FR3056734A1 - Echangeur thermique, notamment pour vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un échangeur thermique (1) comprenant : au moins une boite collectrice (20) comportant une plaque collectrice (21), un faisceau d'échange thermique (10) comprenant une pluralité de tubes (11), les tubes (11) comportant respectivement au moins une extrémité débouchant dans la boite collectrice (20) et présentant au moins un évasement (115), et - au moins un joint d'étanchéité (25, 25') compressible agencé au moins partiellement sur la plaque collectrice (21) et autour des extrémités des tubes (11) débouchant dans la boite collectrice (20). Selon l'invention, ledit échangeur (1) comporte en outre au moins un organe de verrouillage (29) agencé au moins partiellement à l'intérieur de l'extrémité d'au moins un tube (11) et conformé pour maintenir l'évasement (115) de l'extrémité dudit tube (11) afin de comprimer le joint d'étanchéité (25, 25').
Description
Titulaire(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES Société par actions simplifiée.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES.
154) ECHANGEUR THERMIQUE, NOTAMMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE.
FR 3 056 734 - A1 _ L'invention concerne un échangeur thermique (1) comprenant: au moins une boite collectrice (20) comportant une plaque collectrice (21), un faisceau d'échange thermique (10) comprenant une pluralité de tubes (11 ), les tubes (11 ) comportant respectivement au moins une extrémité débouchant dans la boite collectrice (20) et présentant au moins un évasement (115), et
- au moins un joint d'étanchéité (25, 25') compressible agencé au moins partiellement sur la plaque collectrice (21 ) et autour des extrémités des tubes (11 ) débouchant dans la boite collectrice (20).
Selon l'invention, ledit échangeur (1) comporte en outre au moins un organe de verrouillage (29) agencé au moins partiellement à l'intérieur de l'extrémité d'au moins un tube (11) et conformé pour maintenir l'évasement (115) de l'extrémité dudit tube (11 ) afin de comprimer le joint d'étanchéité (25, 25').
-1Échangeur thermique, notamment pour véhicule automobile
L’invention se rapporte au domaine des échangeurs thermiques, notamment pour véhicules automobiles.
Les échangeurs thermiques comportent classiquement un faisceau d’échange thermique de tubes et au moins une, généralement deux boites collectrices ou boîtiers de distribution d’un fluide. De façon connue, chaque boite collectrice comprend au moins deux parties : une plaque collectrice recevant les extrémités des tubes et un couvercle venant coiffer la plaque collectrice pour fermer au moins partiellement la boite collectrice.
Des intercalaires ou ailettes peuvent également être prévus entre les tubes pour améliorer l’échange thermique.
Selon une solution connue, les divers éléments d’un tel échangeur thermique sont métalhques, par exemple en aluminium ou en alliage d’aluminium, et peuvent être assemblés puis brasés par passage dans un four de brasage, pour assurer la sobdarisation de l’ensemble des éléments.
Un tel échangeur thermique dont les différents éléments sont fixés définitivement les uns aux autres par une opération de brasage est appelé échangeur thermique brasé. Avec cette technologie brasée, les tubes peuvent être agencés avec un pas serré, par exemple de l’ordre de 6mm. L’augmentation du nombre de tubes du faisceau d’échange thermique permet d’améhorer les performances des échangeurs thermiques dits brasés.
Cependant, les échangeurs thermiques sont soumis à beaucoup de contraintes et variations thermiques au cours des différents cycles de fonctionnement. En particulier, des phénomènes de dilatation et de rétractation liés aux variations de températures peuvent se produire, notamment au niveau des baisons entre la plaque collectrice et les tubes. Ces baisons étant rigides dans un échangeur thermique brasé, cela ne permet pas de compenser de tels phénomènes de dilatation et de rétractation. Au fil du temps ces liaisons s’affaibbssent et des ruptures et en conséquence des fuites du fluide peuvent apparaître.
Une autre technologie connue est une technologie d’assemblage mécanique des éléments de l’échangeur thermique, à savoir à température ambiante, par exemple par sertissage, expansion, clipsage ou autre baison mécanique. En particuber, chaque plaque collectrice peut être munie de moyens de fixation mécanique, par exemple de sertissage,
-2propres à coopérer avec un rebord périphérique du couvercle qui vient se fixer sur la plaque collectrice en assurant la compression d’un joint d’étanchéité disposé sur la plaque collectrice. En outre, les extrémités des tubes sont assemblées à chaque plaque collectrice par expansion des extrémités des tubes de façon à comprimer le joint d’étanchéité entre les extrémités des tubes et la plaque collectrice.
Le joint d’étanchéité permet d’assurer l’étanchéité entre le couvercle et la plaque collectrice mais aussi entre les extrémités des tubes et la plaque collectrice. De plus, le joint d’étanchéité permet de compenser les phénomènes de dilatation et de rétraction qui peuvent survenir. Un tel assemblage mécanique permet donc de réduire les risques de fuite du fluide.
Toutefois, les tubes du faisceau d’échange thermique doivent répondre à des critères de tenue mécanique par exemple à des contraintes de pression exercée par le joint d’étanchéité.
En outre, les liaisons souples connues réalisées grâce au joint d’étanchéité pour les échangeurs mécaniques ne peuvent pas en l’état être appliquées pour les échangeurs brasés car ces liaisons présentent le risque d’une résistance mécanique trop faible avec les tubes des échangeurs brasés, tels que des tubes pliés. En effet, ces tubes risquent de se fermer sous l’effet de la pression exercée par le joint d’étanchéité. Dans un tel cas, les tubes ne sont alors plus retenus mécaniquement, et peuvent se déplacer, n’assurant alors plus l’étanchéité entre le faisceau d’échange thermique et la boite collectrice.
L’invention a donc pour objectif de pallier au moins partiellement ces problèmes de l’art antérieur en proposant un échangeur thermique permettant de répondre aux contraintes de pression et d’endurance tout en réduisant les risques de fuite.
À cet effet l’invention a pour objet un échangeur thermique, notamment pour véhicule automobile comprenant :
au moins une boite collectrice comportant une plaque collectrice, un faisceau d’échange thermique comprenant une pluralité de tubes, les tubes comportant respectivement au moins une extrémité débouchant dans la boite collectrice et présentant au moins un évasement, et au moins un joint d’étanchéité compressible agencé au moins partiellement sur la plaque collectrice et autour des extrémités des tubes débouchant dans la boite collectrice.
Selon l’invention, ledit échangeur comporte en outre au moins un organe de
-3verrouillage agencé au moins partiellement à l’intérieur de l’extrémité d’au moins un tube et conformé pour maintenir l’évasement de l’extrémité dudit tube afin de comprimer le joint d’étanchéité.
Les organes de verrouillage insérés au niveau de l’extrémité d’un ou plusieurs tubes permettent de verrouiller les évasements des tubes de façon à maintenir le joint d’étanchéité comprimé par les tubes, garantissant ainsi la tenue mécanique.
