Brevet FR2902506A1 — publié le 20071221

Échangeur de chaleur ayant au moins une traverse d'extrémité et son procédé d'assemblage L'invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur, 5 en particulier pour véhicules automobiles. Elle concerne plus précisément un échangeur de chaleur comprenant un faisceau de tubes et d'intercalaires monté entre deux collecteurs, ainsi qu'au moins une traverse 10 d'extrémité s'étendant entre les deux collecteurs. On connaît déjà des échangeurs de chaleur de ce type dont les différents composants sont réalisés en une matière à base d'aluminium et sont assemblés entre eux par brasage. 15 Le plus souvent un échangeur de chaleur de ce type comprend deux traverses d'extrémité, que l'on appelle aussi des joues , qui viennent encadrer le faisceau, ce dernier étant composé d'un empilement alterné de tubes et 20 d'intercalaires, par exemple d'intercalaires ondulés. Les deux traverses d'extrémité s'étendent alors entre les deux collecteurs. Dans les solutions connues jusqu'à présent, chaque traverse 25 d'extrémité est reliée à ses extrémités respectives aux deux collecteurs en établissant ainsi une liaison entre ces derniers. La ou chaque traverse d'extrémité a aussi pour fonction de 30 protéger les intercalaires, et en particulier les intercalaires d'extrémité, et de canaliser, en utilisation, un flux d'air qui balayera le faisceau. En effet, ces échangeurs de chaleur sont classiquement traversés par un flux d'air qui échange de la chaleur avec un fluide qui circule à travers les tubes du faisceau. Dans le domaine de l'automobile, ces échangeurs de chaleur peuvent être réalisés notamment sous la forme d'un radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule, d'un radiateur de chauffage de l'habitacle, ou encore d'un refroidisseur d'air de suralimentation. Les traverses d'extrémité servent aussi parfois à supporter d'autres organes, par exemple des organes de fixation. Pour réaliser l'assemblage définitif des composants de l'échangeur de chaleur par brasage, on dispose habituellement les éléments pré-assemblés sur un support approprié, encore appelé chaise , qui maintient les composants sous pression pendant le passage de l'échangeur de chaleur au travers d'un four de brasage. Habituellement, le support de brasage comporte un appui horizontal dont dépendent deux appuis verticaux espacés. Les composants pré- assemblés sont alors disposés à plat sur l'appui horizontal en sorte que les tubes du faisceau reposent, par des faces latérales respectives de ces derniers, sur l'appui horizontal. Par ailleurs, les appuis verticaux viennent prendre appui contre les intercalaires d'extrémité entre lesquels est disposé l'empilement des tubes et des intercalaires. Ces appuis verticaux sont conçus pour exercer un effort de serrage dans la direction de l'empilement et solliciter les différents composants en appui en position pré-assemblée. Cela permet un brasage mutuel des tubes et des intercalaires, ainsi qu'un brasage de la ou des traverses d'extrémité sur les intercalaires d'extrémité respectifs. Du fait que les tubes reposent par leurs faces latérales sur l'appui horizontal et du fait que ces tubes sont eux-mêmes revêtus extérieurement d'un placage de brasure, il existe un risque que ces tubes viennent se lier à l'appui horizontal par coulée de brasure. Il en résulte, qu'après refroidissement, les tubes risquent de se trouver fixés au support de brasage. L'invention a notamment pour but de surmonter cet inconvénient. Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur du type défini en introduction, dans lequel la traverse d'extrémité comporte au moins une languette présentant une extrémité en appui sur une face latérale d'un tube et/ou d'un intercalaire. Ainsi, lorsque le faisceau pré-assemblé est disposé à plat sur un support de brasage, la ou les languettes pliées viennent reposer sur l'appui horizontal du support en créant de ce fait un jeu entre le support et les faces latérales des tubes qui sont tournés vers le support de brasage. De ce fait, lors du brasage, seules la ou les languettes viennent appuyer contre l'appui horizontal, en créant un jeu entre le faisceau et cet appui horizontal, sans risquer de créer de liaison entre l'appui horizontal et les faces latérales des tubes. Dans l'invention l'extrémité de la languette vient en appui sur une face latérale d'un tube et/ou d'un intercalaire. Le tube peut être un tube d'extrémité ou bien un tube proche d'un tube d'extrémité. De même l'intercalaire peut être un intercalaire d'extrémité ou bien un intercalaire proche d'un intercalaire d'extrémité. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, l'extrémité de la languette est en appui sur une face latérale d'un tube d'extrémité immédiatement adjacent à un intercalaire d'extrémité. La traverse d'extrémité comporte avantageusement une âme limitée par deux bords longitudinaux, tandis que la (les) languette(s) est (sont) pliée(s) à angle droit par rapport à l'âme et à partir de l'un des bords longitudinaux. De préférence, la (les) languette(s) s'étend (s'étendent) sur une longueur au moins égale à l'épaisseur de la face latérale de l'intercalaire d'extrémité, augmentée de la moitié de l'épaisseur de la face latérale du tube d'extrémité. L'âme de la traverse d'extrémité comporte avantageusement des nervures longitudinales de renforcement. La traverse d'extrémité est avantageusement formée à partir d'une plaque en matériau à base d'aluminium munie d'un placage de brasage sur l'une de ses faces. 30 Il est avantageux que la traverse d'extrémité comporte deux languettes pliées. Selon une construction avantageuse, l'échangeur de chaleur comprend deux traverses d'extrémité comportant chacune deux 35 languettes, et les languettes dés deux traverses d'extrémité sont situées du même côté d'une face principale du faisceau.25 Sous un autre aspect, l'invention concerne un procédé d'assemblage d'un échangeur de chaleur tel que défini précédemment, lequel comprend les opérations suivantes : a) assembler le faisceau de tubes et d'intercalaires ondulés, les deux collecteurs, et la (les) traverse(s) d'extrémité ; b) disposer le faisceau à plat sur un support de brasage comprenant un appui horizontal de telle sorte que la (les) languette(s) pliée(s) de la (des) traverse(s) d'extrémité vienne(nt) au contact de l'appui horizontal, en évitant tout contact des tubes avec cet appui horizontal ; et c) braser l'assemblage ainsi obtenu en une seule opération. 15 Il est avantageux que, dans l'opération b), le support de brasage comprenne en outre deux appuis verticaux espacés et rattachés à l'appui horizontal. En ce cas, lorsque l'échangeur de chaleur comprend deux traverses d'extrémité, 20 celles-ci sont alors disposées respectivement contre ces appuis verticaux pour exercer un effort de serrage sur le faisceau. Dans la description qui suit, faite seulement à titre 25 d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue de face d'un échangeur de chaleur selon l'invention, dont les couvercles normalement associés aux collecteurs n'ont pas été représentés pour des raisons de 30 simplification ; - la figure 2 est un détail à échelle agrandie de la figure 1 ; 35 - la figure 3 est une représentation schématique d'un support de brasage supportant un échangeur de chaleur selon l'invention en vue de son assemblage par brasage ; et - la figure 4 est un détail à échelle agrandie de la figure 3. On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente un échangeur de chaleur comprenant un faisceau 10 formé d'un empilement alterné de tubes 12 et d'intercalaires 14 qui, ici, sont des intercalaires ondulés. Dans l'exemple les tubes sont plats et ont une section transversale rectangulaire limitée par deux grandes faces parallèles contre lesquelles viennent appuyer les ondulations des intercalaires ondulés 14. Le faisceau est monté entre deux collecteurs 16 qui sont normalement fermés par des couvercles (non représentés) réalisés par exemple en matière plastique. Les collecteurs 16 sont alors munis de moyens de sertissage appropriés (non représentés) pour permettre une liaison définitive avec les couvercles respectifs. Il est envisageable aussi, en variante, que les couvercles soient métalliques et assemblés par brasage avec les collecteurs. L'échangeur de chaleur comprend en outre deux traverses d'extrémité 18, encore appelées joues , qui longent chacune un intercalaire d'extrémité 14e, identique aux autres intercalaires ondulés 14. Les deux traverses d'extrémité 18 sont identiques dans l'exemple représenté et sont formées à partir d'une plaque métallique emboutie et découpée dans laquelle des languettes sont découpées et pliées, comme on le verra plus loin. Les traverses d'extrémité 18 comprennent chacune une âme 20 de forme générale rectangulaire limitée par deux bords longitudinaux parallèles 22 (voir aussi la figure 4). Chacune des traverses d'extrémité 18 comporte deux languettes 24 pliées à angle droit par rapport à l'âme 20 