Brevet FR2690228A1 — publié le 19931022

Echangeur de chaleur à tubes agrafés. en particulier pour véhicules automobiles L'invention concerne un échangeur de chaleur à tubes agrafés pouvant constituer notamment un radiateur de refroidissement pour un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. On connaît déjà, par exemple d'après le brevet français n 1 434 986, un échangeur de chaleur comportant au moins une rangée de tubes agrafés munis d'ailettes et formant un faisceau, ces tubes s'étendant dans des directions parallèles entre elles et comportant chacun un côté agrafé. Dans les échangeurs de chaleur connus de ce type, les tubes agrafés sont obtenus par mise en forme, au moyen de jeux de molettes appropriés, d'une bande métallique de faible épaisseur dont les bords sont repliés, puis rapprochés et enfin sertis. On réalise ainsi de cette manière des tubes à parois minces qui ont généralement une section oblongue délimitée par deux grands côtés et deux petits côtés. En ce cas, le côté agrafé correspond généralement à l'un des petits côtés de la section oblongue. Les échangeurs de chaleur à tubes agrafés ont pour inconvénient principal d'être fragiles et sensibles aux chocs en raison du fait qu'ils ont des parois minces et qu'ils sont disposés, généralement à l'avant du véhicule pour bénéficier de la meilleure ventilation possible. Il faut alors prévoir une grille ou autre dispositif de protection pour empêcher que des projectiles, par exemple des cailloux ou des gravillons, puissent venir frapper et endommager les tubes du faisceau, lorsque l'échangeur de chaleur est installé sur un véhicule automobile. Ceci est notamment le cas lorsque l'échangeur de chaleur équipe un camion ou un tracteur agricole. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités. C'est en particulier un but de l'invention de procurer un échangeur de chaleur à tubes agrafés qui peut être protégé efficacement contre des impacts d'origines diverses et cela sans qutil soit nécessaire de munir l'échangeur de chaleur d'un dispositif de protection quelconque. L'invention propose à cet effet un échangeur de chaleur à tubes agrafés, du type défini en introduction, dans lequel les tubes d'une même rangée ont une orientation choisie pour que leurs côtés agrafés respectifs soient tous dirigés sur une même face du faisceau. Etant donné que les côtés agrafés des tubes sont formés par des bords repliés dont l'épaisseur atteint généralement de deux à quatre fois celle de la bande métallique dont est formé le tube, ils possèdent une résistance beaucoup plus grande que les autres côtés de la section du tube. Ainsi, en donnant aux tubes d'une même rangée une même orientation choisie, leurs côtés agrafés respectifs, qui sont les plus résistants, sont dirigés sur une même face du faisceau, à savoir une face qui est susceptible de recevoir des impacts de la part de projectiles divers lorsque l'échangeur de chaleur est ensuite monté sur un véhicule automobile. Lorsque la rangée de tubes est adjacente à une face d'extrémité du faisceau, les côtés agrafés des tubes de la rangée sont dirigés sur cette face d'extrémité. Dans le cas d'un échangeur de chaleur comprenant deux rangées de tubes, et donc deux faces d'extrémité opposées du faisceau, les côtés agrafés des tubes d'une rangée sont dirigés vers la face d'extrémité correspondante du faisceau, tandis que les côtés agrafés des tubes de l'autre rangée sont dirigés vers l'autre face d'extrémité du faisceau. Ainsi, les tubes du faisceau se trouvent protégés sur les deux faces d'extrémité du faisceau, c'est-à-dire sur ses deux grandes faces. De plus, on peut avoir ainsi les côtés agrafés des tubes dans le même plan que l'extrémité des intercalaires. Dans le cas où l'échangeur de chaleur comporte plus de deux rangées de tubes, les tubes de la ou des rangées intermédiaires ne nécessitent pas de protection particulière et leur orientation importe peu. Selon une autre caractéristique de l'invention, les tubes ont une section transversale oblongue, délimitée par deux côtés longs et deux côtés courts, le côté agrafé de chaque tube correspondant à l'un des deux côtés courts. Ces tubes peuvent avoir des sections transversales de formes diverses, par exemple de forme ovale, elliptique ou aplatie. Dans la description qui suit, donnée seulement à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 montre, en section transversale, un tube agrafé propre à faire partie d'un échangeur de chaleur selon l'invention - la figure 2 est une vue partielle avec coupe partielle, d'un échangeur de chaleur à deux rangées de tubes agrafés selon l'invention ; - la figure 3 est une vue en coupe partielle selon la ligne III III de la figure 2 ; et - la figure 4 est une vue en coupe transversale partielle d'un échangeur de chaleur selon l'invention. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente, en section transversale, un tube agrafé 10 possédant deux côtés longs opposés 12 et 14 de configuration rectiligne et deux côtés courts opposés 16 et 18 de configuration cintrée. Le tube 10 est obtenu à partir d'une bande métallique délimitée par deux bords parallèles 20 et 22. Cette bande métallique est avantageusement en cuivre ou en alliage de cuivre et de zinc, revêtue sur ses deux faces d'un alliage de brasage. La bande métallique est initialement plate et elle est ensuite mise en forme, au moyen de jeux de molettes appropriés, en sorte que ses deux bords 20 et 22 soient repliés, puis rapprochés et enfin sertis comme montré à la figure 1. Dans l'exemple, le bord 20, qui prolonge le côté 12, est replié une seule fois à la manière d'un U et il en est de même pour le bord 22 qui prolonge le côté 14. Ainsi, le côté agrafé, qui correspond au petit côté 18, comprend quatre épaisseurs de