FR2769359A1 - Tube plie muni de repliements internes formant cloisons, pour un echangeur de chaleur, notamment de vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Un tube est formé d'une plaque métallique (1) pliée de façon telle qu'elle présente deux parois au moins partiellement planes et parallèles (5, 6) qui délimitent une cavité interne (14). L'une des parois (6) se prolonge à l'intérieur de la cavité pour y délimiter des sous-cavités (17) par des repliements internes longitudinaux (13) et comporte en un endroit choisi de sa partie plane un pli longitudinal (10) qui délimite une gorge propre à recevoir l'un des bords longitudinaux (4) de la plaque.

Description

Tube plié muni de repliements internes formant cloisons, pour un échangeur de chaleur, notamment de véhicule automobile
L'invention concerne les tubes pliés utilisés dans certains types d'échangeurs de chaleur de technologie dite "tubeintercalaire", équipant notamment les véhicules automobiles.

Cette invention concerne plus particulièrement encore les tubes formés par pliage d'une plaque métallique (ou âme) comportant une partie centrale terminée par deux bords longitudinaux. Le pliage est tel que la partie centrale de la plaque présente deux parois qui délimitent une cavité interne dans laquelle circule un fluide, par exemple frigorigène, et que l'une au moins des parois se prolonge à l'intérieur de la cavité pour y délimiter des sous-cavités par des repliements internes longitudinaux.

Dans ce type de tube, la plaque est recouverte d'une couche de brasure destinée à solidariser des parties des repliements internes aux faces des parois qui délimitent l'intérieur de la cavité, ainsi que les bords longitudinaux à ces parois, lors du passage dans un four de brasage.

Plus exactement, le premier bord, qui se trouve logé à l'intérieur de la cavité, est solidarisé à une face interne de paroi, tandis que le second bord est solidarisé à une face externe de paroi. Ainsi, dans le document EP 0302232, l'une des parois planes comprend un enfoncement longitudinal d'une hauteur sensiblement égale à l'épaisseur de la plaque de sorte que le second bord puisse s'y appuyer tout en assurant la continuité de niveau de la paroi.

Or, du fait des variations des dimensions des plaques et des zones de pliage, le second bord peut ne présenter qu'une partie de très faible dimension en appui sur l'enfoncement, si bien que l'opération de brasage ne peut pas assurer une parfaite solidarisation du bord à la paroi. Le tube peut par conséquent ne pas être parfaitement étanche, ou bien ne pas présenter une résistance suffisante à la pression interne, rendant ainsi l'échangeur de chaleur, dont il fait partie, inutilisable.

Un but de l'invention est donc de procurer un tube plié pour échangeur de chaleur qui ne présente pas l'inconvénient précité.

L'invention propose à cet effet un tube du type décrit en introduction, dans lequel l'une des parois comporte en un endroit choisi, de préférence adjacent à une partie sensiblement plane, un pli longitudinal qui délimite une gorge dont la largeur est sensiblement égale, par valeur supérieure, à l'épaisseur de la paroi, de façon à recevoir l'un des bords longitudinaux de la plaque.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la gorge présente une profondeur égale à l'épaisseur de la cavité interne. Ainsi, il est possible de solidariser le fond du pli-gorge à la face interne de la paroi, ce qui contribue, d'une part, à renforcer l'immobilisation du bord, et d'autre part, à former une cloison de soutien pour le tube.

Préférentiellement, les faces longitudinales du pli-gorge sont sensiblement perpendiculaires aux parties planes des parois, de sorte que les contraintes exercées sur le bord soient réduites.

Dans une application particulière, les repliements internes pourront comporter des ouvertures traversantes et/ou des bossages destinés à perturber la circulation d'un fluide, par exemple frigorigène, qui circule dans la cavité, et par conséquent d'augmenter les échanges thermiques entre ce fluide et les parois.

Dans un mode de réalisation préférentiel, les repliements internes sont pliés de façon à délimiter des segments de plans successifs qui s'étendent obliquement entre les faces internes des parties sensiblement planes des deux parois et délimitent par paire avec les parois des sous-cavités de forme générale triangulaire. Cela permet de former des cloisons de séparation qui accroissent notablement la résistance du tube aux pressions et aux chocs.

Plus préférentiellement encore, les segments présentent des dimensions sensiblement égales de façon à former des souscavités de section sensiblement triangulaire isocèle.

Très avantageusement, la plaque est intégralement recouverte de placage (de préférence de la brasure), de façon à permettre une parfaite solidarisation des zones de contact de la plaque, les unes aux autres.

L'invention s'applique tout particulièrement aux échangeurs de chaleur de type radiateur de suralimentation.

Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective schématique d'une plaque-tube avant repliement; - la figure 2 est une vue en coupe transversale schématique d'une plaque-tube pliée; et - la figure 3 est une vue en coupe transversale schématique d'une variante de la figure 2.

