Brevet FR2711236A1 — publié le 19950421

_f 2711236 Echangeur de chaleur à deux rangées de tubes. en particulier pour véhicule automobile L'invention concerne un échangeur de chaleur du type compre- nant une multiplicité de tubes ayant chacun un corps et une extrémité et disposés pour former un faisceau à deux rangées, une plaque collectrice traversée par les extrémités des tubes, une paroi de boîte à eau raccordée à la plaque collec- trice et une cloison longitudinale disposée entre la plaque collectrice et la paroi de boîte à eau pour délimiter deux compartiments communiquant respectivement avec les deux rangées de tubes. Des échangeurs de chaleur de ce type sont utilisés notamment dans les véhicules automobiles à moteur thermique pour constituer soit un radiateur de refroidissement du moteur, soit un radiateur de chauffage de l'habitacle. Les deux compartiments ménagés à l'intérieur de la boîte à eau servent, l'un à l'entrée, et l'autre à la sortie d'un fluide de refroidissement, généralement de l'eau additionnée d'un antigel, qui circule en circuit fermé et qui est refroidi par échange thermique avec un flux d'air balayant les tubes du faisceau. Les tubes sont reliés entre eux, à l'autre extrémité du faisceau, soit par une boîte à eau analogue, soit par des coudes. Du fait de cet agencement, on réalise un faisceau à deux nappes ou deux passes, le fluide circulant dans un sens dans l'une des nappes et en sens opposé dans l'autre nappe. Habituellement, les tubes du faisceau ont une section transversale circulaire constante, tant au niveau du corps que de l'extrémité. Il est connu aussi, pour optimiser les performances de l'échangeur de chaleur, d'utiliser des tubes dont le corps possède une section transversale non circulaire de forme oblongue et dont l'extrémité possède une section transversale de forme moins oblongue, voire circulaire. Quelle que soit la forme des tubes utilisés, leurs extrémités sont reçues individuellement dans des trous qui doivent ménager entre eux un espace suffisant pour permettre le passage de la cloison longitudinale et pour conférer une résistance mécanique élevée à la plaque collectrice. Il est donc nécessaire de prévoir un entraxe minimal entre deux trous adjacents destinés à recevoir les extrémités respectives de deux tubes adjacents appartenant à deux rangées différentes du faisceau. Ceci contribue à augmenter la largeur de la plaque collec- trice et donc l'encombrement en largeur de l'échangeur de chaleur. L'invention a notamment pour but de surmonter cet inconvé- nient. Elle propose en conséquence un échangeur de chaleur du type défini en introduction, dans lequel les extrémités des tubes sont déformées et décalées par rapport au corps des tubes, en sorte que les extrémités de deux tubes adjacents appartenant à deux rangées différentes ménagent entre elles un espace pour le passage de la cloison longitudinale et que ces extrémités aient un entraxe différent de celui des corps des tubes adjacents. Ainsi, pour un entraxe donné des corps des tubes, on peut augmenter l'espace compris entre les extrémités des tubes pour permettre essentiellement de fournir un passage suffi- sant pour la cloison transversale. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'entraxe des extrémités des tubes adjacents est supérieur à l'entraxe des corps des tubes. Avantageusement, les corps des tubes ont une section trans- versale généralement aplatie, tandis que leurs extrémités ont une section transversale sensiblement ovale. Cet agencement permet d'optimiser les performances thermiques de l'échangeur de chaleur. De façon avantageuse, les corps de deux tubes adjacents sont sensiblement en contact entre eux, ce qui permet de contri- buer à diminuer l'encombrement en largeur de l'échangeur de chaleur. Dans une première forme de réalisation de l'invention, les extrémités respectives de deux tubes adjacents sont reçues dans deux trous différents ménagés dans la plaque collectri- ce, cette dernière possédant autant de trous que d'extrémités de tubes. Dans cette forme