Brevet FR2607234A1 — publié le 19880527

La présente invention concerne un échangeur de chaleur utilisé en particulier sur des véhicules automobiles pour le refroidissement d'un fluide de circulation, notamment le liquide circulant dans les chemises du moteur. L'échangeur peut servir soit seulement au refroidis- sement du fluide, soit également au chauffage de l'air admis dans l'habitacle du véhicule. L'invention concerne plus particulièrement les échangeurs à au moins deux passes méthodiques, c'est-à-dire ceux dans lesquels une boite à eau est divisée longitudinalement par une cloison délimitant deux compartiments, l'un servant à l'amenée du fluide de circulation et l'autre à son évacuation. L'évolution de la technique fait que les échan- geurs de ce type qui comportent au moins deux rangées de tubes doivent présenter une épaisseur aussi faible que possible dans le sens dans lequel ils sont traversés par l'air de refroidissement. Pour le motif exposé ci-dessus et aussi pour abaisser le prix de revient des échangeurs, on est conduit à rapprocher les deux rangées de tubes autant que faire se peut, mais il y a néanmoins nécessité de maintenir convenablement la cloison longitudinale de la boite à eau qui doit nécessairement être reliée de façon étanche à la plaque collectrice dans une région de celle-ci qui est intermédiaire aux deux rangées de tubes. L'expérience a montré que la différence de pression qui règne entre les deux compartiments séparés par la cloison peut atteindre des valeurs relativement élevées susceptibles de provoquer sa déformation et, par conséquent, de provoquer des fuites entre les compartiments. Le phénomène critique ci-dessus se produit quelque- fois au moment du remplissage de l'échangeur lors de la fabrication du véhicule qui le comporte, car le remplissage est fréquemment effectué en reliant l'un des compartiments de la boîte à eau à une source de vide partiel afin de dégager le circuit de circulation auquel est branché l'échangeur en même temps que le remplissage est assuré. Les risques de déformation de la cloison prennent naissance également lorsque la pompe à eau du moteur débite fortement et que la pression est ainsi sensiblement augmentée dans l'un des compartiments par rapport à l'autre. L'invention résout le problème exposé dans ce qui précède. Conformément à l'invention, l'échangeur comportant au moins une plaque collectrice recouverte par une boite à eau munie intérieurement d'au moins une cloison longitudinale prenant appui de façon étanche sur la plaque collectrice pour délimiter avec deux rangées de tubes un échangeur à au moins deux passes méthodiques, l'étanchéité étant assurée par une partie en élastomère serrée entre le bord libre de la cloison et la plaque collectrice, est caractérisé en ce que la plaque collec- trice présente une rainure longitudinale partiellement remplie par une nervure souple présentant elle-même une rainure pour recevoir le bord libre de la cloison et en ce que de plus des protubérances sont formées pour augmenter la rigidité longitudinale de ladite cloison, Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formoe de réalisation de l'objet de l'invention sont représentés, à titre d'exemplesnon limitatifs, au dessin annexé. La fig. 1 est une coupe-élévation schématique transversale d'un échangeur de chaleur auquel s'applique l'invention. La fig. 2 est une coupe longitudinale partielle à plus grande échelle prise suivant la ligne II-II de la fig. 3. La fig. 3 est un plan partiel vu de 'dessus de l'échangeur de chaleur non muni de sa boîte à eau. La fig. 4 est une coupe très agrandie vue suivant la ligne IV-IV de la fig. 3. La fig. 5 est une coupe partielle très agrandie vue suivant la ligne V-V de la fig. 3. Les fig. 6 et 7 sont des coupes analogues à la fig. 4 illustrant deux variantes. La fig. 8 est un plan partiel analogue à la fig. 3 illustrant une autre variante. La fig. 9 est un plan illustrant la partie d'une plaque collectrice tournée vers la boite à eau dans une variante de réalisation. La fig. 10 est une coupe prise suivant la ligne X-X de la fig. 9. La fig. 11 est une coupe prise suivant la ligne XI-XI de la fig. 9. D'une manière connue, l'échangeur comporte des tubes 1 de dissipateurs 2. Dans le cas de la fig. 1 les tubes 1 sont engagés dans des plaques collectrices 3,4 recouvertes par des boites à eau 5,6. La boite à eau 5 est munie intérieurement d'une cloison longitu- dinale 7. De cette manière la boite à eau 5 est divisée en deux compartiments 8,9. Des embouts tels que 10 et 11 sont prévus pour permettre de faire communiquer les compartiments 8,9 avec un circuit de liquide par exemple les chemises d'un moteur à combustion