L’échangeur thermique peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :
la boite collectrice est assemblée mécaniquement au faisceau d’échange thermique dudit échangeur ;
les tubes présentent en section transversale deux demi-sections séparées par une cloison, et deux organes de verrouillage sont insérés sur une extrémité de tube, de sorte que chaque organe de verrouillage est inséré sur une demi-section du tube ;
ledit échangeur thermique comprend une pluralité d’organes de verrouillage régulièrement répartis ;
ledit échangeur thermique comprend au moins un organe de verrouillage pour chaque extrémité de tube ;
ledit au moins un organe de verrouillage est formé sur un élément de l’échangeur thermique ;
la boite collectrice comporte en outre un couvercle assemblé à la plaque collectrice de façon à fermer la boite collectrice, et ledit au moins un organe de verrouillage est réalisé sous forme de languette venue de matière avec le couvercle en s’étendant en direction des tubes et insérée au moins partiellement à l’intérieur d’une extrémité de tube ;
le couvercle comporte au moins un tirant venu de matière avec le couvercle et s’étendant dans le volume intérieur du couvercle, et la languette s’étend à partir dudit au moins un tirant en direction d’une extrémité de tube ;
le couvercle présente une forme sensiblement longitudinale ;
ledit au moins un tirant s’étend selon la direction longitudinale du couvercle ;
ledit au moins tirant s’étend transversalement dans le volume intérieur du couvercle ;
la languette présente une extrémité de forme complémentaire à la forme au moins partiellement évasée de l’extrémité d’un tube, par exemple une forme sensiblement trapézoïdale ;
-4la boite collectrice comporte en outre une plaque interne distincte de la plaque collectrice et agencée au moins en partie contre le joint d’étanchéité, de sorte que le joint d’étanchéité est interposé entre la plaque collectrice et la plaque interne ;
la plaque interne présente une pluralité d’ouvertures bordées de collets formant une pluralité d’organes de verrouillage, les collets s’étendant en direction des tubes et étant agencés sur la périphérie des extrémités des tubes, de façon à maintenir le joint d’étanchéité comprimé entre chaque extrémité de tube et la plaque collectrice ; les collets de la plaque interne présentent une déformation plastique, de façon complémentaire aux extrémités des tubes, de manière à maintenir les évasements des extrémités des tubes en appui contre le joint d’étanchéité ;
la plaque interne est agencée entre le joint d’étanchéité et le couvercle ; ledit au moins un organe de verrouillage est une pièce supplémentaire rapportée par rapport aux éléments de l’échangeur thermique et assemblée sur une extrémité de tube ; ledit au moins un organe de verrouillage est assemblé mécaniquement à l’intérieur d’une extrémité de tube ;
ledit au moins un organe de verrouillage est réalisé sous forme de bague interne ; la bague interne présente une épaisseur de l’ordre de 0.15mm à 0.30mm ; la bague interne présente un périmètre externe sensiblement égal au périmètre interne de l’extrémité d’un tube avant évasage ;
les tubes présentent respectivement un évasement interne et un évasement externe, et la bague interne présente un périmètre externe sensiblement égal au périmètre interne au niveau de l’évasement interne de l’extrémité d’un tube ;
la bague interne présente au moins un chanfrein conformé de façon à faciliter l’insertion de la bague interne à l’intérieur d’une extrémité de tube ;
ledit au moins un organe de verrouillage est réalisé dans un matériau métallique, tel qu’en aluminium ou en alliage d’aluminium ;
le faisceau d’échange thermique est assemblé par brasage.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe de haut en bas en tranche d’un échangeur thermique selon
-5un premier mode de réalisation montrant en partie un faisceau d’échange thermique et une boite collectrice,
- la figure 2 est une vue en perspective de l’échangeur thermique de la figure 1 sur laquelle on a ôté le couvercle de la boite collectrice et montrant des organes de verrouillage selon une première variante,
- la figure 3 est une portion agrandie de la figure 1,
- la figure 4 est une vue partielle avec un arrachement au niveau du couvercle, montrant une deuxième variante de réalisation des organes de verrouillage sur le couvercle de l’échangeur thermique de la figure 1,
- la figure 5 est une vue partielle montrant un autre agencement des organes de verrouillage selon la deuxième variante de réalisation,
- la figure 6a est une vue en coupe transversale d’un tube plié pour échangeur thermique,
- la figure 6b est une vue en coupe transversale d’un tube agrafé pour échangeur thermique,
- la figure 7 est une vue en perspective montrant de façon partielle un échangeur thermique selon un deuxième mode de réalisation,
- la figure 8 est une vue perspective d’une plaque collectrice d’une boite collectrice de l’échangeur thermique selon le deuxième mode de réalisation,
- la figure 9a est une vue en perspective d’un joint d’étanchéité de la boite collectrice selon le deuxième mode de réalisation,
- la figure 9b est une vue en coupe partielle montrant une extrémité d’un tube de l’échangeur thermique selon le deuxième mode de réalisation assemblé à la boite collectrice avant compression du joint d’étanchéité de la figure 9a,
- la figure 10a est une vue en perspective d’une face inférieure d’une plaque interne de la boite collectrice selon le deuxième mode de réalisation,
- la figure 10b est une vue en perspective d’une portion d’une face supérieure de la plaque interne de la boite collectrice selon le deuxième mode de réalisation,
- la figure lia est une vue en perspective montrant des extrémités de tubes de l’échangeur thermique débouchant dans une boite collectrice selon un troisième mode de réalisation,
- la figure 1 lb est une vue en coupe de la figure lia,
- la figure 12a est une vue en perspective montrant des extrémités de tubes de l’échangeur thermique débouchant dans une boite collectrice selon un quatrième mode de réalisation,
- la figure 12b est une vue en coupe de la figure 12a,
-6- la figure 13a est une vue de dessus et en perspective d’une plaque interne de la boite collectrice des figures 12a et 12b, et
- la figure 13b est une vue de dessous et en perspective de la plaque interne de la boite collectrice des figures 12a et 12b,
- la figure 14a est une vue en coupe d’un échangeur thermique selon un cinquième mode de réalisation montrant en partie un faisceau d’échange thermique comprenant des bagues internes insérées dans les extrémités des tubes du faisceau d’échange thermique,
- la figure 14b est une vue en coupe représentant de façon schématique une bague interne insérée dans une extrémité d’un tube du faisceau d’échange thermique, et
- la figure 14c montre de façon schématique une bague interne des figures 14a et 14b.
Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réabsation, ou que les caractéristiques s’appbquent seulement à un seul mode de réabsation. De simples caractéristiques de différents modes de réabsation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d’autres réabsations.
Dans la description, on peut indexer certains éléments, comme par exemple premier élément ou deuxième élément. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments proches mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’impbque pas non plus un ordre dans le temps.
L’invention concerne un échangeur thermique 1 pour véhicule automobile, tel qu’un radiateur.
Comme cela est partiellement illustré sur la figure 1, un échangeur thermique 1 comprend classiquement :
- un faisceau d’échange thermique 10 comprenant une pluralité de tubes 11, agencés selon une ou plusieurs rangées de tubes 11, et
- au moins une boite collectrice 20, généralement deux boites collectrices 20 (une seule étant visible sur la figure 1), chaque boite collectrice 20 comprenant une plaque collectrice 21 traversée par les tubes 11, et un couvercle 23 destiné à venir se fixer sur la plaque
-7collectrice 21 pour fermer au moins partiellement la boite collectrice 20.
Les tubes 11 peuvent s’étendre longitudinalement et être montés entre deux boites collectrices 20, par l’intermédiaire des plaques collectrices 21 disposées transversalement par rapport aux tubes 11 et respectivement traversées par les extrémités des tubes 11.
La ou les boites collectrices 20 permettent de distribuer un premier fluide vers les tubes 11 ou de collecter le premier fluide ayant parcouru ces tubes 11. Les tubes 11 sont donc destinés à être traversés par le premier fluide.
