Brevet FR2841641A1 — publié le 20040102

Tube comportant des moyens de maintien pour un échangeur de chaleur et échangeur de chaleur comportant un faisceau de tels tubes L'invention concerne un tube propre à faire partie d'un échangeur de chaleur tel que, par exemple, un radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile. Elle concerne également un échangeur de chaleur, notamment pour un véhicule automobile, comportant un faisceau de tels tubes. Les tubes d'échangeur de chaleur, notamment pour véhicules automobiles, sont souvent constitués d'une bande métallique repliée sur elle-même pour former un profil fermé présentant une section de forme aplatie. Ces tubes sont introduits dans au moins une plaque collectrice comportant des perforations généralement munies d'un collet relevé. La plaque collectrice est elle même coiffée par un couvercle formant boîte collectrice. Les différentes pièces de l'échangeur sont maintenues assemblées sur une table horizontale en vue de leur assemblage par brasage, généralement dans un four. Actuellement, le maintien de la plaque collectrice, et par conséquent de la boîte collectrice sur les tubes, est réalisée par un jeu serré entre la plaque collectrice par l'intermédiaire des collets et de la paroi extérieure des tubes. Toutefois, il existe toujours un risque que les pièces se déplacent acciden30 tellement, créant ainsi un échangeur de chaleur défectueux. L'invention a pour but de créer un tube permettant un meilleur assemblage des tubes dans la plaque collectrice antérieurement au brasage de l'échangeur. Ce but est atteint, conformément à l'invention, par le fait que le tube comporte au moins un clip de maintien afin de le retenir dans une perforation de la plaque collectrice de l'échangeur de chaleur. Ainsi, le maintien des tubes sur la boîte collectrice est amélioré. On diminue le risque de basculement de la boîte collectrice par rapport au faisceau de tubes et, par conséquent, les risques de réaliser un échangeur défectueux comportant des fuites internes ou externes. On diminue donc le taux de rebut en fin de ligne d'assemblage. De préférence, le clip de maintien est réalisé par une déformation locale vers l'extérieur du tube. Dans une réalisation particulière le clip de maintien comporte un crevé. Le tube peut comporter au moins un clip de maintien sur l'une au moins de ses faces. Dans une autre réalisation, destinée à des échangeurs de chaleur à deux boîtes collectrices opposées, le tube comporte au moins un clip de maintien à chacune de ses extrémités. Selon une autre caractéristique de l'invention, les clips de maintien sont situés à proximité d'une zone de brasage. Le tube de l'invention est avantageusement un tube plat comportant deux faces planes opposées. Un tel tube est obtenu de préférence par pliage d'une tôle métallique. Par ailleurs, l'invention concerne un échangeur de chaleur, notamment pour un véhicule automobile, comportant un faisceau de tubes d'échangeur de chaleur et au moins une plaque collectrice comportant des perforations dans lesquelles les tubes sont introduits, et dans lequel les tubes sont conformes à l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées. Sur ces figures: - la figure 1 est une vue en perspective d'un échangeur de chaleur pour un véhicule automobile; - la figure 2 est une vue extérieure d'une partie d'un tube conforme à l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe du tube représenté sur la figure 2; - la figure 4 est une vue de détail de l'extrémité d'un tube emmanché dans une plaque collectrice; - la figure 5 est une vue de détail d'une réalisation d'un clip de maintien; - la figure 6 est une vue de détail d'une variante de réalisation d'un clip de maintien. Sur la figure 1, l'échangeur de chaleur 2 est constitué d'un faisceau de tubes 4 de forme aplatie, présentant une extrémité supérieure 6 et une extrémité inférieure 8. L'extrémité supérieure 6 des tubes 4 est emmanchée dans une plaque collectrice 10 comportant des perforations (non visibles). La plaque collectrice est coiffée par une boîte collectrice 12 comportant deux compartiments longitudinaux 14 et 16. Comme on peut le voir sur la figure 3, qui représente une vue en coupe d'un tube 4, les tubes sont réalisés à partir d'une bande métallique pliée, par exemple en aluminium ou en alliage à base d'aluminium. Ce pliage s'effectue par plusieurs opérations successives grâce à différents outillages selon une technique générale connue. A une extrémité la bande de tôle est conformée de manière à présenter un pliage en forme de S qui détermine une entretoise 18 qui divise l'intérieur du tube en deux canaux parallèles 20 et 22 et qui forme un méplat 24 constituant une surface d'appui pour une face 26 du tube. Par ailleurs, le tube comporte deux extrémités arrondies 28 qui relient la face 26 à une face opposée 29. Les faces opposées 26 et 29 sont généralement planes et parallèles entre elles. Comme on peut le constater sur la figure 2, le tube comporte des reliefs en saillies 30 et 34 dirigés, dans l'exemple, vers l'intérieur des canaux 20 et 22. Les reliefs 30 sont de faible profondeur et sont sans contact entre eux. Ainsi, les reliefs situés sur les faces opposées du tube ne viennent pas en contact mutuel. Les reliefs 34 sont de plus grande profondeur et ils viennent en contact entre eux. Le rôle de ces reliefs est de faire office de perturbateurs pour l'écoulement du fluide caloporteur et également d'augmenter la surface d'échange. Par ailleurs, les reliefs 34, qui sont en contact mutuel, sont