Brevet FR2757260A1 — publié le 19980619

L'invention se rapporte à un échangeur de chaleur pour fluides liquides, par exemple de type à eau ou à huile, le fluide réfrigérant étant un liquide ou un gaz, comprenant au moins une tubulure d'admission et au moins une tubulure de sortie du fluide à refroidir, les tubulures se vissant avec des rondelles correspondantes dans l'échangeur de chaleur et comprenant un collet périphérique qui est en appui contre une surface extérieure de ce dernier. Les échangeurs de chaleur de ce type, comprenant des tubulures vissées, sont bien connus. Ainsi, par exemple, le brevet européen EP 357 602 B1 décrit un échangeur de chaleur dont aussi bien la tubulure d'admission que la tubulure de sortie sont vissées dans un manchon qu'il comporte. Le serrage de la tubulure permet d'établir un assemblage étanche entre elle et l'enveloppe du radiateur. Il s'est toutefois révélé qu'un desserrage de l'assemblage dûi à des fluctuations de température et à des trépidations ne peut pas être exclu. La demande de brevet allemand DE-OS 26 12 416 décrit un autre échangeur de chaleur que des éléments d'étanchéité étanchéifient vis-à-vis de l'enveloppe du réfrigérant. Dans ce cas également il y a un risque de desserrage de l'assemblage à vissage et en particulier le joint ayant l'élasticité du caoutchouc ne permet pas de visser la tubulure avec un couple défini de serrage. L'invention a donc pour objet de perfectionner un échangeur de chaleur du type tel que spécifié en préambule de manière à permettre d'exclure fiablement un desserrage de l'assemblage à vissage. Cet objet est atteint, selon l'invention, par le fait qu'une rondelle d'arrêt est disposée entre la surface extérieure de l'échangeur et le collet de la tubulure et solidarisée en rotation avec cette dernière, cette rondelle comportant des premières protubérances exerçant un effet de blocage dans le sens inverse de celui du vissage de la tubulure et la surface extérieure de l'échangeur comportant dans la zone d'appui de cette rondelle des deuxièmes protubérances qui exercent l'effet de blocage conjointement avec les premières. L'échangeur de chaleur selon l'invention peut être du type à eau et air, à huile et air ou aussi du type à eau, huile et air. En particulier dans ce dernier type, les tubulures d'admission et de sortie sont en deux parties et vissées dans l'échangeur. Pour le raccordement de conduits d'arrivée et de départ, en particulier d'huile chaude provenant du moteur ou de la boîte à vitesses, les tubulures comportent un filetage de raccordement sur lequel le tuyau à huile se visse au moyen d'un écrou d'accouplement. La tubulure vissée conforme à l'invention est bloquée par une rondelle d'arrêt afin d'en empêcher le desserrage lorsque l'écrou d'accouplement est dévissé. Cette rondelle d'arrêt est solidarisée en rotation avec la tubulure et elle est entraînée en rotation dans le sens du vissage (dans le sens horaire) avec la tubulure lorsque celle-ci est vissée dans l'échangeur de chaleur. La rondelle d'arrêt comprend des premières protubérances qui sont inactives lors du vissage de la tubulure dans l'échangeur. Lorsque la tubulure subit une rotation dans le sens inverse, la rondelle de sécurité, qui est solidarisée en rotation avec elle, est également déplacée dans ce sens. Toutefois, les premières protubérances déploient leur effet de blocage en coopérant avec des deuxièmes protubérances qui sont prévues dans la zone d'appui de la rondelle d'arrêt sur la surface extérieure de l'échangeur de chaleur. En particulier, les premières protubérances s'agrippent dans les deuxièmes. Ainsi, un dévissage intempestif de la tubulure, qui la libérerait de l'assemblage avec l'échangeur, est empêché. Suivant une particularité avantageuse de l'invention, il est prévu que le collet de la tubulure comporte un six pans et que la rondelle d'arrêt comporte un évidement à six pans internes, ainsi qu'une surface d'appui qui vient en prise derrière le six pans. La surface d'appui garantit un serrage de la rondelle entre le collet de la tubulure et la surface extérieure de l'échangeur de chaleur, l'entraînement en rotation de la rondelle par la tubulure étant garanti par l'évidement à six pans internes dans lequel pénètre le six pans de cette dernière. Conformément à l'invention, les premières protubérances sont formés de doigts en saillie radialement, ainsi que tangentiellement dans le sens inverse de celui du vissage. Ces doigts, qui peuvent de préférence fléchir élastiquement en