La ou chaque boite collectrice 20 comporte un joint d’étanchéité 25 (figures 1 à 5, 7 à 9a et 11) ou 25’ (figures 13a à 14b). Plus précisément, il s’agit d’un joint d’étanchéité 25 ; 25’ compressible destiné à être agencé au moins partiellement sur la plaque collectrice 21 et autour des extrémités des tubes 11 débouchant dans la boite collectrice 20 à l’assemblage de l’échangeur thermique 1.
Premier mode de réalisation
En référence aux figures 1 à 6b, on décrit un premier mode de réalisation de l’échangeur thermique 1.
Faisceau d’échange thermique
Selon le premier mode de réalisation décrit, le faisceau d’échange thermique 10 peut être assemblé par brasage, c’est-à-dire que les différents éléments sont assemblés entre eux puis brasés par passage dans un four de brasage, pour assurer la solidarisation de l’ensemble des éléments du faisceau d’échange thermique 10. À cet effet, les divers éléments du faisceau d’échange thermique 10 sont métalliques, de préférence en aluminium ou en alliage d’aluminium.
Le faisceau d’échange thermique 10 peut comprendre en outre des intercalaires 13 (voir figures 1 à 5), par exemple de forme sensiblement ondulée, séparant les tubes 11 les uns des autres, et destinés à être traversés par un deuxième fluide pour un échange thermique avec le premier fluide destiné à traverser les tubes 11. Ces intercalaires 13 sont bien connus de l’Homme du métier et ne sont pas décrits plus en détail dans la présente.
Le faisceau d’échange thermique 10 peut comprendre de plus deux joues latérales 15 de part et d’autre de la pluralité de tubes 11, dans cet exemple de part et d’autre de l’empilement alterné de tubes 11 et d’intercalaires 13. Les joues latérales 15 comportent
-8respectivement des moyens de fixation au couvercle 23 de la boite collectrice 20, par exemple mécaniques, tels que des pattes de sertissage 151 configurées pour être rabattues sur le couvercle 23 à l’assemblage du faisceau d’échange thermique 10 à la boite collectrice 20.
En particulier, selon ce premier mode de réalisation, les tubes 11 du faisceau d’échange thermique sont réalisés à partir d’une tôle métallique. L’étanchéité de chaque tube 11 peut être assurée par brasage. Par exemple les tubes 11 sont formés par pliage, on parle alors de « tube plié » (voir figure 6a), ou ils peuvent être agrafés (voir figure 6b) ou encore il peut s’agir de tubes électro-soudés.
Selon les exemples de réalisation illustrés sur les figures 1, 2 et 4 à 6a, la section transversale d’un tube 11 peut présenter deux canaux de circulation de fluide parallèles juxtaposés 111 et séparés par au moins une cloison 113, aussi appelée jambe, formant entretoise. Autrement dit, dans cet exemple l’extrémité du tube 11 plié présente deux demisections séparées par la jambe 113. À titre d’exemple, chaque tube 11 peut présenter une section transversale sensiblement en « B ». Bien entendu, on peut prévoir tout autre type de pliage. En alternative, on peut prévoir d’autres sections, par exemple de forme sensiblement oblongue définissant un unique canal 111 de circulation de fluide, comme illustré dans l’exemple de la figure 6b.
En outre, le faisceau d’échange thermique 10, brasé dans cet exemple, est destiné à être assemblé mécaniquement à la ou chaque boite collectrice 20. L’échangeur thermique 1 est dans ce cas appelé un échangeur mécano-brasé.
Pour ce faire, les tubes 11 sont assemblés mécaniquement à chaque boite collectrice 20. De façon détaillée, les tubes 11 sont assemblés à la boite collectrice 20 de façon à traverser la plaque collectrice 21, comme cela est mieux visible sur les figures 1 et 3. Les extrémités des tubes 11 débouchant dans cette boite collectrice 20 sont ensuite déformées de manière plastique. Selon le mode de réalisation décrit, cet assemblage mécanique se fait par expansion ou évasage des extrémités des tubes 11. À cet effet, les extrémités des tubes 11 sont évasées de façon à prendre appui sur le joint d’étanchéité 25.
L’évasage des extrémités de tubes 11 est par exemple réalisé par poinçonnage de ces extrémités.
De préférence, l’évasage est réalisé de façon localisée, c'est-à-dire que l’évasage n’est pas réalisé sur toute la périphérie de l’extrémité d’un tube 11. Autrement dit, l’évasage est réalisé sur une ou plusieurs portions de l’extrémité du tube 11. En particulier dans le cas de
-9tubes 11 pliés par exemple en « B » présentant en section transversale une forme sensiblement oblongue avec une cloison 113 reliant les grands côtés opposés, les extrémités des tubes 11 sont évasées au niveau des grands côtés mars pas au niveau de la cloison 113 séparant les canaux 111, comme dans l’exemple des figures 1, 2, 4 et 5. Dans cet exemple avec la cloison 113 sensiblement au centre, il n’y a donc pas d’évasement central des extrémités des tubes 11. Sur cet exemple particulier, les extrémités des tubes 11 comportent quatre évasements 115 locaux disposés sur les grands côtés de part et d’autre de la cloison 113. Ces évasements 115 confèrent un profil sensiblement ondulé aux grands côtés des extrémités des tubes 11.
Les évasements 115 sur les périphéries des extrémités des tubes 11 forment donc des zones d’appui sur le joint d’étanchéité 25. Au niveau de l’évasement ou des évasements 115, la largeur des extrémités des tubes 11 augmente. La largeur des extrémités des tubes 11 s’entend de la dimension joignant les deux grands côtés opposés. À titre d’exemple non limitatif, la largeur d’une extrémité d’un tube 11 au niveau des évasements 115 peut être de l’ordre de 1.5 fois à 2.5 fois la largeur de l’extrémité du tube 11 avant expansion.
On peut prévoir d’évaser au moins localement les extrémités des tubes 11, de façon à définir un ou plusieurs évasements 115 uniquement sur la périphérie des extrémités des tubes 11, à savoir du côté débouchant dans le volume intérieur de la boite collectrice 20 à l’état assemblé.
En variante, on peut prévoir d’évaser les extrémités des tubes 11 selon au moins deux sections transversales distinctes des extrémités des tubes 11, tel que cela est visible sur la figure 3. En particulier, les extrémités des tubes 11 peuvent présenter :
d’une part un ou plusieurs évasements 115 dits externes sur la périphérie des extrémités des tubes 11 débouchant dans la boite collectrice 20, c’est-à-dire du côté extérieur du faisceau d’échange thermique 10, et d’autre part un ou plusieurs autres évasements 117 dits internes, réalisés du côté du reste du faisceau d’échange thermique 10, soit du côté intérieur du faisceau d’échange thermique 10.
La largeur des extrémités des tubes 11 au niveau des évasements externes 115 est supérieure à la largeur des extrémités des tubes 11 au niveau des évasements internes 117.
Les évasements 115, 117 locaux permettent de comprimer et maintenir en place le joint d’étanchéité 25 afin de garantir l’étanchéité entre la plaque collectrice 21 et les tubes 11.
-10En outre, les évasements externes 115 ont une fonction de retenue mécanique du joint d’étanchéité 25 garantissant le maintien en place et la compression du joint d’étanchéité 25.
