Brevet FR2735221A1 — publié le 19961213

Echangeur de chaleur à tubes plats L'invention concerne un échangeur de chaleur à tubes plats. De tels échangeurs de chaleur sont utilisés notamment dans les véhicules automobiles à moteur à combustion interne pour assurer, soit le refroidissement du moteur, soit le chauffage de l'habitacle. On connaît, en particulier d'après les Brevets français No 91 03411 et No 92 09470 de la Demanderesse, des échangeurs de chaleur de ce type qui comprennent un faisceau de tubes plats parallèles et une plaque collectrice munie de trous dans lesquels sont reçues et brasées les extrémités des tubes, chaque trou présentant une section allongée propre à recevoir deux extrémités de tubes et ayant deux grands côtés opposés formant respectivement deux becs dirigés vers l'intérieur du trou pour combler les espaces subsistants entre la plaque collectrice et les deux extrémités de tubes. Pour fabriquer un tel échangeur de chaleur, les extrémités des tubes sont insérées dans les trous de la plaque collectrice, puis l'ensemble est porté à une température suffisante pour assurer la fusion d'un alliage qui est, soit apporté sous forme de fil ou de poudre, soit présent sous forme d'un revêtement plaqué sur la plaque collectrice et/ou sur les tubes. L'alliage vient ensuite, sous l'action éventuelle d'un flux de brasage ou sous l'action de la gravité, remplir les espaces subsistants entre les deux extrémités de tubes et les bords des trous de la plaque collectrice et, après refroidissement à température ambiante, réaliser une liaison étanche entre le faisceau et la plaque collectrice. Dans de tels échangeurs de chaleur, les trous ont une section de forme allongée propre à recevoir chacun deux tubes de forme sensiblement oblongue dont les sections transversales sont accolées et disposées dans le prolongement l'une de l'autre. Les becs précités permettent de combler les espaces formés entre le bord du trou et les parois des deux tubes au niveau de leur raccordement, empêchant ainsi tout risque de fuite de l'alliage de brasure. L'un des principaux inconvénients des échangeurs de chaleur précités est que leur faisceau est formé de paires de tubes et qu'il faut, à chaque fois, introduire les tubes d'une même paire dans un seul trou de la plaque collectrice, ce qui complique l'assemblage. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités. Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur du type défini en introduction, dans lequel chaque trou est propre à recevoir une seule extrémité de tube, dans lequel le tube présente une face agrafée ou repliée délimitant au moins une dépression, et dans lequel un seul des grands côtés du trou forme au moins un bec dirigé vers l'intérieur du trou pour combler l'espace subsistant entre la plaque collectrice et la dépression du tube. Ainsi, le faisceau de l'échangeur de chaleur est formé d'une multiplicité de tubes, dont chacun est introduit individuellement dans un trou de la plaque collectrice. Du fait que chaque tube présente une face agrafée ou repliée, il peut être réalisé sous la forme d'un tube multicanaux délimitant intérieurement plusieurs passages de circulation. Du fait que cette face agrafée ou repliée délimite une ou plusieurs dépressions, il est possible de combler cette dernière par un ou plusieurs becs dirigés vers l'intérieur du trou et prévus sur un seul des grands côtés du trou. Ainsi, il n'est plus nécessaire de prévoir un bec sur l'autre grand côté du trou, comme cela était nécessaire dans les échangeurs de chaleur connus antérieurement. 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 partielle en coupe transversale d'un échangeur de chaleur selon l'invention après assemblage par brasage de la plaque collectrice et du faisceau de tubes plats; - la figure 2 est une vue partielle en coupe longitudinale de l'échangeur de chaleur de la figure 1; - la figure 3 est une vue partielle de dessus, et à échelle agrandie, de la plaque collectrice de l'échangeur de chaleur des figures 1 et 2 montrant un trou dans lequel est reçue l'extrémité d'un tube plat replié; - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3 mais sans le tube; - la figure 5 est une vue partielle en plan d'une plaque collectrice dont un trou reçoit l'extrémité d'un tube plat agrafé; et - la figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 5, mais sans le tube. L'échangeur de chaleur représenté à la figure 1 comprend un faisceau 10 formé d'une multiplicité de tubes plats parallèles 12 et d'une multiplicité d'intercalaires ondulés 14. Ces intercalaires ondulés sont disposés entre deux tubes adjacents ainsi qu'entre chacun des tubes d'extrémité et une joue latérale correspondante 16 (figure 2). Chaque tube 12 a une section allongée (figure 3) délimitée par deux grandes faces planes opposées 18 et deux petites faces semi-circulaires 20. Les tubes 12 ont des extrémités libres 22 qui sont nues et non recouvertes par les intercalaires 14. Chaque extrémité 22 est reçue dans un trou 24 de section allongée (figures 1, 3 et 4) ménagé au travers d'une plaque collectrice 26, encore appelée plaque à trous, de forme générale rectangulaire. La plaque 26 a une forme générale rectangulaire et elle est munie, à son pourtour, d'un bord replié 28 délimitant une gorge