Brevet FR2784455A1 — publié le 20000414

4; 2784455 Tube plié pour un échanqeur de chaleur assemblé, notamment de véhicule automobile, faisceau de tubes pliés et échanqeur de chaleur correspondants L'invention concerne le domaine des échangeurs de chaleur assemblés, notamment de véhicule automobile. Dans ce type d'échangeur de chaleur, les tubes sont généra- lement formés par extrusion puis élongation, avant d'être regroupés en faisceau puis assemblés mécaniquement à des plaques collectrices et des boites à fluide avec interposi- tion de joints d'étanchéité. Du fait de leur mode de fabrication, ces tubes sont relati- vement chers. L'invention a donc pour but de procurer un mode de fabrica- tion alternatif permettant, notamment, de réduire le prix des tubes utilisés dans les échangeurs de chaleur assemblés. L'invention propose à cet effet un tube comprenant une plaque métallique (âme) pliée de manière à délimiter au moins une cavité longitudinale pour la circulation d'un fluide, et dans lequel l'étanchéité au fluide et/ou la liaison mécanique des parties de la plaque en contact sont assurées par une couche d'adhésif. La quantité de matière nécessaire à l'élaboration d'un tube est ainsi notablement réduite et, de plus, le mode de fabrication (pliage) n'induit pas de perte de matière. Cela permet de réduire les coûts de fabrication. De façon avantageuse, la couche d'adhésif utilisée est à base d'un polymère organique ou organosilicié. Préférentiellement, le polymère organique, utilisé dans la couche d'adhésif, est choisi parmi les polymères organiques thermoplastiques, les polymères organiques thermodurcissa- bles, et les polysiloxanes. Plus préférentiellement encore, le polymère est: - soit un polyamide, lorsqu'il est choisi parmi les polymè- res organiques thermoplastiques, soit une résine époxy, lorsqu'il est choisi parmi les polymères organiques thermodurcissables, - soit un élastomère, lorsqu'il est choisi parmi les polysi- loxanes. Selon un autre aspect de l'invention, la couche d'adhésif peut être prévue sous la forme d'une peinture. Par ailleurs, la couche d'adhésif peut être déposée avant ou apres pliage, sur l'une au moins des faces opposées de la plaque ou seulement au niveau des parties de la plaque destinées à être en contact. L'invention concerne en outre les faisceaux pour échangeur de chaleur assemblé, notamment de véhicule automobile, qui comprennent une multiplicité de tubes du type de ceux présentés ci-avant, ainsi qu'une multiplicité d'ailettes identiques formées par des feuilles métalliques minces, sensiblement planes, et parallèles et équidistantes entre elles, chaque feuille comprenant une multiplicité de fentes traversantes pour permettre le passage des tubes et débou- chant chacune sur un bord longitudinal de la feuille, parmi ses deux bords longitudinaux. On entend ici par "bord longitudinal" le bord dont l'extension est la plus longue. Préférentiellement, les fentes qui débouchent sur l'un des deux bords longitudinaux et les fentes qui débouchent sur l'autre bord longitudinal sont placées en quinconce. L'invention concerne également les échangeurs de chaleur, notamment de véhicule automobile, qui comprennent une multiplicité de tubes du type de ceux présentés ci-avant. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'une plaque-tube avant pliage; - la figure 2 est une vue en coupe transversale schématique d'une plaque-tube après pliage, dans un premier mode de réalisation; - la figure 3 est une vue en coupe transversale schématique d'une variante de la plaque-tube après pliage illustrée sur la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe transversale schématique d'une plaque-tube après pliage, dans un deuxième mode de réalisation; - la figure 5 est une vue en coupe transversale schématique d'une plaque-tube après pliage, dans un troisième mode de réalisation; la figure 6 est une vue en coupe transversale schématique d'une plaque-tube après pliage, dans un quatrième mode de réalisation; - la figure 7 est une vue en coupe transversale schématique d'une plaque-tube après pliage, dans un cinquième mode de réalisation; - la figure 8 est une vue en