Brevet FR2636130A1 — publié le 19900309

La présente invention se rapporte généralement aux échangeurs de chaleur pour automobile, et plus particulièrement à une structure d'étanchéité pour les parties de jointure entre les réservoirs et les tubes pour le passage d'un véhicule échangeur de chaleur, et une méthode de fabrication pour la structure d'étanchéité. Les échangeurs de chaleur du type de ceux décrits comprennent, par exemple, tel que décrit dans le modèle d'utilité japonais publié sous le N 58-158985, deux réservoirs se confrontant connectés l'un à l'autre par une pluralité de tubes parallèles espacés chacun ayant une multiplicité d'ailettes radiales. Le véhicule échangeur de chaleur amené dans un des réservoirs à travers une admission formée à l'intérieur de celui-ci est mis en circulation à travers des tubes depuis les autres réservoirs et ensuite déchargé depuis un échappement formé dans ledit réservoir. Durant la circulation, le véhicule échangeur de chaleur est soumis à une relation d'échange de chaleur avec l'air passant autour des ailettes de telle façon que l'air est réchauffé en se chargeant de la chaleur provenant du véhicule échangeur de chaleur. Les réservoirs sont formés de matériau en résine synthétique et chacun est composé d'une plaque d'extrémité et d'un coffre de réservoir, ces deux éléments étant joints ensembles à leurs parties du bord périphérique se faisant face, tel qu'il est montré dans le brevet japonais publié sous le N 55-312045. Les tubes sont généralement faits de métal tel que le cuivre alloy et sont rejoints à leur extrémité faisant face aux plaques d'extrémité des réservoirs respectifs de la même manière qu'il est montré ci-dessous dans la figure 5 des dessins d'accompagnement. Tel qu'il est montré sur la figure 5, la plaque d'extrémité 6 possède une pluralité de trous de réception de tubes 9 dans lesquels lesdites extrémités respectives des tubes 5 sont adaptées avec les lèvres d'étanchéité tubulaires lld du joint d'étanchéité en caoutchouc 11 disposé entre le tube 5 et les plaques d'extrémité 6 et ensuite ils sont assemblés de façon étanche avec les plaques d'extrémité 6 en s'étendant radialement sur les extrémités des tubes 5. Avant cette opération d'assemblage, le joint d'étanchéité 11 est placé sur la plaque d'extrémité 6. Cependant, tant que le joint d'étanchéité 11 fait de caoutchouc est flexible, il est difficile d'adapter les lèvres d'étanchéité tubulaires lld du joint d'étanchéité 11 simultanément à l'intérieur des trous de réception 9 des tubes correspondants. De plus les lèvres d'étanchéité tubulaires lld sont formées de telle fagon à fléchir vers l'intérieur ou se plier avec le tube 5 quand les tubes 5 sont insérés à l'intérieur des trous de réception de tubes 9, tel qu'il est montré à la figure 6. Les lèvres d'étanchéité lld ainsi pliées risqueraient de causer un défaut dans l'étanchéité tel que des fuites de véhicule échangeur de chaleur. L'un des objets en accord avec l'objet de la présente invention est de fournir un échangeur de chaleur incorporant des structures qui permettraient au tube échangeur de chaleur d'être adapté avec les plaques d'extrémités avec une plus grande aise. Un autre objet de la présente invention est de fournir un échangeur de chaleur ayant un joint d'étanchéité qui serait libre de toute déformation telle que les flexions ou les pliages quand les tubes sont insérés dans les trous de réception des tubes à l'intérieur des plaques d'extrémité, et qui serait capable de fournir une fermeture hermétique dans les parties jointives entre les tubes et les plaques d'extrémité. Un autre objet de la présente invention est de prévoir une méthode pour fabriquer un joint d'étanchéité pour un échangeur de chaleur, ladite méthode étant facile à mettre en pratique et capable de fournir des joints de telle façon que les parties jointives entre les tubes et les plaques d'extrémité de l'échangeur de chaleur soient hermétiques. En accord avec un premier aspect de la présente invention, on prévoit un échangeur de chaleur compren- nant: au moins un tube pour le passage à travers de celui-ci d'un véhicule de chaleur; une plaque d'extrémité possédant au moins un trou de réception du tube à l'intérieur duquel l'extrémité du tube est insérée; un coffre de réservoir joint avec la plaque d'extrémité pour constituer jointivement un réservoir; et un joint adapté autour de la plaque d'extrémité et ayant une partie intérieure s'étendant au-delà d'une surface de la plaque d'extrémité qui fait face au coffre de réservoir, et une partie extérieure s'étendant au-delà de la surface opposée de la plaque d'extrémité qui fait face au coffre de réservoir, et une partie de connexion tubulaire adaptée dans le trou de