Brevet FR2593903A1 — publié le 19870807

La présente invention concerne un échangeur de chaleur pour véhicules, et en particulier un refroidisseur de carburant, avec un tube intérieur et une enveloppe concentrique à ce dernier et munie de deux tubulures. Un tel échangeur de chaleur est connu par la demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n" 31 17 661. Des flasques disposés sur les faces frontales du tube extérieur relient ce dernier au tube intérieur. Un joint d'étanhésité est prévu entre le tube extérieur et les flasques, ainis qu en tre le tube intérieur et les flasques. L'utilisation des flasques entraîne un cout de matériau supplémentaire et des opérations supplémentaires lors de la production de l'échangeur de chaleur. L'invention vise à réaliser l'échangeur de chaleur connu de façon à simplifier sa production et à utiliser moins de matériau. Selon une caratèristique essentielle de l'invention, les faces frontales de l'enveloppe sont munies de collerettes en saillie sensiblement radiales vers l'intérieur; le tube intérieur comporte deux plis sensiblement radiaux vers l'extérieur et dont l'écartement est inférieur à celui des collerettes; et des joints d'étanchéité sont disposés entre les collerettes et les plis. L'échangeur de chaleur selon l'invention ne comporte plus de flasques, contrairement à l'échangeur de chaleur connu. La production de l'échangeur de chaleur selon l'invention se réduit au pliage du tube intérieur, à la fixation de collerettes sur l'enveloppe et à i'assemblage du tube intérieur et de l'enveloppe avec interposition de joints d'étanchéité. Pour simplifier l'assemblage, il convient de fixer une collerette au moins sur un couvercle ou un élément similaire, relié à l'enveloppe par encliquetage, vissage ou collage. Il est ainsi possible, le couvercle étant retiré, d'introduire le tube intérieur dans l'enveloppe, puis de fixer le couvercle sur l'enveloppe par encliquetage ou par vissage. Pour obtenir une assise sure, et en particulier sans translation de l'enveloppe sur le tube intérieur, il est avantageux de choisir un écartement des plis très légèrement inférieur seulement à celui des collerettes. Les joints d'étanchéité disposés entre les collerettes et les plis assurent alors une liaison étanche et fixe axialement entre le tube intérieur et l'enveloppe. En vue d'une fixation radiale du tube intérieur dans l'enveloppe, il convient que le diamètre extérieur des plis soit sensiblement égal au diamètre intérieur de l'enveloppe et/ou que le diamètre intérieur des collerettes soit sensiblement égal au diamètre extérieur du tube intérieur. Le tube intérieur et l'enveloppe s'appliquent ainsi l'un sur l'autre par les plis et les collerettes, avec un certain jeu résiduel, de sorte que leur position radiale relative est pratiquement fixée. Dans une forme de réalisation de l'échangeur de chaleur selon l'invention, des chicanes sont prévues dans le tube intérieur et dans l'espace annulaire compris entre ce dernier et l'enveloppe. La capacité d'échangeiir de chaleur est ainsi notablement augmentée. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'enveloppe est munie de nervures en saillie vers l'extérieur. Ces dernières assurent la stabilité de l'enveloppe, en particulier quand elle est réalisée en matière plastique. Il convient dans ce cas d'entourer les nervures d'une gaine ou d'un élément similaire au moins. L'air inclus entre les nervures est alors utilisé comme isolation extérieure de l'enveloppe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un refroidisseur de carburant selon l'invention, dont la figure unique représente le schéma avec coupe axiale de la moitié supérieure. Le refroidisseur de carburant représenté comporte un tube intérieur 12, dont l'axe est désigné par 35. Le tube intérieur 12 est muni d'un pli 20 ou 25 au voisinage de chacune de ses faces frontales. Les deux plis 20 et 25 sont dirigés radialement vers l'exté- rieur et disposés concentriquement à l'axe 35. Le pli 20, disposé sur la partie gauche du refroidisseur de carburant est réalisé de façon que le diamètre du côté du tube intérieur 12 opposé au pli 25 soit inférieur à celui du côté en regard du pli 25. La branche du pli 