direction radiale, cèdent vers l'intérieur lors du vissage de la tubulure dans l'échangeur de chaleur et reculent ainsi devant les deuxièmes protubérances prévues sur la surface extérieure de l'échangeur. Les doigts suivent sensiblement une spirale orientée radialement vers l'extérieur dans le sens anti-horaire. Les doigts sont relativement courts afin d'en accroître la rigidité. Suivant un exemple de réalisation avantageux, les deuxièmes protubérances sont formées d'une denture. Celle-ci est de préférence en dents de scie. Une denture en dents de scie a l'avantage essentiel qu'elle peut exercer une fonction de blocage dans un sens sur un composant passant sur elle, mais par contre aucun effet de blocage n'est produit dans le sens inverse. La denture comprend en particulier des premières parties orientées sensiblement radialement et des deuxièmes parties reliant deux premières parties voisines entre leur extrémité radialement extérieure et leur extrémité radialement intérieure. Les premières parties orientées radialement servent d'éléments de blocage contre lesquels les premières protubérances prennent appui et par lesquels celles-ci sont bloquées dans le sens inverse de celui du vissage. Les deuxièmes parties servent à soulever les premières protubérances lorsque celles-ci sont guidées sur la denture dans le sens du vissage. Les deuxièmes protubérances sont avantageusement prévues sur un collet entourant la rondelle d'arrêt et venu de moulage avec la surface extérieure de l'échangeur de chaleur. Les doigts s'appuient contre ce collet lors du dévissage de la tubulure et transmettent à celle-ci les forces de blocage par l'intermédiaire du six pans. Il est prévu, suivant un exemple de réalisation, que les protubérances soient réparties régulièrement à la périphérie. En particulier, six premières protubérances sont prévues sur la rondelle d'arrêt et un multiple entier des deuxièmes protubérances est prévu sur la surface extérieure de l'échangeur de chaleur, en particulier au nombre de 66. Ainsi, les tubulures sont bloquées régulièrement à leur périphérie et elles sont empêchées de se dévisser immédiatement après que le couple nécessaire de serrage ait été atteint. Suivant un mode de réalisation particulièrement simple, la tubulure et la rondelle d'arrêt sont monobloc, c'est-à-dire que la rondelle est venue de moulage avec la tubulure. Avec ce mode de réalisation, aucun composant supplémentaire n'est nécessaire, mais néanmoins la même sécurité empêchant le dévissage de la tubulure peut être obtenue. D'autres avantages, particularités et détails de l'invention ressortent de la description ci-dessous, dans laquelle un exemple préféré de mise en oeuvre de l'invention est décrit en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe transversale d'une tubulure vissée dans un échangeur de chaleur; la figure 2 est une vue en plan de la tubulure dans le sens de la flèche II de la figure 1; la figure 3 est une vue en plan de la rondelle d'arrêt et la figure 4 est une coupe de cette rondelle selon la ligne IV-IV de la figure 3. La figure 1 représente en coupe à titre d'exemple une partie d'un échangeur de chaleur 1. La référence 2 désigne une boîte à eau dans laquelle un échangeur de chaleur 3 pour huile est disposé. La boîte à eau comporte sur la surface extérieure 4 des nervures de raidissement 5 ainsi qu'un collet annulaire 6 qui est saillant sur sa surface. Une tubulure d'admission ou d'évacuation 7 de l'échangeur de chaleur 3 est vissée dans la boîte à eau 2 coaxialement au collet 6. Cette tubulure 7 comprend à cette fin un segment fileté 8 qui se visse dans une rondelle taraudée correspondante 9. Un joint torique 11 logé dans une rainure périphérique de la rondelle 9 et prenant appui de manière étanche contre la surface intérieure de la boîte à eau 2 crée une étanchéité entre le volume interne de cette dernière et l'environnement. Un autre joint torique 12 prévu au droit de l'interruption de la boîte à eau 2, entre la tubulure 7 et la rondelle 9, crée une liaison étanche entre ces dernières. La figure 1 montre par ailleurs que la tubulure 7 comporte un collet périphérique 13 présentant un six pans 14. L'extrémité libre de la tubulure 7 comporte un filetage 15 sur lequel un écrou d'accouplement non représenté d'un conduit de raccordement peut se visser. Par ailleurs, l'extrémité libre de la tubulure 7 comporte un cône d'étanchéité 18 destiné au conduit devant être fixé. Une rondelle d'arrêt portant la référence globale 16 et représentée en détail