FR2706994A1 - Heat exchanger with water (header) boxes connected by uprights - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant un faisceau de tubes montés entre deux boîtes à eau (16) reliées par deux montants (34). Pour la fixation d'un montant (34) sur une boîte à eau (16), on prévoit une pièce intercalaire (44) propre à être fixée entre deux joues opposées (38) du montant (34) et à prendre appui contre une face d'extrémité (52) de la boîte à eau. Application notamment aux échangeurs de chaleur pour poids lourds.

Description

Echangeur de chaleur à boîtes à eau reliées par des montants
L'invention concerne un échangeur de chaleur comportant des boîtes à eau reliées par des montants et destiné aux véhicules automobiles, en particulier aux poids lourds.

On connaît déjà des échangeurs de chaleur du type comprenant un faisceau de tubes monté entre deux boîtes à eau, ainsi que deux montants reliant les deux boîtes à eau en encadrant le faisceau, chacun des montants comprenant une âme à section transversale en U dont les deux extrémités sont munies chacune de deux joues latérales opposées propres à être fixées sur une boîte à eau.

Les deux montants forment alors, en combinaison avec les deux boîtes à eau, un cadre rigide conférant une résistance mécanique élevée à l'échangeur de chaleur. On peut réaliser ainsi des échangeurs de chaleur de grandes dimensions, notamment pour poids lourds, qui doivent être soumis en fonctionnement à des contraintes mécaniques élevées dues notamment aux vibrations du moteur et aux différences de dilatation subies par les tubes du faisceau.

Dans les échangeurs de chaleur de ce type, les boîtes à eau peuvent être à paroi métallique, par exemple en cuivre, ou encore à paroi en matière plastique moulée.

Dans le premier cas, du fait que les boîtes à eau sont à paroi mince, il faut prévoir généralement des moyens de passage des fourreaux ou analogues qui relient deux faces opposées de la boîte à eau et qui sont destinés à être traversés par des moyens de fixation, tels que vis, goupilles ou analogues, reliant les deux joues du montant.

Dans le second cas, la fixation des joues sur les boîtes à eau en matière plastique est généralement plus aisée. Elle peut se faire par exemple par des vis auto-taraudeuses, comme décrit dans la Demande de brevet français No 91 02981 de la
Demanderesse.

Outre les inconvénients liés à la fixation des joues sur les boîtes métalliques, un autre inconvénient tient au fait qu'il faut prévoir des montants adaptés spécifiquement aux boîtes à eau utilisées, qu'elles soient en métal ou en matière plastique.

L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités.

Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur du type défini en introduction dans lequel, pour la fixation d'un montant sur une boîte à eau, on prévoit une pièce intercalaire propre à être fixée entre les deux joues et à prendre appui contre une face d'extrémité de la boîte à eau qui relie deux faces latérales de ladite boîte à eau.

La fixation des joues s'effectue alors directement sur la pièce intercalaire et non pas sur la boîte à eau proprement dite. Il n'est alors plus nécessaire de prévoir des passages, taraudages, etc., destinés à recevoir les moyens de fixation des joues.

Cet avantage est particulièrement appréciable dans le cas des boîtes à eau à paroi métallique pour lesquelles la réalisation de fourreaux ou autres moyens de passage analogues nécessite des opérations délicates.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la pièce intercalaire comporte une face d'appui inclinée de forme adaptée à la face d'extrémité de la boîte à eau, ainsi que deux faces latérales sur lesquelles sont fixées respectivement les deux joues du montant.

Avantageusement, la face d'appui de la pièce intercalaire et la face d'extrémité de la boîte à eau comportent des moyens d'emboîtement complémentaires. A titre d'exemple, la face d'appui de la pièce intercalaire peut comporter une nervure transversale propre à s'emboîter, au montage, dans une rainure transversale que présente la face d'extrémité de la boîte à eau.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les deux faces latérales de la pièce intercalaire se prolongent pour recouvrir respectivement les deux faces latérales de la boîte à eau
La pièce intercalaire possède ainsi, en section transversale, une forme générale en U lui permettant de coiffer la boîte à eau.

L'invention prévoit avantageusement une cale élastique de faible épaisseur qui est interposée entre la pièce intercalaire et la boîte à eau, au moins dans la région comprise entre la face d'appui de la pièce intercalaire et la face d'extrémité de la boîte à eau.

Cette cale élastique, avantageusement réalisée en matière plastique souple, forme un matelas amortisseur entre la pièce intercalaire et la boîte à eau.

La pièce intercalaire est avantageusement réalisée en matière plastique moulée.

Comme déjà indiqué, cette pièce intercalaire est tout particulièrement adaptée à des boîtes à eau en matière métallique, par exemple en cuivre.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'échangeur de chaleur comporte des moyens de fixation, tels que des vis ou analogues, traversant au moins un trou de chacune des joues et s'engageant dans la pièce intercalaire.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les trous des joues sont disposés en des endroits choisis pour permettre la fixation des joues, soit sur une pièce intercalaire qui prend elle-même appui sur une boîte à eau, soit directement sur une boîte à eau.

