Brevet FR2690230A1 — publié le 19931022

Echangeur de chaleur comportant un faisceau de tubes à ailettes immobilisé par rapport à un ensemble collecteur-boîte à eau L'invention concerne un échangeur de chaleur, en particulier pour véhicules automobiles, du type comportant un faisceau de tubes à ailettes immobilisé par rapport à un ensemble collec- teur-boîte à eau. On connaît déjà, d'après FR-A-2 560 368, un échangeur de chaleur de ce type dans lequel les extrémités des tubes sont montées à étanchéité dans les trous d'un collecteur sur lequel est fixée une boîte à eau, et dans lequel des moyens d'immobilisation sont prévus pour s'opposer à un déplacement relatif, en particulier par pivotement ou torsion, du faisceau de tubes par rapport au collecteur. Dans les échangeurs de chaleur du type précité, l'étanchéité entre les extrémités des tubes et les bords des trous du collecteur est généralement assurée par une feuille en élasto- mère ou matière analogue qui recouvre le collecteur et qui présente des collets dont chacun est engagé entre une extrémité d'un tube et le bord d'un trou du collecteur. Lorsqu'un tel échangeur de chaleur est manipulé avant ou pendant son montage dans un véhicule, ou lorsqu'il a été monté dans un véhicule, il peut se produire des mouvements relatifs, en particulier par pivotement ou torsion, du faisceau de tubes par rapport au collecteur Ces mouvements, qui sont susceptibles de se produire surtout dans les échangeurs de chaleur à une seule rangée de tubes alignés, sont nuisibles à l'étanchéité entre les extrémités des tubes et les bords des trous du collecteur. Les moyens d'immobilisation prévus dans le document FR-A- 2 560 368 permettent d'établir une liaison rigide entre le faisceau et le collecteur, qui s'oppose ainsi aux déplacements relatifs mentionnés précédemment. Toutefois, dans cet échangeur de chaleur connu, les moyens d'immobilisation nécessitent de pratiquer des encoches le long des bords longitudinaux des ailettes ou encore de prévoir des ouvertures alignées ménagées au travers de celles-ci, ce qui oblige à utiliser des ailettes de structure particulière. De plus, les moyens d'immobilisation du document précité comportent des pattes moulées d'une seule pièce avec la boîte à eau ou avec le collecteur, ou encore des doigts moulés d'une seule pièce avec le collecteur, ce qui oblige à fabriquer des pièces spécifiques par moulage de matière plastique. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients mentionnés ci-dessus. C'est en particulier un but de l'invention de procurer un échangeur de chaleur du type mentionné ci-dessus, qui utilise des ailettes standards. C'est encore un but de l'invention de procurer un tel échangeur de chaleur qui ne nécessite pas ou pratiquement pas de modifica- tions de l'ensemble collecteur-boîte à eau. C'est encore un but de l'invention de procurer un tel échangeur de chaleur qui peut être fabriqué facilement et à bas prix. L'invention propose, à cet effet, un échangeur de chaleur du type mentionné en introduction, dans lequel les moyens d'immobi- lisation comprennent au moins un élément rapporté, interposé entre le faisceau et l'ensemble collecteur-boîte à eau, cet élément rapporté comportant une première partie propre à prendre appui sur l'ensemble collecteur-boîte à eau et une seconde partie s'étendant parallèlement à la direction des tubes du faisceau et propre à prendre appui sur les bords longitudinaux d'un groupe de plusieurs ailettes, situé adjacent au collecteur. Du fait que l'échangeur de chaleur utilise au moins un élément rapporté pour immobiliser le faisceau par rapport au collecteur, il n'est pas nécessaire de prévoir des ailettes de structure particulière ni de modifier la structure de l'ensemble collec- teur-boîte à eau. On peut ainsi utiliser des ailettes standards. Lors du montage de l'échangeur de chaleur, il suffit d'interpo- ser au moins un élément d'immobilisation entre le faisceau et l'ensemble collecteur-boîte à eau. Dans une première forme de réalisation de l'invention, l'échan- geur de chaleur comprend au moins une paire d'éléments opposés, dont chacun comporte une première partie en forme de patte propre à être fixée sur la boîte à eau et une deuxième partie en forme de patte s'étendant parallèlement à la direction des tubes du faisceau Il suffit alors de disposer les éléments d'une même paire de part et d'autre de deux côtés longitudinaux du faisceau. Avantageusement, la première partie et la seconde partie de chaque élément s'étendent dans des plans sensiblement parallèles entre eux et ces deux parties sont reliées par un voile. La première partie de chaque élément est avantageusement fixée sur un bossage de la boîte à eau, par exemple au moyen d'une vis ou autre organe de fixation analogue. Dans une seconde forme de réalisation de l'invention, les moyens d'immobilisation comprennent une plaque propre à être interposée à plat entre le collecteur et le groupe d'ailettes, cette plaque possédant au moins une ouverture pour le passage de tubes du faisceau et comportant au moins deux pattes rattachées perpendi- culairement à la plaque et propres à prendre appui respective- ment sur deux côtés longitudinaux opposés du faisceau. Il suffit, lors du montage de l'échangeur de chaleur, d'interpo- ser cette plaque entre le faisceau et le collecteur pour assurer ensuite l'immobilisation du faisceau par rapport à l'ensemble collecteur-boîte à eau. Dans une première variante; la plaque est propre à prendre appui sous un rebord périphérique en saillie du collecteur. Dans une autre variante, la plaque est propre à prendre appui sous une partie centrale du collecteur, qui est encadrée par un rebord périphérique en saillie. La plaque et les pattes qui en dépendent sont avantageusement formées d'une seule pièce, soit à partir d'une tôle métallique emboutie, soit encore par moulage d'une matière plastique appropriée. