Brevet FR2771480A1 — publié le 19990528

Échangeur de chaleur à tubes aplatis bi-canaux L'invention concerne un échangeur de chaleur, notamment un radiateur de refroidissement ou de chauffage dans un véhicule automobile, comprenant au moins une rangée de tubes aplatis formés chacun par une bande de tôle pliée pour définir deux canaux longitudinaux de circulation de fluide juxtaposés dans la direction latérale du tube, une première extrémité de chaque tube pénétrant, à travers une ouverture d'une plaque collectrice, dans une boîte collectrice allongée dans la direction d'alignement des tubes et divisée par une cloison interne longitudinale en deux chambres qui communiquent respectivement avec les deux canaux de chaque tube, ces derniers étant délimités en direction l'un de l'autre par des parois respectives formant entretoise. Dans les tubes aplatis connus du genre qui vient d'être défini, les deux parois formant entretoise sont accolées l'une à l'autre. Pour assurer une coopération entre les extrémités des tubes et la cloison de la boîte collectrice permettant à chaque canal de circulation de communiquer exclusivement avec la chambre correspondante, il faut alors avoir recours à des moyens complexes dont l'efficacité n'est pas toujours satisfaisante en ce qui concerne l'étanchéité au fluide. Le but de l'invention est de réaliser cette communication par des moyens simples et avec une étanchéité parfaite. L'invention vise notamment un échangeur de chaleur du genre défini en introduction, et prévoit que les parois formant entretoise des deux canaux sont écartées l'une de l'autre et que ceux-ci sont reliés entre eux par une zone étroite de la largeur de ladite bande dans laquelle est ménagée, à ladite première extrémité du tube, une entaille pour recevoir le bord libre de ladite cloison. Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou alternatives, sont énoncées ci-après: ladite cloison est formée par deux paroi mutuellement accolées appartenant à deux coques qui délimitent les deux chambres respectivement. - Lesdites parois formant entretoise sont formées respectivement par les zones marginales opposées de ladite bande. - Les canaux sont fermés à la seconde extrémité de chaque tube et communiquent entre eux, au voisinage de celle-ci, par l'intermédiaire d'ouvertures ménagées dans les parois formant entretoise et de moyens de guidage de fluide interposés entre ces ouvertures. - Les canaux communiquent entre eux par au moins deux paires d'ouvertures échelonnées dans la direction longitudinale du tube, les deux ouvertures chaque paire étant ménagées en visà-vis l'une de l'autre dans les deux parois formant entretoise respectivement. - Les ouvertures de communication sont formées par des encoches ménagées à partir des bords latéraux de ladite bande. - Les moyens de guidage de fluide comprennent une tige occupant l'intervalle entre les parois formant entretoise, sur une fraction de la hauteur du tube, et dans laquelle est ménagée au moins une encoche à partir de sa face tournée vers ladite zone étroite, chaque encoche de la tige communiquant avec au moins une ouverture de chacune des parois formant entretoise. - Les tiges associées à plusieurs tubes d'une rangée sont réunies entre elles par une barrette s'étendant en regard des secondes extrémités de ceux-ci, en formant un peigne. - Le peigne est découpé dans une tôle. - Une entaille est ménagée dans ladite zone étroite à la seconde extrémité de chaque tube pour recevoir la barrette. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - les figures 1 à 3 sont des vues partielles en perspective, partiellement arrachées, d'un échangeur de chaleur selon l'invention utilisable comme radiateur de chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile ; - la figure 4 est une vue partielle en perspective d'un peigne appartenant à l'échangeur de chaleur; - la figure 5 est une vue partielle en perspective, partiellement arrachée, de la partie inférieure d'un tube; - la figure 6 est une vue partielle en perspective montrant la partie inférieure d'un tube et une partie du peigne; et - la figure 7 est une vue en coupe transversale de la région marginale de la cloison longitudinale de la boîte collectrice, montrant également les parties avoisinantes d'un tube et de la plaque collectrice. Le radiateur illustré comprend une rangée de tubes aplatis 1 allongés verticalement et mutuellement alignés dans une direction