L'invention permet ainsi d'utiliser un même type de montant pour relier, soit deux boîtes à eau métalliques (avec utilisation de quatre pièces intercalaires), soit deux boîtes à eau en matière plastique moulée (sans utilisation de pièces intercalaires).

Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue partielle en élévation d'un échangeur de chaleur selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe d'une partie de l'échangeur de chaleur de la figure 1, le plan de coupe étant parallèle au dessin de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe, à échelle réduite, de la pièce intercalaire de la figure 2; et - la figure 4 est une vue partielle, à échelle réduite, d'une joue d'un montant.

L'échangeur de chaleur représenté à la figure 1 comprend un faisceau 10 qui est formé d'une multiplicité de tubes 12 traversant des ailettes 14 et qui est monté entre deux boîtes à eau 16 et 18, toutes deux formées d'une matière métallique, par exemple du cuivre.

La boîte à eau 16, placée en partie supérieure de l'échangeur de chaleur, comprend une plaque collectrice 20, encore appelée "plaque à trous", dans laquelle débouchent les extrémités des tubes 12. La plaque collectrice 20 comporte un rebord périphérique 22 qui est replié pour définir une gorge en U dans laquelle s'engage un bord périphérique 24 de la paroi métallique de la boîte à eau 16. Le bord 24 est assemblé avec le rebord 22 par un brasage 26. La boîte à eau 16 comporte en outre une tubulure d'entrée 28.

La boîte à eau 18, placée en partie inférieure, comprend une plaque collectrice 30 dans laquelle débouchent les autres extrémités des tubes 12, la plaque collectrice 30 étant assemblée à la paroi métallique de la boîte à eau par brasage. La boîte à eau 18 comporte en outre une tubulure de sortie 32.

Les boîtes à eau 16 et 18 sont reliées entre elles par deux montants 34 formés chacun d'une âme 36 à section transversale en forme de U. Sur chacune des extrémités de chacun des montants 34 sont prévues deux joues opposées 38 qui s'étendent dans des plans sensiblement parallèles entre eux. Dans l'exemple, l'âme 36 de chaque montant est un profilé métallique à section en U comportant deux ailes opposées sur chacune desquelles est soudée une joue 38. L'échangeur de chaleur comporte ainsi huit joues 38, opposées deux à deux, dont quatre seulement apparaissent sur le dessin de la figure 1.

Comme on le voit sur la figure 2, chaque joue 38 comprend une partie 40, de forme générale rectangulaire, soudée à l'âme 36, et à laquelle se rattache une partie 42 de forme générale trapézoïdale destinée à la fixation de la joue sur une pièce intercalaire 44 prenant appui sur la boîte à eau 16 ou la boîte à eau 18. La partie 42 de chaque joue 38 comporte deux trous oblongs 46 (figures 2 et 4) dont la plus grande dimension s'étend dans la direction longitudinale des montants 34, c'est-à-dire dans la direction des tubes 12 du faisceau.

Dans chacun des trous oblongs 46 est introduite une vis 48 à tête hexagonale (figure 1) venant s'engager dans un alésage 50 (figures 2 et 3) de la pièce intercalaire 44.

Chacune des pièces intercalaires 44, dont la structure sera décrite plus loin, est avantageusement réalisée en matière plastique moulée. Les vis 48 peuvent être avantageusement des vis auto-taraudeuses comme décrit dans la Demande de brevet français 91 02981 déjà citée.

Comme montré à la figure 1, les boîtes à eau 16 et 18 sont ainsi reliées par deux montants 36 et cela par l'intermédiaire de quatre paires de joues 38. Les deux joues opposés 38 fixées à une même extrémité d'un montant 36 encadrent une pièce intercalaire 44 et sont fixées sur deux faces opposées de celle-ci, à chaque fois par deux vis 48.

Chacune des boîtes à eau 16 et 18 comprend, au voisinage de chacune de ses extrémités, une face d'extrémité 52 dirigée inclinée par rapport au plan général de la plaque collectrice 20 ou 30 correspondante (figure 2). Chaque face d'extrémité 52 est reliée à deux faces latérales 54 (figure 2) de la boîte à eau correspondante.

La pièce intercalaire 44 possède, comme vu en coupe transversale, une section en forme générale de U lui permettant de coiffer la boîte à eau 16 ou 18 dans la région de sa face d'extrémité 52. La pièce intercalaire 44 est réalisée monobloc et comprend une face d'appui 56 de forme adaptée à la face d'extrémité 52 de la boîte à eau. Cette face d'appui comporte une nervure transversale 58 (figures 2 et 3) propre à s'emboîter au montage dans une rainure transversale 60 (figure 2) formée par emboutissage de la boîte à eau.

