WO2020099809A1 - Tube pour échangeur de chaleur - Google Patents

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WO2020099809A1 PCT/FR2019/052733 FR2019052733W WO2020099809A1 WO 2020099809 A1 WO2020099809 A1 WO 2020099809A1 FR 2019052733 W FR2019052733 W FR 2019052733W WO 2020099809 A1 WO2020099809 A1 WO 2020099809A1
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heat exchanger
end edge
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Christian Riondet
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Valeo Systemes Thermiques
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Definitions

  • the field of the present invention is that of heat exchangers, in particular for a motor vehicle, and it relates more particularly to heat exchangers comprising a bundle of tubes and arranged in particular on the front face of the motor vehicle.
  • a heat exchanger for a motor vehicle comprises a plurality of tubes extending parallel to each other and in which the coolant present in the cooling circuit loop mentioned above can circulate.
  • the heat exchanger is configured to allow an exchange of calories between an air flow passing through it and the coolant circulating inside the tubes, knowing that the heat exchanger can also include a plurality of fins s 'extending between the tubes, on the passage of the air flow, thus promoting the dissipation of calories at the heat exchanger.
  • a tube heat exchanger can in particular be located at a front face of the motor vehicle.
  • the fins of the heat exchanger are exposed to a flow of air from outside the motor vehicle, thereby improving the dissipation of calories at the heat exchanger.
  • the heat exchanger thus located on the front face of the motor vehicle is exposed to possible projections, in particular gravel located on the track on which the motor vehicle circulates, the projections then risking damaging the heat exchanger, and in particular the tubes of the heat exchanger. Damage to a tube of the heat exchanger, and in particular the drilling of this tube, can lead to a leak of the cooling fluid, which has several drawbacks, both environmental and behavioral.
  • the leakage of the heat exchanger cooling fluid results in particular in an ineffectiveness of the heat exchanger, the tubes of the heat exchanger heat no longer comprising coolant circulating inside, thus obliging the user of the motor vehicle to repair the heat exchanger.
  • the leakage of the coolant at the heat exchanger means that no more coolant circulates in the coolant circuit and this can damage vehicle components whose cooling is then no longer ensured.
  • the protection can be formed by a grid fixed on the front face of the exchanger, the grid comprising a plurality of metallic members intersecting, thereby reducing the surface of the front face of the exchanger exposed to projections, thus reducing the risk of damage to the tubes.
  • the protection is formed by an elastic element, for example silicone, placed opposite or in contact with the edge of the tube facing the front of the vehicle.
  • the elastic element absorbs the impacts of projections, thus preventing the tube, in front of which it is positioned, from being pierced.
  • the known solutions may not be compatible with spatial space constraints when the heat exchanger is positioned in the motor vehicle. In addition, they can also cause additional mass constraints, which are not necessarily compatible with the constraints formulated by motor vehicle manufacturers. Furthermore, the known solutions do not simultaneously allow protection against projections at the front end of the tube, resistance to the pressure prevailing inside the tube and exerted by the cooling fluid, and protection against corrosion of an inner face of the wall of the tube, corrosion being caused by the coolant.
  • the object of the present invention is to propose a particular tube for a heat exchanger, in order to at least largely respond to the drawbacks mentioned above and also to lead to other advantages.
  • the invention achieves this, according to a first aspect, thanks to a tube for a heat exchanger of a motor vehicle, the tube comprising a wall folded on itself so as to delimit a duct in which is able to circulate a cooling fluid, the wall being folded so as to form a base portion extending longitudinally between a first and a second end edge opposite longitudinally on either side of a median part, the wall being folded further so as to present in the respective extension of the first and second end edges, a first and a second covering portion, said covering portions meeting in the middle part.
  • the tube comprises at least a first support leg and a second support leg located at the middle part and originating, respectively, from the first portion and the second covering portion, and extending in the direction of the portion base, the first support leg forming part of a first termination of the wall which is extended by a foot substantially perpendicular to the first support leg to extend in contact and along the base portion, direction of the first end edge. Furthermore, the wall forms at least one fold between the first end edge and the first covering portion, the foot of the first termination extending close to the fold placed most inside the tube.
  • the first end edge of the tube is intended to be oriented towards the front of the motor vehicle, that is to say in the direction of main movement of the motor vehicle.
  • the first end edge of the tube is therefore capable of receiving projections which can pierce the tube, the presence of the folds forming an additional thickness and the configuration of the foot reinforcing these folds making it possible to ensure the solidity and the resilience of the tube. and thus the sealing of this tube at the first end edge.
