Brevet FR2700385A1 — publié le 19940713

Dispositif de raccordement de deux tubes d'axes orthogonaux et échangeur de chaleur comportant un tel dispositif L'invention concerne un dispositif de raccordement d'un premier tube et d'un second tube à parois cylindriques et d'axes orthogonaux, qui peut être utilisé en particulier pour la fabrication d'échangeurs de chaleur de véhicules automobiles. Pour effectuer un tel raccordement, il est connu d'introduire une extrémité du premier tube dans un trou de forme adaptée, ménagé au préalable au travers de la paroi du second tube, puis de maintenir ces deux tubes de façon que leurs axes respectifs soient orthogonaux, afin de procéder ensuite à leur soudage ou leur brasage. Par l'expression "axes orthogonaux", on veut dire ici que les axes respectifs des deux tubes, perpendiculaires, peuvent être contenus dans des plans parallèles ou dans un même plan. Cette technique de raccordement connue est utilisée notamment pour la construction d'échangeurs de chaleur de véhicules automobiles, et spécialement de condenseurs comportant deux boîtes collectrices tubulaires entre lesquelles est monté un faisceau de tubes à ailettes. Dans de tels échangeurs de chaleur, il faut prévoir une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie qui peuvent être raccordées, soit à une même boîte collectrice tubulaire, soit à deux boîtes collectrices tubulaires différentes. Chaque tubulure, qui constitue un premier tube tel que défini précédemment, est alors introduite dans un trou ménagé au travers de la paroi de la boîte collectrice, laquelle constitue un second tube tel que défini précédemment. Ensuite, la liaison des deux tubulures avec la ou les boîtes collectrices de l'échangeur de chaleur s'effectue le plus souvent par brasage dans un four approprié. Cette technique connue nécessite de maintenir le premier tube et le second tube dans une position mutuelle précise, avant et pendant l'opération de soudage ou de brasage, ce qui complique l'assemblage, notamment dans le cas des échangeurs de chaleur. Cette technique connue a aussi pour inconvénient que le premier tube ne peut être placé qu'avec une orientation angulaire bien définie par rapport au second tube, cette position dépendant de l'emplacement du trou ménagé dans la paroi du second tube. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités. C'est en particulier un but de l'invention de procurer un dispositif de raccordement qui permet d'assurer par lui-même le maintien du premier tube et du second tube dans la position de raccordement souhaitée. C'est également un but de 1 invention de procurer un tel dispositif de raccordement qui autorise un réglage de la position angulaire du premier tube par rapport au second, de part et d'autre de la position du trou ménagé dans la paroi du second tube. L'invention propose à cet effet un dispositif de raccordement d'un premier tube et d'un second tube à parois cylindriques et d'axes orthogonaux, qui comprend - un embout tubulaire propre à être adapté sur une extrémité du premier tube et comportant un premier axe propre à être aligné avec l'axe de ce premier tube, et - un prolongement rattaché à cet embout tubulaire et comportant une partie recourbée propre à envelopper une partie de paroi du second tube au travers de laquelle est ménagé un trou propre à déboucher dans l'embout tubulaire, cette partie recourbée s'étendant en arc de cercle autour d'un second axe orthogonal au premier axe et propre à être aligné avec l'axe du second tube, pour définir un passage ouvert de retenue du second tube. De cette manière, on peut réaliser le raccordement des deux tubes par deux opérations qui peuvent être conduites dans un ordre indifférent. L'une comporte l'introduction de l'extrémité du premier tube dans l'embout tubulaire et l'autre comporte la mise en place du prolongement pour envelopper la partie de paroi du second tube qui-est munie du trou précité. La mise en place du prolongement s'effectue généralement par coulissement axial du dispositif suivant l'axe du second tube. Après mise en place du dispositif de raccordement, les axes respectifs du premier tube et du second tube sont orthogonaux. Il est à noter qu'il est possible d'ajuster la position angulaire du premier tube par rapport au second en faisant pivoter le dispositif de raccordement, à condition que le trou ménagé dans la paroi du second tube débouche toujours dans l'embout tubulaire du dispositif. Dans une forme de réalisation de l'invention, le prolongement comprend une languette de forme oblongue qui