Brevet FR3020670A1 — publié le 20151106

La présente invention concerne le domaine technique des échangeurs de chaleur pour véhicule automobile et porte plus spécifiquement sur un tube pour un tel échangeur. Les tubes d'échangeurs concernés sont des tubes dits « plats » destinés à traverser les orifices d'une pluralité d'ailettes de l'échangeur de chaleur. Une mise en forme des tubes dans l'échangeur est réalisée par expansion afin de les plaquer contre les bords des orifices des ailettes. On connaît déjà du document FR 2 722 563 un tube du type précité qui, avant d'être mis en forme dans l'échangeur, présente une section transversale de forme oblongue sensiblement homologue à celle d'un orifice d'une ailette. Un tel tube comporte deux flancs longitudinaux en regard l'un de l'autre qui sont incurvés et présentent une portion concave (c'est-à-dire une portion ayant une convexité tournée vers l'intérieur du tube), si bien que le tube a une largeur extérieure restreinte dans une région où les flancs longitudinaux sont les plus proches l'un de l'autre. Ce type de tube, particulièrement plat, est donc adapté pour être agencé dans un échangeur de chaleur dont l'encombrement est réduit. Toutefois, après mise en forme d'un tube de ce type dans un échangeur, il a été constaté des problèmes de cohésion entre les flancs longitudinaux du tube et les orifices des ailettes. De tels tubes sont sujets à un retour élastique de leurs flancs après mise en forme dans les orifices des ailettes. Ce retour élastique des flancs du tube crée un jeu entre les flancs et les orifices des ailettes qui a pour effet de dégrader la conduction de chaleur entre le tube et les ailettes. De telles déficiences ont donc un impact négatif sur le rendement thermique global de l'échangeur. La présente invention a notamment pour but de surmonter les problèmes précités en proposant un tube d'échangeur de chaleur dont le rendement thermique est amélioré. A cet effet, l'invention a pour objet un tube pour un échangeur de chaleur de véhicule automobile, présentant une section transversale comportant deux flancs longitudinaux opposés, chaque flanc étant muni d'au moins deux portions concaves. -2- Ainsi on propose un tube particulièrement plat qui présente des dimensions adaptées pour être monté dans un échangeur de chaleur d'encombrement réduit tout en supprimant les problèmes de cohésion entre les flancs du tube et l'orifice de l'ailette. De manière surprenante, les inventeurs ont remarqué que cette forme particulière de tube permet d'éviter un retour élastique des flancs du tube après sa mise en forme par expansion. En effet, après mise en forme d'un tube, les flancs du tube demeurent plaqués contre les bords de l'orifice et évitent le problème d'apparition d'un jeu entre les orifices des ailettes et les flancs du tube. La conduction de chaleur entre les ailettes et le tube est donc optimisée, ce qui améliore ainsi le rendement thermique de l'échangeur. Le tube tel que défini ci-dessus peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. - Selon l'invention, les deux portions concaves sont séparées par une portion convexe. Une telle forme s'entend au sens large, c'est-à-dire sans qu'il soit requis que la portion convexe ait une forme particulière. la portion convexe est dimensionnée de manière que le périmètre interne de la section a une valeur plus grande d'au moins 2% par rapport à la section d'un tube dont les flancs seraient rectilignes. Ainsi, la portion convexe permet d'augmenter le périmètre interne, également appelé périmètre mouillé, du tube d'une valeur de 2 % par rapport à un tube ne présentant pas de convexité, ce qui a pour effet d'augmenter la performance d'échange thermique du tube. - Par exemple, les flancs du tube sont raccordés entre eux par des parties de forme sensiblement circulaire ou encore ovale. On peut prévoir que, selon la section transversale du tube, une longueur L Tube désigne la plus grande distance entre les parties de forme sensiblement circulaires à l'extérieur du tube, une largeur I Tube désigne la plus petite distance entre les deux flancs du tube à l'extérieur du tube, et un rapport de planéité Tf du tube est défini par la relation ; -3- = 'Tube LTube dans lequel le coefficient de planéité Tf est strictement inférieur à 0,20 à ± 0,01. L'invention a également pour objet une ailette comportant au moins un orifice de forme sensiblement oblongue qui comporte un bord muni de deux flancs longitudinaux opposés, chacun muni d'au moins deux portions convexes. La forme spécifique d'une telle ailette est particulièrement appropriée pour éviter un retour élastique des flancs du tube après mise en forme dans un orifice de l'ailette. - On peut prévoir que les deux portions convexes de l'ailette sont séparées par une portion concave. Une telle forme participe à une bonne cohésion des flancs du tube avec l'orifice de l'ailette. L'invention a encore pour objet un échangeur de chaleur muni d'au moins une ailette comportant au moins un tube tel que ci-dessus. Un échangeur muni des ailettes et des tubes tel que définis ci-avant présente ainsi un rendement d'échange thermique amélioré. L'invention a enfin pour objet un ensemble comprenant au moins un tube tel que ci-dessus et au moins une ailette dans lequel le tube est configuré pour être introduit à l'intérieur d'un orifice de l'ailette avec un jeu existant entre le tube et l'orifice. L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures annexées, qui sont fournies à titre d'exemples et ne présentent aucun caractère limitatif, dans lesquelles : - La figure 1 est une vue en coupe d'un tube selon