  • the foot of the first termination extends until it is in contact with this fold or at the very least sufficiently ready so that the surplus filler material that the second face of the foot comprises may by migration come to participate in securing at least this fold.
  • the wall has a first face and a second face, the tube being configured so that essentially the first face is in contact with the cooling fluid capable of circulating in the conduit.
  • the first side is covered with a plate of anti-corrosion material.
  • the second face is covered with a filler metal plate to allow the tube to be brazed when the wall folded on itself is in a final configuration.
  • This configuration with coating arrangements on specific faces of the wall folded to form the tube also makes it possible to distinctly treat the second face of the wall of the tube with a filler metal, used to perform the brazing of the tube, thus allowing, in particular, to ensure the sealing of the tube.
  • This characteristic is taken into account in the configuration of the tube, and the direction given to each of the folds and in particular that given to the folds and to the first termination, so that when two portions of the wall facing each other have faces only provided with anti-corrosion material, these portions can still be brazed to each other by migration of the filler metal from a portion of second face disposed nearby.
  • the first and second support legs come from a respective termination of the wall forming the tube, advantageously a thick metal plate allowing it to be folded on itself in order to form the tube.
  • the support legs give a "B" shape to the tube, these support legs defining in the conduit a first chamber and a second chamber of the conduit.
  • This configuration according to the first aspect of the invention makes it possible to ensure the resistance of the tube to the pressure, exerted by the cooling fluid, prevailing inside the tube. Indeed, the support legs, brazed against the first face of the tube at the base portion of the tube, allow to ensure a physical connection between the base portion and the covering portion.
  • the tube according to the first aspect of the invention advantageously comprises at least one of the improvements below, the technical characteristics forming these improvements can be taken alone or in combination: - the foot is extended by forming a raised edge extending perpendicular to the foot opposite the base portion, said raised edge extending along the innermost fold of the tube.
  • this configuration improves the rigidity of the tube, the fold being supported on the raised edge.
  • This configuration makes it possible to increase the brazing surface of the first termination, which can then be brazed both with the base portion and with the set of folds arranged between the first end edge and the first covering portion.
  • the second support leg is extended by an extension bearing against the base portion and extending towards the second end edge.
  • the wall forms between one and three folds between the first end edge and the first covering portion, thus making it possible to increase the resistance of the tube to projections at the level of the first end edge.
  • the fold or folds are parallel to the first end edge, forming interstices capable of being filled with filler material for soldering.
  • the tube is formed of an aluminum sheet folded on itself.
  • This configuration makes it possible to have a tube comprising a reduced mass while having a high heat dissipation capacity; advantageously, the tube is formed by successive folding of the metal sheet forming the wall of the tube.
  • the wall of the tube comprises a thickness between 0.1 millimeter and 0.5 millimeters.
  • the wall of the tube comprises a thickness of between 0.2 and 0.35 millimeters.
  • the thickness of the wall is measured between the second face and the first face of the wall;
  • the tube measures up to 50 millimeters along the axis transverse to the longitudinal axis along which the general shape of the tube extends.
  • This configuration is enabled by the presence of the support legs, allowing the tube to withstand the pressure exerted by the cooling fluid, thus avoiding the deformation of the tube at the level of the middle part;
  • the cooling fluid is water or an aqueous solution comprising ethylene glycol.
  • an aqueous solution comprising ethylene glycol allows the use of a cooling circuit comprising such a cooling fluid in a motor vehicle intended to be used or stored by negative atmospheric temperatures, ethylene glycol allowing the solidification temperature of the aqueous solution to be reduced.
  • the coolant can be a supercritical fluid. More particularly, the supercritical fluid is advantageously C02, also known under the name R744;
  • the invention relates to a heat exchanger for a motor vehicle, the heat exchanger comprising a plurality of tubes arranged in a stack in series, the plurality of tubes comprising at least one tube conforming to the first aspect of the invention, the heat exchanger comprising a space between two tubes, the space allowing the passage of an air flow promoting heat exchange with the cooling fluid, the tubes being arranged in the heat exchanger so that the first end edge, that is to say the recessed end edge of which the fold (s) is arranged, consists of the front end edge of the tube intended to be turned forward of the vehicle.
  • This configuration provides a heat exchanger having the advantages provided by the tube according to the first aspect of the invention and described above.
  • the heat exchanger according to the second aspect of the invention advantageously comprises at least one of the improvements below, the technical characteristics forming these improvements can be taken alone or in combination:
  • the at least one tube according to the first aspect of the invention is located, during the implementation of the heat exchanger on a motor vehicle, on a lower part of the front face of the heat exchanger, the lower part being the part of the heat exchanger heat located towards the bottom of the motor vehicle.