possède une extrémité rattachée à l'embout tubulaire dans le prolongement axial de celui-ci, s'enroule en arc de cercle autour du second axe et possède une extrémité libre située en regard d'un bec de retenue que comporte l'embout tubulaire. Un avantage supplémentaire du dispositif selon cette première forme de réalisation réside dans le fait qu'il est possible de le mettre en place par introduction radiale en faisant entrer l'extrémité libre de la languette dans l'orifice du second tube puis en faisant tourner le dispositif jusqu'à la position désirée. Bien entendu, ce dispositif permet aussi une mise en place axiale. Avantageusement, l'extrémité libre de la languette et le bec de retenue de l'embout tubulaire ménagent entre eux un intervalle inférieur à la dimension transversale du second tube. Ainsi, le second tube est maintenu radialement par le dispositif. Selon une autre caractéristique de 1 invention, la languette précitée s'enroule avec un rayon interne inférieur au rayon externe du second tube, ce qui permet d'assurer le clipsage du dispositif sur ce second tube. Dans cette première forme de réalisation de l'invention, le dispositif peut être réalisé soit à partir d'une tôle, soit à partir d'un tube déjà formé. Dans le premier cas, le dispositif est réalisé à partir d'une tôle en forme générale de T qui possède une branche transversale à deux extrémités libres et une branche longitudinale raccordée dans une région intermédiaire de la branche transversale, la branche transversale étant enroulée sur elle-même suivant le premier axe pour permettre la réunion de ses extrémités libres et former l'embout tubulaire, et la branche longitudinale étant enroulée sur elle-même suivant le second axe, orthogonalement au premier axe, pour former la languette. On peut ainsi réaliser le dispositif à partir d'une tôle plane, grâce à deux opérations de cintrage suivant deux axes orthogonaux. Dans le second cas, le dispositif est formé à partir d'un tronçon de tube à paroi cylindrique dont l'axe constitue le premier axe précité et ayant une première extrémité consti tuant l'embout tubulaire et une seconde extrémité qui est découpée pour constituer la languette à l'état développé, cette dernière étant ensuite enroulée en arc de cercle. Dans une variante de cette première forme de réalisation de l'invention, le dispositif comprend un moyen d'indexation propre à coopérer avec le second tube pour permettre la mise en place du dispositif dans une position définie par rapport à ce second tube. A titre d'exemple, ce moyen d'indexation est un bossage formé intérieurement sur la languette et propre à être introduit dans un creux formé extérieurement sur la paroi du second tube. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le dispositif est formé à partir d'un tronçon de tube à paroi cylindrique dont l'axe constitue le premier axe précité et ayant deux extrémités opposées dont l'une constitue l'embout tubulaire, ce dispositif comprenant un fraisage formé dans une région intermédiaire de la paroi du tronçon de tube et s'étendant suivant le second axe, orthogonalement au premier axe, pour définir le passage ouvert de retenue du second tube. Selon une autre caractéristique de l'invention, le perçage formé dans la paroi du tronçon de tube est délimité par une courbe fermée possédant deux régions rapprochées qui ménagent entre elles un intervalle s'étendant parallèlement au premier axe et de valeur inférieure à la dimension transversale du second tube. Ces deux régions rapprochées jouent le même rôle que les deux becs cités précédemment pour permettre le maintien radial du dispositif autour du second tube. Dans l'une ou l'autre des variantes précitées, l'embout tubulaire cylindrique peut être soit à section circulaire, soit à section ovale ou elliptique. Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant au moins un dispositif tel que défini précédemment pour raccorder un premier tube tel qu'une tubulure à un second tube tel qu'une boîte collectrice tubulaire. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue de côté d'un dispositif de raccordement selon une première forme de réalisation de l'invention et des deux tubes qu'il raccorde; - la figure 2 est une vue de face correspondant à la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue de face du dispositif seul; - les figures 5 à 7 montrent différentes phases de réalisation d'un dispositif de raccordement selon la première forme de réalisation précitée, à partir d'une tôle; - la figure 8 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 3 dans une variante de réalisation, dans laquelle le dispositif comprend un moyen d'indexation - la figure 9 est une vue de face du dispositif seul de la figure 8 ;; - la figure 10 est une vue partielle en coupe selon la ligne X-X de la figure 8 ; - la figure il est une vue en perspective d'un dispositif de raccordement selon une seconde forme de réalisation de l'invention; - la figure 12 est une vue en coupe du dispositif de raccordement de la figure 11 et des deux tubes qu'il raccorde; et - la figure 13 est une vue de face du dispositif des figures il et 12. On se réfère tout d'abord aux figures 1 à 4 qui représentent un dispositif de raccordement 10 selon une première forme de réalisation de 1 invention pour raccorder un premier tube T1 possédant une paroi 12 cylindrique de révolution autour d'un axe Ai et un second tube T2 possédant une paroi 14 cylindrique de révolution autour d'un axe A2, de telle sorte que les axes Ai et A2 soient orthogonaux. Les tubes T1 et T2 ont des diamètres respectifs D1 et D2 tels que D1 soit inférieur à D2. Le dispositif 10 comprend un embout tubulaire 16 cylindrique de révolution autour d'un axe B1 et dans lequel est emboîtée une extrémité 18 du tube Tir de telle sorte que les axes Ai et B1 soient alignés. Le dispositif 10 comprend en outre un prolongement 20 qui se rattache à l'embout tubulaire 16 et qui s'étend du côté de l'embout 16 qui est opposé à celui où s'emboîte le tube T1. Le prolongement 20 comporte une partie recourbée ayant la forme d'une languette 22 de forme oblongue possédant une première extrémité 24 rattachée à l'embout tubulaire 16 dans le prolongement axial de celui-ci, s'enroule ensuite en arc de cercle autour d'un axe B2 coïncidant avec l'axe A2 du second tube T2, et possède une extrémité libre 26 située en regard d'un bec de retenue 28 que comporte l'embout tubulaire. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 3, la languette 22 s'étend en arc de cercle sur environ 135 entre ses extrémités 24 et 26. Le prolongement 20 rattaché à l'embout 16 enveloppe ainsi une partie de la paroi 14 du second tube sur plus d'une demi circonférence, l'extrémité libre 26 de la languette 22 et le bec de retenue 28 de l'embout tubulaire 16 ménageant entre eux un intervalle I inférieur à la dimension transversale, c'est-à-dire le diamètre D2 du second tube T2 (figure 2). Comme on peut le voir plus particulièrement sur les figures 1 et 4, la languette 20 se rattache à l'embout tubulaire 16 par des parties de transition 30 de forme incurvée se raccordant, d'un côté à l'embout tubulaire 16, et de l'autre côté à l'extrémité 24 de cette languette. Entre ses extrémités 24 et 26, la languette 22 est délimitée par deux côtés parallèles 32 (figure 4) dont l'écart définit la largeur L de la languette. La languette 22 s'enroule sur un arc de cercle de rayon R (figure 3) choisi de telle façon que R soit sensiblement inférieur au rayon (D2/2) du second tube T2 pour permettre un clipsage du dispositif 10 sur le tube T2. Dans la paroi 14 du tube T2 est ménagé un trou 34 (figures 1 et 3) d'axe C et débouchant à l'intérieur de l'embout tubulaire 16 en regard de l'extrémité 18 du tube T1. Le trou 34 peut avoir une forme quelconque choisie, par exemple circulaire ou oblongue. Comme on le voit sur la figure 3, l'axe B1 et l'axe C forment entre eux un angle aigu. Pour un trou 34 donné, cet angle peut être modifié, ce qui autorise un débattement angulaire de l'ordre de 25 du dispositif 10 par rapport au tube T2. Cette disposition est particulièrement intéressante dans le cas où le tube T1 est une tubulure de raccordement et que le tube T2 est une boîte collectrice tubulaire d'un échangeur de chaleur du type condenseur, pour véhicule automobile. Le dispositif 10 est avantageusement réalisé dans un même matériau métallique que les tubes T1 et T2 pour faciliter ensuite une liaison définitive par soudage ou brasage. Pour le raccordement, on peut d'abord introduire le tube T1 dans l'embout 16 et mettre ensuite en place cet embout autour du tube T2, ou inversement. La mise en place du dispositif 10 autour du tube T2 peut se faire de deux façons différentes. Elle peut se faire de façon radiale en introduisant l'extrémité 26 de la languette 22 dans le trou 34 du tube T1 puis en faisant tourner le dispositif 10 autour de l'axe du tube T2 jusqu'à ce que le trou 34 débouche à l'intérieur de l'embout 16, jusqu'à une position déterminée. Il est possible aussi de faire glisser le dispositif 10 dans une direction parallèle à l'axe A2 du tube T2. Le choix du procédé