l'invention. - La figure 2 est une vue en élévation d'une portion d'une ailette destinée à recevoir un tube de la figure 1. En référence à la figure 1, on a représenté un tube 10 selon l'invention avant sa mise en forme par déformation. Celui-ci présente une section transversale de forme sensiblement oblongue comportant deux flancs longitudinaux 12 en regard l'un de l'autre, chaque flanc étant muni d'au moins deux portions concaves 14. En d'autres -4- termes, vu de l'extérieur du tube, le tube 10 comporte deux formes en creux 14 sensiblement courbées. Les deux flancs longitudinaux 12 sont raccordés l'un à l'autre par deux parties d'extrémité 16 de forme circulaire. Dans l'exemple, une portion convexe 18 est agencée entre les deux portions concaves 14 de chaque flanc longitudinal 12. Ainsi, observé depuis l'extérieur, chaque flanc 12 du tube présente une partie en relief agencée entre les deux formes en creux 14. Le tube 10 est fabriqué à partir d'un alliage métallique adapté pour être déformé facilement et possède une paroi d'épaisseur e sensiblement constante. Selon la section transversale le tube présente une longueur L Tube désignant la plus grande distance séparant les deux parties d'extrémité 16 de forme sensiblement circulaire à l'extérieur du tube et une largeur I Tube désignant la plus petite distance entre les deux flancs 12 du tube à l'extérieur du tube. Un rapport de planéité Tf du tube peut être défini par la relation ; T, = 'Tube LTube dans lequel le coefficient de planéité Tf est strictement inférieur à 0,20 à ± 0,01. En référence à la figure 2, une ailette 20 de forme générale rectangulaire comporte une multiplicité de trous 22 disposés selon une rangée d'axe N. Les trous 22 d'une ailette 20 sont séparés deux à deux par des rangées de persiennes 24 bien connues de l'homme du métier, et dont la fonction est d'augmenter l'échange thermique des ailettes 20. Chaque orifice 22 présente une section transversale de forme sensiblement oblongue comportant deux bords longitudinaux 26 en regard l'un de l'autre, chaque bord 26 étant muni d'au moins deux portions convexes 28. Les deux portions convexes 28 d'un bord 26 de l'orifice 22 sont séparées par une portion concave 30. Vu de l'intérieur de l'orifice, chaque bord longitudinal présente un creux et deux parties en relief. -5- Chaque orifice 22 d'une ailette 20 a donc une forme sensiblement identique à celle d'un tube 10 mais ses dimensions sont inférieures afin de permettre un enfilage du tube à l'intérieur de l'orifice 22 avant mise en forme. Ainsi, chaque orifice est configuré pour accueillir un tube tel que précédemment décrit de telle sorte qu'un ensemble formé par un orifice muni d'un tube présente un jeu J entre le tube et l'orifice de réception qui lui correspond. On va maintenant décrire un procédé de mise en forme d'un tube 10 selon l'invention dans une pluralité d'ailettes 20 d'un échangeur de chaleur. Dans une première étape, on positionne le tube 10 dans un orifice 22 d'au moins une ailette 20, de telle sorte que l'on place le tube 10 en formant un jeu J entre le tube et l'orifice, ledit jeu J n'ayant pas une valeur régulière sur toute la périphérie du tube. Ensuite, on fait plaquer le tube par expansion de ses parois à l'intérieur de l'orifice 22 de l'ailette. Le tube et l'ailette présentés ne sont pas limités au mode de réalisation décrit ci-dessus et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. REVENDICATIONS1 Tube (10) pour un échangeur de chaleur de véhicule automobile, présentant une section transversale comportant deux flancs longitudinaux (12) opposés, caractérisé en ce que chaque flanc (12) est muni d'au moins deux portions concaves (14). 2. Tube selon la revendication précédente dans lequel deux portions concaves (14) sont séparées par une portion convexe (18). 3. Tube selon la revendication précédente, dans lequel la portion convexe (18) est dimensionnée de manière que le périmètre interne de la section a une valeur plus grande d'au moins 2% par rapport à la section d'un tube dont les flancs seraient rectilignes. 4. Tube selon au moins l'une des revendications 1 à 3 dans lequel les flancs (12) du tube (10) sont raccordés entre eux par des parties (16) d'extrémités de forme sensiblement circulaire. 5. Tube selon la revendication précédente, présentant, selon la section transversale du tube (10), une longueur LTube désignant la plus grande distance à l'extérieur du tube entre les parties de forme sensiblement circulaires, une largeur 'Tube désignant la plus petite distance entre les deux flancs (12) du tube à l'extérieur du tube, et un rapport de planéité Tf du tube définit par la relation ; Tf - 'Tube LTube dans lequel le coefficient de planéité Tf est inférieur à 0,20 à ± 0,01. 6. Ailette (20) comportant au moins un orifice (22) de forme sensiblement oblongue caractérisée en ce que l'orifice (22) comporte un bord muni de deux flancs longitudinaux (26) opposés, chacun muni d'au moins deux portions convexes (28). 7. Ailette selon la revendication précédente dans laquelle deux portions convexes (28) sont séparées par une portion concave (30).-7- 8. Echangeur de chaleur muni d'au moins une ailette (20) selon la revendication précédente et comportant au moins un tube (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 9. Ensemble d'au moins un tube (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et d'au moins une ailette (20) selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, dans lequel le tube est configuré pour être introduit à l'intérieur d'un orifice (22) de l'ailette (20) avec un jeu (J) existant entre le tube (10) et l'orifice (22).