  • the lower part is the part of the heat exchanger which is the most exposed to possible projections, the upper part of the front face being in fact less subject to projections.
  • the upper part being raised relative to the lower part of the front face of the heat exchanger, is generally located behind various components of the chassis and / or body of the motor vehicle, these components ensuring protection against projections, thus reducing the need for the presence of a tube in accordance with the first aspect of the invention, ensuring resistance to projections, at the level of the upper part of the front face of the heat exchanger, the part high of the heat exchanger then being equipped with known tubes;
  • all the tubes of the heat exchanger according to the second aspect of the invention are tubes according to the first aspect of the invention, thus making it possible to maximize the protection of each of the tubes of the exchanger heat in order to avoid the risk of leakage of the coolant, and also allowing resistance to corrosion as well as to the pressure exerted by the coolant inside the tube;
  • the heat exchanger comprises at least one fin located between two adjacent tubes.
  • the at least one fin is located at a space of the heat exchanger. This configuration increases the exchange surface between the heat exchanger and the air flow, so that the heat dissipation of the heat exchanger can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view of an exemplary embodiment of a tube heat exchanger according to the invention.
  • FIG. 2 is a sectional view of an exemplary embodiment of a tube according to a first aspect of the invention
  • FIG. 3 is a sectional view of a second embodiment of a tube in accordance with the first aspect of the invention.
  • FIG. 4 is a sectional view of a third embodiment of a tube according to the first aspect of the invention.
  • Figure 5 is a schematic sectional representation of the tube illustrated in Figure 4 and for viewing the soldering zones.
  • FIG. 1 illustrates a perspective view of an exemplary embodiment of a heat exchanger 10 in accordance with the first aspect of the invention.
  • the heat exchanger 10 comprises a plurality of tubes 20 each extending mainly along a first longitudinal axis X and a second transverse axis Y perpendicular to the first axis X, thus defining a first plane D.
  • the tubes 20 are stacked in series the one above the other along a third vertical axis Z perpendicular to the first plane D.
  • the heat exchanger 10 comprises a front face 11 and a rear face 12 situated opposite the heat exchanger 10 relative to the front face 11, it being understood that the heat exchanger is arranged in the front face of the motor vehicle so that the front face 11 faces the front AV of the vehicle and the rear face faces the rear AR of the vehicle.
  • the front face 11 and the rear face 12 extend substantially in parallel planes and defined by the transverse axes Y and vertical Z.
  • the heat exchanger 10 is configured so that an air flow, generated by the movement of the motor vehicle in which the heat exchanger 10 is installed, or also by a fan installed near the heat exchanger , flows along the first longitudinal axis X through the heat exchanger 10 from the front face 11 towards the rear face 12.
  • the heat exchanger 10 comprises spaces 15 interposed between the tubes 20 along the third axis Z, the spaces 15 allowing the passage of the air flow between the tubes 20 in order to promote the exchange of calories between the circulating coolant inside the tubes and the air flow coming to lick the walls of these tubes 20.
  • the heat exchanger 10 is connected to a loop of a cooling circuit by a first connector 13 and a second connector 14 respectively arranged at a transverse end here of the bundle of tubes 20 arranged one above the other.
  • Each connector is fluidly connected to a collecting chamber into which the transverse ends of the tubes are introduced, so that each connector is configured to distribute or collect fluid in the set of tubes 20 of the heat exchanger 10. In this way , the coolant can circulate in the plurality of tubes 20 of the heat exchanger 10.
  • the heat exchanger 10 comprises a high zone Zh and a low zone Zb, these zones being located one next to the other along the third vertical axis Z.
  • the high zone Zh is intended to be oriented upwards during the implementation of the heat exchanger 10 on a motor vehicle, the lower zone Zb being intended to be directed downwards, that is to say near the roadway on which the motor vehicle is traveling.
  • the tubes according to one aspect of the invention that is to say comprising specific bends to allow optimal brazing of the assembly and participate in the reinforcement of the tube against the projection of gravel, can only be arranged in the area low Zb of the heat exchanger, more likely to be impacted by gravel.
  • Figure 2 illustrates a sectional view of an exemplary embodiment of a tube according to the first aspect of the invention, the section being taken along a longitudinal and vertical plane
  • the tube 20 comprises a wall 21, formed by a metal plate, folded back on itself, thus delimiting a conduit 22 in which the cooling fluid circulates.
