Brevet FR2639099A1 — publié le 19900518

1' La présente invention concerne un échangeur de chaleur comprenant au moins une joue rapportée sur une de ses faces latérales, notamment radiateur de refroidissement et un procédé de réalisation d'un tel éechangeur. Une joue est habituellement rapportée sur une face latérale d'un faisceau de tubes munis d'ailettes disposées, soit perpendiculairement au sens longitudinal des tubes en étant fixées à ceuxci par brasage ou assemblage mécanique, soit globalement parallèlement audit sens en étant fixées à ceux-ci par brasage, les extrémités dudit faisceau étant aptes à traverser à étanchéité une plaque à trous ou plaque collectrice recouverte à étanchéité sur une boite collectrice de fluide fixée à ladite plaque collectrice par tous moyens appropriés tel qu'assemblage mécanique. La joue, généralement disposée sur chaque face latérale du faisceau de tubes à ailettes, est raccordée à la plaque collectrice, comme décrit dans la demande FR-A-2.254.771 déposée le 13 décembre 1973, par engagement mutuel de pattes issues du bord extrême latéral de la plaque collectrice et d'encoches prévues sur la joue, les pattes étant repliées au-dessous d'un épaulement prévu sur ladite joue en solidarisant celle-ci avec la plaque collectrice. Cette joue ainsi solidarisée sert, d'une part, d'entretoise entre les plaques collectrices afin de maintenir ces dernières équidistantes l'une de l'autre lors des différentes manipulations nécessaires au processus de brasage par exemple et, d'autre part, de support et de maintien d'organes accessoires liés au radiateur, tel qu'un groupe moto-ventilateur, et/ou de fixation dudit échangeur sur le véhicule. La liaison, comme précédemment décrite, de la joue avec la plaque collectrice présente néanmoins certains désavantages. En effet, l'opération de pliage des pattes nécessite l'application d'efforts mécaniques sur les extrémités latérales de la plaque collectrice en entraînant une déformation de ladite plaque en formant une partie bombée dans la zone comprise entre les deux points d'application des efforts, cette déformation pouvant nuire, lors de l'opération de brasage, à la bonne tenue de la brasure entre les tubes et la plaque collectrice. En outre, cette disposition de pattes issues directement de la plaque collectrice supprime la possibilité de lier la boite collectrice avec la plaque collectrice par une agrafe de liaison, comme celle décrite dans la demande FR-A-2.550.328 déposée le 4 août 1983, qui peut s'avérer nécessaire lorsque l'on désire effectuer des réparations au niveau de la boite collectrice. De plus, dans le cas o l'échangeur ainsi constitué est utilisé en tant que radiateur de refroidissement du moteur d'un véhicule automobile, ce radiateur est soumis à des chocs thermiques, essentiellement lors de la phase de démarrage du véhicule, dans laquelle le radiateur n'est alimenté par le fluide à refroidir que lorsque celuici a atteint un seuil de température assez élevé. Dans ce cas, les tubes de mince épaisseur du faisceau, qui sont à une température sensiblement ambiante, sont brutalement parcourus par le fluide à température élevée en s'échauffant rapidement et se dilatent en conséquence, alors que les joues latérales, qui ne sont pas en contact direct avec le fluide, ne sont échauffées que beaucoup plus tardivement et se dilatent elles aussi en conséquence. Ainsi ce phénomène se concrétise par des forces de dilatation au niveau de la liaison tubes-plaque collectrice en décalage par rapport à celle de la liaison joues-collecteur, ce décalage créant un risque de rupture des tubes, notamment au niveau de la plaque collectrice. La présente invention se propose de remédier aux inconvénients précédemment décrits en proposant une liaison entre la joue et la plaque collectrice sûre, de réalisation simple, tout en permettant de réaliser la liaison boite à eau-collecteur de maniere souhaitée et la liaison plaque-collecteur-tubes de manière efficace. Suivant l'invention, un échangeur de chaleur, notamment sur un radiateur de refroidissement, comportant un faisceau de tubes à ailettes, au moins une joue latérale disposée sur la face latérale dudit faisceau et au moins une plaque collectrice apte à être traversée par une extrémité du faisceau de tubes en étant fixée par la joue, ladite plaque collectrice étant recouverte à étanchéité par une boite collectrice en délimitant