coupe transversale schématique d'une plaque-tube après pliage, dans un sixième mode de réalisation; - la figure 9 est une vue en coupe transversale schématique d'une plaque-tube après pliage, dans un septième mode de réalisation; - la figure 10 est une vue en coupe transversale schématique d'une plaque-tube après pliage, dans un huitième mode de réalisation; et - la figure 11 illustre schématiquement une multiplicité de tubes selon l'invention réunis en un faisceau à l'aide d'une ailette. L'invention concerne des tubes utilisés dans les échangeurs de chaleur assemblés, comme par exemple des radiateurs de chauffage ou des radiateurs de refroidissement. Un échangeur de chaleur comprend classiquement une multipli- cité de tubes longitudinaux, montés entre deux boites collectrices placées dans des positions transversales, avec interposition de plaques collectrices et joints d'étanchéi- té, et dans lesquels circule un fluide, comme par exemple un fluide de refroidissement. Les tubes sont séparés les uns des autres par des intercalaires ou des ailettes placées transversalement par rapport à l'axe longitudinal des tubes. Ces ailettes et ces tubes sont de préférence réalisés en aluminium, ou dans un alliage d'aluminium. Comme cela est illustré sur la figure 1, un tube 1 selon l'invention est réalisé à partir d'une plaque métallique 2, ou âme, par exemple en alliage d'aluminium de la série dite "3000". Cette plaque métallique 2 est, avant pliage, de forme générale parallélépipédique. Plus précisément, cette plaque est de forme rectangulaire, et comporte par consé- quent deux côtés dits "bords longitudinaux" 3 et 4 qui s'étendent suivant la direction X-X, et deux côtés dit "bords transversaux" 5 et 6 perpendiculaires aux bords longitudinaux 3 et 4. Bien entendu, et sans sortir du cadre de l'invention, la plaque 2 peut être issue d'une bande métallique continue de sorte que seuls les bords 3 et 4 soient libres. La plaque métallique 2 comprend également une première face 7 et une seconde face 8 parallèle à la première face et opposée à celle-ci. Cette plaque métallique 2 est pliée de sorte que sa face interne délimite au moins une cavité longitudinale. On se réfère à la figure 2 pour décrire un premier mode de réalisation de tube selon l'invention. Pour former un tube 1 du type de celui illustré sur la figure 2, on plie les parties terminales 9 et 10 des bords longitudinaux 3 et 4 de la plaque métallique 2, sensiblement à 180 , de sorte que la première face 7 de la partie terminale 9, respectivement 10, soit sensiblement parallèle à la première face 7 de la partie centrale 11 de la plaque 2. Puis, on plie la partie centrale 11 de la plaque métalli- que 2 autour d'un axe médian sensiblement parallèle à l'axe XX et à égale distance des bords longitudinaux 3 et 4, de sorte que, d'une part, les premières faces des deux parties ainsi formées soient sensiblement parallèles l'une à l'autre et, d'autre part, les secondes faces 8 des parties d'extré- mité 9 et 10 soient au contact l'une de l'autre. On délimite ainsi une cavité longitudinale 12. Ici, le terme "longitudinal" qualifie une direction parallèle à l'axe XX (voir figure 1). L'étanchéité au fluide et la liaison mécanique des parties 9 et 10 de la plaque, qui sont en contact, sont assurées à l'aide d'une couche d'adhésif. Bien entendu, il peut être envisagé que seule l'opération de liaison mécanique soit réalisée par une couche d'adhésif. Cette couche d'adhésif peut être déposée uniformément, dans ce mode de réalisation, sur l'ensemble de la seconde face 8 de la plaque métallique 2. Cepqndant, en variante, on peut ne prévoir une couche d'adhésif que sur les parties de la plaque métallique 2 destinées à se contacter face contre face. Pour ce faire, il est donc possible de déposer une couche d'adhésif aux extrémités de chaque bord latéral 3 ou 4, avant pliage, ou bien, après pliage, juste avant que les parties d'extrémités 9 et 10 ne soient mises au contact l'une de l'autre. Bien entendu, il peut être également prévu que cette couche d'adhésif soit déposée pendant l'opération de pliage. La couche d'adhésif peut être obtenue en appliquant une masse