Brevet FR2882428A1 — publié le 20060825

VTM1577.FRD Echangeur de chaleur à collecteur amélioré L'invention concerne un échangeur de chaleur, en particulier pour des véhicules automobiles. Les échangeurs de chaleur comportent généralement un collecteur relié à un faisceau de tubes. Classiquement, ce collec- teur peut-être formé par une plaque collectrice recouverte d'un couvercle. L'invention concerne plus particulièrement un échangeur de chaleur comportant une plaque collectrice ayant une âme percée de trous pour recevoir les tubes d'un faisceau, les trous étant entourés chacun d'un collet présentant deux paires de côtés opposées, et dans lequel la plaque collectrice comporte un bord relevé à sa périphérie. De tels échangeurs de chaleur sont réalisés de manières diverses. Ainsi, le bord relevé de la plaque collectrice peut former une gorge pour recevoir un couvercle en matière plastique serti dans celle-ci. Un tel échangeur de chaleur peut également recevoir un couvercle en métal, par exemple en aluminium, brasé sur le bord périphérique de la plaque collectrice. D'une manière classique, les plaques collectrices de ces échangeurs de chaleur présentent des collets qui sont en général formés par poinçonnage et relevage ou crevage de la plaque. Les tubes sont insérés dans ces collets et l'ensemble brasé pour former l'échangeur de chaleur. L'utilisation de tels collets peut constituer un inconvénient dans certains cas. En effet, afin de réduire l'encombrement, la largeur de la plaque collectrice est souvent définie par la largeur des tubes ajoutée de l'épaisseur des collets. Ces derniers représentent un encombrement non négligeable. D'autre part, il est classique d'utiliser des tubes présentant une épaisseur relativement limitée, dits "plats". La tenue mécanique des échangeurs les comportant est celle de l'ensemble formé par le tube et le collet du trou qui le reçoit, une fois le brasage réalisé. La faible épaisseur de ces tubes constitue donc une faiblesse de l'ensemble. L'invention se propose d'améliorer la situation. A cet effet, il est proposé un échangeur de chaleur comportant une plaque collectrice ayant une âme percée de trous pour recevoir des tubes d'un faisceau, les trous étant entourés chacun d'un collet présentant deux paires de côtés opposés, et dans lequel la plaque collectrice comporte un bord relevé à sa périphérie. Dans cet échangeur de chaleur, au moins un premier côté d'un collet est formé directement par le bord relevé, tandis qu'au moins un second côté dudit collet est issu de l'âme de la plaque collectrice. Ce type d'échangeur de chaleur est extrêmement avantageux en ce qu'il utilise le bord relevé de la plaque collectrice pour former un côté d'un collet entourant un trou recevant un tube. Ainsi, la place occupée normalement par ce collet est économisée. De ce fait, on peut soit diminuer l'encombrement de l'échangeur de chaleur, soit augmenter les performances de l'échangeur en augmentant les dimensions des tubes. Avantageusement, une fois l'échangeur assemblé, le second côté est brasé au premier côté. Ce type d'échangeur de chaleur est extrêmement intéressant en ce qu'il offre une tenue mécanique améliorée. En effet, le brasage d'un côté du collet sur le bord relevé permet, une fois que l'échangeur a été brasé, de répartir les efforts exercés sur le tube non seulement sur le collet mais aussi sur l'ensemble de la plaque collectrice. Dans un mode de réalisation le faisceau comporte une rangée de tubes, et chaque collet comporte une paire de premier côtés opposés l'un à l'autre. Dans un autre mode de réalisation le faisceau comporte deux rangées de tubes, et chaque collet comporte un premier côté et un second côté qui lui est opposé. Les second côtés du collet, issus de l'âme, peuvent s'étendre 10 vers l'intérieur du collecteur ou vers l'extérieur du collecteur, c'est-à-dire vers le faisceau de tubes. Le bord relevé de la plaque collectrice peut former une gorge propre à recevoir un joint d'étanchéité ainsi qu'un couvercle en plastique sertissable. Le bord relevé peut également être propre à recevoir un couvercle auquel il peut être brasé. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'exemples donnés à titre illustratif et non limitatif issus des dessins sur lesquels: - la figure 1 représente une vue de dessus d'une plaque collectrice d'un échangeur de chaleur selon l'invention; - la figure 2 représente une vue en coupe selon l'axe II-II de la figure 1, dans laquelle un couvercle recouvre la plaque collectrice et un tube est reçu dans un trou qu'elle comporte; -la figure 3 représente une vue en coupe selon l'axe III-III de la figure 1, dans laquelle un couvercle recouvre la plaque collectrice et un tube est reçu dans un trou qu'elle comporte; - la figure 4 représente une vue de dessus d'un deuxième mode de réalisation dans lequel la plaque collectrice reçoit deux rangées