L’échangeur thermique 1 comprend en outre avantageusement un ou plusieurs organes de verrouillage 29, décrits plus en détail par la suite, agencés au niveau de l’extrémité d’un ou plusieurs tubes 11 de façon à maintenir le ou les évasements 115, et ainsi maintenir la compression du joint d’étanchéité 25. Ces organes de verrouillage 29 sont avantageusement formés sur un élément de l’échangeur thermique 1.
Boite collectrice
Plaque collectrice
En ce qui concerne la plaque collectrice 21, on se réfère plus particubèrement à la figure 3. Une pluralité d’ouvertures 211 sont ménagées sur la plaque collectrice 21 pour le passage des extrémités des tubes 11 du faisceau d’échange thermique 10. La forme de ces ouvertures 211 est complémentaire à la forme des extrémités des tubes 11 avant évasage. Par exemple, les ouvertures 211 sont sensiblement oblongues, et s’étendent longitudinalement de façon sensiblement transversale à l’axe longitudinal des tubes 11 à l’état assemblé de l’échangeur thermique 1.
Selon le mode de réalisation illustré, la plaque collectrice 21 comporte de plus des moyens de fixation 213 au couvercle 23, par exemple mécaniques, tels que des pattes de sertissage susceptibles d’être rabattues sur le couvercle 23. À titre d’exemple, la plaque collectrice 21 présente une bordure périphérique 215, par exemple repliée, présentant ces moyens de fixation 213.
Par ailleurs, selon le mode de réabsation illustré, la plaque collectrice 21 comporte un fond 217 dans lequel sont ménagées les ouvertures 211 et par rapport auquel la bordure périphérique 215 est surélevée. Le fond 217 peut présenter des collets 218 permettant de facibter l’insertion des tubes 11. La plaque collectrice 21 comporte en outre, selon le premier mode de réabsation illustré, une gorge périphérique 219 pour recevoir au moins une partie du joint d’étanchéité 25. Cette gorge périphérique 219 relie le fond 217 et la bordure périphérique 215 surélevée.
-11Couvercle
Le couvercle 23, quant à lui, est assemblé sur la plaque collectrice 21 et présente une direction d’extension principale longitudinale L sensiblement transversale à l’axe longitudinal des tubes 11 à l’état assemblé de l’échangeur thermique 1. Le couvercle 23 présente dans l’exemple illustré une forme sensiblement longitudinale avec deux grands côtés longitudinaux opposés, deux petits côtés latéraux opposés, et une forme sensiblement de voûte rebant les quatre côtés.
Le couvercle 23 peut être réalisé en plastique. Dans ce cas, c’est le joint d’étanchéité 25 qui assure une liaison étanche entre le couvercle 23 et la plaque collectrice 21.
De plus, le couvercle 23 comporte un pied de couvercle 231 destiné à être fixé à la plaque collectrice 21, par exemple grâce aux pattes de sertissage 213 de la plaque collectrice 21 qui sont serties sur le pied de couvercle 231 à l’assemblage (voir figures 1 et 3). On entend par « pied de couvercle », la partie inférieure du couvercle 23 qui se trouve du côté du faisceau d’échange thermique 10 à l’assemblage. Le pied de couvercle 231 vient alors en appui contre le joint d’étanchéité 25, plus précisément contre une partie périphérique du joint d’étanchéité 25, entre le couvercle 23 et la plaque collectrice 21 lors du sertissage.
Selon le premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 5, le ou les organes de verrouillage 29 pour maintenir le ou les évasements 115, sont portés, et plus précisément formés sur le couvercle 23.
En effet, selon ce premier mode de réalisation, plusieurs organes de verrouillage 29 sont réalisés sous forme de languettes 30, chacune étant venue de matière avec le couvercle 23. Les languettes 30 s’étendent en direction des tubes 11. À l’assemblage du couvercle 23 sur le reste de l’échangeur thermique 1, chaque languette 30 est insérée au moins partiellement à l’intérieur d’une extrémité de tube 11. Les languettes 30 sont également appelées inserts.
Afin de ne pas perturber l’écoulement du premier fluide entre la boite collectrice 20 et les tubes 11, chaque languette 30 est avantageusement insérée seulement sur une portion d’une extrémité d’un tube 11 et non de façon à s’étendre sur toute l’extrémité du tube 11.
Selon le mode de réahsation particuber de faisceau d’échange thermique 10 avec des tubes pliés en « B », chaque languette 30 peut être insérée sur une demi-section d’une extrémité de tube 11, 11 ; les deux demi-sections de l’extrémité étant séparées par la jambe
-12113 du tube 11. Notamment, on peut prévoir deux languettes 30 insérées sur une extrémité d’un tube 11, chacune étant insérée sur une demi-section de cette extrémité de tube 11. Comme précédemment, chaque languette 30 est avantageusement insérée seulement sur une portion d’une demi-section d’une extrémité d’un tube 11 et non de façon à s’étendre sur toute la demi-section de l’extrémité du tube 11.
En particulier, le couvercle 23 peut comprendre un ou plusieurs tirants 31, 35 s’étendant dans le volume intérieur du couvercle 23. De tels tirants 31, 35 portent les languettes 30. Ces tirants 31, 35 sont avantageusement venus de matière avec le couvercle 23.
Selon une première variante illustrée sur les figures 1 à 3, le couvercle 23 comprend un nombre prédéfini, ici deux, tirants 31 longitudinaux, c'est-à-dire s’étendant selon la direction longitudinale L du couvercle 23. Les tirants 31 longitudinaux s’étendent selon l’exemple illustré sur toute la longueur du couvercle 23 en reliant les deux petits côtés latéraux du couvercle 23.
Selon cette première variante, les languettes 30 s’étendent respectivement à partir d’un tirant 31 longitudinal selon une direction sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal de ce tirant 31 et en direction des extrémités des tubes 11. Les languettes 30 s’étendent donc selon un axe parallèle à l’axe longitudinal des tubes 11.
De plus, en référence à la figure 2, les tirants 31 longitudinaux peuvent s’étendre en regard des canaux 111 des tubes en « B », de façon sensiblement excentrée, de sorte que les languettes 30 sont respectivement insérées dans un canal 111 d’une extrémité de tube 11 du côté opposé à la jambe 113.
En outre, selon cette première variante, on peut prévoir des renforts 33 transversaux, permettant respectivement de relier un tirant 31 longitudinal à un grand côté longitudinal du couvercle 23. Le nombre de tels renforts 33 transversaux est laissé au choix de l’Homme du métier selon les contraintes. Les renforts 33 transversaux peuvent être agencés de façon symétrique ou non par rapport à un axe central longitudinal L du couvercle 23.
Selon une deuxième variante illustrée sur les figures 4 et 5, le couvercle 23 comprend un nombre prédéterminé de tirants 35 s’étendant transversalement dans le volume intérieur du couvercle 23. Les tirants 35 transversaux s’étendent selon l’exemple illustré sur toute la largeur du couvercle 23 en reliant les deux grands côtés longitudinaux du couvercle 23.
Selon cette deuxième variante, les languettes 30 s’étendent respectivement à partir
-13d’un tirant 35 transversal selon une direction sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal L du couvercle 23 et en direction des extrémités des tubes 11. Les languettes 30 s’étendent donc selon un axe parallèle à l’axe longitudinal des tubes 11.
Selon l’exemple particuber illustré, les languettes 30 s’étendent depuis un tirant 35 transversal d’abord de façon sensiblement parallèle à l’axe longitudinal L du couvercle 23 en direction d’un petit côté latéral du couvercle 23 puis de façon sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal L du couvercle 23 et en direction des extrémités des tubes 11. Autrement dit, chaque languette 30 présente une première partie s’étendant de façon sensiblement parallèle à l’axe longitudinal L du couvercle 23 et une deuxième partie s’étendant de façon sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal L du couvercle 23.
