Brevet FR2802628A1 — publié le 20010622

L'invention concerne un échangeur de chaleur, en particulier pour des véhicules automobiles, avec des tubes plats susceptibles d'être traversés par un écoulement d'un premier fluide, avec au moins deux canaux partiels en tubes plats, constitués par une nervure de séparation s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal du tube plat, ainsi qu'avec des ailettes ondulées disposées entre les tubes plats, susceptibles d'être sollicitées par un deuxième fluide, dans la zone des premières extrémités des tubes plats étant prévu un élément de renvoi pour le premier fluide et l'échangeur de chaleur présente, dans la zone de deuxièmes extrémités des tubes plats, au moins deux chambres collectrices, chacune associée à l'un des canaux partiels en tubes plats et isolée l'une de l'autre de façon étanche aux fluides. Un tel échangeur de chaleur est connu par le document 19603016 A1 et est constitué d'une pluralité de tubes plats, à plusieurs chambres, et d'ailettes ondulées, disposées entre les tubes plats. Les tubes plats à plusieurs chambres présentent une nervure de séparation s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal du tube plat, nervures de séparation qui subdivisent les tubes plats en deux canaux partiels en tubes plats. La nervure de séparation ne s'étend sur toute la longueur du tube plat et permet de ce fait aux premières extrémités de tubes plats de procéder à un changement de direction. Aux extremités de tubes plats opposées, ces tubes plats sont guidés à travers un fond tubulaire qui, à son tour, est relié à un boîtier de caisson collecteur et constitue ainsi un caisson collecteur étanche aux fluides. Parallèlement à l'axe longitudinal du caisson collecteur est disposée une paroi de séparation qui subdivise caisson collecteur, de façon étanche aux fluides, en deux chambres collectrices. Les chambres collectrices sont alors chacune en liaison fluidique avec les canaux partiels en tubes plats. Sur tel échangeur de chaleur, connu, il est désavantageux que la formation du caisson collecteur se fasse au moyen d'un fond tubulaire, d'un boîtier de caisson collecteur et d'une paroi de séparation, ce qui entraîne une construction de grande complexité, de coût de fabrication élevé, ainsi que de montage complexe. Par le document DE 198 20 937 AI, on connaît un tube à plusieurs chambres, élargi par zones à ses extrémités de tubes plats. zone élargie est alors chaque fois reliée aux deux canaux partiels en tubes plats L'invention a comme but de perfectionner un échangeur de chaleur du type cité au début, de manière que ses caissons collecteurs soient plus simples à fabriquer et que l'échangeur de chaleur comprenne globalement moins de pièces. Ce problème est résolu par le fait que les deux chambres collectrices sont constituées chacune de premières enceintes collectrices de deuxièmes enceintes collectrices, par élargissement des tubes plats, et sont isolées l'une de l'autre de façon étanche aux fluides, au moyen des nervures de séparation, chaque fois premières et chaque fois les deuxièmes enceintes collectrices étant en relation fluidique, au moyen d'évidements. Selon invention, il est prévu que les deux chambres collectrices soient constituées chaque fois de premières enceintes collectrices et de deuxièmes enceintes collectrices, par élargissement des tubes plats, et soient isolées l'une de l'autre façon étanche aux fluides par les nervures de séparation sachant que chaque fois les premières et chaque fois les deuxièmes enceintes collec trices sont liaison fluidique entre elles au moyen d'évidements. Les chambres collectrices seules sont ainsi constituées par les parois des tubes plats, faisant que ces tubes plats jouent complètement le rôle d'un fond tubulaire, du boîtier de chambres collectrices et de la paroi de séparation et que, ainsi, s'effectue une intégration fonctionnelle poussée. L'élargissement des tubes plats s'effectue alors de manière que les nervures de séparation, également dans la zone élargie, restent en contact avec la face conjuguée et qu'on obtienne ainsi, également dans cette zone, une séparation complète en deux zones. Grâce ces deux zones sont constituées les enceintes collectrices, qui sont en liaison fluidique directe avec les canaux partiels tubes plats et constituent genre de prolongement de ceux-ci. Grâce aux évidements, devant assurer la liaison fluidique entre les premières et deuxièmes enceintes collectrices