sur la figure 3 se trouve entre le collet 13 de la tubulure 7 et la surface extérieure 4 de la boîte à eau 2. Cette rondelle d'arrêt 16 comporte un évidement 17 présentant un six pans intérieur dans lequel le six pans 14 de la tubulure 7 vient se loger. La rondelle d'arrêt 16 repose de son côté radialement à l'intérieur du collet 6 de la boîte à eau 2. Lorsque la tubulure 7 est vissée dans l'élément de retenue 9, la rondelle d'arrêt 16 est entraînée par le six pans 14 et elle est serrée à l'intérieur du collet 6 sur la surface extérieure 4 de la boîte à eau 2. L'évidement 17 à six pans intérieurs de la rondelle 16 et le six pans 14 de la tubulure 7 forment un assemblage bloqué en rotation. Le collet 13 de la tubulure 7 comporte par ailleurs une contre- dépouille 27 dans laquelle le bord périphérique radialement intérieur 28 de la rondelle d'arrêt 16 (figure 3) peut s'enclencher ou se verrouiller. La tubulure 7 et la rondelle 16 sont ainsi assujetties l'une à l'autre, ce qui permet un montage préalable. La figure 2 représente le six pans 14 de la tubulure 7 logé dans l'évidement de forme à six pans correspondante. On observe que la rondelle 16 est entraînée pendant que la tubulure 7 est vissée dans la boîte à eau 2. Cette rondelle comporte à sa périphérie extérieure des doigts 19 saillants radialement et tangentiellement et formés de premières protubérances 20, comme le montre la figure 3. Ces doigts 19 peuvent fléchir élastiquement, radialement dans le sens de la flèche 21. Les doigts 19 étant flexibles radialement vers l'intérieur, les tolérances que la boîte à eau 2 présente peuvent être compensées. Ainsi, par exemple, le trou 29 (figure 1) de la boîte à eau 2, qui loge le segment fileté 8 de fixation de la tubulure, peut présenter une certaine surcote. Par ailleurs, les doigts 19 sont saillants sensiblement tangentiellement à partir de la périphérie de la rondelle d'arrêt 16 dans le sens inverse de celui du vissage de la tubulure 7. Une répartition régulière des forces à la périphérie de la rondelle 16 s'obtient par au total six doigts 19 répartis à la périphérie de cette dernière. La figure 2 montre que la périphérie intérieure du collet 6 comporte une denture 22 formée de deuxièmes protubérances 23. La denture 22 a une forme en dents de scie de manière qu'une première partie 24 soit orientée radialement et une deuxième partie 25 le soit obliquement. La deuxième partie 25 est orientée dans le sens du vissage, c'est-à-dire dans le sens horaire, et va d'une extrémité radialement extérieure de la première partie voisine 24 à l'extrémité radialement intérieure de la première partie voisine suivante 24. Comme le montre la figure 2, la tubulure 7 peut se visser sans problème dans le sens horaire dans la boîte à eau 2 au moyen de son six pans 14 de manière qu'elle entraîne la rondelle d'arrêt 16 avec laquelle elle est solidarisée en rotation. Les doigts 19 en appui contre la denture 22 glissent sur les deuxièmes parties 25 et sont déviés radialement vers l'intérieur, c'est-à-dire dans le sens de la flèche 21 (figure 3). La tubulure 7 se visse jusqu'au moment auquel le couple souhaité de serrage est atteint. La tubulure 7 est tenue à cette position par les doigts 19 qui prennent appui contre les premières parties 24 de la denture 22. Le diamètre du cerle exinscrit aux premières protubérances 20, c'est- à-dire aux doigts 19 de la rondelle d'arrêt 16, est choisi de manière qu'il soit de grandeur égale ou supérieure à celle du diamètre du cercle de base 26 de la denture 22, qui correspond au cercle radialement intérieur inscrit par les deuxièmes protubérances 23 du collet 6. L'accrochage des doigts 19 dans la denture 22 en dents de scie provoque un effet de blocage qui empêche tout dévissage intempestif, c'est-à-dire toute rotation de la rondelle 16 dans le sens anti-horaire et donc un dévissage de la tubulure 7. Les doigts 19 peuvent soit être répartis régulièrement en direction circonférentielle, soit inscrire des angles différents les uns avec les autres, comme le montre la figure 3. Dans l'exemple représenté de réalisation, l'angle ac = 57 et l'angle D = 63 . Ainsi, deux doigts inscrivent toujours un angle de 120 et les doigts disposés entre ceux- ci sont décalés de 3 par rapport à la bissectrice. Si par exemple la denture 22 comprend 60 dents, le décalage mentionné ci-dessus des doigts voisins 19 a l'avantage que trois doigts 19 engrènent tous les 3 avec la denture 22. Ceci permet donc d'obtenir un réglage très fin du couple de