L'invention concerne les tubes pliés utilisés dans les échangeurs de chaleur brasés, et de préférence dans les radiateurs de refroidissement de circuit de suralimentation (compact ou surfacique). Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ces seuls radiateurs, lesquels sont réalisés dans une technologie dite "tube-intercalaire", de préférence.

Pour réaliser un tube selon l'invention, on part tout d'abord d'une plaque métallique de forme parallélépipédique, ici rectangulaire. Les dimensions de la plaque métallique 1 dépendent bien évidemment de la configuration de l'échangeur de chaleur dans lequel sera intégré le tube qu'il va former après pliage.

La plaque métallique, qui est de préférence réalisée en aluminium, ou dans un alliage d'aluminium, comprend une partie centrale 2 terminée par deux bords longitudinaux 3 et 4. Ici le mot longitudinal caractérise une direction sensiblement parallèle à l'axe XX (voir figure 1).

La plaque est revêtue sur l'intégralité de ses surfaces d'une couche de placage (de la brasure), de préférence réalisée dans un alliage d'aluminium et de silicium, de façon à pouvoir être solidarisée à deux boîtes collectrices de l'échangeur de chaleur, une fois conformée en tube.

Afin de prendre sa forme définitive, et par conséquent de constituer un tube plié, la plaque métallique 1 est conformée par pliage à laide d'un dispositif adapté à cet effet.

La plaque métallique 1, une fois pliée, présente, dans une vue en couple transversale selon un plan perpendiculaire à l'axe XX de la figure 1, la forme illustrée sur la figure 2.

Le tube est plié de sorte qu'il présente tout d'abord une première paroi 5, appelée arbitrairement "supérieure" en référence à son orientation sur la figure 2, sensiblement plane et sensiblement parallèle à une seconde paroi 6 dite inférieure. Les première 5 et seconde 6 parois sont reliées l'une à l'autre par une première paroi latérale 7. La paroi inférieure 6 se prolonge par une paroi latérale 8, également arrondie, opposée à la première paroi latérale 7. Cette seconde paroi latérale 8 est prolongée, dans cette exemple de réalisation, par une petite partie 9 sensiblement plane destinée à compléter la paroi supérieure 5, de sorte que ces parois 5 et 9 présentent une extension totale sensiblement égale à celle de la paroi inférieure 6.

La partie plane 9 est prolongée par un pli longitudinal (parallèle à l'axe XX) 10 qui délimite une gorge de largeur interne sensiblement égale, par valeur supérieure, à l'épaisseur de la plaque métallique 1. Dans cet exemple, les deux faces longitudinales 11 et 12 du pli 10 sont sensiblement perpendiculaires au plan contenant les parois 5 et 9.

Ici, le pli-gorge 10 est formé en un endroit choisi de la cavité, excentré par rapport à un plan médian central. Bien entendu, ce pli pourrait être placé en d'autres endroits choisis.

La seconde face longitudinale 12 du pli 10 est prolongée par une série de repliements 13, ici obliques par rapport au plan contenant les parois 5, 6 et 9. Ces repliements 13 sont appelés repliements internes dans la mesure ou il sont logés à l'intérieur d'une cavité 14 délimitée par les parois 5 à 9.

Dans l'exemple illustré sur la figure 2, les repliements internes 13 sont au nombre de 8. Ils sont en forme de segments de plans dont les extrémités supérieures 15 et inférieures 16 sont respectivement au contact des parois supérieure 5 et inférieure 6. Ainsi, les repliements internes 13 (ou segments de plans obliques) présentent des orientations alternées, de sorte que deux repliements internes successifs délimitent avec l'une des parois supérieure ou inférieure une sous-cavité 17 dont la section transversale présente une forme triangulaire.

Dans l'exemple illustré sur la figure 2, les différents repliements internes 13 présentent des dimensions sensiblement identiques, si bien que les sous-cavités qu'ils délimitent par paire présentent une section transversale en forme de triangle isocèle.

Le tout dernier repliement interne 13-8 est terminé par le premier bord longitudinal 3 de la plaque métallique 1, dont une partie terminale 18 est au contact de la paroi supérieure 5.

Le second bord longitudinal 4 de la plaque métallique 1 prolonge la paroi supérieure 5, à l'opposé de la paroi latérale 7 et par conséquent du côté de la seconde paroi latérale 8. Ce second bord longitudinal 4 est plié sensiblement à perpendicularité par rapport au plan contenant la paroi supérieure 5 de façon à pouvoir être introduit à l'intérieur de la gorge délimitée par le pli longitudinal 10. De préférence, la partie du second bord longitudinal 4 qui est logée dans la gorge présente une hauteur sensiblement égale, par valeur inférieure à la hauteur h de la cavité interne 14.

Les faces longitudinales 11 et 12 du pli longitudinal 10 s'étendent de préférence sur la hauteur h, de sorte que la partie inférieure 19 du pli longitudinal 10, qui relie les faces longitudinales 11 et 12, soit au contact de la paroi inférieure 6.