un volume intérieur, est caractérisée en ce que la joue est pourvue de moyens de fixation traversant la plaque collectrice et débouchant dans le volume intérieur. Grâce & cette disposition, les moyens de fixation sont en contact avec le fluide à refroidir et permettent de ce fait une dilatation plus rapide de la joue en transmettant la chaleur véhiculée par ledit fluide, ce qui réduit le décalage entre les dilatations des tubes et de la joue. Suivant une autre caractéristique, la plaque collectrice porte des moyens de réception des moyens de fixation. Suivant une autre caractéristique, les moyens de fixation consistent en au moins une patte. Suivant une autre caractéristique, les moyens-de réception consistent en une lumière. Grâce à ces caractéristiques, la plaque collectrice est verrouillée sur la joue d'une manière sûre et efficace. Les autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la lecture de la description qui va suivre en se référant aux dessins annexes sur lesquels: - la figure 1 est une vue partielle en coupe montrant la liaison, selon l'invention, de la joue dans la plaque collectrice; - la figure 2 est une vue partielle selon la flèche A de la figure 1; - la figure 3 est une vue montrant le détail de l'extrémité de la joue relative aux figures 1 et 2 permettant la liaison selon l'invention; - la figure 4 est une vue montrant une variante de l'extrémité de la joue; - la figure 5 est une vue partielle montrant une variante de liaison de la joue avec la plaque collectrice; - la figure 6 est une vue selon la flèche B de la figure 5. Les figures 1 et 2 montrent un échangeur de chaleur, notamment un radiateur de refroidissement pour véhicule automobile, dans lequel un faisceau 1 de tubes 2 parallèles entre eux et munis d'ailettes dissipatrices 3, ici disposées parallèlement au sens longitudinal desdits tubes en étant fixées à ceux-ci par brasage, débouche à étanchéité dans au moins une plaque collectrice 4 dont la face interne 4' est apte & être recouverte à étanchéité par une boite collectrice de fluide 5 en délimitant un volume intérieur V compris entre ladite boite et la face interne de ladite plaque collectrice. Comme mieux visible sur les figures, la plaque collectrice 4 est de forme générale rectangulaire, la partie apparaissant sur la figure 2 étant l'un de ses petits côtés ou bord latéral, et est constituée d'une partie centrale 6 pourvue d'une multiplicité d'alésages 7 destinés à être traversés de-manière étanche par les extrémités libres des tubes 2 du faisceau 1 et d'une rainure périphérique extérieure 8 à fond plat 9 limitée intérieurement par un flanc interne 10 raccordé a la partie centrale 6 et extérieurement par un flanc externe 10'. La rainure 8 est apte à recevoir un joint d'étanchéité 11 de forme sensiblement identique à celle de ladite rainure et destinée à assurer l'étanchéité entre la plaque collectrice 4 et la boite collectrice de fluide 5 par appui de la portée 12, que présente le bord intérieur périphérique 13 de ladite boîte, sur le joint 11, de manière à comprimer celui-ci entre ladite portée et le fond 9 et les flancs 10,10' de la rainure 8. De préférence, comme montré sur la figure 1, la boîte 5 est liée de manière fixe et étanche à la plaque collectrice 4 par une agrafe 14 qui comporte un dos 15 à partir duquel font saillies des pattes inférieures 16 s'appuyant sur la face externe du fond 9 et des pattes supérieures 17 s'appuyant sur la face opposée à la portée 12 que présente le bord 13. De façon connue en soi, le faisceau 1 peut être muni de deux plaques collectrices 4 disposées chacune à une extrémité dudit faisceau en étant traversées par les extrémités des tubes 2, lesdites plaques collectrices étant reliées l'une à l'autre par des joues 20, disposées sur chaque face latérale du faisceau 1 en formant, d'une part, un moyen d'entretoisement entre les plaques collectrices.et, d'autre part, un moyen de support ou de maintien comme précédemment décrit. Suivant l'invention, la joue 20 est munie de moyens de fixation 21 traversant la plaque collectrice 4 et débouchant dans le volume intérieur V délimité par ladite plaque et la boite collectrice de fluide 5. Plus précisément, comme mieux visible sur la figure 3, la joue 20 est de forme sensiblement rectangulaire à grands côtés 22 et à petits côtés 23. A partir des petits côtés 23 s'érigent, dans la même direction générale que celle