Brevet FR2695990A1 — publié le 19940325

Tube pour échangeur de chaleur à assemblage mécanique et échangeur de chaleur ainsi obtenu L'invention concerne un tube propre à faire partie d'un échangeur de chaleur, notamment pour véhicule automobile Elle concerne aussi un échangeur de chaleur comprenant de tels tubes. On connaît déjà un tube d'échangeur de chaleur comprenant un corps délimité par une paroi tubulaire et prolongé par au moins une extrémité propre à être introduite dans un trou d'une plaque collectrice, encore appelée plaque à trous, avec interposition d'un joint d'étanchéité compressible. A partir d'une pluralité de tubes de ce type disposés en parallèle, on constitue un faisceau qui est généralement assemblé à deux plaques collectrices, dont chacune est raccordée à une paroi de boîte à eau. Un échangeur de chaleur de ce type est utilisé notamment dans l'industrie automobile pour former soit un radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, soit un radiateur de chauffage de l'habitacle. Les tubes du faisceau sont habituellement parcourus par un fluide servant au refroidissement du moteur, par exemple de l'eau additionnée d'un antigel, tandis qu'un flux d'air balaie les tubes du faisceau. Du fait que chaque extrémité de tube est reçue dans un trou d'une plaque collectrice avec interposition d'un joint compres- sible, on obtient un "échangeur de chaleur à assemblage mécanique" par opposition à un "échangeur de chaleur brasé", dans lequel les extrémités des tubes sont brasées sur la ou les plaques collectrices. Dans les échangeurs de chaleur à assemblage mécanique, il est nécessaire que chaque extrémité de tube ait une résistance mécanique suffisante pour assurer la compression du joint, sans que cette extrémité se déforme, ce qui occasionnerait une perte d'étanchéité dans la zone de raccordement de l'extrémité de tube et de la plaque collectrice. Il est connu, notamment pour les tubes de section ovale ou elliptique, d'accroître la résistance de l'extrémité du tube en amenant cette extrémité à une forme circulaire. Cette solution nécessite non seulement des opérations supplémen- taires, mais oblige à utiliser une plaque collectrice à trous circulaires, ce qui ne permet pas d'optimiser l'encombrement de l'échangeur de chaleur. Il est connu également d'insérer, dans l'extrémité du tube, une bague ou entretoise servant à son renforcement. Cette solution nécessite aussi des opérations de montage supplémentaires et s'applique plus particulièrement à des extrémités de forme circulaire, d'o les mêmes inconvénients que ceux mentionnés précédemment De surcroît, cette dernière solution conduit à des pertes de charge sur le fluide circulant dans l'échangeur de chaleur. C'est, en conséquence, l'un des buts de l'invention de procurer un tube d'échangeur de chaleur permettant d'éviter les inconvé- nients mentionnés ci-dessus. C'est encore un but de l'invention de procurer un tel tube d'échangeur de chaleur dont l'extrémité possède une résistance augmentée. C'est encore un but de l'invention de procurer un tel tube d'échangeur de chaleur dont l'extrémité de tube peut avoir différentes formes, circulaires ou non circulaires. L'invention propose à cet effet un tube d'échangeur de chaleur du type mentionné précédemment, dans lequel l'extrémité du tube est transformée pour avoir une épaisseur de paroi plus grande que l'épaisseur de paroi du corps du tube. L'extrémité du tube possède ainsi une épaisseur supérieure à celle du tube avant transformation, ce qui augmente sa résistan- ce. Dans une première forme de réalisation de l'invention, l'extré- mité du tube possède une double paroi obtenue par retournement de la paroi du tube sur une longueur limitée. Ce retournement peut être obtenu en utilisant plusieurs poinçons de forme appropriée provoquant progressivement le retournement de la paroi vers l'extérieur du tube. L'épaisseur de la double paroi ainsi obtenue est supérieure ou égale au double de l'épaisseur de la paroi du corps du tube. Dans une seconde variante de réalisation de l'invention, l'extrémité du tube résulte d'une réduction de la section du tube par rapport à la section du corps du tube, conduisant à une augmentation de l'épaisseur de la paroi du tube à son extrémité transformée. Cette réduction de section peut être obtenue en introduisant l'extrémité du tube dans une ou plusieurs bagues à entrée conique ayant pour effet de resserrer la section d'extrémité du tube et d'augmenter progressivement l'épaisseur de sa paroi. Dans cette seconde forme de réalisation de l'invention, l'épaisseur de la paroi de l'extrémité transformée est générale- ment inférieure au double de l'épaisseur de la paroi du corps du tube. Pour permettre la transformation de l'extrémité du tube, ce dernier est formé dans un matériau métallique déformable, par exemple en aluminium ou alliage d'aluminium. Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant une multiplicité de tubes tels que définis précédemment, dont les extrémités respectives sont assemblées mécaniquement à au moins une plaque collectrice. L'invention concerne en particulier un échangeur de chaleur comportant une plaque collectrice munie de trous entourés par un collet, ladite plaque collectrice recevant un joint d'étanchéité avec une multiplicité de collets compressibles aptes à assurer l'étanchéité entre les extrémités des tubes et les collets, et dans lequel les extrémités épaissies des tubes sont au contact des collets compressibles. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un tube d'échangeur de chaleur selon la première forme de réalisa- tion précitée; la figure 2 est une vue partielle en coupe du tube de la figure 1 dans l'extrémité duquel est introduit un outil de transformation; la figure 3 est une vue partielle en coupe d'un échangeur de chaleur comportant une multiplicité de tubes selon la figure 1; la figure 4 est une vue partielle en coupe d'un tube d'échan- geur de chaleur selon la seconde forme de réalisation préci- tée; et la figure 5 est une vue partielle en coupe du tube de la figure 4 dont l'extrémité est en cours de transformation par une bague. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un tube destiné à faire partie d'un échangeur de chaleur et compre- nant un corps 12 délimité par une paroi tubulaire et prolongé par au moins une extrémité 14 Cette dernière est transformée par retournement de la paroi du tube vers l'extérieur de ce dernier sur une longueur limitée 1 Sur toute la longueur 1, l'extrémité 14 possède une double paroi ayant une épaisseur e' supérieure ou égale à 2 e, e représentant l'épaisseur de la paroi du corps du tube, qui est aussi l'épaisseur de l'extrémité du tube avant transformation. La transformation de l'extrémité 14 peut être obtenue en utilisant successivement plusieurs poinçons de forme appropriée provoquant le retournement de la paroi de façon progressive. La figure 2 montre, à titre d'exemple, un poinçon 16 utilisé dans une phase intermédiaire de transformation Ce poinçon 16 possède, dans l'exemple, une tête 18 de forme générale tronconi- que permettant d'évaser le bord d'extrémité 20 du tube avant de le rabattre ensuite comme montré par les flèches F par d'autres poinçons (non représentés). L'échangeur de chaleur représenté à la figure 3, à laquelle on se réfère maintenant, comprend une plaque collectrice 24 au travers de laquelle sont formés une multiplicité de trous 26 dont chacun est entouré par un collet 28. Dans chacun des trous 26 est introduite l'extrémité 14 d'un tube tel que défini précédemment, les tubes 10 formant un faisceau de tubes parallèles qui traversent une multiplicité d'ailettes 30. La plaque collectrice 24 reçoit un joint d'étanchéité 32 comportant, en correspondance des collets 28 de la plaque collectrice 24, une multiplicité de collets compressibles 34. Chaque collet 34 du joint est ainsi comprimé dans l'espace annulaire compris entre l'extrémité 14, d'épaisseur e', d'un tube 10 et un collet 28 de la plaque collectrice 24. Le corps 12 du tube peut avoir une section circulaire ou non circulaire et, de même, la section de l'extrémité 14 peut être circulaire ou non circulaire. La plaque collectrice 24 a de préférence une forme rectangulaire et elle comporte, sur son pourtour, un bord rabattu 36 formant une gorge pour recevoir un bourrelet périphérique 38 du joint 32 La gorge ainsi formée reçoit un rebord périphérique 40 faisant partie d'une paroi 42 de boîte à eau Ce rebord 40 est maintenu par le bord rabattu 36 ce qui comprime le bourrelet 38 du joint. Dans la forme de réalisation de la figure 4, à laquelle on se réfère maintenant, le corps 12 du tube 10 est prolongé par au moins une extrémité 