On peut prévoir des languettes 30 sur deux tirants 35 transversaux juxtaposés, de façon à former :
une première rangée de languettes 30, comprenant une ou plusieurs languettes 30, s’étendant depuis un premier tirant 35 transversal, et une deuxième rangée de languettes 30, comprenant une ou plusieurs languettes 30, s’étendant depuis le deuxième tirant 35 transversal.
Pour un gain de place, la première partie des languettes 30 de la deuxième rangée peut s’étendre de façon opposée à la première partie des languettes 30 de la première rangée, tel qu’illustré sur les figures 4 et 5.
Selon l’une ou l’autre de ces variantes (figures 1 à 5), chaque languette 30 présente une extrémité, destinée à être insérée dans l’extrémité d’un tube 11, de forme complémentaire à la forme au moins partiellement évasée de l’extrémité d’un tube 11. Autrement dit, les languettes 30 sont de forme complémentaire à la forme des évasements 115 aux extrémités des tubes 11.
Dans l’exemple illustré, les languettes 30, en particulier leurs extrémités, présentent en section transversale une forme sensiblement trapézoïdale avec notamment une base à partir de laquelle s’étendent deux côtés non parallèles. Les côtés des languettes 30 sont configurés pour venir contre les évasements 115 aux extrémités des tubes 11 et ainsi maintenir les évasements 115 afin de garantir la compression du joint d’étanchéité 25.
Bien entendu, les languettes 30 ne s’étendent pas sur toute la longueur de l’extrémité de tube 11 associée. Les extrémités des tubes 11 ayant une forme sensiblement oblongue dans
-14les exemples décrits, la longueur d’une extrémité d’un tube 11 s’entend de la dimension joignant les deux petits côtés opposés de cette extrémité. Plus particulièrement, dans le cas où une languette 30 est insérée sur une demi-section d’une extrémité d’un tube 11 débmitée par la jambe 113 du tube 11, cette languette 30 ne s’étend pas sur toute la demi-section, c'est-àdire qu’elle ne s’étend pas sur toute la demi-longueur de l’extrémité du tube 11 pour ne pas obstruer le canal 111 et ne pas empêcher la circulation du premier fluide.
Ainsi, les languettes 30 forment des cavaliers d’entretoise qui maintiennent un écartement constant, ici entre les deux grands côtés des extrémités des tubes 11, au niveau des évasements 115, sans obstruer complètement les extrémités des tubes 11, de façon à ne pas gêner l’écoulement du premier fluide.
De plus, les languettes 30 peuvent présenter une forme pleine, non ajourée.
Les languettes 30 peuvent être régulièrement réparties ou non.
Les languettes 30 sont avantageusement prévues en des points stratégiques, par exemple aux extrémités longitudinales du couvercle 23 (voir figure 5) de façon à être insérées dans les extrémités des tubes 11 au début et/ou à la fin du faisceau d’échange thermique 10.
Joint d’étanchéité
Le joint d’étanchéité 25 est par exemple réalisé en élastomère tel qu’un monomère d’éthylène-propylène-diène connu sous le sigle EPDM.
Comme cela est mieux visible sur la figure 3, le joint d’étanchéité 25 comprend selon le premier mode de réalisation :
une partie périphérique 251 conformée pour suivre le pourtour de la plaque collectrice 21 de manière à assurer l’étanchéité entre le couvercle 23 et la plaque collectrice 21, et une pluralité de collets inversés 255, s’étendant en direction du faisceau d’échange thermique 10 à l’état assemblé de l’échangeur thermique 1, et délimitant des ouvertures 254 propres à recevoir les extrémités des tubes 11 à l’assemblage du faisceau d’échange thermique 10 à la boite collectrice 20.
Les collets inversés 255 s’étendent à travers les ouvertures 211 de la plaque collectrice 21 lorsque le joint d’étanchéité 25 est agencé sur la plaque collectrice 21. Les collets inversés 255 s’étendent selon une direction parallèle à l’axe longitudinal des tubes 11 à l’état assemblé de l’échangeur thermique 1. Les collets inversés 255 s’étendent selon le sens opposé au sens d’insertion des tubes 11 dans la plaque collectrice 21.
-15Enfin, les collets inversés 255 sont souples et s’adaptent à la forme des tubes 11 et des ouvertures 211 de la plaque collectrice 21. Ainsi, le joint d’étanchéité 25 assure une liaison souple entre la plaque collectrice 21 et les tubes 11, ce qui permet d’absorber les contraintes de déformations liées à la dilatation thermique.
Le joint d’étanchéité 25 comporte de plus dans cet exemple une base 257, à partir de laquelle s’étendent les collets inversés 255. La base 257 relie la partie périphérique 251 aux collets inversés 255.
Deuxième mode de réalisation
Un deuxième mode de réalisation, illustré sur les figures 7 à 10b, diffère notamment du premier mode de réalisation par le fait que la boite collectrice 20 comporte en outre une plaque interne 27 distincte de la plaque collectrice 21 (figure 8), et agencée au moins en partie contre le joint d’étanchéité 25 (figures 9a, 9b) de façon à maintenir le joint d’étanchéité 25 autour des extrémités des tubes 11 à l’état assemblé de l’échangeur thermique 1. Ainsi, le joint d’étanchéité 25 est comprimé entre les extrémités des tubes 11 d’échange thermique et la plaque interne 27, à l’état assemblé de l’échangeur thermique 1.
Plaque collectrice
Selon le deuxième mode de réalisation illustré, la plaque collectrice 21 (figure 8) est sensiblement plane et dépourvue de collet, plus précisément elle comporte un fond 217 sensiblement plan et dépourvu de collet, sur lequel sont ménagées les ouvertures 211 et par rapport auquel la bordure périphérique 215 est surélevée.
Joint d’étanchéité
Selon ce deuxième mode de réalisation, le joint d’étanchéité 25 (figures 9a, 9b), comprend une pluralité de collets standards 253 s’étendant en direction du couvercle 23 à l’assemblage de la boite collectrice 20 à l’opposé des collets inversés 255 et délimitant également les ouvertures 254 pour le passage des tubes 11. Ces collets standards 253 sont destinés à être reçus dans la plaque interne 27 à l’assemblage de la boite collectrice 20.
H y autant de collets standards 253 que de collets inversés 255. Les collets standards 253 sont réalisés dans le prolongement des collets inversés 255. Les collets standards 253 et les collets inversés 255 s’étendent selon une direction parallèle à l’axe longitudinal des tubes 11 à l’état assemblé de l’échangeur thermique 1.
-16De plus, ces collets standards 253 sont propres à recevoir les extrémités des tubes 11 à l’assemblage du faisceau d’échange thermique 10 à plaque collectrice 21. Plus précisément, les collets standards 253 s’étendent selon le même sens que le sens d’insertion des tubes 11 dans la plaque collectrice 21.
En outre, la forme des collets standards 253 est complémentaire à celle des extrémités des tubes 11, par exemple les collets standards 253 présentent, en section transversale, une forme sensiblement oblongue avant assemblage de la boite collectrice 20.