de réalisation, l'espace ménagé entre les extrémités respectives de deux tubes adjacents est supérieur à l'épaisseur de la cloison. De façon avantageuse, la plaque collectrice, les extrémités des tubes et la cloison sont assemblées entre elles par brasage. Il est possible également de réaliser un assemblage dit "mécanique" avec interposition d'un joint d'étanchéité entre la plaque collectrice et la cloison et entre des collets de la plaque collectrice et les tubes, bien que cet assemblage mécanique nécessite une largeur globale plus élevée que dans le cas d'un assemblage par brasage. Dans une seconde forme de réalisation de l'invention, les extrémités respectives de deux tubes adjacents sont reçues dans un même trou de la plaque collectrice, cette dernière possédant autant de trous que de paires d'extrémités de tubes. Selon une autre particularité de l'invention, les extrémités des tubes comportent deux côtés plats parallèles qui ménagent entre eux un intervalle correspondant sensiblement à l'épais- seur de la cloison. Avantageusement, la cloison présente un côté longitudinal muni de dents espacées propres à venir chacune s'insérer dans un des trous de la plaque collectrice et entre les deux extrémités des tubes, reçues dans le trou. On réalise ainsi un agencement particulièrement compact en largeur. Dans cette seconde forme de réalisation de l'invention, la plaque collectrice, les extrémités des tubes et la cloison longitudinale sont avantageusement assemblées par brasage. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue de côté, avec arrachement partiel, d'un échangeur de chaleur selon la première forme de réalisa- tion de l'invention; - la figure 2 est une vue d'extrémité de cet échangeur de chaleur; - la figure 3 est une vue de dessus, avec arrachement partiel, de l'échangeur de chaleur des figures 1 et 2; - la figure 4 est une vue en coupe partielle selon la ligne IV-IV de la figure 3; - la figure 5 est une vue partielle en perspective d'un échangeur de chaleur selon la seconde forme de réalisation de l'invention; - la figure 6 est une vue partielle de dessus de l'échangeur de chaleur de la figure 5; - la figure 7 est une vue partielle de dessus de la plaque collectrice nue de l'échangeur de chaleur des figures 5 et 6; - la figure 8 est une vue partielle en perspective de deux tubes adjacents; et - la figure 9 est une vue partielle en perspective de la cloison longitudinale de l'échangeur de chaleur des figures et 6. L'échangeur de chaleur représenté aux figures 1 à 4 comprend une multiplicité de tubes 10 présentant chacun un corps 12 de section transversale aplatie et une extrémité 14 de section transversale oblongue de forme sensiblement ovale (figure 3). Les tubes 10 sont disposés de manière à former un faisceau 16 comprenant deux rangées R1 et R2 composées, dans l'exemple, de quinze tubes chacune. Entre les tubes 10 sont disposées des ailettes 18 qui, dans l'exemple, ont une forme généralement ondulée. Le faisceau 16 est encadré, à ses deux extrémités, par deux traverses 20 (figure 1) qui s'étendent parallèlement à la direction des tubes du faisceau. L'échangeur de chaleur comprend en outre une plaque collec- trice 22 possédant une multiplicité de collets 24 délimitant chacun un trou 26 de forme sensiblement ovale servant au passage d'une extrémité 14 d'un tube 10. Dans l'exemple, la plaque collectrice 22 comporte quinze paires de trous 26 en correspondance des quinze paires d'extrémités 14. La plaque collectrice 22 comporte un rebord périphérique 28 dans lequel vient s'emboîter le rebord périphérique homologue d'une paroi 32 de boîte à eau. Entre la plaque collectrice 22 et la paroi 32 est disposée une cloison longitudinale 34 qui délimite deux comparti- ments: un compartiment d'entrée 36 communiquant avec les tubes de la rangée R1 et un compartiment de sortie 38 communiquant avec les tubes de la rangée R2 (figure 2). Sur la paroi 32 est montée une embase 40 comportant une tubulure d'entrée 42 et une tubulure de sortie 44 communiquant respectivement avec les