horizontale. Chaque tube 1 est formé par pliage d'une bande de tôle symétriquement par rapport à un plan vertical parallèle à la direction d'alignement des tubes. Une première paroi principale 2 du tube, s'étendant selon un plan perpendiculaire au plan de symétrie, est formée par une région médiane de la largeur de la bande. La paroi 2 se raccorde, par l'intermédiaire de deux parois latérales opposées 3 et 4, arrondies et convexes, à des régions 5 et 6, sensiblement planes et parallèles à la paroi 2, formant la seconde paroi principale du tube. Les régions 5 et 6 sont raccordées à leur tour, par des arrondis, aux deux régions marginales 7, 8 de la bande, adjacentes aux bords marginaux 9, 10 et s'étendant perpendiculairement à la paroi 2, contre laquelle s'appliquent les bords 9, 10. Les parois du tube délimitent ainsi deux canaux verticaux, à savoir un canal 11 entouré par les parois 2, 3, 5 et 7, et un canal 12 entouré par les parois 2, 4, 6 et 8. Le radiateur comprend également une boîte collectrice formée d'une plaque collectrice 20 disposée sensiblement horizontalement, et de deux coques 21, 22 dont les bords périphériques sont liés de manière étanche au fluide à la face supérieure de la plaque collectrice 20, comme connu en soi, pour délimiter deux chambres 23, 24. Les deux coques sont mutuellement juxtaposées, des parois longitudinales respectives 25, 26 de celles-ci, planes et verticales, étant mutuellement accolées. Les extrémités supérieures des canaux 11 et 12 de chaque tube communiquent respectivement avec les chambres 23 et 24, à travers des ouvertures appropriées ménagées dans la plaque collectrice 20. Selon l'invention, les parois formant entretoise 7, 8 sont écartées l'une de l'autre dans la direction latérale de manière à laisser dégagée une zone médiane 30 de la largeur de la paroi 2. La largeur de cette zone est de préférence légèrement supérieure à l'épaisseur de la cloison formée par les parois 25 et 26 des coques de la boîte collectrice, et une entaille 31 est ménagée dans la zone 30, à partir de l'extrémité supérieure 32 du tube, pour recevoir le bord libre 33 de la cloison 25, 26, qui s'appuie par ailleurs sur la face supérieure de la plaque collectrice. On peut ainsi obtenir une communication étanche entre les canaux 11 et 12 et les chambres 23 et 24 par brasage des parois 7 et 8 aux deux faces de la cloison 25, 26 respectivement, et ceci sans aménagement particulier de cette dernière. Dans l'exemple illustré, les canaux 11 et 12 sont fermés, à l'extrémité inférieure 40 du tube, par déformation des parois 5 et 6 qui viennent s'appuyer sur la paroi 2. Pour assurer une circulation du fluide selon un trajet en U de la chambre 23 à la chambre 24 en parcourant le canal 11 de chaque tube de bas en haut puis le canal 12 de haut en bas, ceux-ci communiquent entre eux, au voisinage de l'extrémité 40, par des encoches ménagées dans les parois 7 et 8 à partir des bords 9 et 10. On voit ainsi sur la figure 5 trois encoches 41 ménagées dans la paroi 7 et décalées en hauteur les unes par rapport aux autres. Des encoches semblables sont ménagées en vis à vis des encoches 41 dans la paroi 8. Pour assurer un guidage étanche du fluide entre les encoches 41 et les encoches homologues de la paroi 8, des encoches correspondantes 42 sont ménagées dans une tige 43 allongée verticalement qui occupe l'intervalle entre ces deux parois, sur la partie de la hauteur du tube où les encoches 41 sont présentes. La tige 43 a une section transversale sensiblement rectangulaire, et les encoches 42 sont ménagées à partir de sa face en contact avec la zone 30 de la paroi 2. Plusieurs tiges 43 associées à des tubes consécutifs de la rangée sont reliés entre elles par une barrette 44 qui s'étend dans la direction d'alignement des tubes, pour former un peigne. La barrette 44 est reçue dans des entailles 45, ménagées dans la zone 30 à partir de l'extrémité inférieure 40, de manière à ne pas faire saillie au-dessous de celle-ci. Il peut être prévu un seul peigne pour toute la rangée de tubes, ou plusieurs peignes associés chacun à un sous-ensemble de tubes. Le peigne 43, 44 peut être obtenu par découpage dans une tôle. Les figures 1 et 2 montrent le peigne à la fois avant et après sa mise en place selon la flèche F1. Les différentes pièces du radiateur peuvent, de manière classique, être réalisées en tôle d'aluminium ou d'alliage d'aluminium, et être assemblées entre