et à partir de l'un des bords longitudinaux 22. Les deux languettes de chaque traverse d'extrémité 18 sont régulièrement espacées sur la longueur du bord longitudinal 22 dont elles dépendent. Les quatre languettes repliées 24 sont situées du côté d'une même face principale du faisceau 10, comme on le voit sur la figure 1. Comme on le voit mieux sur le détail de la figure 2, chacune des traverses d'extrémité 18 comporte deux bords d'extrémité 26, ou bords transversaux, qui ne viennent pas au contact du collecteur 16 correspondant. Il existe en effet un espace e entre chaque bord d'extrémité 26 et le collecteur associé 16. Ainsi contrairement aux solutions connues, les traverses d'extrémité ne sont pas reliées mécaniquement aux collecteurs. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, chacune des languettes 24 passe par-dessus, ou recouvre en moins en partie, une face latérale 28 d'un intercalaire d'extrémité 14e et présente une extrémité 30 qui vient en appui sur une face latérale 32 (ou petite face) d'un tube, qui dans notre exemple est un tube d'extrémité 12e immédiatement adjacent à l'intercalaire d'extrémité 14e. La figure 2 montre que chacune des languettes 24 s'étend sur une longueur L au moins égale à l'épaisseur E1 de la face latérale 28 de l'intercalaire d'extrémité 14e augmentée de la moitié de l'épaisseur E2/2 de la face latérale 32 du tube d'extrémité 12e. De préférence, l'extrémité 30 de la languette vient recouvrir une partie substantielle de la largeur du tube correspondant à sa face latérale 32. Les extrémités 30 des languettes prennent appui sur les faces latérales 32 des tubes d'extrémité et peuvent, le cas échéant, être brasées sur ces faces latérales lors du brasage. Les composants précités de l'échangeur de chaleur (tubes, intercalaires ondulés, collecteurs et traverses d'extrémité) sont réalisés avantageusement en un matériau à base d'aluminium. Certains de ces composants sont préalablement revêtus d'un placage de brasage pour perméttre un assemblage par brasage dans un four approprié. Pour cela, on utilise comme montré à la figure 3, un support de brasage 34, encore appelé chaise , comprenant un appui horizontal 36 ainsi que deux appuis verticaux 38 espacés l'un de l'autre et rattachés perpendiculairement à l'appui horizontal. Le support de brasage 34 est conçu pour recevoir le faisceau 10 pré-assemblé ainsi que les collecteurs 16 et les traverses d'extrémité 18. Les traverses d'extrémité 18 sont disposées respectivement contre les appuis verticaux 38 en prenant en sandwich l'empilement formé par les tubes et les intercalaires ondulés. Les composants sont disposés de telle sorte que les languettes 24 des traverses d'extrémité 18 viennent reposer directement contre l'appui horizontal 36, évitant ainsi tout contact du faisceau, et notamment des tubes 12, avec l'appui horizontal 36. Les appuis verticaux exercent un effort de serrage horizontal tendant à comprimer les éléments assemblés dans la direction d'empilement. On se réfère maintenant à la figure 4 qui représente un détail à échelle agrandie de la figure 3. On aperçoit une partie du support de brasage 34, à savoir une partie de l'appui horizontal 36 et l'un des deux appuis verticaux 38, à savoir celui situé du côté droit. On aperçoit également une partie du faisceau formé par l'empilement alterné de tubes 12 et d'intercalaires ondulés 14. Comme on le voit sur la figure 4, la traverse d'extrémité 18 s'étend dans une position sensiblement verticale en étant placée entre l'appui vertical 38 et un intercalaire d'extrémité 14e, lequel prend appui contre un tube d'extrémité 12e. On voit sur la figure 4 que la languette 24 passe par-dessus une face latérale 28 de l'intercalaire d'extrémité 14e et vient en appui contre une face latérale 32 du tube 12e. De ce fait, il existe un jeu j entre le faisceau et l'appui horizontal 36. On relèvera que, dans l'exemple représenté, les tubes 12, les intercalaires ondulés 14 et les traverses d'extrémité 18 ont sensiblement la même hauteur H lorsque l'on considère le faisceau disposé horizontalement à plat. Comme le montre la figure 4, l'âme 20 de la traverse d'extrémité 18 comporte des nervures longitudinales, par exemple 40 et 42, disposées de façon alternées, les nervures 40 étant orientées du côté de l'appui vertical 38 et les nervures 42 étant orientées du côté de l'intercalaire ondulé 14e. La présence de ces nervures permet de renforcer et rigidifier l'âme de la traverse d'extrémité. L'âme de la traverse