  • the wall 21 forming the tube 20 is configured such that the tube has a base portion 45 extending longitudinally between a first longitudinal end edge 41 and a second longitudinal end edge 42. These two end edges extend substantially perpendicularly to the base portion 45, being longitudinally opposite, being arranged on either side of a middle portion 43 of the tube.
  • the wall 21 is folded so as to present a covering wall which extends in a plane substantially parallel to that in which the base portion 45 extends. As illustrated, the covering wall is vertically opposite the portion base 45. It is understood that the axis perpendicular to the covering wall and the base portion are defined as the vertical axis with reference to the orientation of the tube illustrated in FIG. 2 but that the denomination of this vertical axis like that of the longitudinal axis is only arbitrary.
  • the covering wall is formed of a first covering portion 71 and a second covering portion 72 respectively extending each of the two end edges, the covering portions 71, 72 joining at the middle part 43.
  • the tube 20 comprises two folds 53 arranged between the first end edge 41 and the first covering portion 71, the folds being arranged in longitudinal series from the first end edge 41 towards inside the tube.
  • the series of folds 53 may include more or less folds, for example between one and three folds, depending on the protection required at the first end edge 41 or the width of the desired tube.
  • the folds 53 are vertical folds in the sense that they form walls parallel to the first end edge 4L.
  • the folds 53 make it possible to obtain several thicknesses of material set back from the first end edge 41 of the tube 20, improving the resistance of this end edge against projections liable to damage or pierce the tube 20 at the first end edge 41, and therefore improving the tightness of the tube.
  • the base portion, the series of folds set back from the first end edge, the second end edge and the covering portions are parts of the wall 21 which participate in delimiting conduit 22.
  • the tube 20 comprises a first support leg 51 and a second support leg 52 which respectively extend the first and the second covering portion at the level of the central part 43, each of these support legs extending in the direction of the base portion 45 of the tube.
  • the first support leg 51 and the second support leg 52 when they are brazed on the base portion 45 of the tube 20, make it possible to ensure that the base portion 45 keeps its relative position by relative to the covering wall of the tube, along the third vertical axis Z, thus in particular allowing the tube to withstand the pressure exerted by the cooling fluid.
  • FIG. 5 illustrates the specific brazing zones
  • the first support leg 51 and the second support leg 52 define with the end edges 41, 42 a first chamber 22a and a second chamber 22b, the first chamber 22a and the second chamber 22b being separated longitudinally one on the other by the presence of the first support leg 51 and the second support leg 52.
  • the wall 21 of the tube 20 comprises a first termination 47 and a second termination 48, the first termination 47 and the second termination 48 being located respectively at each of the two ends of the metal plate forming the wall 21 of the tube 20.
  • the first termination 47 forms, in the embodiment illustrated in FIG. 2, a foot 60 extending parallel to the base portion 45 from the first support leg 51 towards the front AV and the first end edge 4L
  • the first termination also includes a raised edge 61 perpendicularly extending the free end of the foot 60 opposite the first support leg 51, the raised edge extending away from the base portion 45.
  • the first termination 47 thus has a general shape extending towards the first end edge 41 of the tube, with at least the foot 60 pressing against the base portion 45, over the entire longitudinal dimension of the first chamber 22a.
  • the first termination 47 is in abutment against one of the folds 53 formed in excess thickness of the first end edge 41. More particularly, the raised edge 61 of the first termination 47 is in abutment against the fold of the series of folds located furthest from the first end edge, that is to say the most inside fold of the duct 22. 41.
  • the second termination 48 is formed by the second support leg 52.
  • the second termination 48 unlike the first termination 47, does not have an arm which extends the second support leg and it is the free end of the latter which is arranged opposite the base portion 45.
  • the tube is thus configured with its various portions successively formed by the wall 21 folded on itself.
  • the wall 21 is originally a metal sheet comprising a first face 55 and an opposite second face 56, the wall having a thickness e corresponding to the distance between the first face 55 and the second face 56 of the wall 21.
  • the wall 21 is folded on itself, in particular by starting with a first folding operation of the metal sheet forming this wall to produce the end edges by folding the sheet opposite the second face 56.
  • the wall then being folded to overlap the base portion and so that the endings of the wall extend inside the tube thus formed, it is easy to associate the first face 55 with a notion of face internal and the second face 56 to a notion of external face, the first face 55 being intended to be in contact with the cooling fluid circulating in the conduit 22 while the second face 56 is intended to be turned towards the exterior of the conduit 22 or next to another area of the wall.
  • the first face 55 comprises a plating of an anti-corrosion material, making it possible to avoid corrosion of the first face 55 of the wall 21 by contact with the cooling fluid.