44 qui est transformée pour avoir une épaisseur de paroi plus grande que l'épaisseur de paroi du corps du tube. L'extrémité 44 résulte d'une réduction de la section du tube par rapport à la section du corps du tube, ce qui conduit à une augmentation de l'épaisseur de la paroi du tube à son extrémité transformée L'extrémité 44 possède ainsi une épaisseur de paroi e' qui est supérieure à l'épaisseur de paroi e du corps 12, tout en étant généralement inférieure au double de l'épaisseur e du corps du tube. Cette réduction de la section peut s'appliquer à des sections de forme circulaire ou non circulaire Elle est obtenue en introduisant en force l'extrémité du tube dans une ou plusieurs bagues 46 comme montré à la figure 5 La bague 46 comporte une entrée tronconique 48 et se prolonge par un passage cylindrique propre à transformer l'extrémité du tube Lorsque cette dernière est introduite en force dans la bague 46, la paroi d'extrémité se resserre et son épaisseur augmente progressive- ment. Dans la plupart des cas, il est nécessaire de faire appel à plusieurs bagues pour réduire progressivement la section du tube et augmenter progressivement son épaisseur de paroi. L'extrémité 44 du tube 10 de la figure 4 peut être introduite dans un trou d'une plaque collectrice de la même façon que l'extrémité 14 comme montré à la figure 3. Le fait de réduire la section d'extrémité du tube a pour autre avantage de réduire l'encombrement de la plaque collectrice. Pour permettre la transformation de l'extrémité du tube, celui- ci est réalisé en un matériau métallique déformable, par exemple en aluminium ou en alliage d'aluminium. L'extrémité du tube peut avoir une forme circulaire ou non circulaire, par exemple ovale ou elliptique, qui n'est pas nécessairement la même que celle du corps du tube. La transformation des tubes peut être effectuée soit individuel- lement sur chaque tube, soit de préférence simultanément sur toutes les extrémités des tubes déjà regroupés en faisceau. L'assemblage du faisceau s'effectue ensuite de manière en soi connue pour former un échangeur de chaleur utilisable notamment sur les véhicules automobiles. Revendications 1 Tube d'échangeur de chaleur, comprenant un corps ( 12) délimité par une paroi tubulaire et prolongé par au moins une extrémité ( 14; 44) propre à être introduite dans un trou ( 26) d'une plaque collectrice ( 24) avec interposition d'un joint d'étanchéité compressible ( 32), caractérisé en ce que l'extré- mité ( 14; 44) du tube est transformée pour avoir une épaisseur de paroi (e') plus grande que l'épaisseur de paroi (e) du corps du tube. 2 Tube d'échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité ( 14) du tube ( 10) possède une double paroi obtenue par retournement de la paroi du tube sur une longueur limitée ( 1). 3 Tube d'échangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'épaisseur (e') de la double paroi est supérieure ou égale au double de l'épaisseur (e) de la paroi du corps ( 12) du tube ( 10). 4 Tube d'échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité ( 44) du tube ( 10) résulte d'une réduction de la section du tube par rapport à la section du corps ( 12) du tube, conduisant à une augmentation de l'épaisseur (e') de la paroi du tube à son extrémité transfor- mee. Tube d'échangeur de chaleur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'épaisseur de paroi (e') de l'extrémité transformée ( 44) est inférieure au double de l'épaisseur de paroi (e) du corps ( 12) du tube ( 10). 6 Tube d'échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est formé en un matériau métallique déformable, par exemple en aluminium ou alliage d'aluminium. 7 Echangeur de chaleur comprenant une multiplicité de tubes ( 10) selon l'une des revendications 1 à 6, dont les extrémités respectives ( 14; 44) sont assemblées mécaniquement à une plaque collectrice ( 24). 8 Echangeur de chaleur selon la revendication 7, comportant une plaque collectrice ( 24) munie de trous ( 26) entourés par un collet ( 28), ladite plaque collectrice recevant un joint d'étanchéité ( 32) avec une multiplicité de collets compressibles ( 34) aptes à assurer l'étanchéité entre les extrémités ( 14) des tubes ( 10) et les collets ( 28), caractérisé en ce que les extrémités ( 14) épaissies (e') des tubes ( 10) sont au contact des collets compressibles ( 34).