serrage. Suivant un exemple de réalisation, la rondelle d'arrêt 16 peut être venue de moulage avec la tubulure 7, c'est-à-dire que cette dernière peut comporter des doigts correspondants 19 à la périphérie de son collet 13. L'avantage d'une rondelle d'arrêt séparée 16 réside toutefois dans le fait qu'à la fin d'un dévissage voulu de la tubulure 7, au cours duquel les doigts 19 de cette rondelle en général en matière plastique peuvent être détériorés, elle peut être échangée contre une nouvelle. Lorsque la rondelle d'arrêt 16 est une pièce séparée de la tubulure 7, de préférence, la rondelle d'arrêt 16 est susceptible d'être prémontée sur la tubulure 7 et cette dernière comporte à cette fin en particulier une rainure périphérique dans laquelle cette rondelle peut s'enclencher. REVENDICATIONS 1 - Echangeur de chaleur pour fluides liquides, de type à eau ou à huile, le fluide réfrigérant étant un liquide ou un gaz, comprenant au moins une tubulure d'admission (7) et au moins une tubulure de sortie (7) du fluide à refroidir, les tubulures (7) se vissant avec des rondelles correspondantes (9) dans l'échangeur (1) et comportant un collet périphérique (13) qui est en appui contre une surface extérieure (4) de ce dernier, caractérisé en ce qu'une rondelle d'arrêt, qui est disposée entre la surface extérieure (4) de l'échangeur (1) et le collet (13) de la tubulure (7), est solidarisée en rotation avec cette dernière et comporte des premières protubérances (20) qui exercent un effet de blocage dans le sens inverse de celui du vissage de la tubulure (7) et en ce que la surface extérieure (4) de l'échangeur de chaleur (1) comporte dans la zone d'appui de cette rondelle (16) des deuxièmes protubérances (23) qui exercent l'effet de blocage conjointement avec les premières (20). 2 - Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le collet (13) de la tubulure (7) comporte un six pans (14) et la rondelle d'arrêt (16) comporte un évidement (17) à six pans interne, ainsi qu'une surface d'appui qui vient en prise derrière le six pans (14). 3 - Echangeur de chaleur selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premières protubérances (20) sont formées de doigts (19) qui sont saillants radialement, ainsi que tangentiellement dans le sens inverse de celui du vissage. 4 - Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les doigts (19) peuvent fléchir élastiquement en direction radiale. - Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxièmes protubérances (23) sont formées d'une denture (22). 6 - Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la denture (22) est en forme de dents de scie. 7 - Echangeur de chaleur selon l'une ou l'autre des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la denture (22) comprend des premières parties (24) orientées radialement et des deuxièmes parties (25) qui raccordent dans le sens du vissage deux premières parties voisines (24) entre leur extrémité radialement extérieure et leur extrémité radialement intérieure. 8 - Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxièmes protubérances (23) sont prévues sur un collet (6) venu de moulage avec la surface extérieure (4) de l'échangeur de chaleur (1) et entourant la rondelle d'arrêt (16). 9 - Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les protubérances (20, 23) sont réparties régulièrement en direction circonférentielle. - Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les protubérances (20) sont réparties en deux groupes et dans chaque cas une protubérance (20) d'un groupe est disposée en alternance à la suite d'une protubérance (20) de l'autre groupe et en ce que les distances angulaires des protubérances (20) situées dans l'un des groupes sont égales et ce en que les distances angulaires séparant une protubérance (20) des deux protubérances voisines (20) diffèrent. 11 - Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rondelle d'arrêt (16) est susceptible d'être prémontée sur la tubulure (7) et cette dernière comporte à cette fin en particulier une rainure périphérique dans laquelle cette rondelle peut s'enclencher. 12 - Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tubulure (7) et la rondelle d'arrêt (16) sont monobloc, c'est- à-dire que la rondelle (16) est venue de moulage avec la tubulure (7). 13 - Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diamètre du cercle exinscrit aux premières protubérances (20) de la rondelle d'arrêt (16) est supérieur à celui du cercle intérieur inscrit par les deuxièmes protubérances (23).