20 opposée au pli 25 est plus longue que la branche parallèle située en regard du pli 25. La diminution du diamètre du tube intérieur produit au voisinage du pli 20 un bord 37 en saillie dans le tube intérieur. Le tube intérieur 12 est réalisable en acier, en aluminium ou le cas échéant en cuivre. Une enveloppe 13 est disposée concentriquement au tube intérieur 12 et par suite à l'axe 35. Elle présente un diamètre supérieur à celui du tube intérieur 12, mais une longueur axiale plus faible. L'enveloppe 13 comporte au voisinage du pli 20 une collerette 21 en saillie radiale vers l'intérieur. La collerette 21 entoure le tube intérieur 12, sur lequel s'applique le bord extérieur de l'ex- trémité libre de la collerette 21. Le diamètre intérieur de l'enveloppe 13 est par ailleurs choisi et le pli 20 est réalisé de façon que l'arrête extérieure de ce dernier s'applique sur l'enveloppe 13. Le pli 20 et la collerette 21 sont sensiblement parallèles. Un joint d'étanchéité 22 est disposé entre le pli 20 et la collerette 21. Au voisinage du pli 25, la face extérieure de l'enveloppe 13 est munie d'une gorge 27. Un couvercle 33 est encliqueté dans cette gorge 27. Le couvercle 33 présente un évidement concentrique à l'axe 35 et dans lequel passe le tube intérieur 12. Il en résulte au voisinage du pli 25 une collerette 26 du couvercle 33, dont le bord extérieur repose sur le tube intérieur 12. Le diamètre intérieur de l'enveloppe 13 et le diamètre du bord extérieur du pli 25 sont par ailleurs adaptés de façon que le pli 25 s'applique sur l'enveloppe 13. Un joint d'étanchéité 28 est disposé entre le pli 25 et la collerette 26 du couvercle 33. L'écartement axial des plis 2G et 25 et l'écartement axial des collerettes 21 et 26 sont adaptés de façon que les joints d'étanchéité 22 ou 28 soient bloqués sans jeu dans la mesure du possible entre la collerette 21 et le pli 20 ou la collerette 26 et le pli 25. Ce résultat est obtenu comme suit : l'écartement des plis 20 et 25 est inférieur à celui des collerettes 21 et 26 de la somme des longueurs axiales des joints d'étanchéité 22 et 28. La section des joints d'étanchéité 22 et 28 est circulaire et son diamètre est choisi de façon que les joints d'étanchéité 22 et 28 s'appliquent sur le tube intérieur 12 et sur l'enveloppe 13. Des tubes de raccordement 30 sont introduits dans les extrémités libres du tube intérieur 12, en saillie sur l'enveloppe 13, et reliés avec étanchéité par des bagues de serrage 31. Les deux zones frontales de l'enveloppe 13 comportent des tubulures 45 taraudées et sensiblement radiales. Des chicanes 18 sont disposées dans l'espace 15 du tube intérieur 12, dans lequel le fluide refroidisseur peut circuler par les tubes de raccordement 30; elles sont par exemple maintenues dans le tube intérieur 12 à l'aide du bord 37, par emmanchement à l'aide d'un évasement du tube intérieur 12 ou de tout autre façon. Des chicanes 19 sont prévues dans l'espace annulaire 16, compris entre le tube intérieur 12 et l'enveloppe 13, et emmanchées entre le tube intérieur 12 et l'enveloppe 13. Le fluide à refroidir peut etre dirigé dans l'espace annulaire 16 par les tubulures 45. La face extérieure de l'enveloppe 13 porte des nervures 40 en saillie radiale. Ces nervures 40 sont entourées d'une gaine 50, en particulier dans la région comprise entre les tubulures 45. Cette gaine est réalisable en deux parties ou, en particulier quand les tubulures 45 sont amovibles et la gaine 50 est produite en matière plastique souple, en une pièce qui se glisse sur les nervures 40 de l'enveloppe 13. L'enveloppe 13 peut être en métal coulé ou comprimé, ou injectée en matiere plastique résistant à la température et notamment en polyamides renforces par fibres de verre. Des joints en caoutchouc sont utilement utilisés comme joints d'étanchéité 22 et 28. Il est possible de prévoir un couvercle vissable ou collable à la place du couvercle 33 encliquetable. Dans le premier cas, la gorge 27 doit être remplacée par un filetage adapté au couvercle. Le couvercle 33 est réalisable en matière plastique, comme l'enveloppe 13. Il est par ailleurs possible d'obturer les deux faces frontales par des couvercles, au lieu de ne prévoir un couvercle