liquide ou pâteuse par raclage, au moyen d'un disposi- tif distributeur. La couche d'adhésif utilisée est de préférence à base d'un polymère organique ou organosilicié. Mais il peut s'agir d'une colle plus classique. Lorsque la couche d'adhésif est à base d'un polymère, la masse liquide ou pâteuse qui la constitue peut être déposée puis transformée en une couche solide par séchage, refroi- dissement ou chauffage, selon que le polymère est présent à l'état dissous ou à l'état fondu ou est formé sur place par polymérisation. Il est également possible de remplir la cavité longitudinale 12 d'une masse liquide ou pâteuse, ou d'une poudre, soit en versant celle-ci, soit en l'aspirant vers le haut (lorsque le tube est à la verticale) par l'action du vide à partir d'un bain. Un tube 1 ainsi garni est alors chauffé, par exemple dans un four, pendant un temps juste suffisant pour que la masse se transforme en une couche solide contenant le polymère, sur l'épaisseur souhaitée, l'excédent non trans- formé étant ensuite éliminé et pouvant être recyclé. En variante, les parties destinées à être mises en contact peuvent être plongées dans un bain, la couche d'adhésif étant alors réalisée par le trempage. Dans une autre variante, l'intégralité de la première face 7 et/ou de la seconde face 8 peuvent être revêtues de la couche d'adhésif, soit par projection, soit par immersion dans un bain fluide ou fluidisé. Il est possible d'utiliser de nombreux polymères connus de l'homme de l'art. Cependant, un certain nombre d'entre eux sont préférés, et notamment les polymères organiques thermoplastiques, comme par exemple les polyamides, les polymères organiques thermodurcissables, tels que les résines époxy, et les polysiloxanes, tels que les élastomè- res. Dans le cas des polyamides, le matériau peut être mis en contact avec la plaque métallique, à l'état de poudre, puis fondu et solidifié pour former une couche d'adhésif selon l'invention. Dans le cas des résines époxy, on pourra les mettre en oeuvre sous la forme de peintures époxy ou bien de poudres époxy. Dans ce dernier cas, les poudres sont polymérisées par la chaleur au contact de la plaque métallique 2. Dans le cas des polysiloxanes, généralement connus sous le nom de silicone, on peut partir de précurseurs liquides ou pâteux à un composant ou à deux composants, durcissant à chaud ou à froid. On se réfère maintenant aux figures 3 à 10 pour décrire d'autres modes de réalisation de tubes selon l'invention. La figure 3 illustre une variante de la figure 2, dans laquelle une unique cavité longitudinale 12 est formée. Ce qui différencie la figure 3 de la figure 2, c'est la longueur de la partie d'extrémité 9 du bord longitudinal 3, laquelle présente une extension plus importante que la partie d'extrémité 10 du bord longitudinal 4, de sorte qu'en repliant sensiblement à 90 la partie terminale 13 de la partie d'extrémité 9, l'extrémité de la partie d'extrémité puisse s'appuyer, sensiblement à 90', sur la seconde face 8 de ladite partie terminale 13. Dans ce mode de réalisation, tout comme dans le premier décrit en référence à la figure 2, il suffit de déposer la couche d'adhésif sur les secondes faces 8 des parties d'extrémité 9 et 10 pour obtenir l'étanchéité au fluide et la liaison mécanique des parties en contact. La figure 4 illustre un second mode de réalisation, dit "à agrafe". De nouveau le tube ne comprend qu'une unique cavité longitudinale 12. Dans ce mode de réalisation, chaque partie d'extrémité 9, 10 subit un double pliage. Pour obtenir ce double pliage, on procède comme suit. Tout d'abord, on plie sensiblement à 90 la partie d'extrémité 10. Puis on plie, sensiblement à 90 , environ la moitié 10b de cette partie d'extrémité 10 de sorte que sa première face 7 soit au contact de la première face 7 de la partie d'extrémité 9a. Ensuite, on plie, sensiblement à 90 , la partie terminale 9b de la partie d'extrémité 9 qui se prolonge au-delà de la partie terminale 10b de la partie d'extrémité 10 avec laquelle elle est au contact, de manière à l'entourer complètement. Enfin, on plie sensiblement à 90 les parties 9a et 9b qui encadrent la partie 