de mise en place dépend à chaque fois du contexte. Ainsi, dans le cas d'un condenseur qui comprend un faisceau de tubes reliant entre deux boîtes collectrices tubulaires, une mise en place du dispositif de raccordement par glissement radial peut s'avérer impossible. Auquel cas, il faut choisir la mise en place axiale. Dans l'exemple représenté, l'embout tubulaire 16 a une configuration cylindrique de révolution. En variante, il pourrait comporter une forme cylindrique non circulaire, par exemple ovale ou elliptique pour permettre l'adaptation d'une extrémité de forme correspondante du tube T1. Cette solution a l'avantage d'obtenir une largeur moindre pour une même section. Comme montré aux figures 5 à 7, le dispositif 10 peut être réalisé à partir d'une tôle en forme générale de T qui possède une branche transversale 36 à deux extrémités libres 38 et une branche longitudinale 40 raccordée dans une région intermédiaire de la branche transversale 36 (figure 5). Cette tôle plane est ensuite soumise à une première opération de cintrage en enroulant sur elle-même, suivant le premier axe Bî, la branche transversale 36. Ceci permet de réunir les extrémités libres 38 et de former ainsi l'embout tubulaire 16 comme montré à la figure 6. Dans une seconde opération, on enroule sur elle-même la branche transversale 40 (qui correspond à la languette 22) suivant le second axe B2, orthogonal au premier axe B1, pour former ainsi la languette incurvée 22 représentée à la figure 7. Dans une variante non représentée, il est possible de former aussi le dispositif 10 à partir d'un tronçon de tube à parois cylindriques dont l'axe constitue l'axe B1 et de découper ensuite la paroi de ce tronçon de tube pour constituer la languette à l'état développé. Celle-ci est ensuite enroulée en arc de cercle par une opération de cintrage. On se réfère maintenant aux figures 8 à 10 qui représentent une variante de réalisation du dispositif décrit précédemment. Dans cette variante de réalisation, la languette 22 du dispositif 10 comprend un moyen d'indexation ayant, dans l'exemple, la forme d'un bossage 39 formé sur la face intérieure de la languette qui est destinée à venir en contact avec la paroi 14 du tube T2. Le bossage 39 est propre à être introduit dans un creux 41 formé extérieurement sur la paroi 14 du second tube T2. De cette manière, on peut mettre en place le dispositif 10 sur le second tube T2 dans une position relative prédéterminée, en laquelle le bossage 39 et le creux 41 sont en position de coopération mutuelle. On se réfère maintenant aux figures 11 à 13 montrant un dispositif de raccordement 42 selon une seconde forme de réalisation de l'invention. Le dispositif 42 est formé à partir d'un tronçon de tube possédant une paroi cylindrique de révolution 44 autour d'un axe B1 analogue à l'axe B1 défini dans le cas de la première forme de réalisation précitée. Ce tronçon de tube possède deux extrémités opposées 46 et 48 dont l'une d'entre elles (l'extrémité 46) constitue un embout tubulaire analogue à l'embout 16 pour recevoir le premier tube T1 (figures 12 et 13). Le tronçon de tube comprend une région intermédiaire 50 qui est comprise entre ses deux extrémités 46 et 48 et dans laquelle est formé un fraisage 52 (figures 11 à 13). Ce fraisage 52 est effectué autour d'un axe B2 orthogonal à l'axe B1 et il comporte un diamètre égal ou supérieur au diamètre externe D2 du tube T2 qu'il est destiné à recevoir. Le perçage 52 est délimité par une courbe fermée 54 non plane qui provient de l'intersection de deux cylindres d'axes orthogonaux : le cylindre formé par la paroi 44 et le cylindre formé par le perçage 52. La courbe 54 possède deux régions rapprochées 56 et 58 qui ménagent entre elles un intervalle I s'étendant dans la direction de l'axe B1 et dont la valeur est inférieure à la dimension transversale (diamètre D2) du second tube T2. Comme dans le cas de la forme de réalisation précédente, l'embout tubulaire 46 pourrait être à section non circulaire, par exemple ovale ou elliptique. On remarquera que le dispositif 42 permet de raccorder orthogonalement les tubes T1 et T2 dans les mêmes conditions que pour le dispositif 10 des figures 1 à 7 et celui des figures 8 à 10. Il est toutefois à noter que la mise en place du dispositif 42 sur le tube T2 ne peut se faire que par glissement axial le long de l'axe A2 du tube T2. Il n'est pas possible de le mettre en place radialement comme dans le cas du dispositif des figures 1 à 7 ou celui des figures 8 à 10. Comme indiqué plus haut, le dispositif de l'invention trouve un intérêt tout particulier dans la réalisation d'échangeurs de chaleur, et en particulier de condenseurs pour véhicules automobiles. Revendications 1.