respectives, sont constitués deux chambres collectrices, qui sont munies à leur tour de raccordements pour le premier fluide. Selon l'invention, selon la revendication 2, il est prévu les chambres collectrices soient constituées indirectement chaque fois de premières enceintes collectrices et de deuxièmes enceintes collectrices, par aplatissement des tubes plats au moins dans la zone des ailettes, et isolées les unes des autres de façon étanche fluides, au moyen des nervures de séparation, sachant que chaque fois les premières et chaque fois les deuxièmes enceintes collectrices sont reliées liaison fluidique ensemble par des évidements. On constitue ainsi une configuration géométrique correspondant à celle de la revendication 1, sachant que, par rapport à celle-ci le tube plat, avant formation des enceintes collectrices présente déjà la section transversale des enceintes collectrices et que les autres zones sont aplaties pour former les tubes plats. Selon autre mode de réalisation de l'invention, selon la revendication 3, dans la zone des premières extrémités des tubes plats est prévue une liaison fluidique entre les deux canaux partiels en tubes plats, pour obtenir une déviation d'écoulement en profondeur, par le fait que la nervure de séparation respective aplatie par zones. Grâce à un tel aplatissement par zones, simple, des nervures de séparation et un regroupement par zones, lui étant lié, des deux canaux partiels en tubes plats en un canal en tubes plats commun, dans la zone des premières extrémités des tubes plats, on assure une déviation d'écou lement simple en profondeur si l'on se réfère à la direction d'écoulement de l'air. II s'agit, quant au fluide de refroidissement, d'une déviation à 180 . Selon un autre mode de réalisation de l'invention, selon la revendication 5, les deuxièmes extrémités des tubes plats sont réunies dans la zone, opposée aux canaux partiels en tubes plats, des chambres collectrices fermées par rabattement. Un tel rabattement des parois des tubes plats offre l'avantage de pouvoir constituer les chambres collectrices de manière simple sans compo sants supplémentaires. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, selon la revendication 6, les deuxièmes extrémités des tubes plats dans la zone, opposée aux canaux partiels en tubes plats, des chambres collectrices sont chacune fermées par un élément d'étanchéité individuel. On peut ainsi, sans avoir à rabattre les parois, selon la revendication 4, effectuer une formation des chambres collectrices sans avoir à donner aux tubes une surlongueur pour procéder rabattement. Selon la revendication 7, également deux ou plusieurs des deuxièmes extré mités tubes plats, dans la zone, opposée aux canaux partiels tubes plats, des chambres collectrices peuvent être fermées par une fermeture étanche commune, de sorte que ce n'est pas chaque tube plat séparément qui est fermé, mais au contraire plusieurs peuvent être fermés conjointement, au moyen d'un seul composant. De manière correspondante, selon la revendication 8, les premières extrémités des tubes plats peuvent chacune être fermées au moyen d'un élément d'étanchéité individuel, également ainsi sans avoir à rabattre les parois, on peut effectuer une fermeture étanche et sans que les tubes doivent être munis d'une surlongueur pour pouvoir effectuer le rabattement. En variante, selon la revendication au moins deux des premières extrémités des tubes plats peuvent être fermées par une fermeture étanche commune, de sorte que pendant le montage il 'y ait pas à munir chaque tube plat d'un élément d'étanchéité individuel. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, selon la revendication 10, au moins deux des premières et/ou des deuxièmes enceintes collectrices sont isolées l'une de l'autre de façon étanche aux fluides. Une telle étanchéité aux fluides de deux enceintes collectrices voisines peut être obtenue à l'aide de moyens simples, par le fait qu'on n'effectue aucun façonnage d'une enceinte collectrice et que celle-ci reste ainsi fermée, ce pourquoi aucun outil supplé mentaire n'est à prévoir, il n'y a au contraire qu'une seule étape de fabrication à prévoir. Grâce à cette étanchéité aux fluides, il est possible de procéder à une différentiation simple de l'échangeur de chaleur, par exemple en corps chauffant, par la conversion d'une séparation droite-gauche. Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés dans les dessins et vont être décrits plus en détail ci-après. Dans le dessin - la Figure 1 est une vue en élévation en perspective d'une zone partielle de l'échangeur de chaleur, sous la forme d'une pile de tubes plats ; - la Figure 2 est une vue de côté de la pile de tubes plats de la Figure 1 ; - la Figure 3 est de côté tournée à 90 de la pile de tubes plats de la Figure 2 ; - la Figure 4 est représentation en coupe d'un tube plat selon la Figure 2, le long de la ligne 1 ; - la Figure 5 est une représentation en coupe d'un tube plat selon la Figure 2, le long de la ligne 11-11 ; - la Figure 6 est une représentation en coupe d'un tube plat selon fa Figure 2, le long de la ligne I11-111; - la Figure 7 est une vue en élévation en perspective d'une zone partielle de l'échangeur de chaleur selon la Figure 1 avec une chambre de renvoi d'écoulement ; - la Figure 8 est une représentation en coupe d'un tube analogue à la Figure 6 avec un capuchon de liaison ; - la Figure 9 est une représentation en coupe d'un tube plat selon la Figure 6 avec une fermeture étanche ; - la Figure 10 est une représentation en coupe d'un tube plat analogue à la Figure 6, avec un élément d'étanchéité. La Figure 1 représente une vue en élévation en perspective d'une zone partielle d'un échangeur de chaleur constitué d'une pile 10 de tubes plats 12 et d'ailettes ondulées 13 position intermédiaire, illustrées sur la Figure 3. Un tel échangeur de chaleur, réalisé sous la forme d'un corps chauffant dans cet exemple de réalisation, à transférer de la chaleur entre un fluide de refroidissement, qui est chauffé par un moteur à combustion interne, et de l'air, guidé dans une enceinte intérieure du véhicule et chauffant cette dernière. Concernant les tubes plats 12 de l'échangeur de chaleur, il s'agit de tubes plats ayant une section transversale fermée présentant une nervure de séparation 14 s'étendant parallèlement à leur axe longitudinal de tubes plats. Cette nervure de séparation 14 divise l'intérieur des tubes plats 12 en formant deux canaux partiels en tubes plats 26 et 28. Dans la zone inférieure, représentée sur la Figure , de l'échangeur de chaleur, la nervure de sépara tion 14 est interrompue faisant que sont constitués des canaux de passage 16, qui permettent une déviation d'écoulement du fluide de refroidissement en profondeur. Pour stabiliser les canaux de passage 16, ceux-ci sont renforcés à l'aide de tétons 18 réalisés sous la forme de prolongements, par zones, de la nervure de séparation 14 et placés également sur l'axe longitudinal du tube plat. Les extrémités des tubes plats 12 sont obturées par rabattement des zones d'extrémité 20. Dans la zone supérieure, représentée sur la Figure 2, de l'échangeur de chaleur sont disposées une première chambre collectrice 22 et une deuxième chambre collectrice 24, dont l'une sert de conduite d'amenée et l'autre de conduite d'evacuation au fluide de refroidissement, par l'intermédiaire de raccordements non représentés, dans le circuit de fluide de refroidissement du moteur â combustion interne. Ces chambres collectrices et 24 sont consti tuées par élargissement des tubes plats 12 ou, inversement, par aplatissement des tubes, avec une section transversale, plutôt rectangulaire ou du genre rectangulaire, dans la zone des ailettes ondulées 13. Dans le cas de l'élargis sement, la zone des nervures de séparation 14 n'est pas 'largie conjointement, de sorte que celle-ci s'étend continûment, depuis l'extrémité supérieure représentée la Figure 2, du tube plat 12, jusqu'à la zone des canaux de passage 16 et assure une étanchéité fluidique entre les deux canaux partiels en tubes plats 26 et 28. Les enceintes collectrices 30 et 32 sont constituées grâce à l'élargissement des tubes plats 12, comme représenté sur la Figure 4. Ces enceintes collectrices 30 et 32 présentent des évidements 34, 36, 38, 40, qui assurent une liaison vers les enceintes collectrices chaque fois voisines et, de ce fait, constituent les chambres collectrices 22 et 24. Les enceintes collectrices, placées chaque fois côté extrémité, de l'échangeur de chaleur ne présentent chacune vers l'extérieur aucun évidement, de sorte qu'une étanchéité d'extrémité est de ce fait assurée. La Figure 7 représente une illustration, légèrement modifiée par rapport à la Figure 1, de l'échangeur de chaleur sachant que, la différence de fa déviation d'écoulement du fluide de refroidissement en profondeur, les tubes plats présentent, dans la zone de la déviation d'écoulement, une