Du fait des contacts entre les repliements internes et les parois supérieure 5 et inférieure 6, ces repliements forment des cloisons internes qui permettent, une fois le tube intégré dans un échangeur de chaleur, puis passé dans un four de brasage, d'assurer l'étanchéité des sous cavités 17.

Il en va de même pour le pli longitudinal 10, lequel délimite une sous cavité d'extrémité 20, étanche par rapport aux autres sous-cavités du tube plié.

Ainsi, chaque tube constitue un élément multi-canaux dans lequel un fluide peut échanger efficacement des calories avec les différentes parois et cloisons qui le constituent.

Bien entendu, la forme et le nombre des différentes souscavités formées à l'intérieur d'un tube pourra varier selon les besoins. L'invention n'est donc pas limitée à l'exemple de réalisation illustré sur la figure 2, où les cavités sont de forme sensiblement triangulaire, tout au moins dans la partie centrale du tube.

Du fait de l'introduction de l'un des bords longitudinaux à l'intérieur d'une gorge, il est possible de conserver une parfaite étanchéité malgré les variations dimensionnelles de la plaque métallique.

Comme cela est illustré sur la figure 3, dans une variante de réalisation du tube de la figure 2, on peut prévoir au niveau des repliements internes 13-i des ouvertures traversantes 21 pour permettre le passage du fluide d'une sous cavité 17 à une autre. De telles ouvertures 21 constituent des perturbateurs destinés à accroître encore les échanges thermiques entre le fluide et les parois du tube.

Dans une autre variante, non représentée, on pourrait remplacer ces ouvertures traversantes par des bossages.

La forme, l'emplacement et le nombre des ouvertures 21 (ou des bossages) pourra varier d'un repliement à l'autre, selon les besoins. Il est clair, que de tels bossages ou ouvertures doivent être réalisés dans une étape qui précède l'étape de pliage de la plaque métallique 1.

L'invention ne se limite aux modes de réalisation décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle s'étend à d'autres variantes que pourra développer l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.

Ainsi, on a décrit des tubes pliés dans lesquels le pli longitudinal était formé sur un côté du tube, excentré par rapport à une partie centrale, tout les repliements internes obliques se trouvant alors placés après ce pli. Mais il est clair, que le pli longitudinal pourrait être placé en d'autres endroits du tube, par exemple dans une partie centrale, de sorte que des repliements internes se trouvent placés de part et d'autre de celui-ci.

De même, on a décrit des tubes dans lesquels les bords longitudinaux sont sensiblement parallèles entre eux, mais il peut être envisagé d'obtenir des bords longitudinaux non plans, c'est à dire, par exemple, un bord longitudinal de forme concave faisant face à un bord longitudinal de forme convexe.

Claims (12)

1. Revendications 1. Tube pour échangeur de chaleur brasé, notamment de véhicule automobile, comprenant une plaque métallique (1) comportant une partie centrale (2) terminée par deux bords longitudinaux (3,4), la partie centrale de ladite plaque étant susceptible d'être pliée de façon à présenter deux parois (5,6) délimitant une cavité interne (14), l'une au moins desdites parois (6) se prolongeant à l'intérieur de la cavité pour y délimiter des sous-cavités (17) par des repliements internes longitudinaux (13), caractérisé en ce que l'une desdites parois (6) comporte en un endroit choisi un pli longitudinal (10) délimitant une gorge présentant une largeur sensiblement égale, par valeur supérieure, à l'épaisseur de la paroi de façon à recevoir l'un (4) des bords longitudinaux de ladite plaque.
2. 2. Tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pli (10) présente une profondeur égale à la hauteur de la cavité interne (14).
3. 3. Tube selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le pli (10) est adjacent à une partie sensiblement plane de la paroi dans laquelle elle est formée.
4. 4. Tube selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le pli (10) présente des faces longitudinales (11,12) sensiblement perpendiculaires aux partie planes des parois (5,6).
5. 5. Tube selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'endroit choisi est situé dans une partie latérale du tube, excentré par rapport à une zone centrale.
6. 6. Tube selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les repliements internes (13) comportent des ouvertures traversantes (21) destinées à perturber la circulation d'un fluide circulant dans les sous-cavités (17).
7. 7. Tube selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les repliements internes (13) comportent des bossages destinés à perturber la circulation d'un fluide circulant dans les sous-cavités (17).
8. 8. Tube selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les repliements internes (13) délimitent des segments de plans (13-i) successifs qui s'étendent obliquement entre les faces internes des parties sensiblement planes des deux parois (5,6) et délimitent par paire avec lesdites parois des sous-cavités (17) de forme générale triangulaire.
9. 9. Tube selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits segments (13-i) sont sensiblement égaux en dimensions.
10. 10. Tube selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque (1) est intégralement recouverte de placage.
11. 11. Tube selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque métallique (1) est réalisée en aluminium, ou dans un alliage d'aluminium.
12. 12. Tube selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il fait partie d'un échangeur de chaleur de type radiateur de suralimentation.