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue partielle en coupe transversale d'un échangeur de chaleur selon une première forme de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue partielle en coupe transversale d'un échangeur de chaleur selon une seconde forme de réalisation de l'invention; la figure 3 est une vue partielle en coupe transversale, selon la ligne III-III de la figure 4, d'un échangeur de chaleur selon une troisième forme de réalisation de l'invention, qui constitue une variante de la forme de réalisation de la figure 2; et la figure 4 est une vue partielle en élévation de la plaque d'immobilisation de l'échangeur de chaleur de la figure 3, appliquée sur les ailettes du faisceau. L'échangeur de chaleur représenté partiellement sur la figure 1 comprend un faisceau 10 formé d'une seule rangée de tubes 12 alignés, munis d'ailettes planes 14 parallèles entre elles et s'étendant perpendiculairement à la direction des tubes 12 Les tubes 12 ont, dans l'exemple, un corps de section oblongue et possèdent des extrémités cylindriques circulaires 16 Ces dernières sont montées à étanchéité dans les trous 18 d'un collecteur 20, encore appelé "plaque à trous". Le collecteur 20 comporte un rebord périphérique 22 formé en saillie et terminé par des pattes de sertissage 24 Les pattes 24 sont rabattues sur le rebord périphérique 26 d'une boîte à eau 28 qui, dans l'exemple, est formée par moulage d'une matière plastique L'étanchéité au niveau des extrémités 16 des tubes 12 est assurée par une feuille 30 en élastomère ou matière analogue, qui recouvre une face du collecteur et qui comprend des collets 32 serrés entre les extrémités 16 des tubes et les bords 34 des trous du collecteur La boîte à eau 28 délimite avec le collecteur 20 un volume interne 36. Le collecteur, tel qu'il vient d'être décrit jusqu'à présent, est d'une structure classique A l'autre extrémité des tubes est généralement monté un autre ensemble collecteur-boîte à eau de structure analogue. Du fait que l'échangeur de chaleur comprend une seule rangée de tubes, il peut arriver que l'ensemble collecteur-boîte à eau se déplace, par pivotement ou torsion, ce qui peut occasionner des coupures au niveau des collets 32, d'o des risques de fuite du fluide circulant dans l'échangeur de chaleur. L'invention permet de surmonter ces inconvénients grâce à des moyens d'immobilisation qui, dans l'exemple, comprennent au moins une paire d'éléments opposés 38 disposés de part et d'autre du collecteur Chacun des éléments 38 comporte une première partie 40 en forme de patte rectiligne et propre à être fixée sur la boîte à eau 28 au moyen d'une vis 42 traversant la patte 40 et s'engageant dans un bossage 44 venu de moulage avec la boîte à eau. La première partie 40 s'étend dans une direction sensiblement parallèle des tubes et elle se raccorde à une seconde partie 44 qui s'étend parallèlement à la direction des tubes du faisceau et qui est propre à prendre appui sur les bords longitudinaux d'un groupe de plusieurs ailettes 14, adjacent au collecteur. Les parties 40 et 44 sont reliées entre elles par un voile 46 propre à prendre éventuellement appui sous le rebord 22 du collecteur 20. La boîte à eau 28 comporte ainsi au moins une paire de deux bossages 44 opposés, sur lesquels sont fixés respectivement deux éléments 38 Les parties 44 respectives des deux éléments 38 viennent en appui sur deux côtés longitudinaux opposés 48 du faisceau. Dans cette première forme de réalisation de l'invention, on peut utiliser un collecteur et des ailettes standards Il suffit simplement de prévoir une boîte à eau de structure particulière comportant au moins une paire de bossages. Dans la forme de réalisation de la figure 2, à laquelle on se réfère maintenant, l'échangeur de chaleur comporte des ailettes, un collecteur et une boîte à eau de type standard. L'immobilisation entre le faisceau 10 et l'ensemble collecteur -boîte à eau 28 est ici assurée par au moins un élément rapporté 50 comprenant une plaque 52 de forme générale rectangu- laire propre à être interposée à plat entre le rebord 22 du collecteur 20 et le groupe d'ailettes, c'est-à-dire l'ailette la plus proche du collecteur La plaque 52 comporte au moins une ouverture 54, par exemple de forme générale rectangulaire, pour le passage d'au moins un tube 12 du faisceau. L'élément rapporté 50 comporte au moins deux pattes opposées 