10b, jusqu'à ce que la face 8 de la partie 9b soit au contact de la seconde face 8 de la partie 10a. Dans ce mode de réalisation, il est nécessaire que les couches d'adhésif soient placées sur les première 7 et seconde 8 faces des parties d'extrémité 9 et 10, au moins. La figure 5 illustre un troisième mode de réalisation de tubes selon l'invention. Ici, on délimite deux cavités longitudinales 12-1 et 12-2, sensiblement de mêmes dimen- sions. On forme deux zones de repliement parallèles à l'axe XX, sensiblement à la moitié de la distance qui sépare l'axe médian longitudinal de la plaque métallique 2 de ses bords longitudinaux 3 et 4. La partie d'extrémité 10 du bord longitudinal 4 est repliée de manière à former une gorge en U destinée à recevoir la partie d'extrémité 9 du bord longitudinal 3, lequel est pour ce faire replié sensiblement à 90 . Ainsi, les première 7 et seconde 8 faces de la partie d'extrémité 9 se trouvent au contact de la seconde face 8 de la partie d'extrémité 10, qui délimite l'intérieur de la gorge en U. Par ailleurs, la première face 7 de la partie d'extrémité 10, qui délimite la partie sensiblement horizon- tale de la gorge en U, est au contact de la première face 7 de la partie centrale inférieure 11 de la plaque métallique 2. Dans ce mode de réalisation, il est particulièrement avantageux que les première 7 et seconde 8 faces de chaque partie d'extrémité, au moins, et de la première face 7 de la zone centrale de la partie centrale inférieure 11 au contact de la gorge en U, soient recouvertes de la couche d'adhésif. La figure 6 illustre un quatrième mode de réalisation d'un tube selon l'invention. Ce mode décrit un tube constitué de deux cavités longitudinales 12-1 et 12-2, sensiblement de mêmes dimensions. Ici, chaque partie d'extrémité 9 et 10 des bords longitudinaux 3 et 4, respectivement, est repliée vers l'intérieur, sensiblement à 90 pour une première partie référencée a, puis également sensiblement à 90 pour une seconde partie référencée b. Ainsi, chaque partie d'extré- mité délimite une espèce de L, les parties verticales du L étant constituée des parties 9a et 10a des parties d'extré- mité, tandis que les parties horizontales de ce L sont constituées des parties 9b et 10b desdites parties d'extré- mité. Les secondes faces 8 des parties 9a et 10a sont au contact l'une de l'autre. Par ailleurs, les secondes faces 8 des parties 9b et lOb sont au contact de la première face 7 de la partie centrale inférieure 11, dans une zone centrale 23. Dans ce mode de réalisation, il est nécessaire de prévoir une couche d'adhésif sur les secondes faces 8 des parties d'extrémité 9 et 10, ainsi que sur la première face 7 de la zone longitudinale centrale 23 de la partie centrale 11, au moins. La figure 7 illustre un cinquième mode de réalisation d'un tube selon l'invention. Ce mode de réalisation décrit également un tube muni de deux cavités longitudinales 12-1 et 12-2, sensiblement de mêmes dimensions. Ici, la partie centrale inférieure 11 comporte dans une zone longitudinale centrale un repliement "vertical" longitudinal 14, formant cloison verticale par ses deux parties 14a et 14b au contact l'une de l'autre. Chaque partie d'extrémité 9 et 10 est repliée sensiblement à 90 de sorte que la seconde face 8 de la partie d'extrémité 9 soit au contact de la première face 7 de la partie 14a du repli 14 et la seconde face 8 de la partie d'extrémité 10 soit au contact de la première face 7 de la partie 14b du repli 14. Dans ce mode de réalisation, il est nécessaire que, d'une part, les secondes faces 8 des parties d'extrémité 9 et 10, et d'autre part, les premières 7 et secondes 8 faces des parties 14a et 14b du repli central 14, soient recouvertes de la couche d'adhésif, au moins. La figure 8 illustre schématiquement un sixième mode de réalisation d'un tube selon l'invention. Il s'agit, en fait, d'une variante du mode de réalisation illustré sur la figure 7. Ici, le tube délimite toujours deux cavités longitudinales 12-1 et 12-2, sensiblement de mêmes dimensions. La partie centrale inférieure 11 comporte deux replis centraux longitudinaux "verticaux" 14 et 15 espacés l'un de