Enfin, de façon similaire aux collets inversés les collets standards 253 sont souples et s’adaptent à la forme des tubes 11 et des ouvertures 211 de la plaque collectrice 21. Les collets standards 253 sont destinés à être comprimés lors de l’expansion des extrémités des tubes 11. L’étanchéité entre les tubes 11 et la plaque collectrice 21 est assurée par cette compression des collets standards 253 autour des extrémités des tubes 11.
Plaque interne
La plaque interne 27, mieux visible sur les figures 10a, 10b, est avantageusement réalisée en plastique.
Cette plaque 27 est nommée « plaque interne » du fait de son agencement dans le volume intérieur de la boite collectrice 20 défini entre la plaque collectrice 21 et le couvercle 23.
La plaque interne 27 présente par exemple une forme générale sensiblement parallélépipédique, ici de parallélépipède rectangle.
Cette plaque interne 27 comprend une pluralité d’ouvertures 271 pour recevoir les extrémités des tubes 11 et le joint d’étanchéité 25 autour des extrémités des tubes 11, plus précisément les collets standards 253 du joint d’étanchéité 25. La forme des ouvertures 271 est adaptée à la forme des collets standards 253 et des extrémités des tubes 11. Dans cet exemple, les ouvertures 271 sont sensiblement oblongues et s’étendent longitudinalement de façon sensiblement transversale à l’axe longitudinal des tubes 11 à l’état assemblé de l’échangeur thermique 1.
À l’exception des ouvertures 271, la plaque interne 27 est sensiblement plane.
Plus précisément, ce sont les collets standards 253 protubérants du joint d’étanchéité 25 qui sont comprimés entre les extrémités des tubes 11 et la plaque interne 27.
La plaque interne 27 présente une face inférieure 27a représentée sur la figure 10a et
-17une face supérieure 27b opposée, représentée sur la figure 10b. La face inférieure 27a est destinée à être agencée en regard de la base 257 du joint d’étanchéité 25 et la face supérieure 27b en regard du couvercle 23, à l’assemblage de la boite collectrice 20. Ainsi, la base 257 du joint d’étanchéité 25 est interposée entre la plaque interne 27 (sa face inférieure 27a) et la plaque collectrice 21. La plaque interne 27 forme ainsi une contre-plaque collectrice coopérant avec la plaque collectrice 21 pour maintenir le joint d’étanchéité 25.
De façon avantageuse, la plaque interne 27 est agencée et en particulier dimensionnée de façon à combler les espaces entre les extrémités des tubes 11. Selon le premier mode de réalisation, la plaque interne 27 permet de combler les espaces entre la base 257 du joint d’étanchéité 25 et les collets standards 253 du joint d’étanchéité 25. La plaque interne 27 forme ainsi une nappe venant occuper la quasi-totalité de l’espace entre les extrémités protubérantes des tubes 11 traversant les collets standards 253. En particulier, la plaque interne 27, plus précisément sa face supérieure 27b, est agencée au plus près des extrémités des tubes 11. Autrement dit, les extrémités des tubes 11 bordées des collets standards 253 du joint d’étanchéité 25 ne dépassent quasiment pas, c’est-à-dire dépassent sur une hauteur inférieure à 2mm, voire ne dépassent pas du tout, le plan selon lequel s’étend la plaque interne 27. Ceci permet de réduire les pertes d’écoulement, notamment en limitant la formation de vortex ou turbulences dans la zone où les tubes 11 débouchent dans la boite collectrice 20 à l’état assemblé de l’échangeur thermique 1.
Par ailleurs, comme cela est mieux visible sur la figure 10b, la plaque interne 27 est déformée localement autour des ouvertures 271. Plus précisément, la plaque interne 27 est déformée localement uniquement sur face supérieure 27b.
La plaque interne 27 présente donc des déformations locales 273 prévues de sorte que la bordure des ouvertures 271 fait office de contre-forme complémentaire à la forme des extrémités des tubes 11 après expansion. Les déformations locales 273 de la plaque interne 27 sont par exemple réalisées par des évasements 273. Ainsi, selon le mode de réalisation décrit, lors de l’assemblage des tubes 11 à la plaque collectrice 21, les extrémités des tubes 11 sont évasées de façon à épouser la forme des bordures délimitant les ouvertures 271 de la plaque interne 27.
Selon une première variante de réalisation, la plaque interne 27 et le joint d’étanchéité 25 sont deux pièces distinctes.
-18Selon une deuxième variante de réalisation, la plaque interne 27 et le joint d’étanchéité 25 peuvent être réalisés d’une seule pièce. H peut s’agir d’une seule pièce bimatières c’est-à-dire présentant deux matières : une première partie en une première matière faisant office de joint d’étanchéité 25 tel que décrit précédemment, et une deuxième partie en une deuxième matière faisant office de plaque interne 27 telle que décrite précédemment. Une telle pièce 25, 27 est par exemple réalisée par co-moulage.
Cette deuxième variante permet de hmiter le nombre de pièces tout en permettant d’accélérer l’assemblage de l’échangeur thermique 1.
Dans ce deuxième mode de réahsation, le couvercle 23 et les organes de verrouillage 29 sont réahsés de façon similaire au premier mode de réalisation.
Troisième mode de réalisation
Les figures lia et 11b illustrent un troisième mode de réalisation qui diffère notamment du deuxième mode de réahsation par le fait que la plaque interne 27’ est agencée de façon à maintenir le joint d’étanchéité 25’ comprimé entre les extrémités des tubes 11 et la plaque collectrice 21 et non plus entre les extrémités des tubes 11 et la plaque interne 27 contrairement au deuxième mode de réalisation. En outre, selon ce troisième mode de réalisation, les organes de verrouillage 29 sont formés sur la plaque interne 27’.
Dans ce cas, le joint d’étanchéité 25’ est intégralement agencé en-dessous de la plaque interne 27’ en référence à la disposition des éléments sur les figures lia et 11b.
Selon ce deuxième mode de réalisation, le joint d’étanchéité 25’ ne comporte pas de collets standards 253 traversant la plaque interne 27’. En revanche, le joint d’étanchéité 25’ comporte des collets inversés 255 de façon similaire au premier mode de réalisation.
Le joint d’étanchéité 25’ comporte en outre des zones d’appui 258 sur lesquelles les évasements 115 des tubes 11 prennent appui après expansion pour comprimer le joint d’étanchéité 25’. Dans ce troisième mode de réalisation, les tubes 11 présentent un seul évasement 115 sur la périphérie des extrémités des tubes 11.
En ce qui concerne la plaque interne 27’, selon ce troisième mode de réalisation, sa surface en regard du couvercle 23 à l’état assemblé de la boite collectrice 20 est sensiblement bsse de façon à ne pas perturber l’écoulement du premier fluide.
-19La plaque interne 27’ présente une pluralité d’ouvertures 271 bordées de collets 275, comme cela est mieux visible sur la figure 11b. Les collets 275 peuvent être continus sur toute la périphérie des ouvertures 271 ou au contraire peuvent être interrompus comme cela est représenté sur les figures 13a et 13b du quatrième mode de réalisation, par une ou plusieurs fentes 277.
En se référant de nouveau aux figures lia et 11b, ces collets 275 sont agencés sur la périphérie des extrémités des tubes 11 et s’étendent en direction de l’intérieur des tubes 11. Après insertion des tubes 11 à travers la plaque collectrice 21 et le joint d’étanchéité 25’, la plaque interne 27’ est agencée par-dessus le joint d’étanchéité 25’ et les collets 275 sont insérés à l’intérieur des extrémités des tubes 11. Dans le cas où les collets 275 ne sont pas continus, les fentes 277 (visibles sur les figures 13a, 13b) sont avantageusement prévues de façon à être situées au droit de la cloison 113 (visible figure lia) lorsque les tubes 11 débouchent dans la boite collectrice 20.
