Brevet FR2654815A1 — publié le 19910524

La présente invention se rapporte à un échangeur de chaleur à assemblage d'éléments tubulaires emboîtés, notamment pour véhicules automobiles. Il est connu d'après le document DE-A-34 13 999 publié le 7 novembre 1985, un échangeur de chaleur dans lequel un faisceau de tubes à ailettes comporte des premiers éléments tubulaires constitués d'une série de jeux de tubes, droits ou en épingles, les jeux de tubes étant réliés entre eux par un deuxième élément tubulaire constitué par des tubes de forme cintrée formant crosse de liaison de façon à pouvoir former une circulation étanche du fluide circulant dans le circuit de tubes ainsi formé. Un tel échangeur peut être utilisé pour la circulation d'un fluide frigorigène dans un échangeur à changement de phases de fluide, comme un évaporateur ou un condenseur, notamment pour la climatisation de véhicules automobiles. Comme mentionné dans ce document, il est prévu, pour assurer l'étanchéité de l'assemblage des tubes et des crosses, que ledit assemblage soit assuré par une liaison étanche telle qu'une liaison par brasage. Pour ce faire, il est prévu que les extrémités droites des crosses soient emboîtées dans les extrémités ouvertes des jeux de tubes correspondants et de procéder à la liaison étanche de cet assemblage par une opération de brasage telle qu'un passage dans un bain de brasure permettant l'apport de ladite brasure à l'extrémité des jeux de tubes et cela entre les parois extérieures des extrémités droites des crosses et les parois internes des jeux de tubes correspondantes, ces parois étant généralement évasées de façon à obtenir un diamètre plus grand que la paroi extérieure des extrémités droites de la crosse pour créer un espace apte à laisser pénétrer la brasure. Cependant, il se pose le problème d'éviter de piéger d'éventuelles bulles d'air entre les parties emboîtées et l'extrémité ouverte des jeux de tubes lors de la pénétration de la brasure dans l'espace créé. Le document susmentionné propose de prévoir, sur les extrémités droites de la crosse, deux évents diamétralement opposés, formés par un enfoncement radial partiel de la paroi des extrémités droites de la crosse et ceci en direction axiale de façon à établir une communication entre l'extrémité ouverte évasée de chaque tube des jeux de tubes, l'assemblage entre les extrémités droites des crosses et la partie du tube de chaque jeu située au-delà de l'assemblage crosse-tube. De cette manière l'air emprisonné entre la partie assemblée crosse-tube et la brasure pénétrant dans l'extrémité ouverte du tube peut librement s'échapper par ces évents. Néanmoins, la disposition de ces évents présente quelques inconvénients. En effet, ces évents, de par leurs avancements à l'intérieur de la crosse, entraînent une perturbation de la circulation du fluide frigorigène circulant dans le circuit ainsi constitué et diminue la performance de l'échangeur ainsi formé. De plus, il est prévu deux évents qui s'avèrent insuffisants car il peut subsister des bulles d'air, situées dans des régions éloignées desdits évents qui se retrouvent emprisonnées entre les parois des tubes et des crosses et la brasure. La présente invention se propose de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus en présentant un échangeur de chaleur comportant un assemblage crosse-tube permettant la totale évacuation des éventuelles bulles se trouvant dans ledit assemblage. Suivant l'invention, un échangeur de chaleur, notamment pour véhicules automobiles, comportant un faisceau de tubes à ailettes présentant une pluralité d'assemblages d'éléments tubulaires, lesdits assemblages étant formés par l'emboîtement de l'un des éléments tubulaires dans l'autre des éléments et par une liaison inamovible entre lesdits éléments, est caractérisé en ce que l'un des éléments tubulaires présente une partie en section de forme polygonale s'emboîtant dans l'autre des éléments tubulaires présentant une section circulaire. Grâce à l'invention, lors de l'assemblage des crosses avec les tubes il se crée une multiplicité de canaux d'évacuation d'air au niveau des éléments assemblés, ces canaux ne gênant en rien la libre circulation du fluide frigorigène à l'intérieur du circuit de tubes ainsi formé, et en permettant une évacuation des bulles d'air régulièrement répartie circonférentiellement. Les autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple, et en se référant aux desssins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue partielle schématique d'un échangeur de chaleur; la figure 2 est une vue partielle schématique selon la ligne AA de la figure 1; la figure 3 est une variante de la figure 2; la figure 4 montre l'échangeur de chaleur lors de son