  • the second face 56 comprises a plating of a filler metal allowing the brazing of this second face 56 with either the first face 55, another zone of the second face 56, or another component of the tube 20 or of the heat exchanger 10. It is understood that the detection of the different layers of material forming the wall and more particularly of the presence of the types of cladding present on the second face 56 and the first face 55 is made complicated when the tube has its shape final and that it has undergone a brazing operation, this operation causing migration and / or mixing of the veneers present on the second face and the first face.
  • the cutting of a tube makes it possible to identify, in particular at the level of the second chamber 22b where fewer folds of the wall are present, easily the presence of an excess thickness of an anti-corrosion material on the first face 55 and an extra thickness of a plating material on the second face.
  • the second face of the first support leg 51 is brazed with the second face of the second support leg 52, each of these second faces forming part of the second face 56 of the wall 21 comprising a plating of filler metal allowing brazing.
  • the first support leg 51 and the second support leg 52 are brazed to each other by direct brazing, the direct brazing being a brazing performed between a face coming from the second face 56 of the wall. , comprising the plating allowing the brazing, and another face coming from the second face 56 of the wall or from the first face 55 of the wall.
  • indirect brazing or migration brazing, describes the brazing between two faces of the wall not comprising any brazing plating, in particular two faces coming from the first face 55 of the wall 21, this indirect brazing being made possible by a surplus of soldering material used nearby for direct soldering and migrating to this area devoid of soldering material.
  • the second face of the arm 60 of the first termination 47 is in abutment against the first face of the base portion 45, and the presence of filler metal plating on the second face of the arm 60 allows direct brazing between the first termination and base portion 45, thus ensuring the tightness of the first chamber 22a of the conduit 22.
  • the presence in the illustrated example of a raised edge 61 which rises towards the covering portion along the fold 53 located most inside the conduit makes it possible to position the second face of the raised edge 61 of the first termination 47 against the first face of this fold, making it possible to provide another direct brazing zone of the first termination 47, this time with one of the folds 53 used to stiffen the tube and ensure its protection against the impact of gravel.
  • These two direct soldering zones of the first termination 47 thus participate in ensuring the sealing of the conduit 22 and the resilience of the tube.
  • the tube thus comprises first interstices 54 respectively located between the faces of the folds coming from the second face 56 of the wall 21.
  • the first interstices 54 thus allow, thanks to the filler metal present on their second face, during a step direct brazing, to improve the resistance to the force of the tube 20 by preventing the folds 53 from moving away from or approaching each other and keeping between them a fixed position.
  • the tube comprises second interstices 54 'formed between the folds, this time being situated between the faces of the folds coming from the first face 55 of the wall 21.
  • the second interstices 54' are filled with brazing material at the soldering moment due to the migration by capillarity of the filler metal from a second face 56 of the wall 21 to the level of the second interstices 54 '.
  • the tube as it is configured with on the one hand the folds formed back from the end edge most likely to be impacted by gravel, and on the other hand the first termination which extends from the part middle towards this zone comprising the folds and the corresponding end edge, allows the migration of plating material for indirect brazing and therefore makes it possible to have a zone which is sufficiently rigid to withstand impacts, while allowing the presence of anti-material corrosion on the face of the tube likely to be in contact with the coolant.
  • Figure 3 illustrates a sectional view of a second embodiment of a tube according to the first aspect of the invention, which differs from the first embodiment illustrated in FIG. 2 because of the number of folds 53 in the series of folds arranged between the first end edge 41 and the first covering portion 71 as well as because of the configuration of the first termination 47, it being understood that only one of these differences could be implemented without departing from the context of the invention.
  • the series of folds arranged between the first end edge 41 and the first covering portion 71 comprises only a single fold 53 thus forming a single first gap 54 and a single second gap 54 '.
  • This configuration frees up space at the level of the first chamber 22a, that is to say the chamber between the first end edge 41 and the support legs present in the middle part 43, thus making it possible to have a larger volume of coolant.
  • the first termination 47 does not include a raised edge extending perpendicular to the foot 60.
  • the first termination 47 and the fold 53 are brazed to each other by indirect brazing, the metal d 'contribution allowing the hot joining of the two parts then coming from the migration of the filler metal disposed on the second face 56 of the foot 60 bearing against the base portion 45. Again, this configuration contributes to maximizing the available space in the first chamber 22a for the circulation of the cooling fluid.