surface de section transversale qui correspond sensiblement à celle des zones des chambres collectrices 22, 24 et constitue ainsi une chambre de renvoi 44, sachant que, à la différence de celle-ci, il n'y a pas de nervure de séparation 14 dans ce cas. La Figure 8 représente une possibilité de variantes de configuration de l'enceinte collectrice 30a sachant que celle-ci est constituée dans la zone des extrémités des tubes plats, par liaison des deux côtés de tubes 46, 48 et par pose d'un capuchon de liaison 50. On a représenté sur la Figure 10 une configuration d'enceintes collectrices pour laquelle les deux côtés de tubes 46c, 48c, dans la zone des tubes plats, présentent le même espacement que dans la zone de l'enceinte collectrice 30c proprement dite et sont fermés de façon étanche aux fluides par un élément d'étanchéité 52. En variante cela, Figure 9 représente plusieurs enceintes collectrices 30b, qui sont constituées par une fermeture étanche 54 commune, obturant plusieurs enceintes collec trices 30b. Pour fabriquer l'échangeur de chaleur, d'abord on plie les tubes plats 12 a partir d'une bande de tôle constituée de matériau en aluminium, on les munit d'une nervure de séparation 14, on soude dans la zone d'un des arrondis 1 1 et, ensuite, on coupe à la longueur nécessaire avant de les élargir, dans la zone dans laquelle les chambres collectrices 22 et 24 doivent être constituées, pour former des enceintes collectrices 30 et 32 individuelles, respectivement à l'inverse en les aplatissant et, ensuite, en munissant d'évide ments 34, 36, 38 et 40 par estampage. Pendant l'élargissement des enceintes collectrices, la nervure de séparation 14 est maintenue en cohésion à l'aide outil auxiliaire. Pour fermer de façon étanche les enceintes collectrices 30 et 32, celles-ci sont réunies de nouveau dans la zone opposée aux canaux partiels en tubes plats 26 et 28 et fermées par rabattement des extrémités 42 des chambres collectrices. Pour former la déviation d'écoulement en profondeur, la nervure de séparation est aplatie par zones dans cette région de sorte que le tube plat, dans cette zone, en observant perpendiculairement à l'axe longitudinal du tube présente au moins la section transversale d'un tube pour une chambre, avant que les extrémités de tubes soient également fermées par rabattement. Les tubes plats 12 et les ailettes ondulées 13 sont ensuite façonnés en cassette, munis de raccordements et l'ensemble de l'échangeur de chaleur est brasé. REVEND 1CATION S 1. Échangeur de chaleur, en particulier pour des véhicules automobiles, avec des tubes plats (12) susceptibles d'être traversés par un écoulement d'un premier fluide, avec au moins deux canaux partiels en tubes plats (26, constitués par une nervure de séparation (14) s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal du tube plat, ainsi qu'avec des ailettes ondulées (13) disposées entre les tubes plats (12), susceptibles d'être sollicitées par un deuxième fluide, dans la zone des premières extrémités des tubes plats (12) étant prevu un élément de renvoi (16) pour le premier fluide et l'échangeur de chaleur présente, dans la zone de deuxièmes extrémités des tubes plats (12), au moins deux chambres collectrices (22, 24), chacune associée à l'un des canaux partiels en tubes plats (26, 28) et isolée l'une de l'autre de façon étanche fluides, caractérisé en ce que les deux chambres collectrices (22, 24) sont constituées chacune de premières enceintes collectrices (30) et de deuxièmes enceintes collectrices (32), par élargissement des tubes plats (12), et sont isolées l'une de l'autre de façon étanche aux fluides, au moyen des nervures de séparation (14), chaque fois les premières et chaque fois les deuxièmes enceintes collectrices (30, 32) étant en relation fluidique, au moyen d'évidements (34, 36, 40). 