elles par brasage, le brasage assurant à la fois la fixation mutuelle des pièces et l'étanchéité au fluide là où elle est nécessaire, y compris à l'extrémité inférieure fermée des canaux 11 et 12. La figure 7 montre le bord libre 33 de la cloison 25, 26 de la boîte collectrice engagée dans l'entaille 31 de la zone médiane 30 du tube. Une portion de la plaque collectrice 20, subsistant entre deux ouvertures par lesquelles pénètrent respectivement les parois entourant le canal 11 du tube et celles entourant le canal 12, est également logée dans l'entaille 31, entre le fond de celle-ci et le bord 33. En variante, il est possible de prévoir une ouverture unique dans la plaque collectrice 20 pour le passage de chaque tube, la cloison 25, 26 pouvant alors s'étendre jusqu'au fond de l'entaille 31. Par ailleurs, les figures montrent trois encoches 41 dans la paroi 7, associées respectivement à trois encoches 42 dans la tige 43 et à trois encoches dans la paroi 8. Bien entendu, le nombre d'ouvertures dans chaque paroi peut être différent, et éventuellement réduit à un. Revendications 1. Échangeur de chaleur, notamment radiateur de refroidissement ou de chauffage dans un véhicule automobile, comprenant au moins une rangée de tubes aplatis (1) formés chacun par une bande de tôle pliée pour définir deux canaux longitudinaux (11, 12) de circulation de fluide juxtaposés dans la direction latérale du tube, une première extrémité (32) de chaque tube pénétrant, à travers une ouverture d'une plaque collectrice (20), dans une boîte collectrice allongée dans la direction d'alignement des tubes et divisée par une cloison interne longitudinale (25, 26) en deux chambres (23, 24) qui communiquent respectivement avec les deux canaux de chaque tube, ces derniers étant délimités en direction l'un de l'autre par des parois respectives (7, 8) formant entretoise, caractérisé en ce que les parois formant entretoise des deux canaux sont écartées l'une de l'autre et que ceux-ci sont reliés entre eux par une zone étroite (30) de la largeur de ladite bande dans laquelle est ménagée, à ladite première extrémité du tube, une entaille (31) pour recevoir le bord libre de ladite cloison. 2. Échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite cloison est formée par deux parois (25, 26) mutuellement accolées appartenant à deux coques (21, 22) qui délimitent les deux chambres respectivement. 3. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites parois formant entretoise sont formées respectivement par les zones marginales opposées de ladite bande. 4. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux sont fermés à la seconde extrémité (40) de chaque tube et communiquent entre eux, au voisinage de celle-ci, par l'intermédiaire d'ouvertures (41) ménagées dans les parois (7, 8) formant entretoise et de moyens de guidage de fluide (42) interposés entre ces ouvertures. 5. Échangeur de chaleur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les canaux communiquent entre eux par au moins deux paires d'ouvertures échelonnées dans la direction longitudinale du tube, les deux ouvertures chaque paire étant ménagées en vis-à-vis l'une de l'autre dans les deux parois formant entretoise respectivement. 6. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les ouvertures de communication sont formées par des encoches (41) ménagées à partir des bords latéraux (9, 10) de ladite bande. 7. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que les moyens de guidage de fluide comprennent une tige (43) occupant l'intervalle entre les parois (7, 8) formant entretoise, sur une fraction de la hauteur du tube, et dans laquelle est ménagée au moins une encoche (43) à partir de sa face tournée vers ladite zone étroite (30), chaque encoche (42) de la tige communiquant avec au moins une ouverture (41) de chacune des parois formant entretoise. 8. Échangeur de chaleur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les tiges (43) associées à plusieurs tubes (1) d'une rangée sont réunies entre elles par une barrette (44) s'étendant en regard des secondes extrémités (40) de ceux-ci, en formant un peigne. 9. Échangeur de chaleur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le peigne est découpé dans une tôle. 10. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'une entaille (45) est ménagée dans ladite zone étroite (30) à la seconde extrémité de chaque tube pour recevoir la barrette (44).