réception de tube et s'étendant intégralement entre la partie intérieure et la partie extérieure. Avec cette construction, la partie de connexion tubulaire qui est adaptée dans le trou de réception de tube dans la plaque d'extrémité est en prise intégrale avec les parties intérieure et extérieure s'étendant au-delà des surfaces faisant face à la plaque d'extrémité, de telle façon que le tube puisse être inséré en douceur à l'intérieur du trou de réception de tube correspondant sans causer de flexion ou tout autre forme non recherchée de déformation du joint. En accord avec un deuxième aspect de la présente invention, il est prévu une méthode de fabrication des joints pour les échangeurs de chaleur comprenant une plaque d'extrémité ayant une pluralité de trous de réception de tubes, le joint ayant une partie intérieure s'étendant audelà d'une surface de la plaque d'extrémité, une partie extérieure s'étendant au-delà de la surface opposée à la plaque d'extrémité, et une partie de connexion tubulaire adaptée à l'intérieur de chacun des trous de réception de tube et s'étendant intégralement entre les parties intérieure et extérieure, la méthode comprenant les étapes de: réaliser un moule composé d'une paire de membres de moules relativement déplaçables à l'encontre et séparables l'un de l'autre et définissant jointivement entre ces deux membres une cavité de moulage complémentaire dans son contour à la forme du joint quand le moule est fermé, l'un des membres de moule ayant une conduite communiquant avec la cavité du moule; placer une plaque d'extrémité dans la cavité du moule; verser un composé de caoutchouc fondu à l'intérieur de la cavité du moule à travers la conduite tant que le moule est fermé; traiter le composé de caoutchouc tant que le moule est maintenu dans la condition fermée, en formant ainsi un joint moulé sur la plaque d'extrémité; et retirer le joint du moule alors que le moule est ouvert. En accord avec cette méthode, un joint de caoutchouc est intégralement moulé avec la plaque d'extrémité dans des conditions assemblées. Il en résulte, que les opérations ennuyeuses et consommatrices de temps d'assemblage du joint et de la plaque d'extrémité peuvent être évitées ainsi. De nombreux autres avantages et caractéristiques de la présente invention seront dévoilés en plus pour ceux versés dans l'art en faisant référence à la description détaillée et aux feuilles de dessins jointes qui se rapportent aux modes de réalisation structurels incorporant les principes de la présente invention telle que montrée grâce à des exemples illustrés. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages ce celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en section travers un échangeur de chaleur en accord avec la présente invention; - la figure 2 est une vue agrandie d'une section à travers une partie de l'échangeur de chaleur tel que montré à la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective fragmentaire d'une plaque d'extrémité de l'échangeur de chaleur; - la figure 4 est une vue en section à travers un moule et une plaque d'extrémité disposée à l'intérieur de celui-ci pour la formation d'un joint moulé sur la plaque d'extrémité; - la figure 5 est une vue agrandie en section à travers une partie d'un échangeur de chaleur convention- nel; - la figure 6 est une vue similaire à la figure 5, mais montrant un problème apparaissant quand un tube est assemblé avec une plaque d'extrémité dans un échangeur de chaleur conventionnel; et - la figure 7 est une vue similaire à la figure 2, mais montrant une partie d'un échangeur de chaleur modifié selon la présente invention. La présente invention sera décrite ci-dessous dans plus de détail en faisant référence à certains modes de réalisation préférés montrés dans les dessins joints. Tel qu'il est montré dans les figures de 1 à 3, un échangeur de chaleur comprend un premier et un second réservoirs la et lb respectivement et deux rangées de tubes parallèlement espacées 2, 2 (seulement les deux tubes adjacents des rangées sont représentés) joints avec et s'étendant entre les premier et second réservoirs la, lb pour la circulation d'un véhicule échangeur de chaleur. Chacun des tubes 2 a une multiplicité d'ailettes radiales 3 le long de sa longueur à des intervalles égaux. Le premier réservoir la a une admission 4 depuis laquelle le véhicule échangeur de chaleur est introduit à l'intérieur de l'échangeur de chaleur. Le véhicule échangeur de chaleur s'écoule successivement à travers le tube 2 (sur la partie droite dans la figure 1), le deuxième réservoir lb et le tube 2 (sur la partie gauche sur la figure 1) à l'intérieur du premier réservoir la depuis lequel le véhicule échangeur de chaleur est déchargé à