  • Figure 4 illustrates a sectional view of a third embodiment of a tube according to the first aspect of the invention which differs from the first embodiment illustrated in Figure 2 only by the configuration of the second leg of support 52 forming the second termination 48.
  • the second termination 48 has a part extending along the first longitudinal axis X towards the rear AR, in the direction of the second end edge 42 of the tube 20, the second support leg extending by forming an extension 59 which extends along the base portion.
  • This configuration allows the second face 56 of the second termination 48 to be pressed against the first face 55 of the base portion 45.
  • this configuration allows direct brazing of the second termination 48 on the base portion 45 of the tube 20, improving the tightness of the second chamber 22b of the conduit 22, as well as the resistance of the tube 20 to the pressure exerted by the cooling fluid.
  • FIG. 5 illustrates a schematic sectional view of the tube illustrated in Figure
  • a direct brazing area is represented by a solid solid line
  • an indirect brazing area, by migration is represented by a series of hatched lines creating dotted lines.
  • a first zone 81 of direct brazing is formed between the second face 56 of the first support leg 51 and the second face 56 of the second support leg 52
  • a second zone 82 of direct brazing is formed between the second face of the raised edge 61 of the first termination 47 and the first face of the innermost fold 53 53
  • a third zone 83 of direct brazing is formed between the first face of the base portion 45 and the second face of the foot 60 of the first termination 47 on the one hand and the second face of the extension 59 of the second termination 48 on the other hand.
  • Fourth direct brazing zones 84 are also formed at each of the first interstices 54, between two portions of second face 56 facing one another.
  • These direct brazing zones also allows the formation of a plurality of indirect brazing zones allowing the multiplication of these brazing zones ensuring the rigidity of the tube, in a context of reinforcement of the tube with respect to the impacts of gravel for which it is intended to form at least one recess set back from an end edge of the tube subjected to projections of this type.
  • the migration of the filler metal from the second direct brazing zone towards the first end edge 41 generates a first zone 91 of indirect brazing between the first face of the folds 53 and the first face of the base portion 45, it being understood that none of these first face portions is originally provided with a metal of contribution for brazing but provided with an anti-corrosion metal, and this migration also generates a second zone 92 of indirect brazing at each second gap 54 'again between two parts of the first face.
  • the invention achieves the goals it set for itself and allows, by simple means, to produce a device for protecting the tubes of a heat exchanger against splashing gravel which could otherwise lead to a perforation of one of these tubes, without the need to add an external protective element, the protective device being formed by folds made inside the recessed tube from the end edge exposed to these projections. It is remarkable according to the invention that this configuration is also carried out in a tube in which the face capable of being in contact with the cooling fluid is provided with anti-corrosion material.

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Abstract

L'invention concerne un tube (20) pour échangeur de chaleur (10) de véhicule automobile, le tube (20) comprenant une paroi (21) pliée sur elle-même. Le tube (20) comprend au moins une première jambe d'appui (51) située au niveau d'une partie médiane (43) et issue d'une première portion de recouvrement (71) opposée à une portion de base (45), la première jambe d'appui formant partie d'une première terminaison (47) de la paroi (21) qui se prolonge par un pied (60) configuré pour s'étendre au contact et le long de la portion de base (45), en direction d'un premier bord d'extrémité (41) du tube. La paroi forme au moins un repli (53) entre le premier bord d'extrémité (41) et la première portion de recouvrement (71), le pied (60) de la première terminaison (47) s'étendant à proximité du repli (53) disposé le plus à l'intérieur du tube.

Description

Tube pour échangeur de chaleur
Le domaine de la présente invention est celui des échangeurs de chaleur, notamment pour véhicule automobile, et elle concerne plus particulièrement les échangeurs de chaleur comportant un faisceau de tubes et disposés notamment en face avant du véhicule automobile.
De tels échangeurs de chaleur sont notamment disposés sur une boucle d’un circuit de refroidissement, permettant de dissiper des calories, en provenance d’un moteur à combustion interne, ou d’un périphérique, tel qu’un module de climatisation, du véhicule automobile. De manière connue, un échangeur de chaleur pour véhicule automobile comprend une pluralité de tubes s’étendant parallèlement entre eux et dans lesquels peut circuler le fluide de refroidissement présent dans la boucle de circuit de refroidissement précédemment évoquée. L’échangeur de chaleur est configuré pour permettre un échange de calories entre un flux d’air le traversant et le fluide de refroidissement circulant à l’intérieur des tubes, sachant que l’échangeur de chaleur peut comprendre également une pluralité d’ailettes s’étendant entre les tubes, sur le passage du flux d’air, favorisant ainsi la dissipation des calories au niveau de l’échangeur de chaleur.
