 16 en saillie, définissant entre elles une rainure 18 et s'étendant longitudinalement sur le collecteur et par exemple selon l'axe longitudinal médian 20 de celui-ci. Les nervures 16 se terminent au voisinage des extrémités du collecteur et s'étendent donc sur la majeure partie de la longueur de celui-ci. La hauteur des nervures 16 en saillie sur la plaque 10 formant le collecteur est sensiblement égale à celle des collets 14, de préférence. Dans l'exemple de réalisation représenté, les nervures 16 formées sur une face du collecteur 10 sont strictement identiques à celles formées sur l'autre face et symétriques de celles-ci, de sorte que les deux faces du collecteur sont strictement identiques l'une à l'autre. Toutefois, ces ner- vures 16 pourraient être décalées les unes par rapport aux autres d'une face à l'autre du collecteur. Ce collecteur est destiné à un échangeur de chaleur repré- senté partiellement en figure 3, et qui comprend un faisceau de tubes parallèles 22 qui sont munis d'ailettes planes et parallèles 24 traversées perpendiculairement par les tubes 22 et fixées à ces derniers par exemple par sertissage. Les extrémités des tubes 22 sont montées à étanchéité dans les trous 12 du collecteur en utilisant par exemple pour cela l'élasticité de la matière plastique constituant le collecteur. Cette technique connue consiste à introduire les extrémités des tubes 22 dans les trous des collecteurs, puis à expanser radialement les extrémités des tubes-en les déformant plastiquement, mais sans dépasser la limite élastique de la matière du collecteur, puis en annulant les forces d'expansion radiales des extrémités de tubes. Sous l'effet de leur élasticité, les collets 14 définissant les trous du collecteur reviennent à leur forme initiale, en contractant radialement les parties 26 de tube se trouvant entre deux parties 28 et 30 de tube qui ne sont pas en contact avec le collecteur et qui restent radialement expan- sées. On assure ainsi, simultanément, l'étanchéité entre les extrémités de tubes et le collecteur, et le verrouillage des tubes dans les trous du collecteur. Lorsque les extrémités des tubes sont ainsi montées à étanchéité dans les trous du collecteur, l'ailette d'extré- mité 24 du faisceau de tubes se trouve appliquée sur toute la longueur des nervures 16 formées sur la face du collec- teur 10 tournée vers lesdits ailettes, l'ailette d'extré- mité 24 étant également appliquée, de place en place, sur les extrémités des collets 14 comme représenté en figure 3, lorsque les nervures 16 et les collets 14 ont la même hauteur en saillie sur le collecteur 10. Une boîte à eau 32 d'un type classique, dont seule une partie est représentée en figure 3, est ensuite montée sur le collecteur 10 et fixée à celui-ci par soudure, par exem- ple par ultrasons, la boîte à eau 32 présentant à cet effet un rebord périphérique 34 soudé sur la face correspondante du collecteur 10 au voisinage de la périphérie de celui-ci. La boîte à eau 32 est formée de moulage avec une cloison interne 36 dont le bord libre 38 est reçu et soudé dans la rainure 18 délimitée par les nervures 16 de la face correspondante du collecteur 10. Ainsi, en cours d'utilisation de l'échangeur de chaleur, le bord 38 de la cloison interne 36 de la boîte à eau reste engagé entre les nervures 16 du collecteur, et garantit l'étanchéité de la séparation entre les deux chambres déli- mitées dans la boîte à eau par ladite cloison interne 36. Les déformations de cette cloison 36, dont les deux faces sont en contact permanent avec le liquide circulant dans l'échangeur, exercent une contrainte au niveau de la soudure entre le bord 38 de cette cloison et le collecteur, mais ne sont pas suffisamment importantes pour que ce bord 38 sorte complètement de la rainure limitée par les nervures 16. Comme indiqué plus haut, les nervures 16 formées sur l'autre face du collecteur et qui sont en appui sur l'ailette d'extrémité 24 du faisceau de tubes,forment une barrière s'opposant à la circulation de l'air entre le collecteur et l'ailette d'extrémité 24 du faisceau, dans;,une direc- tion perpendiculaire à celle des nervures 16. Lorsque les deux grandes faces du collecteur 10 sont identiques, celui-ci peut être monté dans un sens ou dans l'autre entre la boîte à eau 32 et le faisceau de tubes, ce qui interdit tout risque d'erreur lors de l'assemblage de l'échangeur. Revendications. 1. Collecteur pour échangeur de chaleur à faisceau de tubes, ce collecteur étant constitué par une plaque de matière plastique comprenant des trous (12) de montage des extré- mités des tubes (22), caractérisé en ce que le collecteur (10) comprend, sur sa face extérieure au faisceau de tubes, deux nervures parallèles (16) définissant entre elles une rainure (18) qui s'étend entre les trous (12). 2. Collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite rainure (18) s'étend selon l'axe longitudinal médian (20) du collecteur. 3. Collecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la face opposée du collecteur (10) comprend deux nervures (16) parallèles et identiques aux nervures (16) de l'autre face. 4. Collecteur selon l'une des revendications précédentes dont les trous (12) sont définis par des collets tubulaires (14) en saillie sur ladite plaque, caractérisé en ce que lesdites nervures (16) ont, sur la face correspondante du collecteur (10), sensiblement la même hauteur que les collets (14). 5. Collecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les nervures (16) et les collets (14) formés en saillie sur les deux faces du collecteur sont identiques et symé- triques. 6. Echangeur de chaleur à faisceau de tubes, comprenant un collecteur selon l'une des revendications précédentes et une boite à eau fixée sur le collecteur,caractérisé en ce que la boite à eau (32) est formée avec une cloison interne (36) qui est perpendiculaire au collecteur (10) et dont un bord (38) est reçu dans ladite rainure formée par les ner- 2570481-' vures précitées (16) du collecteur. 7. Echangeur selon'la revendication 6, caractérisé en ce que le bord (38) de la cloison interne (36) de la boite à eau est fixé à étanchéité, par exemple par soudure, dans ladite rainure. 8. Echangeur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les tubes (22) du faisceau étant munis d'ailettes (24), l'ailette d'extrémité du faisceau est appliquée sur les nervures (16) formées sur la face du collecteuropposée à la botte à eau (32), ces nervures s'opposant ainsi au passage de l'air entre le collecteur (10) et l'ailette d'extrémité (24) dans une direction perpendiculaire à la direction des nervures.