56 rattachées perpendiculairement à la plaque 52 et propres à prendre appui respectivement sur les deux côtés longitudinaux opposés 48 du faisceau Les pattes 56 jouent ainsi le même rôle que les parties 44 en forme de pattes de l'échangeur de chaleur de la figure 1. L'élément rapporté 50 est, dans l'exemple, formé d'une seule pièce en une tôle métallique emboutie, par exemple une tôle en aluminium L'élément 50 est simplement interposé au montage entre le faisceau de tubes et le collecteur. Dans la forme de réalisation des figures 3 et 4, auxquelles on se réfère maintenant, l'échangeur de chaleur comporte au moins un élément rapporté 60 qui s'apparente à l'élément 50 de la figure 2. L'élément rapporté 60 comporte une plaque 62 de forme générale rectangulaire propre à prendre appui sous le collecteur 20, et plus particulièrement dans la région centrale de celui-ci telle que délimitée par le rebord périphérique 22 La plaque 62 possède, dans l'exemple, trois ouvertures 64 de forme rectangu- laire destinées chacune à laisser passage à un tube du faisceau. L'élément rapporté 60 comprend en outre deux pattes 66 ratta- chées perpendiculairement à la plaque 62 et propres à prendre appui respectivement sur les deux côtés longitudinaux 48 du faisceau Les pattes 66 jouent ainsi le même rôle que les pattes 56 de la forme de réalisation de la figure 2. Dans l'exemple, l'élément 60, tel que constitué par la plaque 62 et les deux pattes 66, est formé d'une seule pièce par moulage d'une matière plastique Comme dans le cas de la figure 2, l'élément 60 est interposé au montage entre la dernière ailette du faisceau et le collecteur. L'invention permet ainsi de réaliser, de manière particulière- ment simple, un échangeur de chaleur dans lequel le faisceau de tubes est parfaitement immobilisé par rapport à l'ensemble collecteur-boîte à eau On empêche ainsi l'apparition de mouvements relatifs susceptibles de se produire surtout dans le cas des échangeurs de chaleur comportant une seule rangée de tubes. L'invention s'applique tout particulièrement aux échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles, notamment aux radiateurs de refroidissement du moteur, ou aux radiateurs de chauffage de l'habitacle. Revendications 1. Echangeur de chaleur du type comprenant un faisceau ( 10) de tubes ( 12) munis d'ailettes ( 14), dans lequel les extrémités ( 16) des tubes ( 12) sont montées à étanchéité dans les trous ( 18) d'un collecteur ( 20), sur lequel est fixée une boîte à eau ( 28), et dans lequel des moyens d'immobilisation sont prévus pour s'opposer à un déplacement relatif, en particulier par pivotement ou torsion, du faisceau ( 10) par rapport au collec- teur ( 20), caractérisé en ce que lesdits moyens d'immobilisation comprennent au moins un élément rapporté ( 38; 50; 60), interposé entre le faisceau ( 10) et l'ensemble collecteur ( 20)-boîte à eau ( 28), comportant une première partie ( 40; 52; 62) propre à prendre appui sur l'ensemble collecteur ( 20)-boîte à eau ( 28) et une seconde partie ( 44; 56; 66) s'étendant parallèlement à la direction des tubes du faisceau et propre à prendre appui sur des bords longitudinaux opposés ( 48) d'un groupe de plusieurs ailettes, adjacent au collecteur. 2 Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paire d'éléments opposés ( 38) dont chacun comporte une première partie ( 40) en forme de patte propre à être f ixée sur la boîte à eau ( 28) et une seconde partie ( 44) en forme de patte s'étendant parallèlement à la direction des tubes ( 12) du faisceau. 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première partie ( 40) et la seconde partie ( 44) s'étendent dans des plans sensiblement parallèles entre eux et sont reliées par un voile ( 46). 4. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la première partie ( 40) de chaque élément ( 38) est fixée sur un bossage ( 44) de la boîte à eau ( 28), par exemple au moyen d'une vis ( 42). 5. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'immobilisation comprennent au moins un élément rapporté ( 50; 60) comportant une plaque ( 52; 62) propre à être interposée à plat entre le collecteur ( 20) et le groupe d'ailettes, cette plaque possédant au moins une ouverture ( 54; 64) pour le passage de tubes du faisceau et comportant au moins deux pattes opposées ( 56; 66) rattachées perpendiculaire- ment à la plaque ( 52; 62) et propres à prendre appui respective- ment sur les deux côtés longitudinaux ( 48) du faisceau. 6. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque ( 52) est propre à prendre appui sous un rebord périphérique ( 22) du collecteur ( 20). 7. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque ( 62) est propre à prendre appui sous une partie centrale du collecteur ( 20), encadrée par un rebord périphérique ( 22). 8. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la plaque ( 52) et les pattes ( 56) qui en dépendent sont formées d'une seule pièce en une tôle métallique emboutie. 9. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la plaque ( 62) et les pattes ( 66) qui en dépendent sont formées d'une seule pièce par moulage d'une matière plastique.