2. Échangeur de chaleur, en particulier pour des véhicules automobiles, avec des tubes plats (12) susceptibles d'être traversés par un écoulement d'un premier fluide, avec au moins deux canaux partiels en tubes plats (26, 28), constitués par une nervure de séparation (14) s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal du tube plat, ainsi qu'avec des ailettes ondulées (13) disposées entre les tubes plats (12), susceptibles d'être sollicitées par un deuxième fluide, dans la zone des premières extrémités des tubes plats (12) étant prévu un élément de renvoi (16) pour le premier fluide et l'échangeur de chaleur présente, dans la zone de deuxièmes extrémités des tubes plats (12), au moins deux chambres collectrices (22, 24), chacune associée à l'un des canaux partiels en tubes plats (26, 28) et isolée l'une de l'autre de façon étanche aux fluides, caractérisé en ce que les deux chambres collectrices (22, 24) sont constituées chaque fois de premières enceintes collectrices (30) et de deuxièmes enceintes collectrices (32), par aplatissement des tubes plats ( 2), au moins dans la zone des ailettes ondulées (13), et sont isolées l'une de l'autre de façon étanche aux fluides par les nervures de séparation (14), chaque fois les premières et chaque fois les deuxièmes enceintes collectrices (30, 32) étant placées ensemble en liaison fluidique, par des évidements 34, 36, 38, 40). 3. Échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans la zone des premières extrémités des tubes plats ( 2), est prévue une liaison fluidique (16) entre les deux canaux de tubes plats (26, 28) pour obtenir une déviation d'écoulement, la nervure de séparation (14) respective étant aplatie par zones. 4. Échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérise en ce que, dans la zone des premières extrémités des tubes plats (12), une liaison fluidique (16) est constituée entre les deux canaux partiels en tubes plats (26, 28), au moyen d'une chambre de renvoi (44), pour assurer la déviation d'écoulement. 5. Échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxièmes extrémités des tubes plats (12) sont réunies dans la zone, opposée aux canaux partiels en tubes plats (26, 28), des chambres collectrices (22, 24), et sont obturées par rabattement. 6. Échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, dans la zone, opposée aux canaux partiels en tubes plats (26, des chambres collectrices (22, 24), les deuxièmes extrémités des tubes plats (12) sont chacune obturées par un élément d'étanchéité ) individuel. 7. Échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins deux des deuxièmes extrémités des tubes plats (12), dans la zone, opposée aux canaux partiels en tubes plats (26, 28), des chambres collectrices (22, 24), sont obturées au moyen d'une fermeture étanche (54) commune. 8. Échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premières extrémités des tubes plats (12) sont chacune obturées au moyen d'un élément d'étanchéité individuel. 9. Échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins deux des premières extrémités des tubes plats ( 2) sont obturées au moyen d'une fermeture étanche commune. 10. Échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins deux des premières et/ou des deuxièmes enceintes collectrices (30, 32) sont isolées l'une de l'autre façon étanche aux 'des. 11. Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 et 4 à 10, caractérisé en ce que tubes plats (12) sont fabriqués par pliage â partir d'une bande en tôle et sont munis d'une nervure de séparation (14) et soudés dans la zone d'arrondi (1 1) et coupés à longueur, avant d'être élargis dans la zone des deuxièmes extrémités des tubes plats (12) avec fixation de la nervure de séparation (1 et sont munis des 'dements (34, 36, 38, 40), ainsi que réunis dans la zone, opposée aux canaux partiels en tubes plats (26, 28), des chambres collectrices (22, 24) et obturés par rabattement et, dans la zone des premières extrémités des tubes plats, les nervures de séparation (14) sont aplaties par zones et l'extrémité de tube est fermée par rabattement, les tubes plats (12) et les ailettes ondulées (13) étant ensuite façonnés en cassette et l'ensemble de l'échangeur de chaleur étant brasé. 12. Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que les tubes plats (12) sont fabriqués par pliage à partir d'une bande en tôle et munis de la nervure de séparation (14) et soudés dans la zone d'arrondi (11) et coupés à longueur, avant d'être aplatis extérieurement dans la zone des deuxièmes extrémités des tubes plats (12), avec fixation de la nervure de séparation (14), et d'être munis des évidements (34, 36, 38, 40) et d'être réunis dans la zone, opposée aux canaux partiels en tubes plats (26, 28), des chambres collectrices (22, 24) et obturés par rabattement et, dans la zone des premières extrémités des tubes plats, les nervures de séparation (14) sont aplaties par zones et l'extrémité de tube est fermée par rabattement, les tubes plats (12) et les ailettes ondulées (13) étant ensuite façonnés en cassette et l'ensemble de l'échangeur de chaleur étant brasé.