compartiments 36 et 38. A leur autre extrémité, les tubes 10 du faisceau communiquent entre eux par des moyens (non représentés) pouvant consister, soit en une boîte à eau similaire, soit en des coudes. L'échangeur de chaleur peut être ainsi traversé par un fluide, par exemple de l'eau additionnée d'un antigel, qui pénètre dans le compartiment 36 par l'entrée 42, parcourt ensuite une première nappe constituée par les tubes de la rangée R1, puis une seconde nappe constituée par les tubes de la rangée R2 pour gagner le compartiment 38 et quitter l'échangeur de chaleur par la tubulure 44. Comme on peut le voir plus particulièrement sur les figures 2 et 3, les extrémités 14 des tubes 10 sont déformées et décalées par rapport au corps 12 des tubes, en sorte que les extrémités 14 de deux tubes adjacents appartenant aux deux rangées différentes R1 et R2 ménagent entre elles un inter- valle de passage P pour la cloison longitudinale 34. En outre, les extrémités 14 ont un entraxe terminal El différent de l'entraxe central E2 des corps 12 des tubes. Dans l'exemple, l'entraxe terminal El est supérieur à l'entraxe central E2. Il est à remarquer que les corps respectifs 12 de deux tubes adjacents (appartenant à deux rangées différentes) sont sensiblement en contact entre eux, tandis que l'intervalle de passage P ménagé entre les extrémités 14 de deux tubes adjacents est supérieur à l'épaisseur de la cloison 34. Ceci permet de minimiser l'encombrement en largeur de l'échangeur de chaleur tout en ménageant un intervalle de passage P suffisant pour la mise en place de la cloison et pour conférer une résistance mécanique élevée à la plaque collectrice 22. Dans la forme de réalisation des figures 1 à 4, la plaque collectrice 22, les extrémités 14 des tubes et la cloison 34 sont de préférence assemblées entre elles par brasage. Toutefois, il est possible de prévoir un assemblage du type mécanique, dans lequel un joint d'étanchéité est inséré entre la plaque collectrice et la cloison et comporte des collets venant s'interposer chacun entre un collet 24 de la plaque collectrice et une extrémité 14 d'un tube. On se réfère maintenant aux figures 5 à 9 qui représentent une autre forme de réalisation de l'invention s'apparentant à celle des figures 1 à 4. Les éléments similaires ou identiques sont désignés par les mêmes références numériques. L'échangeur de chaleur comprend une multiplicité de tubes 10 présentant chacun un corps 12 de section transversale aplatie et une extrémité 14 de section oblongue et disposés pour fermer un faisceau 16 à deux rangées R1 et R2. Des ailettes 18 de forme ondulée sont disposées entre les tubes 10. L'échangeur de chaleur comprend en outre une plaque collec- trice 22 munie d'une seule rangée de trous 26 de forme générale allongée (figure 7), chaque trou étant destiné à recevoir en même temps les extrémités respectives 14 de deux tubes adjacents 10. Chacun des trous 26 est bordé par un collet 24 et délimité par deux bords longitudinaux parallèles 50 et par deux bords semi-circulaires 52 (figure 7). Chacune des extrémités 14 est délimitée par deux côtés longitudinaux parallèles 54, un côté semi-circulaire 56 et un côté transversal droit et plat 58. Les deux côtés 58 sont disposés parallèlement en vis-à-vis (figure 8) et ménagent entre eux un intervalle de passage P' correspondant sensible- ment à l'épaisseur de la cloison 34. Lorsque les deux extrémités 14 adjacentes sont introduites dans le trou 26, les côtés 44 viennent coopérer avec les côtés 50 du trou, tandis que les côtés 56 viennent coopérer avec les côtés 52 du trou. On peut alors placer la cloison longitudinale 34 dans chacun des espaces P' ménagés par chacune des paires de tubes. Comme dans la forme de réalisation précédente, les extrémités 14 présentent un entraxe El supérieur à l'entraxe E2 des corps 12, lesquels viennent sensiblement en contact entre eux. (Figures 5 et 6 à modifier) La cloison 34 a sensiblement la forme d'un peigne possédant un côté longitudinal 60 (figure 9) muni de dents espacées 62 propres à venir