Les collets 275 sont destinés à être déformés plastiquement de façon complémentaire aux extrémités des tubes 11, de manière à maintenir les extrémités évasées des tubes 11 en appui contre le joint d’étanchéité 25’ pour le comprimer. Ces collets 275 de la plaque interne 27’ forment ainsi des organes de verrouillage 29 pour maintenir le joint d’étanchéité 25’ comprimé entre chaque extrémité de tube 11 et la plaque collectrice 21.
Selon l’exemple de la figure 11b, les collets 275 déformés de la plaque interne 27’ ne s’étendent pas au-delà des évasements 115. Autrement dit, les collets 275 sont disposés uniquement sur les évasements 115 des extrémités des tubes 11.
Quatrième mode de réalisation
Le quatrième mode de réalisation illustré sur les figures 12a à 13b diffère du troisième mode de réabsation en ce que le joint d’étanchéité 25’ et la plaque interne 27’ sont adaptés pour des extrémités de tubes 11 avec un double évasage.
Selon ce quatrième mode de réalisation, les extrémités des tubes 11 sont évasées selon au moins deux sections transversales distinctes. En particuber, les extrémités des tubes 11 peuvent présenter :
d’une part un ou plusieurs évasements 115 dits externes sur la périphérie des extrémités des tubes 11 débouchant dans la boite collectrice 20, c’est-à-dire du côté extérieur du faisceau d’échange thermique 10, et
-20d’autre part un ou plusieurs autres évasements 117 dits internes, réalisés du côté du reste du faisceau d’échange thermique 10, soit du côté intérieur du faisceau d’échange thermique 10.
Le ou les évasements internes 117 compriment le joint d’étanchéité 25’ contre la plaque collectrice 21. Selon le mode de réalisation illustré, un évasement interne 117 est réalisé sur toute la section transversale interne de l’extrémité du tube 11.
Le ou les évasements externes 115 compriment le joint d’étanchéité 25’ contre la plaque interne 27’.
Selon les exemples illustrés sur les figures 12a et 12b, la largeur des extrémités des tubes 11 au niveau des évasements externes 115 est supérieure à la largeur des extrémités des tubes 11 au niveau des évasements internes 117. La largeur des extrémités des tubes 11 au niveau des évasements externes 115 et largeur des extrémités des tubes 11 au niveau des évasements internes 117 sont bien entendu supérieures à la largeur des extrémités des tubes 11 avant évasage.
Dans ce cas, le joint d’étanchéité 25’ autour d’une extrémité d’un tube 11 présente deux zones d’appui 258 et 259 respectivement pour chaque évasement 115 et 117 de cette extrémité de tube 11 (voir figure 12b).
Les collets 275 de la plaque interne 27’, selon ce quatrième mode de réalisation, agencés sur la périphérie des extrémités des tubes 11 s’étendent au-delà des évasements externes 115 des extrémités des tubes 11 en direction de l’intérieur des tubes 11. Autrement dit, les collets 275 comportent une première partie 275a destinée à être déformée lors de Γ évasage de la périphérie des extrémités des tubes 11, et une deuxième partie 275b qui s’étend au-delà des évasements 115 des extrémités des tubes 11 en direction de l’intérieur des tubes 11 après expansion. Selon l’exemple illustré, cette deuxième partie 275b des collets 275 s’étend de façon sensiblement parallèle à l’axe longitudinal des tubes 11 à l’état assemblé de l’échangeur thermique 1.
Selon l’exemple décrit, les deuxièmes parties 275b des collets 275 de la plaque interne 27’ ne s’étendent pas au-delà des évasements internes 117.
De façon similaire au troisième mode de réalisation, les organes de verrouillage 29 sont formés par les collets 275 agencés au niveau des extrémités des tubes 11 de façon à
-21maintenir le ou les évasements externes 115, et ainsi maintenir la compression du joint d’étanchéité 25’.
Les autres caractéristiques sont identiques au troisième mode de réalisation et ne sont pas décrites de nouveau.
Cinquième mode de réalisation
Un cinquième mode de réalisation représenté sur les figures 14a à 14c diffère du premier mode de réalisation, par le fait que les organes de verrouillage 29 sont réalisés par des pièces de renfort rapportées, tels que des bagues internes 40, au niveau des extrémités des tubes 11.
Les organes de verrouillage 29 ne sont donc plus portés par le couvercle 23 tel que décrit dans le premier mode de réalisation. Contrairement aux quatre modes de réalisation précédemment décrits, les organes de verrouillage 29 ne sont plus formés sur un élément déjà présent dans l’échangeur thermique 1 mais sont des pièces rapportées qui sont donc supplémentaires par rapport aux éléments déjà présents dans l’échangeur thermique 1.
Avantageusement, les bagues internes 40 sont réalisées dans un matériau métallique tel que de l’aluminium ou en alliage d’aluminium, choisi de sorte que les bagues internes 40 présentent des caractéristiques mécaniques, en particulier de tenue mécanique pour résister à des contraintes de pression, supérieures à celles des tubes 11 dont l’étanchéité est assurée par brasage, tels que les tubes pliés en « B ».
En particulier, les bagues internes 40 sont choisies avec une épaisseur de l’ordre de 0.15mm à 0.30mm.
Les bagues internes 40 présentent une section au moins sensiblement égale à celle des tubes 11 avant évasage. Selon le cas particulier d’un double évasage des tubes 11 tel que décrit précédemment en référence au premier mode de réalisation avec un évasement interne 117 et un évasement externe 115 (voir figure 3), la section des bagues internes 40 est avantageusement choisie au moins sensiblement égale à la section de l’évasement interne 117 des tubes 11 (voir figure 14b). Autrement dit, le périmètre externe des bagues internes 40 est sensiblement égal au périmètre interne des tubes 11 avant évasage de la périphérie des extrémités des tubes 11.
Les bagues internes 40 sont destinées à être insérées mécaniquement et en force à l’intérieur des extrémités des tubes 11, autrement dit sur le périmètre interne des tubes 11.
-22En référence à la figure 14b, les bagues internes 40 sont de plus choisies avec une hauteur inférieure à la hauteur de tube 11 entre la périphérie de l’extrémité du tube 11 et l’évasement interne 117.
Par ailleurs, ces bagues internes 40 peuvent être insérées dans les extrémités des tubes 11 par poinçonnage.
Chaque bague interne 40 est donc assemblée mécaniquement à l’intérieur d’une extrémité de tube 11. Cette insertion des bagues internes 40 peut être faite avant ou pendant l’évasage des extrémités des tubes 11, notamment pour réaliser les évasements externes 115 (voir figure 3) à la périphérie des extrémités des tubes 11.
En se référant de nouveau aux figures 14a à 14c, l’insertion des bagues internes 40 à l’intérieur des extrémités des tubes 11 entraîne une augmentation du périmètre des tubes 11.
Lorsque les extrémités des tubes 11 sont évasées (le périmètre des extrémités avec leurs évasements externes étant schématisé par les pointillés dur la figure 14a), le périmètre des tubes 11 et des bagues 40 augmente, par exemple de l’ordre de 5% à 10% du périmètre avant évasage. Cette augmentation du périmètre, ou autrement dit de la largeur des extrémités des tubes 11, permet la compression du joint d’étanchéité 25 entre les tubes 11 et la plaque collectrice 21, notamment les collets 218 de la plaque collectrice 21 (voir figures 1 et 3).