interne. En supposant que la circulation du liquide s'effectue à l'intérieur de l'échangeur, comme illustré par les flèches de la fig. 1, cela correspond à ce qui est dénommé dans la technique une circulation à deux passes méthodiques. L'échangeur de la fig. 1 est illustré avec deux plaques collectrices et deux boites à eau mais cet échangeur pourrait seulement comporter la plaque collectrice supérieure 3 et la boite à eau 5. Dans ce dernier cas, les tubes 1 seraient des tubes pliés en épingle. Les fig. 2, 4 et 5 montrent que pour assurer l'étanchéité entre la plaque collectrice, en particulier la plaque collectrice 3 et la boite à eau correspondante, la plaque collectrice est recouverte sur son côté dirigé vers la boite à eau par une nappe 12 en matière souple du genre élastomère, qui est moulée pour délimiter des douilles 13 insérées dans des collets 14 de la plaque collectrice. De même la nappe 12 forme avantageu- sement un joint périphérique 15 pour assurer l'étanchéité avec la boite à eau. Dans l'exemple décrit dans lequel l'échangeur comporte deux rangées de tubes 1 pouvant être formées chacune par les deux brins d'un tube en épingle, la plaque collectrice délimite entre les deux rangées de collets 14, 14a (fig. 4) une rainure longitudinale 16 dans laquelle est insérée une nervure souple corres- pondante 17 formée par la nappe 12, cette nervure formant sur le côté de la nappe 12 tournée vers la boite à eau une rainure 17a destinée à recevoir le bord libre de la cloison longitudinale 7. Lorsque les passages de tubes 14, 14a de la plaque collectrice sont très rapprochés, par exemple lorsque l'entraxe A des tubes est compris entre 10 et 20 mm et de préférence entre 15 et 17 mm pour des tubes 1 de section circulaire ayant un diamètre 0 compris entre 4 et 9 mm, de préférence entre 6 et 7 mm, la profondeur P de la rainure 16 est nécessairement faible et comprise entre 1 et 4 mm, de préférence entre 2 et 3 mm suivant la nature des métaux utilisés pour la fabrication de la plaque collectrice, par exemple de l'acier, du laiton, du cuivre ou de l'alumi- nium. Pour tenir compte de la profondeur nécessai- rement faible de la rainure 16 et plus encore de la rainure 17a, étant donné que l'épaisseur E de la nappe 12 est comprise entre 0,5 et 3mm, de préférence entre 1 et 2 mm, on prévoit des protubérances transversales 18 qui, dans le mode de réalisation illustré, présentent la forme de nervure s'étendant perpendiculairement à la rainure 17 mais dont la concavité est opposée, c'est-à-dire que la partie convexe des protubérances 18 est tournée vers l'intérieur de la boîte à eau. Les protubérances 18 sont également formées par emboutissage et présentent une profondeur analogue à celle de la rainure longitudinale 16, c'est-à-dire que leur profondeur est comprise entre 1 et 4 mm, de préférence entre 2 et 3 mm. La nappe 12 est conformée, ainsi que l'illustre le dessin, pour épouser les protubérances qui s'étendent jusqu'au voisinage immédiat de la rainure 16 et qui peuvent éventuellement n'être formées que jusqu'au voisinage de cette rainure. De cette manière, la profondeur des protubérances 18 s'ajoute à la profondeur de la rainure 16 ce qui assure un calage des deux bords latéraux de la cloison 7 qui est ainsi centrée. L'espace e compris entre les axes géométriques de deux protubérances successives est compris entre 10 et 25 mm de préférence entre 15 et 20 mm lorsque les tubes présentent eux-mènes un diamètre compris entre 4 et 9 mm, de préférence entre 6 et 7 mm, conmme expliqué dans ce qui précède. Suivant la variante de la fig. 6 les protuberances sont constituées par des surépaisseurs 19 formées par la nappe 12. Comme l'illustre le dessin, les surépaisseurs 19 sont plus hautes entre deux rangs de tubes qu'entre deux tubes d'un même rang pour que la collerette supérieure 20 formée par la nappe 12 autour de chaque tube 1 ne soit pas affectée par ladite surépaisseur. Les surépaisseurs 19 de la nappe 12 peuvent être combinées aux protubérances 18 de la plaque collectrice. La fig. 7 illustre une autre variante suivant laquelle des protubérances sont constituées par des nervures saillantes 21 directement formées à partir de la cloison 7 et placées de façon à venir prendre appui contre la partie la des tubes 1 qui fait saillie au-dessus des collerettes supérieures 20 de la nappe 12. Comme dans l'exemple précédent, les nervures 21 peuvent être mises en oeuvre conjointement aux protubé- rances 18 de la plaque collectrice. La fig. 8 illustre encore une autre variante selon laquelle la rainure longitudinale 16 de la plaque collectrice présente une forme ondulée. Dans ce cas, la nervure 17 de la nappe 12 est