avantageusement brasés entre eux, ce qui augmente la résistance du tube à la pression du fluide caloporteur qui le traverse. En revenant à la figure 1, le compartiment d'entrée 14 comporte une tubulure d'entrée 36 pour l'admission d'un fluide caloporteur, comme représenté par la flèche Fl. Ce compartiment 14 alimente conjointement les canaux 20 des tubes 14 et permet au fluide caloporteur de circuler dans ceux-ci, de haut en bas, puis à contre courant, comme montré par la flèche F2. Ensuite, le fluide caloporteur est reçu dans le compartiment 16, formant compartiment de sortie, lequel est muni d'une tubulure de sortie 38 par laquelle le fluide caloporteur est évacué hors de l'échangeur comme montré par la flèche F3. Les extrémités inférieures 8 des tubes 4 sont fermées pour permettre une circulation en U. En variante, les extrémités inférieures 8 pourraient être reçues dans une autre plaque collectrice coiffée par une autre boîte collectrice. Par ailleurs, des intercalaires ondulés (non représentés) formant ailettes d'échange de chaleur sont interposés entre les tubes 4. Conformément à l'invention (figure 2), des clips de maintien 40, qui forment des becs de retenue, sont formés dans la paroi des tubes 4 à l'extrémité supérieure 6 de ces derniers. Dans l'exemple représenté, le tube comporte deux clips de maintien, mais il pourrait n'en comporter qu'un seul ou en comporter plus de deux. De même, les clips peuvent être prévus sur une seule des faces des tubes ou sur chacune des deux faces. Dans la variante mentionnée précédemment, des clips de maintien 40 sont formés aussi à l'extrémité inférieure 8 des tubes pour leur maintien dans l'autre boîte collectrice. Comme on peut le voir sur la figure 4 qui représente une vue de détail de la plaque collectrice 10, les perforations 44 comportent un bord relevé 46, appelé collet, qui vient au contact de la périphérie extérieure de chaque tube 4. Les collets 46 augmentent la surface de contact entre la plaque collectrice et les tubes. Ils favorisent ainsi le contact thermique et améliorent le brasage. Un ajustement serré est réalisé entre les collets 46 et les tubes 4 afin de maintenir ces derniers sur la plaque collectrice. En outre, conformément à l'invention, les clips de maintien 40 qui sont constitués par des bossages dirigés vers l'extérieur du tube, contrairement aux reliefs 30 et 34, retiennent l'extrémité supérieure des tubes 4 dans la plaque collectrice. Les clips 40 sont localisés à proximité de la zone de brasage. Ils se déforment élastiquement pour passer le collet. Lorsque les clips 40 ont franchi le relevé de collet de la plaque collectrice supérieure 42, aucun basculement ou désenmanchement des uns par rapport aux autres n'est possible. On diminue ainsi les risques de fuites internes et externes, et le taux de rebut en fin de ligne d'assemblage. Diverses réalisations des clips de maintien 40 sont possibles. Ils peuvent être constitués, comme représenté sur la figure 5, d'une simple déformation prévue dans la paroi du tube 10 et comportant une face faiblement inclinée 50 et une face fortement inclinée 52 formant un front destiné à retenir le tube en prenant appui sur la section du collet 46. Dans une variante de réalisation représentée sur la figure 6, les clips de maintien sont réalisés en perforant la paroi du tube de manière à réaliser un crevé 54 qui améliore la retenue du tube sur le collet 46. Le fait que le tube comporte un crevé ne présente pas d'inconvénient parce que ce dernier est situé à l'intérieur de la boîte collectrice. On a représenté sur la figure 1 un échangeur de chaleur comportant une boîte collectrice unique, le fluide calo-porteur parcourant alternativement les tubes dans les deux directions selon deux passes. Toutefois, il va de soi que l'invention s'applique également à d'autres types d'échangeurs, en particulier aux échangeurs comportant une boîte collectrice à chacune des extrémités des tubes. Dans ce cas, les clips de maintien peuvent être prévus à chacune des extrémités des tubes, et non à une seule, comme dans l'exemple de réalisation décrit. Revendications 1 - Tube pour un échangeur de chaleur (2), caractérisé en ce qu'il comporte au moins un clip de maintien (40) afin de retenir le tube (4) dans une perforation (44) d'une plaque collectrice (10) de l'échangeur de chaleur (2). 2 - Tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que le clip de maintien (40) est réalisé par une déformation locale vers l'extérieur du tube (4). 3 - Tube selon la revendication 2, caractérisé en ce que le clip de maintien comporte un crevé (54). 4 - Tube selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comporte au moins un clip de maintien (40) sur l'une au moins de ses faces (26, 29). - Tube selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un clip de maintien (40) à chacune de ses extrémités (6, 8). 6 - Tube selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les clips de maintien (40) sont situés à proximité d'une zone de brasage. 7 - Tube selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux faces planes opposées (26, 29). 8 - Tube selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est obtenu par pliage d'une tôle métallique. 9 - Echangeur de chaleur, notamment pour un véhicule automobile, comportant un faisceau de tubes (4) d'échange de chaleur, au moins une plaque collectrice (10) comportant des perforations (44) dans lesquelles les tubes (4) sont introduits, caractérisé en ce que les tubes sont réalisés selon l'une des revendications 1 à 8.