Après évasage, les bagues internes 40 permettent de maintenir l’évasement des tubes 11, ou autrement dit permettent de maintenir une section égale ou supérieure à la section des tubes avant évasage.
Les bagues internes 40 (mieux visibles sur les figures 14b et 14c) assurent un renforcement mécanique des extrémités des tubes 11 améliorant ainsi la résistance des tubes 11 à la pression du joint d’étanchéité 25. Autrement dit, les bagues internes 40 apportent une tenue mécanique aux extrémités des tubes 11, afin que ces derniers ne se referment pas sous les contraintes exercées par le joint d’étanchéité 25 à l’état assemblé de l’échangeur thermique
1.
Par ailleurs, selon le mode de réalisation particulier de faisceau d’échange thermique 10 avec des tubes pliés en « B », dont un exemple est schématisé sur la figure 6a, deux bagues internes 40, telles que schématisées sur les figures 14b, 14c, sont insérées sur chaque extrémité de tube 11 (figure 6a), chacune sur une demi-section du tube 11 ; les deux demisections étant séparées par la jambe 113 du tube 11.
-23Enfin, afin de faciliter rinsertion des bagues internes 40 à l’intérieur des extrémités des tubes 11, les bagues internes 40 peuvent présenter un chanfrein 41, schématisé sur la figure 14c, au moins du côté inséré en premier dans les tubes 11. On parle dans ce cas également de chanfrein d’entrée 41.
Ainsi, on allie des performances thermiques optimisées grâce au faisceau d’échange thermique 10 brasé avec des tubes 11 ayant un pas serré, à la résrstance aux chocs thermiques du côté de la plaque collectrice 21 grâce à l’assemblage mécanique entre les tubes 11 de ce faisceau 10 brasé et la plaque collectrice 21.
Le joint d’étanchéité 25 ; 25’ assure à la fois une fonction de liaison mécanique entre le faisceau d’échange thermique 10 brasé et la boite collectrice 20, mais aussi une fonction d’étanchéité de la boite collectrice 20 et entre les tubes 11 et la paque collectrice 21. En outre, la plaque interne 27 ; 27’ lorsqu’elle est présente participe à la compression du joint d’étanchéité 25 ; 25’ pour garantir l’étanchéité entre la plaque collectrice 21 et les tubes 11.
Enfin, les organes de verrouillage 29 portés par le couvercle 23 ou la plaque interne
27’, réalisés sous forme de languettes / inserts 30, de collets 275, ou encore de bagues internes 40, permettent d’éviter que les tubes ne se referment poussés par le joint d’étanchéité 25 ; 25’, garantissant ainsi la tenue mécanique des tubes 11 et donc l’étanchéité entre la plaque collectrice 21 et les tubes 11.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. Échangeur thermique (1), notamment pour véhicule automobile, comprenant : au moins une boite collectrice (20) comportant une plaque collectrice (21), un faisceau d’échange thermique (10) comprenant une pluralité de tubes (11), les tubes (11) comportant respectivement au moins une extrémité débouchant dans la boite collectrice (20) et présentant au moins un évasement (115), et au moins un joint d’étanchéité (25, 25’) compressible agencé au moins partiellement sur la plaque collectrice (21) et autour des extrémités des tubes (11) débouchant dans la boite collectrice (20), caractérisé en ce que ledit échangeur (1) comporte en outre au moins un organe de verrouillage (29) agencé au moins partiellement à l’intérieur de l’extrémité d’au moins un tube (11) et conformé pour maintenir l’évasement (115) de l’extrémité dudit tube (11) afin de comprimer le joint d’étanchéité (25,25’).
- 2. Échangeur thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel :les tubes (11) présentent en section transversale deux demi-sections séparées par une cloison (113), et dans lequel deux organes de verrouillage (29) sont insérés sur une extrémité de tube (11), de sorte que chaque organe de verrouillage (29) est inséré sur une demi-section du tube (11).
- 3. Échangeur thermique (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, comprenant une pluralité d’organes de verrouillage (29) régulièrement répartis.
- 4. Échangeur thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit au moins un organe de verrouillage (29) est formé sur un élément (23 ; 27’) de l’échangeur thermique (1).
- 5. Échangeur thermique (1) selon la revendication 4, dans lequel :la boite collectrice (20) comporte en outre un couvercle (23) assemblé à la plaque collectrice (21) de façon à fermer la boite collectrice (20), et dans lequel ledit au moins un organe de verrouillage (29) est réalisé sous forme de languette (30) venue de matière avec le couvercle (23) en s’étendant en direction des tubes (11) et insérée au moins partiellement à l’intérieur d’une extrémité de tube (11).
- 6. Échangeur thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel :-25le couvercle (23) comporte au moins un tirant (31, 35) venu de matière avec le couvercle (23) et s’étendant dans le volume intérieur du couvercle (23), et dans lequel la languette (30) s’étend à partir dudit au moins un tirant (31, 35) en direction d’une extrémité de tube (11).
- 7. Échangeur thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel le couvercle (23) présente une forme sensiblement longitudinale, et ledit au moins un tirant (31) s’étend selon la direction longitudinale (L) du couvercle (23) ou transversalement dans le volume intérieur du couvercle (23).
- 8. Échangeur thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel la languette (30) présente une extrémité de forme complémentaire à la forme au moins partiellement évasée de l’extrémité d’un tube (11), par exemple une forme sensiblement trapézoïdale.
- 9. Échangeur thermique (1) selon la revendication 4, dans lequel :- la boite collectrice (20) comporte en outre une plaque interne (27’) distincte de la plaque collectrice (21) et agencée au moins en partie contre le joint d’étanchéité (25’), de sorte que le joint d’étanchéité (25’) est interposé entre la plaque collectrice (21) et la plaque interne (27’), et dans lequel- la plaque interne (27’) présente une pluralité d’ouvertures (271) bordées de collets (275) formant une pluralité d’organes de verrouillage (29), les collets (275) s’étendant en direction des tubes (11) et étant agencés sur la périphérie des extrémités des tubes (11), de façon à maintenir le joint d’étanchéité (25’) comprimé entre chaque extrémité de tube (11) et la plaque collectrice (21).
- 10. Échangeur thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit au moins un organe de verrouillage (29) est une pièce supplémentaire rapportée par rapport aux éléments de l’échangeur thermique (1) et assemblée sur une extrémité de tube (H).
- 11. Échangeur thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un organe de verrouillage (29) est assemblé mécaniquement à l’intérieur d’une extrémité de tube (11).
- 12. Échangeur thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un-26organe de verrouillage (29) est réalisé sous forme de bague interne (40).
- 13. Échangeur thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel la bague interne (40) présente un périmètre externe sensiblement égal au périmètre interne de l’extrémité d’un tube (11) avant évasage.5
- 14. Échangeur thermique (1) selon l’une des revendications 12 ou 13, dans lequel la bague interne (40) présente au moins un chanfrein (41) conformé de façon à faciliter rinsertion de la bague interne (40) à l’intérieur d’une extrémité de tube (11).
- 15. Échangeur thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 10 à 14, dans lequel ledit au moins un organe de verrouillage (29) est réalisé dans un matériau métallique, tel10 qu’en aluminium ou en alliage d’aluminium.1/7
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