paroi, au lieu d'une épaisseur de paroi, comme les côtés longs 12 et 14 et le côté court 16. La fabrication d'un tube agrafé, tel que représenté à la figure 1, est en elle-même connue, par exemple d'après le brevet français 1 434 986, cité précédemment. L'invention part de cette constation que le côté agrafé 18 du tube 10 est particulièrement résistant puisqu'il comporte au moins deux épaisseurs de parois et, dans l'exemple, quatre épaisseurs de paroi. L'invention tire partie de la résistance accrue du tube 10, dans la région du côté agrafé 18, pour réaliser des échangeurs de chaleur résistants aux impacts. On se réfère maintenant aux figures 2 à 4 qui montrent un échangeur de chaleur 24 selon l'invention, comprenant deux rangées R1 et R2 (figures 3 et 4), chacune formée d'une multiplicité de tubes 10 s'étendant dans des directions parallèles entre elles (figures 2 et 4). L'échangeur de chaleur 24 comprend une plaque collectrice 26, encore appelée plaque à trous, comportant une multiplicité de trous dont chacun est entouré par un collet 28. Ces trous sont disposés suivant les rangées R1 et R2 et possèdent chacun une forme oblongue adaptée à la section de chacun des tubes 10 et il en est de même pour les collets 28. On peut ainsi réaliser, de manière en soi connue, soit un sertissage des tubes dans les trous après interposition d'un joint d'étanchéité, soit un brasage des collets 28 autour des extrémités des tubes 10 du faisceau. La plaque collectrice 26 a une configuration générale rectangulaire et elle est entourée par un rebord périphérique 30 formant gorge et permettant l'assemblage de la plaque collectrice 26 sur une boîte à eau (non représentée) de manière en soi connue. Comme montré aux figures 3 et 4, les tubes de la rangée R1 sont alignés avec les tubes de la rangée R2, les côtés longs des tubes s 'étendant dans une direction généralement perpendiculaire à celle des rangées R1 et R2. Comme montré plus particulièrement à la figure 2, l'échangeur de chaleur 24 comprend en outre des ailettes, ici un intercalaire d'extrémité 32, de forme ondulée, et ensuite une multiplicité d'intercalaires 34 montés chacun entre deux paires de tubes adjacentes, de manière à former des ailettes de refroidissement, et cela d'une manière en soi connue. Ces intercalaires sont avantageusement fixés par brasage aux tubes 10 du faisceau et, grâce à l'invention, la distance entre les deux bords des intercalaires est égale à la distance entre les côtés agrafés des tubes des deux rangées. Conformément à l'invention, les tubes de la rangée R1 ont une orientation choisie pour que leurs côtés agrafés respectifs 18 soient tous dirigés sur une même face F1 matérialisée par un trait interrompu sur la figure 4. De façon correspondante, les tubes 10 de la rangée R2 ont une orientation choisie pour que leurs côtés agrafés respectifs 18 soient tous dirigés sur une face F2 du faisceau, elle aussi matérialisée par un trait interrompu sur la figure 4. On comprendra que les faces F1 et F2 constituent les deux faces principales ou deux grandes faces du faisceau, c'est-à-dire celles qui sont normalement exposées à des impacts lorsque l'échangeur de chaleur est monté sur un véhicule automobile. Par conséquent, si des projectiles de natures diverses, par exemple des cailloux ou des gravillons, viennent frapper l'une ou l'autre des faces F1 et F2 du faisceau, ils ne risquent pas d'endommager les tubes 10 puisque la partie exposée des tubes correspond à chaque fois aux côtés agrafés 18 dont la résistance est accrue, comme indiqué précédemment. L'échangeur de chaleur de type "bi-rang", représenté aux figures 2 à 4, est ainsi protégé sur ses deux grandes faces F1 et F2. Le même principe pourrait être appliqué à un échangeur de chaleur comportant plus de deux rangées de tubes, les tubes de la ou des rangées intermédiaires ne nécessitant pas de protection particulière, l'orientation des tubes correspondants étant alors indifférente. L'invention peut s'appliquer à des échangeurs de chaleur dont les tubes agrafés ont des sections transversales de formes variées, en particulier des sections oblongues de forme ovale, elliptique ou aplatie. L'invention trouve une application particulière aux radiateurs de refroidissement pour moteurs à combustion interne, en particulier pour moteurs diesel de camions ou de tracteurs agricoles. Revendications 1. - Echangeur de chaleur comportant au moins une rangée (R1,R2). de tubes agrafés (10) munis d'ailettes (34) et formant faisceau, ces tubes s'étendant dans des directions parallèles et comportant chacun un côté agrafé (18), caractérisé en ce que les tubes (10) d'une même rangée (R1,R2) ont une orientation choisie pour que leurs côtés agrafés respectifs (18) soient tous dirigés sur une même face (F1,F2) du faisceau. 2. - Echangeur de chaleur selon la revendication 1, dans lequel la rangée de tubes (R1,R2) est adjacente à une face d'extrémité (F1,F2) du faisceau, caractérisé en ce que les côtés agrafés (18) des tubes (10) de la rangée (R1,R2) sont dirigés sur ladite face d'extrémité (F1,F2) du faisceau. 3. - Echangeur de chaleur selon la revendication 2, comprenant deux rangées de tubes (R1,R2) et deux faces d'extrémité opposées (F1,F2) du faisceau, caractérisé en ce que les côtés agrafés (18) des tubes (10) d'une rangée (R1) sont dirigés sur la face d'extrémité correspondante (F1) du faisceau, tandis que les côtés agrafés (18) des tubes (10) de l'autre rangée (R2) sont dirigés sur l'autre face d'extrémité (F2) du faisceau. 4. - Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les tubes (10) ont une section transversale oblongue délimitée par deux côtés longs (12,14) et deux côtés courts (16,18), et en ce que le côté agrafé (18) de chaque tube correspond à l'un des deux côtés courts.