de la joue 20, au moins une patte 24, ici deux, servant de moyens de fixation sur la plaque collecltrice. A titre d'exemple, les pattes 24 sont de forme générale rectangulaire dont l'extrémité libre est conformée selon une partie semi-circulaire 25, cette partie facilitant le positionnement et la traversée de la plaque collectrice. Pour ce faire la plaque collectrice 4 est munie de moyens de réception des moyens de fixation de la joue consistant, ici, en deux lumières 26, prévues entre les tubes 2 les plus proches du bord latéral de ladite plaque et ledit bord latéral, lesdites lumières ayant une direction générale sensiblement parallèle audit bord latéral. Ces lumières 26 ont une forme et des dimensions sensiblement identiques a celles d'une section des pattes 24 passant par un plan parallèle au petit côté 23 en étant situé au voisinage dudit côté et sont disposées à la même distance l'une de l'autre que la distance séparant les deux pattes 24. De préférence, comme visible sur les figures 1 et 3, la joue 20 possede une partie 27 en forme de lyre pouvant aider à la dilatation de ladite joue. Pour monter l'échangeur, on procède de la façon suivante: Apres avoir constitué le faisceau 1 de tubes 2 à ailettes 3, les joues 20 sont disposées sur les faces latérales dudit faisceau de façon à ce que les plus grandes faces desdites joues s'appuient sur lesdites faces latérales, en ayant leurs pattes 24 dirigées vers les extrémités dudit faisceau. Une fois cet ensemble constitué, une plaque collectrice 4 est amenée sur chaque extrémité du faisceau de manière à ce que les extrémités 25 des pattes 24 se 7- trouvent en concordance avec les lumières-26 de ladite plaque en prépositionnant ladite plaque par rapport aux extrémités des tubes 2 et le mouvement est poursuivi jusqu'à ce que la face externe, dirigée vers le faisceau 1, de la plaque collectrice 4, vienne buter sur la tranche du côté 23 de la joue 20, formant ici une portée 28 confondue avec ladite tranche, en ayant au préalable facilité la traversée de ladite plaque par les extrémités des tubes 2. Une fois cette position atteinte, les pattes 24 sont déformées de façon à immobiliser la plaque collectrice entre la portée 28 et ces mêmes pattes. En pratique, à titre d'exemple, les pattes 24 sont pliées sensiblement orthogonalement par rapport à la direction générale de la joue 20 de manière à ce que l'une des faces frontales desdites pattes prennent appui sur la face interne 4' de la plaque collectrice 4 en bloquant celle-ci entre la portée 28 et les faces frontales des pattes 24 en appui. Ainsi, dans le cas o il est prévu une plaque collectrice 4 à chaque extrémité du faisceau 1, le mode opératoire précédemment décrit s'applique à chaque plaque collectrice, celles-ci étant liées ainsi l'une à l'autre, d'une manière inamovible, par la joue 20 formant entretoise en constituant un ensemble rigide facilement manipulable lors de la continuation du processus élaboratoire. L'ensemble ainsi formé est éventuellement brasé ou soudé de manière, d'une part, à lier les parties constitutives les unes aux autres et, d'autre part, à assurer l'étanchéité tant au niveau de la jonction des tubes 2 et de la plaque collectrice, qu'au niveau de la liaison des pattes 24 de la joue 20 avec la même plaque collectrice. En phase terminale, le joint d'étanchéité 11 est mis en place dans la rainure 8 de la plaque collectrice 4, la boite collectrice 5 est emboîtée par son bord périphérique 13 dans cette rainure et est liée de manière fixe et étanche à ladite plaque par la mise en place d'agrafes 14. Une fois que cet échangeur ainsi constitué est mis en fonctionnement, le fluide & refroidir se trouvant dans le volume V circule non seulement dans les tubes 2 en leur communiquant des calories à évacuer, mais transmet aussi des calories à la joue 20 par l'intermédiaire de ses pattes 24 baignant dans le fluide, ce qui ne peut que diminuer les écarts de dilatation entre les tubes 2 et la joue 20. Les figures 4, 5 et 6 représentent une variante de réalisation de l'extrémité de la joue et pour cela comporte sensiblement les mêmes indices que les figures précédemment décrites. Ainsi la joue 20 comporte une patte 24, ici de forme rectangulaire et de hauteur légèrement supérieure à l'épaisseur de la plaque collectrice 4, et une portée 28 disposée à distance du petit côté 23 de ladite joue. De même, la plaque collectrice 4 porte