que sur une des deux faces frontales de l'enveloppe 13. D'autres possibilités de raccordement du refroidisseur de carburant sont enfin concevables. Pour l'assemblage du refroidisseur de carburant représenté, le tube intérieur 12 est introduit dans l'enveloppe 13. Le tube intérieur 12 est déjà muni des chicanes 19 et le cas échéant aussi des chicanes 18. Les joints d'étanchéité 22 et 28 sont glissés sur le tube intérieur 12 et viennent s'appliquer sur les plis 20 et 25. La position axiale du tube intérieur 12 dans l'enveloppe 13 est notamment fixée lors de l'introduction par le pli 20 s'appliquant sur la face intérieure de l'enveloppe 13 et/ou la collerette 21 s'appliquant sur la face extérieure du tube intérieur 12. Après l'introduction du tube intérieure 12 l'enveloppe 13 est obturée par le couvercle 33. La position axiale du tube intérieur 12 est ainsi fixée dans l'enveloppe 13.Les tubes de raccordement 30 peuvent alors être fixés sur le tube intérieur 12 à l'aide des bagues de serrage 31 et d'autres pièces de raccordement vissées dans les tubulures 45. Pendant l'assemblage, il est possible d'évaser le tube intérieur 12 et le cas échéant aussi les chicanes 18. Les éléments s'appliquent ainsi les uns sur les autres, de sorte qu'une bonne transmission thermique est garantie. Les joints 22 ou 28 disposés entre les plis 20 ou 25 et les collerettes 21 ou 26 garantissent une bonne étanchéité de l'espace annulaire 16 par rapport à l'extérieur. L'emploi d'un métal pour la production du tube intérieur 12 garantit une bonne transmission thermique entre le fluide circulant dans l'espace intérieur 15 et le fluide traversant l'espace annulaire 16. Les chicanes 18 et 19 favorisent cette transmission thermique. Par suite de la présence des nervures 40 et de la gaine 50 qui les entoure, l'air inclus entre les nervures 40 et la gaine 50 est utilisé comme isolation thermique. On obtient ainsi une isolation thermique du refroidisseur de carburant par rapport à son environnement, ce qui peut être avantageux lors du montage du refroidisseur sur des moteurs. Les nervures 40 stabilisent simultanément l'enveloppe 13. Au lieu ou en plus de la gaine 50, il est possible d'entourer les nervures 40 par un flexible isolant thermique. L'isolation thermique est ainsi encore améliorée. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Echangeur de chaleur pour véhicules, et en particulier refroidisseur de carburant, avec un tube intérieur et une enveloppe concentrique à ce dernier et munie de deux tubulures, ledit échangeur étant caractérisé en ce que les faces frontales de l'enveloppe (13) sont munies de collerettes (21, 26) en saillie sensiblement radiale vers l'intérieur; le tube intérieur (12) comporte deux plis (20, 25) sensiblement radiaux vers l'extérieur et dont l'écartement est inférieur à celui des collerettes (21, 26); et des joints d'étanchéité (22, 28) sont disposés entre les collerettes (21, 26) et les plis (20, 25). 2. Echangeur de chaleur selon revendication 1, caractérisé en ce qu'une collerette (26) au moins est disposée sur un couvercle (33) ou un élément similaire, relié à l'enveloppe (13) par encliquetage, vissage ou collage. 3. Echangeur de chaleur selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le diamètre extérieur des plis (20, 25) est sensiblement égal au diamètre intérieur de l'enveloppe (13) et/ou le diamètre intérieur des collerettes (21, 26) est sensiblement égal au diamètre extérieur du tube intérieur (12). 4. Echangeur de chaleur selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par des chicanes (18, 19) prévues dans l'espace intérieur (15) du tube intérieur (12) et/ou dans l'espace annulaire (16) compris entre le tube intérieur (12) et l'enveloppe (13). 5. Echangeur de chaleur selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'enveloppe (13) est munie de nervures (14) en saillie vers l'extérieur. 6. Echangeur de chaleur selon revendication 5, caractérisé en ce que les nervures (40) sont entourées par au moins une gaine (50) ou un élément similaire. 7. Echangeur de chaleur selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le tube intérieur (12) est produit en métal et l'enveloppe (13) en matière plastique.