Brevet FR2614687A1 — publié le 19881104

La présente invention concerne les échangeurs annulaires qui sont utilisés en combinaison avec d'autres échangeurs de chaleur, par exemple pour le refroidissement de l'huile de moteurs ou de coupleurs hydrauliques, ces échangeurs étant le plus souvent disposés dans la botte à eau d'un échangeur de refroidissement ou encore dans une Durit dans laquelle circule un fluide de refroidissement. Les échangeurs du type ci-dessus sont, le plus souvent, réalisés au moyen de tubes métalliques délimitant entre eux un espace, le tube interne étant évasé a ses extrémités pour être soudé ou brasé en même temps que des embouts devant être fixés au tube externe. Pour améliorer l'efficacité de l'échangeur thermique, l'espace entre les deux tubes contient des perturbateurs. Les appareils connus donnent satisfaction mais ils sont relativement chers à fabriquer car les opérations de brasage et/ou de soudage sont longues et nécessitent des traitement thermiques ainsi que des opérations de lavage, de décapage et de fluxage. L'invention crée un nouvel échangeur permettant une fabrication entièrement mécanique sans aucune opëra- tion de traitement thermique et sans nécessiter des opérations de décapage et de lavage. Conformément à l'invention, l'échangeur annulaire dans lequel deux tubes externe et interne concentriques délimitent un espace pour la circulation d'un fluide amené par des embouts, lesdits tubes se trouvant en contact avec un second fluide circulant au moins à l'intérieur, du tube interne est caractérisé en ce que les deux tubes sont reliés l'un à l'autre à leurs deux extrémités par des éléments de liaison collés. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig.l est une coupe-élévation partielle, en partie schématique, d'un échangeur annulaire réalisé conformément à l'invention. La fig.2 est une coupe partielle, analogue à la fig.l, illustrant une caractéristique particulière. Les fig. 3 à 11 sont des coupes partielles, à plus grande échelle, illustrant différents variantes. L'échangeur illustré à la fig.l comporte un tube externe 1 et un tube interne 2 concentriques qui peuvent être réalisés en une matière quelconque pour autant que celle-ci soit bonne conductrice de la chaleur. L'aluminium, entre autres; satisfait à cette condition. Le tube externe 1 présente, à distance de ses extrémités la et lb, des emboutis 3 dans le fond desquels sont pratiquées des lumières 4. Le fond des emboutis 3 est sensiblement plan afin de constituer une portée pour une collerette 5 d'un embout 6. La collerette 5 est munie d'un joint 7, par exemple d'un joint en élastomère, pour prendre appui contre le dessous d'une paroi 8 qui est, par exemple, constituée par la paroi d'une botte à eau d'un échangeur thermique du genre radiateur de refroidissement. Pour assurer l'étanchéité, le joint 7 est comprimé par un écrou 9 ou autre organe, par exemple vissé sur la partie saillante de l'embout 6. L'étanchéité entre l'embout 6 et le tube externe 1 est assurée par un joint de colle 10 disposé entre le fond de l'embouti 3 formant portée et le dessous de la collerette 5. Dans la réalisation selon la fig.l, des perturbateurs 11 sont disposés entre les tubes 1 et 2, ces perturbateurs étant conformés de manière à présenter une certaine élasticité afin qu'ils soient plaqués contre les parois en regard des tubes 1 et 2 et qu'il ne puissent pas se déplacer dans l'espace 12 séparant ces tubes. A leurs deux extrémités, les tubes 1 et 2 sont reliés par des éléments de liaison collés, désignés dans leur ensemble par la référence 13. Selon la fig.l, l'élément de liaison est constitué par une bague annulaire 14 dont les ailes 14a et 14b sont collées respectivement à la paroi interne du tube interne 2 et à la paroi externe du tube externe 1. I1 est avantageux, comme le montre le dessin, que de la colle soit aussi disposée sur les parties d'extrémité lîa des perturbateurs 11, ce qui empêche tout déplacement de ceux-ci dans l'espace 12. La fig.2 illustre une légère variante selon laquelle l'embout 6 est prolongé par un pied 6a qui s'étend à travers l'espace 12 séparant les tubes 1 et 2. Le pied 6a de l'embout 6 est conformé pour prendre appui sur la paroi externe du tube interne 2. Un joint de colle 14 relie le pied 6a de l'embout 6 au tube 2. Cette disposition, qui s'ajoute à celle décrite dans ce qui précède en référence à la fig.l, a pour effet d'assurer une liaison rigide entre les tubes externe 1 et interne 2 qui-complète celle qui est assurée par ailleurs par les éléments de liaison collés 13 et par le ou les perturbateurs 11. .La fig.3 illustre une caractéristique supplémentaire selon laquelle la bague annulaire l4, qui constitue l'élément de liaison, présente une partie rentrante 141 insérée entre les tubes externe 1 et interne 2. La partie rentrante 141 permet d'augmenter la surface collée des tubes 1 et 2 et, en assurant l'embottement des. extrémités de ces tubes, elle permet de réaliser un encastrement particulièrement résistant. La fig.4 montre une variante selon laquelle la bague 14 est collée, d'une part, à la paroi interne du tube externe 1 et, d'autre part, à la paroi interne du tube interne 2. La fig.5 montre une autre variante selon laquelle chaque bague annulaire 14 est collée, d'une part, à la paroi externe du tube externe et, d'autre part, à la paroi externe du tube interne 2. La réalisation selon la fig.4 permet de moins perturber l'écoulement d'un fluide liquide circulant à l'extérieur du tube 1, tandis que la réalisation de la fig.5 permet de moins perturber l'écoulement d'un fluide liquide circulant à l'intérieur du tube 2. La fig.6 illustre une autre variante selon laquelle les extrémités 2a du tube interne 2 sont