une lumière 26, prévue d'une manière identique à celle décrite précédemment et de forme et de dimensions identiques à celles d'une section de la patte 24 passant par un plan parallèle à la portée 28 en étant située au voisinage de ladite portée. Le processus opératoire précédemment décrit s'applique également à cette variante, excepté dans la façon de déformer la patte 24. Comme mieux visible sur les figures 5 et 6, la patte 24 est soumise à une augmentation dimensionnelle 30 permettant d'immobiliser la plaque collectrice 4 sur la joue 20. En pratique cette augmentation dimensionnelle consiste en un poinçonnage 31, formé par une opération de repoussage de matière grâce à la pénétration d'un pointeau dans la tranche 32 de la patte 24, parallèle à la plaque 4. Cette opération permet de repousser une partie de la matière constitutive de la patte 24 au-delà de ses faces frontales de manière à créer deux parois minces semi-coniques 33,34 se rejoignant diamétralement au niveau de la patte 24 en formant un évidement 35. Ainsi la plaque collectrice 4.est immobilisée entre la portée 28 et les parois 33,34 que comporte la patte 24. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits, mais englobe toutes variantes. Notamment la déformation de la patte 24, apres avoir traversé la la plaque collectrice 4, peut consister en une opération de vrillage ou de matage. En outre, il peut être envisagé que la fixation et l'étanchéité de la boite collectrice 5 sur la plaque collectrice 4 puisse se faire par une opération de brasage, ce qui permet, d'une part, de supprimer le joint 11 et l'agrafe 15 et, d'autre part, d'effectuer une seule opération de brasage permettant d'associer toutes les parties constitutives de l'échangeur ainsi formé. REVENDICATIONS 1) Echangeur de chaleur, notamment sur un radiateur de refroidissement, comportant un faisceau (1) de tubes (2) à ailettes (3), au moins une joue latérale (20) disposée sur la face latérale dudit faisceau et au moins une plaque collectrice (4) apte à être traversée par une extrémité du faisceau (1) de tubes (2) en étant fixée par la joue (20), ladite plaque collectrice étant recouverte à étanchéité par une boîte collectrice (5) en délimitant un volume intérieur (V), caractérisée en ce que la joue (20) est pourvue de moyens de fixation (21) traversant la plaque collectrice (4) et débouchant dans le volume intérieur (V). 2) Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque collectrice porte des moyens de réception (26) des moyens de fixation (21). 3) Echangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens de fixation consistent en au moins une patte (24). 4) Echangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de réception consistent en une lumière (26). 5) Echangeur de chaleur selon la revendication 4, caractérisée en ce que les lumières (26) sont prévues-au voisinage du bord latéral de la plaque collectrice (4). 6) Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'une des faces frontales de la patte (24) s'appuie sur la face interne (4') de la plaque collectrice (4). 7) Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la patte (24) présente un poinçonnage (31). 8) Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la lumière il (26) est de forme et de dimensions sensiblement identiques a celle de la section de la patte (24). 9) Procédé de réalisation d'un échangeur de chaleur, notamment un radiateur de refroidissement, comportant un faisceau (1) de tubes (2) a ailettes (3), au moins une joue latérale (20) disposée sur la face latérale dudit faisceau et au moins une plaque collectrice (4) apte à être traversée par une extrémité du faisceau (1) de tubes (2) en étant fixée par la joue (20), ladite plaque collectrice étant recouverte à étanchéité par une boite collectrice (5) en délimitant un volume intérieur (V), caractérisé en ce que, avant de recouvrir la plaque collectrice (4) par la boite collectrice (5), la joue (20) comportant des moyens de fixation (21) traverse ladite plaque dans une région incluse dans le volume (V) délimité ultérieurement par ladite boîte et la plaque (4), et en ce que la joue (20) est fixée à la plaque collectrice (4) par déformation desdits moyens de fixation. 10) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étanchéité et la liaison des divers éléments constitutifs de l'échangeur sont assurées par une opération de brasage ou de soudage.