procédé de liaison inamovible; la figure 5 montre une réalisation préférentielle de l'invention; la figure 6 est une vue en coupe partielle selon la ligne BB de la figure 5; la figure 7 est une vue en coupe partielle selon la ligne CC de la figure 6 et représente un élément de l'échangeur de chaleur selon l'invention. En se référant à la figure 1, il est montré un échangeur de chaleur, tel qu'un échangeur pour la circulation d'un fluide à transformation de phases plus communément appelé évaporateur ou condenseur. Cet échangeur est constitué d'un faisceau 1 de tubes 2 à ailettes 3, ledit faisceau comportant des jeux de tubes 2 qui peuvent être constitués chacun seulement par deux tubes, par exemple pliés en épingle, ou par des jeux de deux tubes; les tubes constituant chaque jeu étant reliés par des tubes cintrés en forme de U 4 dénommés ci-après crosses. Dans la suite de la description, il est considéré que le premier élément tubulaire est constitué par les tubes 2 et que le deuxième élément tubulaire est constitué par les crosses 4, mais il peut être envisagé que l'inverse soit réalisé. Les extrémités libres 5 des jeux de tubes 2 sont conformées dans la zone de leur embouchure de manière à présenter un premier évasage 6 formant un épaulement conique 7, ledit évasage se poursuivant par un deuxième évasage 8 de plus grand diamètre que le premier évasage, ledit second évasage débouchant à l'embouchure de l'extrémité libre 5. Pour établir l'assemblage entre les éléments tubulaires constitués d'une part par les jeux de tubes 2 et d'autre part les parties droites 9 des crosses 4, il est prévu d'emboîter chaque extrémité libre 10 des crosses 4 dans l'extrémité libre 5 des tubes 2 de manière à ce que l'embouchure de l'extrémité libre 10 vienne s'appuyer sur l'épaulement conique 7 du premier évasage 6. Lors de cet emboîtement les extrémités libres 10 des crosses 4 sont ajustées dans le premier évasage 6 et il est créé au niveau de l'assemblage des deux éléments tubulaires 2 et 4, un espace libre 11 entre la paroi 12 externe de la partie droite 9 de la crosse 4 et la paroi 13 interne du second évasage 8. Cet espace ainsi créé est apte à recevoir un moyen de liaison entre les deux éléments tubulaires 2 et 4, tel que par exemple, une brasure permettant de relier de manière étanche et inamovible l'un 2 des éléments tubulaires avec l'autre 4 des éléments tubulaires. Comme mieux représenté sur la figure 2, l'extrémité libre 10 des parties droites 9 des crosses 4 présentent au niveau de leur emboîtement avec la première partie évasée 6, une partie 14 de forme polygonale, ici hexagonale de façon à former une multiplicité de passages entre la paroi 16 interne du premier évasage 6 et l'extérieur des faces 17 de la partie hexagonale 14, la plus grande longueur diamétrale de la partie 14 correspondant sensiblement au diamètre interne de l'évasage 6. En pratique, cette partie de forme hexagonale 14 est formée de manière à ce que le diamètre interne du tube 2 soit tangent avec l'intérieur de chaque face 15 de ladite partie hexagonale ce qui permet d'obtenir une continuité entre le tube 2 et la partie 14. Dans un mode de réalisation préféré, la partie hexagonale 14 est prévue au niveau du premier évasage 6 de l'extrémité libre 5 du tube 2, comme cela est mieux visible sur les figures 3 et 4. Grâce à cette disposition, l'opération d'élaboration de la partie hexagonale sur l'extrémité libre 10 des parties droites 9 de la crosse 4 est supprimée et il peut être profité de la réalisation du premier évasage 6 pour le conformer sous forme polygonale, en l'occurrence hexagonale 14. Ainsi en se référant plus particulièrement à la figure 3, après l'emboîtement de l'extrémité libre 10 des parties droites 9 de la crosse 4, qui est de ce fait de même section que le reste de la crosse, dans chaque extrémité libre 5 des tubes 2, et plus particulièrement dans la première partie évasée 6 de forme hexagonale, il subsiste également des passages 15 formés entre l'extérieur de la paroi 12 et l'intérieur de chaque face 17 de la partie hexagonale 14. De même subsiste, après emboîtement, l'espace 11 entre l'extérieur de la paroi 12 des parties droites 9 de la crosse 4 et l'intérieur de la paroi 13 du deuxième évasage 8, espace apte à être utilisé ultérieurement par le moyen de liaison étanche. L'utilisation des passages 15 ainsi créés est explicitée maintenant à partir de la figure 4 montrant un exemple de réalisation pour l'apport de matière de liaison étanche dans l'espace libre il précédemment défini. Ainsi, chaque crosse 4 est assemblée avec le jeu de tubes 2 correspondant de manière à ce que les extrémités libres 10 soient emboîtées d'une manière ajustée avec les parties hexagonales 14 portées par