Un échangeur de chaleur à tubes peut notamment être situé au niveau d’une face avant du véhicule automobile. Ainsi, lorsque le véhicule automobile se déplace vers l’avant, les ailettes de l’échangeur de chaleur sont exposées à un flux d’air provenant de l’extérieur du véhicule automobile, permettant ainsi d’améliorer la dissipation des calories au niveau de l’échangeur de chaleur.
L’échangeur de chaleur ainsi situé sur la face avant du véhicule automobile est exposé à d’éventuelles projections, notamment des gravillons se trouvant sur la voie sur laquelle circule le véhicule automobile, les projections risquant alors d’endommager l’échangeur de chaleur, et notamment les tubes de l’échangeur de chaleur. L’endommagement d’un tube de l’échangeur de chaleur, et notamment le perçage de ce tube, peut entraîner une fuite du fluide de refroidissement, ce qui présente plusieurs inconvénients aussi bien environnementaux que comportementaux. La fuite du fluide de refroidissement de l’échangeur de chaleur se traduit notamment par une inefficacité de l’échangeur de chaleur, les tubes de l’échangeur de chaleur ne comprenant plus de fluide de refroidissement circulant à l’intérieur, obligeant ainsi l’utilisateur du véhicule automobile à procéder à la réparation de l’échangeur de chaleur. Par ailleurs, la fuite du fluide de refroidissement au niveau de l’échangeur de chaleur implique que plus aucun fluide de refroidissement ne circule dans le circuit de refroidissement et ceci peut endommager des composants du véhicule dont le refroidissement n’est alors plus assuré.
Dans l’état de la technique, il est connu de disposer des moyens de protection en amont du faisceau de tubes des échangeurs de chaleur par rapport à la scène de route, afin que ceux- ci forment une protection de la partie du tube tournée vers l’avant du véhicule, c’est-à-dire la partie la plus susceptible d’être impactée par les projectiles.
Ainsi, la protection peut être formée par une grille fixée sur la face avant de l’échangeur, la grille comprenant une pluralité d’organes métalliques se croisant, réduisant ainsi la surface de la face avant de l’échangeur exposée au projections, diminuant ainsi le risque d’endommagement des tubes. II est également connu des échangeurs de chaleurs dans lesquels la protection est formée par un élément élastique, par exemple en silicone, placé en regard ou au contact du bord du tube tourné vers l’avant du véhicule. Ainsi, l’élément élastique absorbe les impacts des projections, évitant ainsi au tube, devant lequel il est positionné, d’être percé.
Ces échangeurs de chaleur connus ne donnent pas entière satisfaction et présentent des inconvénients. En effet, les solutions connues peuvent ne pas être compatibles avec des contraintes d’encombrement spatial lorsque l’échangeur de chaleur est positionné dans le véhicule automobile. De plus, elles peuvent également entraîner des contraintes de masse supplémentaire, qui ne sont pas forcément compatibles avec les contraintes formulées par les constructeurs de véhicules automobiles. Par ailleurs, les solutions connues ne permettent pas, de manière simultanée, une protection contre les projections au niveau de l’extrémité avant du tube, une résistance à la pression régnant à l’intérieur du tube et exercée par le fluide de refroidissement, et une protection contre la corrosion d’une face intérieure de la paroi du tube, la corrosion étant provoquée par le fluide de refroidissement. Ainsi, la présente invention a pour but de proposer un tube particulier, pour échangeur de chaleur, afin de répondre au moins en grande partie aux inconvénients énoncés précédemment et de conduire en outre à d’autres avantages.
L’invention y parvient, selon un premier aspect, grâce à un tube pour échangeur de chaleur de véhicule automobile, le tube comprenant une paroi pliée sur elle-même de manière à délimiter un conduit dans lequel est apte à circuler un fluide de refroidissement, la paroi étant pliée de manière à former une portion de base s’étendant longitudinalement entre un premier et un deuxième bord d’extrémité opposés longitudinalement de part et d’autre d’une partie médiane, la paroi étant pliée par ailleurs de manière à présenter dans le prolongement respectif des premier et deuxième bords d’extrémité une première et une deuxième portion de recouvrement, lesdites portions de recouvrement se rejoignant dans la partie médiane. Le tube comprend au moins une première jambe d’appui et une deuxième jambe d’appui situées au niveau de la partie médiane et issues, respectivement, de la première portion et la deuxième portion de recouvrement, et s’étendant en direction de la portion de base, la première jambe d’appui formant partie d’une première terminaison de la paroi qui se prolonge par un pied sensiblement perpendiculaire à la première jambe d’appui pour s’étendre au contact et le long de la portion de base, en direction du premier bord d’extrémité. Par ailleurs, la paroi forme au moins un repli entre le premier bord d’extrémité et la première portion de recouvrement, le pied de la première terminaison s’étendant à proximité du repli disposé le plus à l’intérieur du tube.