de tubes; - la figure 5 représente une variante de la figure 4; et - la figure 6 représente une vue en coupe partielle d'un détail VI de la figure 4. Comme représenté sur la figure 1, une plaque collectrice 2 d'un échangeur de chaleur comporte une âme 4 de forme générale rectangulaire, percée de trous 6 de forme générale rectangulaire bordés par des collets 8. L'âme 4 est métal- lique et formée par exemple d'un alliage d'aluminium. Les trous 6 ont des dimensions leur permettant de recevoir les tubes du faisceau de l'échangeur de chaleur (représentés sur les figures 2 et 3) dont fait partie la plaque 2. Dans l'exemple ici décrit, ces tubes sont plats et partagent avec les trous 6 un grand axe X-X et un petit axe Y-Y. Par tube plat, on entend un tube de section de forme générale oblongue, avec deux grands côtés parallèles et deux petits côtés reliant les extrémités respectives des grands côtés. Ces tubes pourraient néanmoins être de nature différente selon l'application recherchée. Les collets 8 comportent ici deux paires de côtés opposés respectivement 10 et 12. Ces paires de côtés s'étendent selon les axes X-X et Y-Y et correspondent respectivement à des "grands côtés" et des "petits côtés" du rectangle que forme chaque trou. Plus précisément, une paire de côtés 10 s'étend selon l'axe X-X. Elle comporte deux côtés l0a et 10b formés par poinçon-nage et relevage ou crevage de l'âme 4. L'autre paire 12 s'étend selon le petit axe Y-Y. Elle comporte deux côtés 12a et 12b formés par une portion 14 d'un bord relevé 16 de l'âme 4. Le bord relevé 16 s'étend tout le long de la périphérie de l'âme 4. Le collet 8 apparaîtra plus clairement à la vue des figures 2 et 3 qui représentent des coupes partielles selon des axes II et III de la figure 1. Sur les figures 2 et 3, un couvercle 18 de la boîte collectrice 2 ainsi qu'un tube 20 du faisceau de l'échangeur de chaleur selon l'invention sont représentés. Sur la figure 2, on a représenté une coupe montrant le fond du couvercle 18, ainsi que le côté 10a de la paire 10 du collet 8. Un tube 20 pénètre un trou 6 de la plaque collectrice 2, et vient au contact de la paire de côtés 10 d'une part et de la paire de côtés 12 d'autre part. Comme on le voit mieux sur cette figure, le côté 12a est formé par une portion du bord relevé 16 qui forme ici une gorge 22. Cette gorge 22 reçoit un couvercle 18. Un joint périphéri- que 24 est entreposé entre le couvercle 18 et la gorge 22. Le couvercle 18 est ici réalisé en matière plastique, d'où la nécessité du joint 24 afin d'assurer l'étanchéité. Une extrémité 26 du bord relevé 16 peut être rabattue afin de sertir le couvercle 18. Comme on peut le voir sur cette figure, les côtés 10 s'étendent vers le faisceau de tubes, depuis la plaque collectrice 2. Lorsque l'échangeur est brasé, les côtés 10 sont brasés aux côtés 12 comme indiqué par une flèche 30. Ainsi, lorsque le tube 20 est brasé au collet 8, ceux-ci forment un ensemble solidaire avec le bord relevé 16, ce qui améliore la tenue mécanique de l'échangeur ainsi formé. En outre, le côté du collet 8 selon le petit axe Y-Y étant formé par la portion 14 du bord relevé 16 de l'âme 4, un gain important de place est effectué. La figure 3 montre une vue analogue à la figure 2, mais selon l'axe IIIIII, qui se situe au milieu d'un trou 6. Cette vue permet d'apprécier plus concrètement le brasage du tube au sein de l'échangeur. Ainsi, non seulement le tube 20 est brasé aux côtés 10, mais il est également brasé à la portion 14, en plus des côtés 10 qui sont également brasés à la portion 14. Cela permet de renforcer l'unité mécanique que forme l'ensemble tubecollet-plaque. Les figures 4 et 5 montrent un autre mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, l'échangeur est entièrement brasé, c'est-àdire que le couvercle n'est pas ici serti mais disposé sur le bord relevé de la plaque collectrice et brasé. En outre, dans l'exemple ici décrit, cet échangeur comporte deux rangée de tubes, et les collets sont ici dirigés vers l'intérieur de la boîte collectrice et pas vers le faisceau de tube. Comme on peut le voir sur la figure 4, une plaque collectrice 40 comporte une âme 42 percée de trous 44, bordée de collets 46. Il existe deux rangées R1 et R2 de trous 44 et de collets 46 destinés à recevoir des tubes tels que ceux décrits plus haut. Le positionnement des tubes dans les trous 44 est figuré par des pointillés. Les trous et les tubes présentent un grand axe X'X' et un petit axe Y'Y'. Dans ce mode de réalisation, les collets 46 comportent deux paires 50 et 52 de côtés opposés qui s'expriment également 35 selon les X'X' et Y'Y'. La paire 50 comporte deux côtés 50a et 50b qui sont réalisés par poinçonnage et relevage ou crevage de l'âme 42. Cependant, cette opération est réalisée vers l'intérieur du collecteur formé par la plaque collectrice et son couvercle, et non pas vers le faisceau