La pièce intercalaire comporte en outre deux faces latérales 62 se prolongeant pour recouvrir respectivement les deux faces latérales 54 de la boîte à eau correspondante. Les deux faces latérales 62 et la face d'appui 56 forment ainsi une coiffe venant s'adapter étroitement sur l'extrémité de la boîte à eau au niveau de la face d'extrémité 52.

Comme montré à la figure 2, une cale élastique 64 de faible épaisseur, constituée par exemple par un matelas en matière plastique moulée, est interposée au montage entre la pièce intercalaire 44 et la boîte à eau, au moins dans la région comprise entre la face d'appui 56 et la face d'extrémité 52.

Comme on le voit plus particulièrement à la figure 3, les alésages 50 de la pièce intercalaire 44 sont avantageusement formés dans des bossages respectifs 66. La pièce intercalaire 54 comporte en outre deux nervures de renforcement 68 et 70 en forme de U et un voile de matière 72 reliant les deux bossages 66 et la nervure 68 et s'étendant dans un plan parallèle au dessin (figures 2 et 3).

Les trous 46 des joues 38 sont disposés en des endroits choisis pour permettre la mise en place des vis de fixation 48 dans les alésages correspondants 50 de chaque pièce intercalaire 44.

L'invention permet ainsi de relier les deux boîtes à eau par les montants 34 sans réaliser une fixation directe des joues 38 sur les boîtes à eau proprement dites. Il n'est donc plus nécessaire de réaliser des fourreaux ou autres passages pour la mise en place de vis de fixation ou analogues.

Les endroits des trous 46 sont choisis pour permettre aussi d'utiliser les mêmes montants 34 pour relier des botes à eau en matière plastique moulée, comme enseigné par exemple par la Demande de brevet français No 91 02981 déjà citée.

Dans ce cas, les vis 48 s'engagent dans des alésages prévus directement dans la boîte à eau en matière plastique moulée.

Ainsi, un même type de montant peut être utilisé aussi bien pour des boîtes à eau métalliques que pour des boîtes à eau en matière plastique.

Quel que soit le type de boîte à eau, la fixation des montants s'effectue de manière particulièrement simple permettant un montage rapide de l'échangeur de chaleur et, le cas échéant, un démontage rapide de celui-ci, par exemple lors d'une réparation.

L'invention permet de réaliser des échangeurs de chaleurs de grandes dimensions, en particulier des radiateurs de refroidissement pour moteurs de poids lourds.

Claims (10)

Revendications

1.- Echangeur de chaleur comprenant un faisceau (10) de tubes (12) monté entre deux boîtes à eau (16,18), ainsi que deux montants (34) reliant les deux boîtes à eau en encadrant le faisceau (10), chacun des montants (34) comprenant une âme (36) à section transversale en U dont les extrémités sont munies chacune de deux joues latérales opposées (38), propres à être fixées sur une boîte à eau (16,18), caractérisé en ce que, pour la fixation d'un montant (34) sur une boîte à eau (16;18), on prévoit une pièce intercalaire (44) propre à être fixée entre les deux joues (38) et à prendre appui contre une face d'extrémité (52) de la boîte à eau qui relie deux faces latérales (54) de ladite boîte à eau.

2.- Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce intercalaire (44) comporte une face d'appui inclinée (56) de forme adaptée à la face d'extrémité (52) de la boîte à eau, ainsi que deux faces latérales (62) sur lesquelles sont fixées respectivement les deux joues (38) du montant (34).

3.- Echangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face d'appui (56) de la pièce intercalaire (44) et la face d'extrémité (52) de la boîte à eau (16;18) ont des moyens d'emboîtement complémentaires (58,60).

4.- Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la face d'appui (56) de la pièce intercalaire (44) comporte une nervure transversale (58) propre à s'emboîter au montage dans une rainure transversale (60) de la face d'extrémité (52) de la boîte à eau.

5.- Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les deux faces latérales (62) de la pièce intercalaire (44) se prolongent pour recouvrir respectivement les deux faces latérales (54) de la boîte à eau.

6.- Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une cale élastique (64) de faible épaisseur est interposée entre la pièce intercalaire (44) et la boîte à eau (16;18) au moins dans la région comprise entre la face d'appui (56) de la pièce intercalaire et la face d'extrémité (52) de la boîte à eau.

7.- Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la pièce intercalaire (44) est en matière plastique moulée.

8.- Echangeur de chaleur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la boîte à eau (16;18) est en matière métallique, par exemple en cuivre.

9.- Echangeur de chaleur selon lVune des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de fixation (48), tels que des vis ou analogues, traversant au moins un trou (46) de chacune des joues (38) et s'engageant dans la pièce intercalaire (44).

10.- Echangeur de chaleur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les trous (46) des joues (38) sont disposés en des endroits choisis pour permettre la fixation des joues, soit sur une pièce intercalaire (44), soit directement sur une boîte à eau.