également ondulée et les protubérances 18 déjà décrites peuvent ou non être mises en oeuvre, la cloison 7 de la boite à eau 5 est réalisée pour présenter les mêmes ondulations que la rainure 16 ce qui a pour effet d'augmenter sa rigidité. De plus, la forme ondulée de la rainure 16 pratiquée dans la plaque collectrice augmente sensiblement son moment de flexion axial par rapport à une rainure rectiligne. Une variante supplémentaire est illustrée par les fig. 9 à 11 selon laquelle pour augmenter le moment de flexion axial de la plaque collectrice, on forme des rainures de raidissement 22 plus profondes que la rainure longitudinale 16. Les rainures 22 ne nuisent pas à l'étanchéité puisqu'elles sont recouvertes par la nappe souple 12. Les rainures 22 sont formées entre les rangées de passage de tube 14,14a et ménagent des plages libres 23, 23a à intervalles réguliers dans lesquelles sont formées des protubérances 24,24a se faisant vis à vis de la même manière que les protub6- rances 18 des fig. 3 et 4. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Echangeur comportant au moins une plaque collectrice recouverte par une botte à eau munie intérieurement d'au moins une cloison longitudinale prenant appui de façon étanche sur la plaque collec- trice pour délimiter avec deux rangées de tubes un échangeur à au moins deux passes méthodiques, l'étanchéité étant assurée par une partie en élastomère serrée entre le bord libre de la cloison et la plaque collectrice, caractérisé en ce que la plaque collectrice présente une rainure longitudinale (16) partiellement remplie par une nervure souple (17) présentant elle- même une rainure (17a) pour recevoir le bord libre de la cloison (7) et en ce que,de plus des protubérances (18, 19, 21)sont formues pour augmenter la rigidité longitu- dinale de ladite cloison (7). 2 - Echangeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les protubérances sont formées par des nervures transversales (18) de la plaque collectrice. 3 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les protubérances sont formées par des nervures (21) saillant à partir de la cloison (7) et venant prendre appui contre la partie (la) des tubes (1). 4 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la rainure longitudinale (16) est ondulée de même que la cloison (7). - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que toute la surface de la plaque collectrice tournée vers l'intérieur de la botte à eau est recouverte par une nappe en matière souple du genre élastomère, qui est pré-formée pour épouser au moins le fond de la plaque collectrice. 6 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les protubérances sont formées par des surépaisseurs (19) de la nappe (12) recouvrant la plaque collectrice. 7 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux rangées de tubes réalisées, chacune, par les deux brins d'un tube plié en épingle. 8 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le diamètre des tubes (1) est compris entre 4 et 9 mm, de préférence entre 6 et 7 mm, l'entraxe A séparant les tubes de deux rangées est compris entre 10 et 20 mm, de préférence entre 15 et 17 mm et la profondeur de la rainure (16) est comprise entre 1 et 4 mm, de préférence entre 2 et 3 mm. 9 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les protubérances font saillie d'une mesure comprise entre 1 et 4 mm, de préférence entre 2 et 3 mm lorsque la rainure longitudi- nale (16) fait elle-même saillie d'une mesure comprise dans les mêmes limites que celles concernant lesdites protubérances. 10 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'épaisseur de la nappe en matière souple du genre élastomère est comprise entre 0,5 et 3 mm, de préférence entre 1 et 2 mm lorsque la profondeur de la rainure longitudinale et celle des protubérances sont comprises entre 1 et 4 mm, de préférence entre 2 et 3 mm. 11 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'espace e séparant les axes géométriques de deux protubérances contiguës est compris entre 10 et 25 mm, de préférence entre et 20 mm lorsque le diamètre 0 des tubes est compris entre 4 et 9 mm de préférence entre 6 et 7 mm. 12 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la plaque collectrice présente des rainures de raidissement (22) s'étendant transversalement à la rainure longitudinale (16) et présentant une profondeur supérieure à cette rainure longitudinale (16). 13 - Echangeur suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les rainures de raidis- sement (22) ménagent des plages (23,23a) dans lesquelles font saillie des protubérances (24,24a) se faisant vis à vis de part et d'autre de la rainure longitudinale (16).