chacune s'insérer dans un trou 26 de la plaque collectrice 22 et dans l'intervalle P' compris entre les deux extrémités 14 reçues dans le trou 26. L'intervalle I entre deux dents adjacentes 62 (figure 9) correspond à l'intervalle I séparant deux trous 26 adjacents (figure 7). La longueur de chaque dent correspond à la largeur du trou 26, telle que définie entre ses deux côtés 50. Lorsque la cloison 34 est mise en place, son âme vient combler chacun des intervalles P' et chacune de ses dents 62 vient combler la partie centrale de chacun des trous 26. La forme de réalisation des figures 6 à 9 convient essen- tiellement à un assemblage par brasage entre la plaque collectrice 22, les extrémités 14 des tubes et la cloison 34. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment et s'étend à d'autres variantes. Revendications 1.- Echangeur de chaleur comprenant une multiplicité de tubes (10) présentant chacun un corps (12) et une extrémité (14) et disposés pour former un faisceau (16) à deux rangées (R1,R2), une plaque collectrice (22) traversée par les extrémités des tubes, une paroi (32) de boîte à eau raccordée à la plaque collectrice et une cloison longitudinale (34) disposée entre la plaque collectrice et la paroi de boîte à eau pour délimiter deux compartiments (36,38) communiquant respective- ment avec les deux rangées (R1,R2) de tubes, caractérisé en ce que les extrémités (14) des tubes (10) sont déformées et décalées par rapport au corps (12) des tubes, en sorte que les extrémités (14) de deux tubes adjacents (10) appartenant aux deux rangées (R1,R2) ménagent entre elles un intervalle (P) de passage de la cloison longitudinale (34) et que ces extrémités (14) aient chacune un entraxe (El) différent de l'entraxe (E2) des corps (12) des tubes adja- cents. 2.- Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'entraxe (El) des extrémités (14) des tubes adjacents est supérieur à l'entraxe (E2) des corps (12) des tubes. 3.- Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les corps (12) des tubes (10) ont une section transversale généralement aplatie, tandis que leurs extrémités (14) ont une section transversale sensible- ment ovale. 4.- Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les corps (12) de deux tubes adjacents (10) sont sensiblement en contact entre eux. 5.- Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les extrémités respectives (14) de deux tubes adjacents (10) sont reçues dans deux trous différents (26) ménagés dans la plaque collectrice (22), cette dernière possédant autant de trous qu'il y a d'extrémi- tés de tubes. 6.- Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caracté- risé en ce que l'intervalle de passage (P) ménagé entre les extrémités respectives (14) de deux tubes adjacents (10) est supérieur à l'épaisseur de la cloison (34). 7.- Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la plaque collectrice (22), les extrémités (14) des tubes et la cloison (34) sont assemblées entre elles par brasage. 8.- Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les extrémités respectives (14) de deux tubes adjacents (10) sont reçues dans un même trou (26) de la plaque collectrice (34), cette dernière possédant autant de trous (26) qu'il y a de paires d'extrémités (14) de tubes (10). 9.- Echangeur de chaleur selon la revendication 8, caracté- risé en ce que les extrémités (14) des tubes (10) comportent deux côtés plats parallèles (58) qui ménagent entre eux un intervalle de passage (P') correspondant sensiblement à l'épaisseur de la cloison (34). 10.- Echangeur de chaleur selon la revendication 9, caracté- risé en ce que la cloison (34) présente un côté longitudinal (60) muni de dents espacées (62) propres à venir chacune s'insérer dans un trou (26) de la plaque collectrice (22) et entre les deux extrémités (14) des tubes (10), reçues dans le trou. 11.- Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 8 à , caractérisé en ce que la plaque collectrice (22), les extrémités (14) des tubes (10) et la cloison (34) sont assemblées par brasage.