périphérique 30. Cette gorge est destinée à recevoir un rebord périphérique 32 faisant partie d'une paroi de boîte à eau 34, avec interposition d'un joint d'étanchéité 36. Le bord replié 28 comporte des pattes d'extrémité 38 destinées à être rabattues pour assurer le maintien de la boîte à eau et la compression du joint 36, cela d'une manière en soi connue. Comme on le voit sur la figure 3, l'une des deux grandes faces planes 18 du tube 12 s'étend entre les faces semicirculaires 20, tandis que l'autre grande face plane 18 est formée en deux parties coplanaires réunies entre elles par deux bords repliés 40 ramenés l'un contre l'autre et perpendiculairement à l'un des deux grands côtés de la section du tube. On réalise ainsi un tube du type replié qui délimite intérieurement deux canaux 42. Du fait que les bords repliés délimitent un arrondi de faible diamètre, il se forme une dépression 44 sous la forme d'une rainure longitudinale, au niveau de la jonction de ces deux bords repliés 40. Comme on le voit sur la figure 4, le trou 24 a une section oblongue adaptée à celle de la section du tube 12. I1 comprend deux grands côtés opposés 46 dont l'un comporte un bec 48 dirigé vers l'intérieur du trou et destiné à combler, au moins en partie, la dépression 44 formée à la jonction des deux bords repliés 40, lorsque le tube 12 est introduit dans le trou 24. L'autre grand côté 46 est dépourvu de bec. Les deux grands côtés 46 sont réunis entre eux par deux bords semi-circulaires 50 de rayon légèrement supérieur au rayon externe des petites faces 20 des tubes. Le trou 24 a une longueur légèrement supérieure à la longueur transversale d'un tube plat, telle que définie entre ses deux petites faces semi-circulaires 20. Ainsi, chaque trou 24 peut recevoir l'extrémité 22 d'un tube 12 en vue d'une opération ultérieure de brasage. Cette opération de brasage fournit un joint de brasage 52 (figure re 1) à la jonction du bord du trou 24 et de la paroi du tube reçu dans le trou. Comme on le voit également sur la figure 1, chaque trou 24 est entouré d'un bord relevé 54 qui s'étend dans une direction généralement perpendiculaire au plan de la plaque et donc généralement parallèle aux axes des tubes. Lorsque les extrémités respectives 22 des tubes 12 sont introduites dans les trous 24 de la plaque collectrice, les becs 48 viennent à chaque fois combler la dépression formée à la jonction des bords repliés 40 de chaque tube. Si ces becs n'étaient pas présents, il serait pratiquement impossible de combler l'espace ainsi délimité, par le seul joint de brasure 52. Dans le cas de la figure 5, chaque trou 24 reçoit un seul tube 12 du type agrafé qui présente deux bords d'extrémité 56 enroulés l'un sur l'autre à la manière d'une agrafe. Les deux bords enroulés 56 forment, au niveau de leur raccordement, une dépression 58 ayant la forme d'une rainure longitudinale. On prévoit aussi un seul bec 48 sur celui des deux grands côtés du trou qui est en vis-à-vis des bords enroulés 56. Dans l'exemple, le bec 48 n'est pas exactement au milieu de ce grand côté pour combler au moins en partie la dépression 58. Les becs formés au niveau des trous de la plaque collectrice peuvent être obtenus par simple découpe de la plaque collectrice, préalablement à son assemblage au faisceau de tubes. En variante, il est possible de former les becs par déformation localisée du bord relevé 54, et cela après introduction des extrémités de tubes dans les trous correspondants de la plaque collectrice. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemple et s'étend à d'autres variantes. Ainsi, il est possible d'utiliser des tubes dont l'une des grandes faces comporte plusieurs dépressions formées chacune par deux bords repliés ou agrafés. En pareil cas, l'un des deux grands côtés du trou devra comporter plusieurs becs propres à combler les dépressions précitées, tandis que l'autre grand côté du trou sera toujours dépourvu de bec. L'invention s'applique tout particulièrement aux échangeurs de chaleur de véhicules automobiles. Revendications 1.- Echangeur de chaleur, du type comprenant un faisceau (10) de tubes plats (12) parallèles et une plaque collectrice (26) munie de trous (24) dans lesquels sont reçues et brasées les extrémités (22) des tubes (12), chaque trou (24) présentant une section allongée ayant deux grands côtés opposés (46), caractérisé en ce que chaque trou (24) est propre à recevoir une seule extrémité (22) de tube, en ce que le tube (12) présente une face (18) agrafée ou repliée (40; 56) délimitant au moins une dépression (44; 58), et en ce qu'un seul des grands côtés (46) du trou (24) forme au moins un bec (48) dirigé vers l'intérieur du trou (24) pour combler l'espace subsistant entre la plaque collectrice et la dépression du tube. 2.- Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un seul bec (48) formé sur un seul grand côté (46) de chaque trou (24). 3.- Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tube (12) comprend une face repliée (18) obtenue par le raccordement de deux bords repliés (40) délimitant entre eux une dépression (44). 4.- Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tube (12) présente une grande face agrafée (18) obtenue par le raccordement de deux bords enroulés (56) délimitant entre eux une dépression (58).