travers un échappement 5. Le véhicule échangeur de chaleur lorsqu'il circule à travers l'échangeur de chaleur donne son énergie sous forme de chaleur à l'air passant autour des ailettes, ainsi en le réchauffant. Chacun des premier et second réservoirs la, lb est formé en matériau de résine synthétique et composé par un plateau d'extrémité 6 et un coffre de réservoir 7a, 7b joint l'un à l'autre par fusion ensemble de leurs parties du bord périphérique se faisant face sur toute leur longueur. Tel qu'il est montré dans la figure 1, le plateau d'extrémité 6 est de forme substantiellement rectangulaire allongée et a une partie de bord périphérique 8 et une partie en sangle d'une épaisseur réduite s'étendant vers l'intérieur de la partie en bord périphérique 8. La partie en sangle a deux rangées de trous de réception de tube 9 arrangés dans la direction longitudinale du plateau d'extrémité 6. Le coffre de réservoir 7a a une paroi de séparation 13 disposée entre les deux rangées de trou de réception de tube 9 dans l'accouplement du plateau d'extrémité 6. Chacune des extrémités de l'un des tubes 2 est jointe avec la plaque d'extrémité 6 avec un joint 11 disposé entre l'extrémité du tube et le plateau d'extrémité 6. Le joint 11 comprend une partie intérieure lia s'étendant au-delà d'une surface de la partie en sangle du plateau d'extrémité 6 jusqu'à la face intérieure du réservoir 6a, et une partie extérieure llb s'étendant au-delà de la surface faisant face à la partie en sangle jusqu'à une face extérieure du réservoir 6b, et une partie de connexion tubulaire lic adaptée dans chacun des trous de réception de tube 9 et s'étendant entre la partie intérieure lla et la partie extérieure llb. Les parties intérieure et extérieure lla, lid et la partie de connexion tubulaire lic sont en liaison intégrale les unes avec les autres. La partie intérieure lla du joint 11 s'étend substentiellement au-delà de la surface entière de la partie en sangle du plateau d'extrémité 6 et a une arrête longitudinale 12 s'étendant en alignement avec la projection longitudinale sur la sangle du plateau d'extrémité 6 pour retenir sur celui-ci la paroi de séparation 13 du coffre de réservoir 7a. Le joint 11 est moulé sur la plaque d'extrémité 6 dans une condition assemblée grâce à un moule 14 tel que montré à la figure 4. Le moule 14 est composé de membres de moule supérieur et inférieur 14a, 14b relativement déplaçables l'un à l'encontre et hors de l'autre et définissant jointivement entre ces deux membres une cavité de moulage 2636 130 complèmentaire par son contour à la forme du joint 11 quand le moule 14 est fermé. En fabriquant le joint 11, une plaque d'extrémité 6 est placée sur le membre de moule inférieur 14b et ensuite le moule 14 est fermé en retenant le plateau d'extrémité 6 à l'intérieur de la cavité de moulage 15, tel que montré à la figure 4. Ensuite, un composé à base de caoutchouc mculable est versé à l'intérieur de la cavité de moulage 15 à travers l'ouverture de remplissage 16 formée dans le membre de moule supérieur 14a alors que le moule 14 est fermé. Alors que l'on retient dans la position fermée le moule 14, le compcsé de caoutchouc versé est refroidi pour être traité, en formant ainsi un joint 11 intégralement moulé avec le plateau d'extrémité 6. Le moule 14 est ouvert, ensuite le joint 11 moulé sur le plateau d'extrémité 6 est oté du moule 14. Le joint 11 ainsi moulé couvre les surfaces faisant face à la partie en sangle du plateau d'extrémité 6 et la surface intérieure de chacun des trous de réception de tube 9, tel que montré à la figure 3. Pour assembler les tubes 2 avec le plateau d'extrémité 6, une extrémité de chacun des tubes 2 est insérée à l'intérieur des trous de réception de tube 9 (maintenant recouvert avec une partie de connexion tubulaire lic du joint 11) depuis la face extérieure 6b du plateau d'extrémité 6. Cette insertion peut être obtenue doucement et nettement même quand les parties de connexion lic sont poussées vers le haut par le bord supérieur du tube 2 parce que la partie de connexion llc faisant partie intégrale avec la partie extérieure 1lb est portée dans une position à l'encontre du déplacement. Quand l'extrémité du tube 2 s'étend radialement grâce à un outil adéquat tel qu'un poingon, non représenté, on peut ainsi joindre le tube 2 et le plateau d'extrémité 6 avec le joint 11 disposé entre ces deux éléments. La figure 7 montre une partie d'un échangeur de chaleur modifié selon la présente invention. L'échangeur de chaleur modifié est substantiellement le même que l'échangeur de chaleur tel que montré aux figures de 1 à 3, à l'exception près de ce que le plateau d'extrémité 6 est formé dans un feuillet de métal embouti au lieu d'être fait