Brevet FR2786558A1 — publié le 20000602

Tube plat pour échangeur de chaleur de largeur réduite L'invention concerne un tube plat pour la circulation d'un fluide dans un échangeur de chaleur, notamment un radiateur de refroidissement du moteur d'entraînement d'un véhicule automobile, formé par une bande de tôle pliée de manière à définir une paroi périphérique séparant l'intérieur du tube de l'extérieur et une paroi intermédiaire ou entretoise renforçant mécaniquement le tube et divisant l'intérieur de celui-ci en deux canaux de circulation longitudinaux ouverts à au moins une première extrémité du tube, la liaison mécanique entre la paroi périphérique et l'entretoise étant assurée en partie par la continuité de la matière de la bande et en partie par brasage, le tube comportant un corps qui présente une section transversale allongée sensiblement constante. Pour réaliser un échangeur de chaleur, de tels tubes sont réunis en un faisceau dans lequel ils sont alignés en une ou plusieurs rangées et séparés les uns des autres par des ailettes qui améliorent par ailleurs l'échange de chaleur entre le fluide circulant dans les tubes et un flux d'air circulant entre ceux-ci et balayant les ailettes. Les canaux de chaque tube débouchent, à la première extrémité de celuici, dans une boite à fluide dont une paroi est constituée par une plaque collectrice ou collecteur percée de trous qui sont traversés de manière étanche par les zones d'extrémité des tubes. Dans les échangeurs de chaleur connus ainsi constitués, la section transversale des tubes est sensiblement constante sur toute la longueur de ceux-ci. Dans la direction de la longueur de cette section transversale, l'encombrement de l'échangeur est donc lié à celui de l'ensemble des tubes, la boite à fluide s'étendant nécessairement, dans cette direction et dans les deux sens, au-delà de la rangée unique ou de l'ensemble des rangées de tubes. Cette contrainte constitue un inconvénient notamment dans la construction automobile, où la place pour loger les composants est comptée de plus en plus chichement. Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient, en réduisant 1'encombrement total de 1'échangeur de chaleur pour un encombrement donné du faisceau de tubes. L'invention vise notamment un tube du genre défini en introduction, et prévoit qu'il comporte en outre au moins une région de tte s'étendant entre son corps et ladite première extrémité, dans laquelle ladite paroi périphérique, mais non l'entretoise, est déformée de manière à dilater les canaux dans la direction de la largeur de ladite section transversale et à les resserrer vers l'entretoise dans la direction de la longueur de la section transversale. Le resserrement des canaux vers l'entretoise dans la région de tte a pour effet que, par rapport à l'encombrement global du faisceau dans la direction de la longueur de la section transversale des tubes, l'encombrement de la région de tte, et par conséquent l'encombrement minimal de la boite à fluide, qui coopère avec celle-ci, sont réduits. L'absence de déformation de 1'entretoise permet à celle-ci de conserver sa fonction de renfort et le cas échéant d'étanchéité entre les deux canaux. Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémen- taires ou alternatives, sont énoncées ci-apres : -La région de tte comprend une zone d'extrémité de section transversale sensiblement constante correspondant à une déformation maximale et une zone de transition reliant la zone d'extrémité au corps et dans laquelle la section transversale évolue progressivement entre celles de la zone d'extrémité et du corps. -Dans la région de tte, la largeur de ladite section transversale varie progressivement, à partir de l'entretoise et de part et d'autre de celle-ci, d'une valeur minimale à une valeur maximale. -Les canaux de circulation sont ouverts à la seconde extrémité du tube et celui-ci comporte en outre une seconde région de tte s'étendant entre son corps et sa seconde extrémité, la paroi périphérique étant déformée de la mme manière dans les deux régions de tte. -L'entretoise est formée par deux zones marginales de ladite bande, mutuellement brasées face contre face, les chants opposés de la bande, adjacents respectivement à ces deux zones, venant en regard de la face interne de la paroi périphérique à laquelle ils sont brasés. -La bande est pliée selon une configuration symétrique par rapport au plan général de l'entretoise. L'invention a également pour objet un échangeur de chaleur, notamment un radiateur de refroidissement pour le moteur d'entraînement d'un véhicule automobile, comprenant au moins une rangée de tubes tels que définis ci-dessus, alignés dans la direction de la largeur de leur section transversale, à la région de tte ou à chaque région de tte de l'ensemble des tubes étant associée une boite à fluide dont une paroi ou plaque collectrice est percée de trous qui sont traversés par les zones d'extrémités des tubes, de telle sorte que les canaux débouchent dans la boite à fluide. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés. Les figures 1,2 et 3 sont des vues partielles respectivement en coupe transversale, en coupe longitudinale et en perspective d'un échangeur de chaleur selon l'invention. La figure 4 est une vue de dessus de l'un des tubes de cet échangeur de chaleur. La figure 5 est un détail à plus grande échelle de la figure 4. L'échangeur de chaleur représenté sur les figures 1 à 3 comprend une rangée de tubes 1, dont l'un est également représenté sur la figure 4 et partiellement sur la figure 5. Chaque tube comprend un corps allongé 2 se raccordant, par l'intermédiaire d'une zone de transition 3, à une zone d'extrémité 4. Ces-crois parties seront décrites en détail plus loin. Entre les corps de deux tubes voisins de la rangée est disposé un intercalaire 5 sous forme d'une feuille métallique ondulée dont les crtes d'ondulation viennent en contact alternativement avec ces deux tubes. L'ensemble des tubes et des intercalaires forme un faisceau dans lequel les tubes sont écartés les uns des autres d'un pas déterminé. La zone d'extrémité 4 de chaque tube traverse un trou 6 d'une plaque collectrice 7 qui coopère de manière connue avec une pièce 8 en forme de bac pour définir une boite à fluide 19. Chaque tube 1 est formé à partir d'une bande de tôle métalli- que qui est pliée pour former dans un premier temps un profilé dont la section transversale correspond à celle du corps 2. Comme on le voit sur la figure 4, ce profilé est symétrique par rapport à un plan P. Il comprend une entretoise formée par les deux régions marginales 9 de la bande, mutuellement accolées de part et d'autre du plan P. Le reste de la largeur de la bande forme la paroi périphérique du tube, composée d'un côté plan 10 provenant d'une région médiane de la bande, de deux demi-côtés plans 11, opposés au côté 10, provenant de régions de la bande adjacente aux régions marginales 9, les côtés 10 et 11 étant raccordés entre eux par deux éléments de paroi arrondis 12. Les deux chants opposés 13 de la bande sont en appui sur la face interne du côté 10, à mi-largeur de celui-ci. On voit par ailleurs sur la figure 5, qui montre à plus grande échelle l'entretoise et une partie de la paroi périphérique au voisinage de celle-ci, un dépôt de brasure 14 appliqué sur la face de la bande qui forme la face externe de la paroi périphérique, ce dépôt de brasure fournissant entre les deux zones marginales 9 formant l'entretoise une couche commune 15. Cette couche 15 assure, après fusion et solidification, la liaison mécanique des deux zones 9 entre elles et avec le côté 10, et l'étanchéité au fluide entre les deux canaux 16 délimités par l'entretoise à l'intérieur du tube. La couche 14 peut tre complétée le cas échéant par une couche de brasure non représentée recouvrant la face interne de la bande et/ou les chants 13. Selon l'invention, la paroi périphérique 10-12 des tubes est déformée, par rapport à la section transversale décrite cidessus, dans la région de tte formée par la zone de transition 3 et la zone d'extrémité 4. En revanche, l'entretoise 9, 9 s'étend sans déformation, le long du plan P, jusqu'à l'extrémité du tube. Dans la zone d'extrémité 4, le tube présente une section transversale constante, visible sur la figure 4, toujours symétrique par rapport au plan P et qui se caractérise par une largeur (dans la direction d'alignement des tubes) plus grande et une longueur plus petite que celles de la section transversale du profil d'origine et du corps 2. Comme on le voit sur la figure 4, la largeur de cette section transversale déformée, à partir de l'entretoise et de part et d'autre du plan P, augmente progressivement depuis la valeur 1g correspondant à la largeur de la section transversale du corps jusqu'à une valeur maximale 11 qu'elle conserve sur une partie de la longueur de la section, puis diminue de nouveau selon un arrondi 17 convexe vers l'extérieur. L'élargissement de la section transversale s'accompagne de son raccourcissement, l'encombrement du tube dans la direction longitudinale de celle-ci étant moindre, de part et d'autre du plan P, pour la zone d'extrémité 4 que pour le corps 2. Comme on le voit sur les figures 1 à 3, la section transversale varie progressivement, le long de la zone de transition 3, entre celle du corps 2 et celle de la zone d'extrémité 4. Le collecteur 7 comporte un rebord 18 tourné vers le corps 1 des tubes, accolé et brasé à la face interne du bac 8, sur toute la périphérie de celui-ci, pour la fermeture étanche de la boite à