de tubes comme décrit précédemment. La paire 52 comporte deux côtés 52a et 52b. Le côté 52a est également formé par poinçonnage et relevage ou crevage en même temps que la paire 50. Le côté 52b est formé par une portion 54 d'un bord relevé 56 de la plaque 40. Sur la figure 5, on a représenté une variante de la figure 4 dans laquelle l'échangeur est dit "jointif". Au lieu de former les deux côtés 52a par poinçonnage et relevage ou crevage de l'âme, ceux-ci sont réduits autant que possible et les trous 44 des rangées Ri et R2 sont allongés jusqu'à communiquer au niveau d'une zone de jonction. Ainsi, des extrémités de tubes correspondants de rangées différentes sont en contact intime. Des portions de côté 62a sont formées par relevage de l'âme dans la zone de jonction des trous 44, et forment le côté 52a opposé au côté 52b pour chaque rangée de tubes. Le côté 52a est donc partagé par un tube de chaque rangée. La figure 6 est une vue en coupe partielle du détail VI de la 25 figure 4 selon l'axe Z-Z. Cette vue permet de mieux apprécier les opérations de brasage à réaliser sur cet échangeur. En effet, comme indiqué plus haut, les collets 44 sont ici dirigés vers "l'intérieur", et une flèche 60 indique la portion 54 au niveau de laquelle doit être réalisé le brasage. La description des exemples ci-dessus est donnée à titre illustratif et non limitatif. L'homme du métier saura notamment envisager toutes les combinaisons des modes de réalisation décrits ci-dessus ainsi que d'autres variantes. Dans les exemples ici décrits, ce sont les petits côtés des collets qui sont généralement formés par le bord relevé de la plaque collectrice. On pourrait néanmoins imaginer des cas où les grands côtés seraient formés par le bord relevés, par exemple dans l'application de l'invention à des refroidisseurs de gaz, dans lesquels les tubes sont "torsadés". L'invention trouve une application préférentielle aux échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles, par exemple aux refroidisseurs d'air de suralimentation. Elle peut cependant être appliquée à d'autres échangeurs de chaleur, par exemple des radiateurs de refroidissement de moteur. L'étendue de l'invention n'est pas limitée par ses exemples et est à apprécier à l'aide des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur comprenant une plaque collectrice (2; 40) ayant une âme (4; 42) percée de trous (6; 44) pour recevoir des tubes (20) d'un faisceau, les trous (6 5; 44) étant entourés chacun d'un collet (8; 46) présentant deux paires de côtés opposés (10, 12; 50,52), et dans lequel la plaque collectrice (2; 40) comporte un bord relevé (16; 56) à sa périphérie, caractérisé en ce qu'au moins un premier côté (12a; 52b) d'un collet (8 10; 46) est formé directement par le bord relevé (16; 56), tandis qu'au moins un second côté (10; 50a) dudit collet (8; 46) est issu de l'âme (4; 42) de la plaque collectrice (2; 40). 2. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, une fois l'échangeur assemblé, le second côté (10; 50a) est brasé au premier côté (12a; 52b). 3. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les collets (8; 46) comportent chacun une paire de second côtés (10a, 10b; 50a, 50b) opposés l'un à l'autre, issus de l'âme de la plaque collectrice. 4. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le faisceau comporte une rangée de tubes, et en ce que chaque collet comporte une paire de premier côtés opposés l'un à l'autre. 5. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bord relevé est propre à coopérer avec un couvercle (18) de la plaque collectrice pour former une boîte collectrice de l'échangeur de chaleur. 6. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bord relevé forme une gorge (22) propre à recevoir un couvercle (18) de la plaque collectrice. 7. Echangeur de chaleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le couvercle est en matière plastique et est propre à être serti dans la gorge par une extrémité (26) de celle-ci. 8. Echangeur de chaleur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte un joint (24) d'étanchéité disposé entre le fond de la gorge et le couvercle. 9. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le faisceau comporte deux rangées (R1, R2) de tubes, et en ce que chaque collet comporte un premier côté (52b) et un second côté (52a) qui lui est opposé. 10. Echangeur de chaleur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le même second côté opposé au premier côté d'un collet est partagé par les deux rangées de tubes. 11. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les seconds côtés (50a, 50b, 52a) des collets s'étendent d'un côté de la plaque collectrice, entre celle-ci et le couvercle. 12. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les seconds côtés des collets (10a, 10b) s'étendent d'un côté de la plaque collectrice, entre celle-ci et le faisceau.