expansées pour venir en appui contre les extrémités correspondantes de la paroi interne du tube externe 1. La bague 14 est, comme précédemment, montée pour encastrer les extrémités des tubes 1 et 2 et est collée à ceux-ci de la même manière que décrit dans ce qui précède. A la fig.7, l'élément de liaison 13 est constitué par une bague 15 en forme de S qui est collée sur la face supérieure du tube interne 2 et sur la face supérieure du tube externe 1. A la fig 8, la meme bague 15 en forme de S est utilisée et collée comme À la fig.7 mais, supplémentairement, l'extrémité 2a du tube interne 2 est repliée pour être sertie sur la bague 15 en même temps qu'elle est collée à celle-ci. Cette disposition permet d'augmenter la surface collée et le sertissage augmente la rigidité de la liaison. A la fig.9, l'élément de liaison 13 est constitué par une bague 16 présentant la forme de la lettre L. Dans cette réalisation, la bague 16 est collée au tube interne 2 et sur un bord tombé 17 formé à chaque extrémité du tube externe 1. La fig. 10 montre une réalisation de l'élément de liaison collé. Dans ce cas, le tube interne 2 présente des extrémités 2a évasées comme a la fig.6 et, en outre, le bord extrême 2b du tube est cambré de morne que le bord extrême lb du tube 1. Les parties cambrées 2b et lb sont collées entre elles, de la colle pouvant également être insérée entre la partie évasée 2a du tube 2 et la paroi interne du tube 1. A la fig.ll, les extrémités du tube 2 sont évasées comme illustré en 2a et chaque extrémité lc du tube externe 1 est sertie sur l'extrémité correspondante évasée 2a du tube 2 après que de la colle ait été déposée. Cette réalisation permet d'éviter que l'élément de liaison collé des tubes 1 et 2 fasse saillie tant l'intérieur du tube 2 qu'à l'extérieur du tube 1. 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. REVENDICATION S 1 - Echangeur annulaire dans lequel deux tubes externe (1) et interne (2) concentriques délimitent un espace (12) pour la circulation d'un fluide amené par des embouts (6), lesdits tubes (1 et 2) se trouvant en contact avec un second fluide circulant au moins à l'intérieur du tube interne (2), caractérisé en ce que les deux tubes (1 et 2) sont reliés l'un à l'autre à leurs deux extrémités par des éléments de liaison collés. 2 - Echangeur annulaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tube externe (1) présente, près de ses extrémités, des emboutis (3) à fond plan dans lesquels sont délimitées des lumières (4) pour l'engagement de chaque embout (6) qui présente une collerette (7) réunie au fond de l'embouti (3) par un joint de colle (in). 3 - Echangeur annulaire suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les embouts (6) forment un pied (6a) épousant la paroi d'un tube interne (2) à laquelle il est réuni par un joint de colle (15). 4 - Echangeur annulaire suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'espace (12) délimité par les tubes externe (1) et interne (2) contient au moins un perturbateur (11) exerçant une pression élastique sur les parois en regard desdits tubes externe et interne. 5 - Echangeur annulaire suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les extrémités du perturbateur (11) sont collées au moins à l'un des deux tubes (1 ou 2) et h l'élément de liaison (13). 6 - Echangeur annulaire suivant l'une des revendications 1 à,5, caractérisé en ce que l'élément de liaison (13) est constitué par une bague (14) emboîtant les extrémités des deux tubes (1 et 2). 7 - Echangeur annulaire suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la bague (14a) emboîtant les extrémités des deux tubes (1 et 2) comporte une partie rentrante (141) également collée aux extrémités des tubes (1 et 2). 8 - Echangeur annulaire suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la bague (14) est collée à la paroi interne du tube externe (1) et à la paroi externe du tube interne (2), ou à la paroi externe du tube externe (1) et à la paroi interne du tube interne (2), selon que l'écoulement du fluide à l'extérieur des tubes (1 et 2) doit être moins perturbé à l'extérieur du tube externe (1) ou a l'intérieur du tube interne (2). 9 - Echangeur annulaire suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les extrémité (2a) du tube interne (2) sont expansées pour être amenées en contact de la paroi interne du tube externe (1), l'élément de liaison (13) étant constitué par une bague collée emboîtant les extrémités en contact desdits tubes (1 et 2). 10 - Echangeur annulaire suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'élément de liaison (13) est constitué par une bague en S (15) collée, d'une part à la paroi externe du tube externe (1) et, d'autre part, à la paroi interne du tube interne (2). 11 - Echangeur annulaire suivant l'une des revendications 1 a 10, caractérisé en ce que les extrémités (2a) du tube interne (2) sont supplémentairement -serties sur la bague en S (15). 12 - Echangeur annulaire suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'élément de liaison (13) est constitué par une bague (16) en forme de L collée à la paroi interne du tube interne (2) et à un bord tombé (17) du tube externe (1). 13 - Echangeur annulaire suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'élément de liaison collé (13) est réaiisé par un bord cambré (2b) formé à partir des extrémités évasées (2a) du tube interne (2) et par l'extrémité également cambrée (lb) du tube externe (1), de la colle. étant insérée au moins entre lesdites extrémités cambrées. 14 - Echangeur annulaire suivant l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les extrémités évasées (2a) du tube interne (2) sont fixées par de la colle et l'extrémité sertie (lcf du tube (1).