fluide 19. L'encombrement en largeur de la boite à fluide est ainsi au moins égal à la longueur de la section transversale de la zone d'extrémité 4 des tubes, augmentée de deux fois l'épaisseur du rebord 18 et de la paroi du bac 8. Comme on le voit sur la figure 1, l'invention permet de limiter cet encombrement à une valeur correspondant à 1'encombrement du faisceau, défini par les intercalaires 5 qui dépassent très légèrement de part et d'autre de la rangée de tubes. Bien entendu, il est possible également de régler la déformation de la région de tte des tubes de manière que l'encombrement en largeur de l'échangeur de chaleur soit plus petit, ou plus grand, au niveau de la boite à fluide qu'au niveau des corps des tubes, en fonction de la place disponi- ble. De manière connue, l'échangeur de chaleur peut comprendre une seconde boite à fluide non représentée, communiquant avec les extrémités des tubes opposées à celles visibles sur les figures. Chaque tube peut alors présenter une seconde région de tte déformée de la mme manière que celle représentée, permettant de réduire de la mme manière l'encombrement de la seconde boite à fluide. En variante, comme connu également, d'autres moyens peuvent tre prévus pour permettre une circulation du fluide dans les tubes selon un trajet en U, partant de la boite à fluide 19 et retournant à celle-ci. La déformation des régions de tte peut tre réalisée en introduisant dans celles-ci, dans la direction longitudinale des tubes, un poinçon de forme appropriée. Revendications 1. Tube plat (1) pour la circulation d'un fluide dans un échangeur de chaleur, notamment un radiateur de refroidissement du moteur d'entraînement d'un véhicule automobile, formé par une bande de tôle pliée de manière à définir une paroi périphérique (10-12) séparant l'intérieur du tube de l'exté- rieur et une paroi intermédiaire ou entretoise (9,9) renforçant mécaniquement le tube et divisant l'intérieur de celui-ci en deux canaux de circulation longitudinaux (16) ouverts à au moins une première extrémité du tube, la liaison mécanique entre la paroi périphérique et l'entretoise étant assurée en partie par la continuité de la matière de la bande et en partie par brasage, le tube comportant un corps (1) qui présente une section transversale allongée sensiblement constante, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une région de tte (3,4) s'étendant entre son corps et ladite première extrémité, dans laquelle ladite paroi périphérique, mais non l'entretoise, est déformée de manière à dilater les canaux dans la direction de la largeur de ladite section transversale et à les resserrer vers l'entre- toise dans la direction de la longueur de la section transversale. 2. Tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que la région de tte comprend une zone d'extrémité (4) de section transversale sensiblement constante correspondant à une déformation maximale et une zone de transition (3) reliant la zone d'extrémité au corps et dans laquelle la section transversale évolue progressivement entre celles de la zone d'extrémité et du corps. 3. Tube selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, dans la région de tte, la largeur de ladite section transversale varie progressivement, à partir de 1'entretoise et de part et d'autre de celle-ci, d'une valeur minimale (lo) à une valeur maximale (11). 4. Tube selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux de circulation sont ouverts à sa seconde extrémité et qu'il comporte en outre une seconde région de tte s'étendant entre son corps et sa seconde extrémité, la paroi périphérique étant déformée de la mme manière dans les deux régions de tte. 5. Tube selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entretoise est formée par deux zones marginales (9,9) de ladite bande, mutuellement brasées face contre face, les chants opposés (13,13) de la bande, adjacents respectivement à ces deux zones, venant en regard de la face interne de la paroi périphérique (10) à laquelle ils sont brasés. 6. Tube selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bande est pliée selon une configuration symétrique par rapport au plan général (P) de l'entretoise. 7. Échangeur de chaleur, notamment radiateur de refroidissement pour le moteur d'entraînement d'un véhicule automobile, comprenant au moins une rangée de tubes (1) selon l'une des revendications précédentes, alignés dans la direction de la largeur de leur section transversale, à la région de tte (3,4) ou à chaque région de tte de l'ensem- ble des tubes étant associée une boite à fluide (19) dont une paroi (7) ou plaque collectrice est percée de trous (6) qui sont traversés par les zones d'extrémités (4) des tubes, de telle sorte que les canaux (16) débouchent dans la boite a fluide (19).