de résine synthétique. Dans chacune des illustrations représentant les modes de réalisation mentionnés ci-dessus, les réservoirs sont au nombre de deux et deux réservoirs tels que prévus la, lb sont interconnectés par les tubes droits 2, 2. En accord avec l'invention, l'un des réservoirs lb de l'échangeur de chaleur peut être omis et dans ce cas les tubes 2 sont pliés en forme de U ayant respectivement des extrémités se faisant face reçues dans les trous de réception de tube 9 dans un plateau d'extrémité 6 du réservoir la. Evidemment, différentes modifications et variations de la présente invention sont possibles à la lumière de l'enseignement ci-dessus. Il est par conséquent compréhensible que à l'intérieur du champ de l'invention, celle-ci peut être mise en pratique de façon différente de celle spécifiquement décrite. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Echangeur de chaleur caractérisé en ce qu'il comprend: (a) au moins un tube (2) pour le passage à travers de celui-ci d'un véhicule échangeur de chaleur; (b) un plateau d'extrémité (6) ayant au moins un trou de réception de tube (9) à l'intérieur duquel une extrémité dudit tube (2) est reçue; (c) un coffre de réservoir (7a, 7b) joint avec ledit plateau d'extrémité (6) pour constituer jointivement un réservoir (la); et (d) un joint (11) adapté sur ledit plateau d'extrémité (6) et ayant une partie intérieure (lia) s'étendant au-delà d'une surface dudit plateau d'extrémité (6) qui fait face audit coffre de réservoir (7a, 7b), une partie extérieure (llb) s'étendant au-delà de la surface faisant face à ladite plaque d'extrémité qui fait face en s'éloigant dudit coffre de réservoir, et une partie de connexion tubulaire (llc) adaptée audit trou de réception de tube (9) et s'étendant irtégralement entre ladite partie intérieure et ladite partie extérieure. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus, un plateau d'extrémité additionnel ayant au moins un trou de réception de tube (9), un coffre de réservoir additionnel (7b) joint avec ledit plateau d'extrémité additionnel pour constituer jointivement un réservoir additionnel (lb), et un joint additionnel (11) adapté au-delà dudit plateau d'extrémité additionnel et ayant une partie intérieure (l1a) s'étendant au-delà d'une surface dudit plateau d'extrémité additionnel qui fait face audit coffre de réservoir additionnel, une partie extérieure (llb) s'étendant au-delà de la surface faisant face audit plateau d'extrémité additionnel (6) qui fait face en s'éloignant dudit le coffre de réservoir additionnel, et une partie de connexion tubulaire (llc) adaptée audit trou de réception de tube (9) dans ledit plateau d'extrémité additionnel (6) et s'étendant intégralement entre ladite partie intérieure (11a) et ladite partie extérieure (llb) dudit joint additionnel (11), ledit tube ayant des extrémités opposées reçues dans lesdits trous de réception (9) à l'intérieur dudit plateau d'extrémité (6) et lesdits trous de réception (9) dans ledit plateau d'extrémité (6), respectivement. 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit plateau d'extrémité (6) ayant deux trous de réception de tube (9) à l'intérieur desquels les extrémités opposées des tubes (2) sont reçues. 4. Méthode pour fabriquer un joint (11) pour un échangeur de chaleur comprenant un plateau d'extrémité (6) ayant une pluralité de trous de réception de tube (9), ledit joint (11) ayant une partie intérieure (lia) s'étendant au-delà d'une surface du plateau d'extrémité (6), une partie extérieure (llb) s'étendant au-delà de la surface faisant face audit plateau d'extrémité (6), et une partie de connexion tubulaire (11c) adaptée à chacun des trous de réception des tubes (9) et s'étendant intégralement entre ladite partie intérieure (lia) et ladite partie extérieure (l1b), ladite méthode comprenant les étapes de: (a) prévoir un moule (14) composé d'une paire de membres de moule (14a, 14b), relativement déplaçables à l'encontre et en s'éloignant l'un de l'autre et définissant jointivement entre ces deux membres une cavité de moule (15) complémentaire au contour de la forme du joint (11) quand le moule (14) est fermé, l'un des membres de moule (14a) ayant une ouverture de communication (16) avec la cavité de moule (15); 2636 130 (b) placer un plateau d'extrémité (6) dans la cavité de moule (15); (c) verser un composé de caoutchouc à moulage à l'intérieur de la cavité de moule (15) à travers l'ouverture (16) alors que le moule (14) est fermé; (d) traiter le composé de caoutchouc alors que l'on garde le moule (14) dans une condition fermée, formant ainsi un joint (11) moulé sur un plateau d'extrémité (6); et (e) retirer le joint (11) du moule (14) alors que le moule (14) est ouvert.