l'autre d'une distance sensiblement égale à la somme des épaisseurs de chaque partie d'extrémité 9 et 10. Les replis verticaux 14 et 15 délimitent ainsi une gorge en U destinée à recevoir les deux parties d'extrémité 9 et 10, lesquelles sont pour ce faire repliées sensiblement à 900. Dans ce mode de réalisation, il est nécessaire que les premières 7 et secondes 8 faces des parties d'extrémité 9 et et des replis centraux 14 et 15, soient revêtus d'une couche d'adhésif, au moins. La figure 9 illustre un septième mode de réalisation d'un tube selon l'invention. Ici encore, le tube délimite deux cavités longitudinales 121 et 12-2, sensiblement de mêmes dimensions. Dans ce mode de réalisation, seule la partie d'extrémité 9 est conformée, d'une première part, de manière à délimiter dans une partie "supérieure" un renfoncement 16, sensible- ment de l'épaisseur de la plaque 2, pour recevoir la partie d'extrémité 10, d'une seconde part, de manière à former une cloison "verticale" longitudinale centrale, et d'une troi- sième part, de manière à s'appuyer par une partie terminale 17 sur la première face 7 de la partie centrale inférieure 11. Dans ce mode de réalisation, il est nécessaire de revêtir d'une couche d'adhésif la première face 7 de la partie d'extrémité 10, la seconde face 8 de la partie d'extrémité 9, au niveau du renfoncement 16, ainsi que la partie terminale 17 de cette même partie d'extrémité 9, au niveau de la première face 7, au moins. La figure 10 illustre une huitième mode de réalisation d'un tube selon l'invention. Le tube délimite également deux cavités longitudinales 12-1 et 12-2, sensiblement de mêmes dimensions. Contrairement aux modes de réalisation décrits en référence aux figures 5 à 9, ce huitième mode de réalisation nécessite un pliage particulier de la plaque métallique 2 par rapport à l'axe longitudinal médian. Tout d'abord, la demi-partie 2- 1 qui comporte le bord longitudinal 3 est replié en deux parties sensiblement de mêmes dimensions de sorte que leurs premières faces 7 respectives soient en regard l'une de l'autre. Puis, on replie la seconde demi-partie 2-2 en deux parties de dimensions sensiblement égales, de sorte que leurs secondes faces 8 respectives soient sensiblement en regard l'une de l'autre. La zone centrale longitudinale médiane 18 de la plaque métallique 2 est alors repliée sensiblement à 900 de manière à former une cloison sensible- ment verticale délimitant les deux cavités longitudinales 12-1 et 12-2. De plus, cette zone centrale longitudinale médiane 18, formant cloison longitudinale "verticale", est conformée dans ses parties "supérieure" et "inférieure" de manière à former deux renfoncements 20 et 19, sensiblement de l'épaisseur de la plaque 2, destinés à recevoir respec- tivement les parties d'extrémité 9 et 10 des bords longitu- dinaux 3 et 4. Dans ce mode de réalisation, il est nécessaire de revêtir d'une couche d'adhésif, d'une première part, la seconde face 8 de la partie d'extrémité 9, d'une seconde part, la première face 7 de la partie d'extrémité 10, d'une troisième part, la seconde face 8 de la cloison verticale 18 au niveau de son renfoncement 20, et d'une quatrième part, la première face 7 de cette même cloison verticale 18 au niveau du renfoncement 19, au moins. Dans ce qui précède, on a décrit un certain nombre de modes de réalisation de tubes selon l'invention. Il s'agit de modes préférentiels. Mais, l'invention ne se limite pas à ces modes de réalisation et s'étend à toutes les variantes que l'homme de l'art pourra mettre en oeuvre dans le cadre des revendications ci-après. Ainsi, l'invention ne se limite pas à des tubes délimitant une ou deux cavités longitudinales. Les tubes selon l'inven- tion pourront délimiter trois cavités longitudinales, ou bien quatre, ou bien plus encore, par exemple en conformant l'une et/ou l'autre des parties d'extrémités 9 et 10 et/ou de zones de la partie centrale de la plaque 2. Les tubes selon l'invention, tels que ceux illustrés sur les figures 2 à 10, sont destinés à être regroupés en faisceaux. Pour ce faire, on prévoit des ailettes 21 identiques formées par des feuilles métalliques