- Dispositif de raccordement d'un premier tube et d'un second tube à parois cylindriques et d'axes orthogonaux, caractérisé en ce qu'il comprend - un embout tubulaire (16;46) propre à être adapté sur une extrémité (18) du premier tube (T1) et comportant un premier axe (B1) propre à être aligné avec l'axe (Ai) de ce premier tube; et - un prolongement (20;50) rattaché à cet embout et comportant une partie recourbée (22;54) propre à envelopper une partie de paroi (14) du second tube (T2), au travers de laquelle est ménagé un trou (34) propre à déboucher dans l'embout tubulaire, cette partie recourbée s'étendant en arc de cercle autour d'un second axe (B2) orthogonal au premier axe (B1) et propre à être aligné avec l'axe A2 du second tube (T2), pour définir un passage ouvert de retenue du second tube (T2). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le prolongement (20) comprend une languette (22) de forme oblongue qui possède une extrémité (24) rattachée à l'embout tubulaire (16) dans le prolongement axial de celui-ci, s'enroule en arc de cercle autour du second axe (B2) et possède une extrémité libre (26) située en regard d'un bec de retenue (28) que comporte l'embout tubulaire (16). 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité libre (26) de la languette (22) et le bec de retenue (28) ménagent entre eux un intervalle (I) de valeur inférieure à la dimension transversale (D2) du second tube (T2). 4.- Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la languette (22) s'enroule avec un rayon interne (R) inférieur au rayon externe du second tube (T2), pour permettre le clipsage du dispositif sur ce second tube. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir d'une tôle en forme générale de T qui possède une branche transversale (36) à deux extrémités libres (38) et une branche longitudinale (40) raccordée dans une région intermédiaire de la branche transversale, en ce que la branche transversale (36) est enroulée sur elle-même suivant le premier axe (B1) pour permettre la réunion de ses extrémités libres (38) et former l'embout tubulaire (16), et en ce que la branche longitudinale (40) est enroulée sur elle-même suivant le second axe (B2), orthogonalement au premier axe (B1), pour former la languette (22). 6.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il est formé à partir d'un tronçon de tube à paroi cylindrique dont l'axe constitue le premier axe (B1) précité et ayant une extrémité constituant l'embout tubulaire (16) et une autre extrémité qui est découpée pour constituer la languette (22) à l'état développé, cette dernière étant ensuite cintrée en arc de cercle. 7.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'indexation (39) propre à coopérer avec le second tube (T2) pour la mise en place du dispositif (10) dans une position définie par rapport à ce second tube (T2). 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen d'indexation est un bossage (39) formé intérieurement sur la languette (22) et propre à être introduit dans un creux (41) formé extérieurement sur la paroi (14) du second tube (T2). 9.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est formé à partir d'un tronçon de tube à paroi cylindrique (44) dont l'axe constitue le premier axe (B1) et ayant deux extrémités opposées (46,48) dont l'une (46) constitue l'embout tubulaire et en ce qu'il comprend un fraisage (52) formé dans une région intermédiaire (50) de la paroi du tronçon de tube et s'étendant suivant le second axe (B2), orthogonalement au premier axe (B1), pour définir le passage ouvert de retenue du second tube (T2). 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le perçage (52) formé dans la paroi (44) du tronçon de tube est délimité par une courbe fermée (54) possédant deux régions rapprochées (56,58) qui ménagent entre elles un intervalle (I) s'étendant parallèlement au premier axe (B1) et de valeur inférieure à la dimension transversale (D2) du second tube (T2). 11.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'embout tubulaire (16;46) est à section circulaire. 12.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'embout tubulaire (16;46) est à section ovale ou elliptique. 13.- Echangeur de chaleur comportant au moins un dispositif selon l'une des revendications 1 à 12 pour raccorder un premier tube (T1) tel qu'une tubulure à un second tube (T2) tel qu'une boîte collectrice tubulaire.