les premiers évasages 6 des tubes 2. Après cette opération, l'emboîtement ainsi effectué est plongé dans une direction verticale, dans un bain de brasage de manière à ce que la brasure puisse pénétrer dans l'espace 1 l précédemment décrit. Lors de ce mouvement, l'air compris entre l'emboîtement des deux éléments tubulaires 2,4 et la brasure commençant à pénétrer dans l'espace 11, est chassé vers les passages 15 et peut s'échapper par l'intermédiaire desdits passages de manière à s'évacuer ensuite. De ce fait, après la totalité du bain, il ne subsiste aucun risque d'obtenir des poches d'air ou des bulles d'air dans l'espace libre 11. On se réfère maintenant aux figures 5 à 7 qui montrent un autre exemple de réalisation préférentielle de l'invention et qui reprend les mêmes éléments que ceux décrits jusqu'à présent et en conséquence comportent les mêmes références. Dans le cas des figures 5 à 7, la partie 14, ici hexagonale, est portée par le premier évasage 6 de l'extrémité 5 du tube 2, ledit évasage formant un épaulement conique 7 avec le reste du tube. Comme mieux visible sur la figure 7, au moins une intersection entre deux faces consécutives 17 de la partie 14 se poursuit dans l'épaulement conique 7 en créant un canal 18 dans cet épaulement. De préférence, comme mieux visible sur la figure 6, les intersections entre deux faces 17 consécutives de la partie 14 ne sont plus des arêtes vives mais sont constituées par des portions de parois cylindriques 19 reliant les faces consécutives. Ainsi ce sont trois portions de parois cylindriques 19, ici disposées à 120 l'une de l'autre, qui se poursuivent dans un épaulement conique 7 pour créer des canaux 18. De cette manière, les canaux 18 sont une continuité des portions de parois 19 dans l'épaulement conique 7 créant ainsi des canaux 18 régulièrement répartis. Il est créé ainsi lors de l'emboîtement de la crosse 4 dans le tube 2, (fig 6) six passages de communication 15 dont trois débouchent plus en avant dans la direction du faisceau de tubes par les canaux 18. De cette manière, lors de l'apport de matière de liaison étanche dans l'espace 11, comme précédemment décrit, les canaux 18 vont aider à l'évacuation de l'air emprisonné dans l'espace 11. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisations décrits mais englobe toutes variantes. Notamment, comme précédemment mentionné, les premier et second évasages peuvent être portés par les parties droites 9 des crosses 4 ainsi que la partie hexagonale 14 dans le premier évasage, le tube 2 présentant, dans ce cas, une section circulaire. REVENDICATIONS 1) Echangeur de chaleur, notamment pour véhicules automobiles, comportant un faisceau ( 1) de tubes ( 2) à ailettes ( 3) présentant une pluralité d'assemblages d'éléments tubulaires ( 2,4) par emboîtement d'un premier élément tubulaire ( 2,4) dans un second élément tubulaire ( 4,2) et par une liaison inamovible entre lesdits éléments tubulaires, caractérisé en ce que l'un des éléments tubulaires ( 2,4) présente une partie de forme polygonale ( 14) s'emboîtant dans l'autre des éléments tubulaires ( 4,2) présentant une section circulaire. 2) Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de forme polygonale ( 14) a une section hexagonale. 3) Echangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie ( 14) est conformée dans l'extrémité libre ( 5) d'un des éléments tubulaires en forme de tubes ( 2). 4) Echangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le partie ( 14) est portée par les parties droites ( 9) d'un des éléments tubulaires en forme de crosses ( 4). ) Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la partie ( 14) est conformée dans un premier évasage ( 6). 6) Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie ( 14) se poursuit en direction de l'extrémité libre ( 5,10) de l'élément tubulaire ( 2,4) par un second évasage ( 8) de plus grande longueur diamétrale que la partie ( 14). 7) Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'emboîtement de la partie ( 14) de l'un des éléments tubulaires ( 4,2) avec l'autre des éléments ( 2,4) permet de créer des passages de communication ( 15). 8) Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins une intersection de deux faces consécutives ( 17) de la partie ( 14) se poursuit en direction d'un épaulement ( 7), délimitant le premier évasage ( 6) avec le reste du tube ( 2), en créant un canal ( 18). 9) Echangeur selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'intersection au moins de deux faces successives ( 17) de la partie ( 14) sont reliées l'une à l'autre par des portions de parois cylindriques ( 19). ) Echangeur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le canal ( 18) est porté par la portion de paroi ( 19).