minces, de préférence en aluminium ou dans un alliage d'aluminium, comme indiqué précédemment. Chaque ailette 21 comporte une multiplicité de fentes 22, espacées les unes des autres d'une distance sensiblement constante, de préférence. Il est particulièrement intéressant d'utiliser des ailettes 21 dans lesquelles les fentes transversales 22 débouchent, pour une partie d'entre elles, sur un premier bord longitu- dinal 24, tandis que l'autre partie des fentes débouche sur le second bord longitudinal 25 opposé au premier 24. De préférence, les fentes qui débouchent sur le premier bord longitudinal 24 et les fentes qui débouchent sur le second bord longitudinal 25 sont légèrement décalées, ou autrement dit, en quinconce. De telles ailettes 21 sont généralement appelées "ailettes en peigne". La multiplicité de fentes 22 d'une ailette 21 est donc destinée à recevoir une multiplicité de tubes 1 selon l'invention, lesquels forment alors un faisceau. Un tel faisceau de tubes 1 est généralement solidarisé à une multiplicité d'ailettes 21 identiques, sensiblement planes, et parallèles et équidistantes entre elles. Le type d'ailettes 21 décrit ci-avant est préféré, dans le cas des échangeurs de chaleur assemblés, puisqu'il simplifie notablement l'assemblage des ailettes et des tubes, du fait qu'il suffit d'introduire transversalement les tubes à l'intérieur des fentes transversales débouchantes des ailettes. Mais bien entendu, d'autres types d'ailettes peuvent être envisagés. Par ailleurs, l'invention concerne également les échangeurs de chaleur assemblés utilisant des tubes pliés tels que décrits ci-avant, ou bien un faisceau de tels tubes pliés. Revendications 1. Tube pour échangeur de chaleur assemblé, notamment de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque métallique (2) pliée de manière à délimiter au moins une cavité longitudinale (12) pour la circulation d'un fluide, et en ce que l'étanchéité au fluide et/ou la liaison mécanique des parties (9,10,13-20,23) de la plaque (2) en contact sont assurées par une couche d'adhésif. 2. Tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche d'adhésif est à base d'un polymère organique ou organosilicié. 3. Tube selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit polymère est choisi parmi les polymères organiques thermoplastiques, les polymères organiques thermodurcissa- bles, et les polysiloxanes. 4. Tube selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit polymère est un polyamide. 5. Tube selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit polymère est une résine époxy. 6. Tube selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit polymère est un élastomère. 7. Tube selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ladite couche d'adhésif est sous forme d'une peinture. 8. Tube selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite couche d'adhésif est déposée avant pliage sur une partie au moins de l'une au moins des faces opposées (7,8) de ladite plaque (2). 9. Tube selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite couche d'adhésif est déposée après pliage au niveau des parties de ladite plaque (2) destinées à être en contact. 10. Faisceau pour échangeur de chaleur assemblé, notamment de véhicule automobile, comprenant une multiplicité de tubes (1) selon l'une des revendications précédentes, et une multiplicité d'ailettes (21) identiques formées par des feuilles métalliques minces, sensiblement planes, et parallèles et équidistantes entre elles, chaque feuille comprenant une multiplicité de fentes (22) traversantes pour permettre le passage des tubes (1), caractérisé en ce que lesdites fentes (22) débouchent chacune sur un bord longitu- dinal (24,25) de la feuille, parmi ses deux bords longitudi- naux. 11. Faisceau selon la revendication 10, caractérisé en ce que les fentes (22) qui débouchent sur l'un (24) des deux bords longitudinaux et les fentes qui débouchent sur l'autre (25) bord longitudinal sont placées en quinconce. 12. Echangeur de chaleur, notamment pour véhicule automobi- le, caractérisé en ce qu'il comporte une multiplicité de tubes (1) selon l'une des revendications 1 à 9.