est avantageusement revêtue d'un placage sur celle de ses faces qui est tournée vers l'intercalaire d'extrémité 14e pour permettre une liaison mutuelle par brasage. Pour le brasage, les éléments sont maintenus en compression par le support de brasage 34, lequel est habituellement disposé sur un transporteur (non représenté), tel qu'un tapis roulant, qui déplace l'échangeur de chaleur pré-assemblé au travers d'un four de brasage pour réaliser l'assemblage des éléments par brasage en une seule opération. Du fait que l'extrémité inférieure du faisceau, et en particulier les faces latérales des tubes ne viennent pas en appui. contre le support de brasage, il n'existe pas de risque que le faisceau se retrouve lié par brasage au support de brasage. Lors de l'opération de brasage, les languettes 24 peuvent ou non être brasées à chaque fois sur un tube d'extrémité. Généralement, on préfère que les languettes ne soient pas brasées avec le tube, ce qui permet, si on le souhaite, de les supprimer ensuite par simple découpe. Bien que l'invention ait été décrite en référence particulière à un échangeur de chaleur comprenant deux traverses d'extrémité, elle peut s'appliquer aussi à des échangeurs de chaleur comprenant une seule traverse d'extrémité. Il est envisageable aussi que la ou chaque traverse d'extrémité ne comporte qu'une seule languette d'extrémité. L'invention trouve une application particulière aux échangeurs de chaleur pour véhicule automobile. Revendications 1. Échangeur de chaleur comprenant un faisceau (10) de tubes (12) et d'intercalaires (14) monté entre deux collecteurs (16), ainsi qu'au moins une traverse d'extrémité (18) s'étendant entre les deux collecteurs (16), caractérisé en ce que la traverse d'extrémité (18) comporte au moins une languette (24) pliée présentant une extrémité (30) en appui sur une face latérale (32) d'un tube (12, 12e) et/ou d'un intercalaire (14, 14e). 2. Échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité (30) de la languette est en appui sur une face latérale (32) d'un tube d'extrémité (12e) immédiatement adjacent à un intercalaire d'extrémité (14e). 3. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la traverse d'extrémité (18) comporte une âme (20) limitée par deux bords longitudinaux (22), et en ce que la (les) languette(s) (24) est (sont) pliée(s) à angle droit par rapport à l'âme et à partir de l'un des bords longitudinaux (22). 4. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la (les) languette(s) (24) s'étend (s'étendent) sur une longueur (L) au moins égale à l'épaisseur (E,) de la face latérale (28) de l'intercalaire d'extrémité (14e), augmentée de la moitié de l'épaisseur (E2/2) de la face latérale (32) du tube d'extrémité (12e). 5. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'âme (20) de la traverse d'extrémité (18) comporte des nervures longitudinales de renforcement (40, 42). 11 6. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la traverse d'extrémité (18) est formée à partir d'une plaque en matériau à base d'aluminium munie d'un placage de brasage sur l'une de ses faces. 7. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la traverse d'extrémité comporte deux languettes (24) pliées. 10 8. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend deux traverses d'extrémité (18) comportant chacune deux languettes (24), et en ce que les languettes {24) des deux traverses d'extrémité (18) sont situées du même côté d'une face principale du faisceau {10). 15 9. Procédé d'assemblage d'un échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes : 20 a) assembler le faisceau (10) de tubes (12) et d'intercalaires (14), les deux collecteurs (16), et la (les) traverse(s) d'extrémité (18), b) disposer le faisceau (10) à plat sur un support de brasage 25 (34) comprenant un appui horizontal (36) de telle sorte que la (les) languette(s) (24) pliée(s) de la (des) traverse(s) d'extrémité {18) vienne(nt) au contact de l'appui horizontal (36), en évitant tout contact des tubes (12) avec cet appui horizontal, et 30 c) braser l'assemblage ainsi obtenu en une seule opération. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le support de brasage (34) comprend en outre deux appuis 35 verticaux (36) espacés et rattachés à l'appui horizontal (34), et en ce que, dans l'opération b), l'échangeur de chaleur comprend deux traverses d'extrémité (18) qui sont5disposées respectivement contre ces appuis verticaux (36) pour exercer un effort de serrage sur le faisceau (10).