Lors de la mise en œuvre du tube dans un échangeur de chaleur dans un véhicule automobile, le premier bord d’extrémité du tube est destiné à être orienté vers l’avant du véhicule automobile, c’est-à-dire dans le sens de déplacement principal du véhicule automobile. Le premier bord d’extrémité du tube est donc susceptible de recevoir des projections pouvant percer le tube, la présence des replis formant une épaisseur supplémentaire et la configuration du pied venant en renfort de ces replis permettant d’assurer la solidité et la résilience du tube et ainsi l’étanchéité de ce tube au niveau du premier bord d’extrémité.
Par proximité du repli disposé le plus à l’intérieur du tube, on comprend que le pied de la première terminaison s’étend jusqu’à être au contact avec ce repli ou à tout le moins suffisamment prêt pour que le matériau d’apport en surplus que la deuxième face du pied comporte puisse par migration venir participer à solidariser au moins ce repli.
Selon des caractéristiques de l’invention, la paroi présente une première face et une deuxième face, le tube étant configuré de telle sorte qu’essentiellement la première face soit au contact du fluide de refroidissement apte à circuler dans le conduit. Et la première face est recouverte d’une plaque de matériau anti-corrosion. Par ailleurs, la deuxième face est recouverte d’une plaque de métal d’apport pour permettre le brasage du tube lorsque la paroi pliée sur elle-même est dans une configuration définitive.
Il est particulièrement avantageux de pouvoir traiter la première face de la paroi du tube avec un traitement anti-corrosion, permettant ainsi d’éviter, ou au moins de réduire, la corrosion du tube, plus particulièrement de la première face du tube, par le fluide de refroidissement, et permettant ainsi d’augmenter la durée de vie du tube.
Cette configuration avec des dispositions de revêtement sur des faces spécifiques de la paroi pliée pour former le tube permet également de traiter distinctement la deuxième face de la paroi du tube avec un métal d’apport, utilisé pour réaliser le brasage du tube, permettant ainsi, notamment, d’assurer l’étanchéité du tube. Cette caractéristique est prise en compte dans la configuration du tube, et le sens donné à chacune des pliures et notamment celui donné aux replis et à la première terminaison, afin que lorsque deux portions de la paroi en regard l’une de l’autre présentent des faces uniquement pourvues de matériau anti-corrosion, ces portions puissent quand même être brasées l’une à l’autre par migration du métal d’apport provenant d’une portion de deuxième face disposée à proximité.
Les première et deuxième jambes d’appui sont issues d’une terminaison respective de la paroi formant le tube, avantageusement une plaque métallique d’épaisseur permettant d’être pliée sur elle-même afin de former le tube. Ainsi les jambes d’appui confèrent une forme en « B » au tube, ces jambes d’ appui définissant dans le conduit une première chambre et une deuxième chambre du conduit.
Cette configuration selon le premier aspect de l’invention permet d’assurer la résistance du tube à la pression, exercée par le fluide de refroidissement, régnant à l’intérieur du tube. En effet, les jambes d’appui, brasées contre la première face du tube au niveau de la portion de base du tube, permettent d’ assurer une liaison physique entre la portion de base et la portion de recouvrement.
Le tube conforme au premier aspect de l’invention comprend avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison : - le pied se prolonge en formant un bord relevé s’étendant perpendiculairement au pied à l’opposé de la portion de base, ledit bord relevé s’étendant le long du repli situé le plus à l’intérieur du tube. Ainsi, cette configuration permet d’améliorer la rigidité du tube, le repli prenant appui sur le bord relevé. Cette configuration permet d’augmenter la surface de brasage de la première terminaison, qui peut alors être brasée aussi bien avec la portion de base qu’avec l’ensemble de replis disposés entre le premier bord d’extrémité et la première portion de recouvrement.
- la deuxième jambe d’appui se prolonge par une extension en appui contre la portion de base et s’étendant en direction du deuxième bord d’extrémité.
- la première jambe d’appui et la deuxième jambe d’appui du tube sont brasées l’une à l’autre.
- la paroi forme entre un et trois replis entre le premier bord d’ extrémité et la première portion de recouvrement, permettant ainsi d’augmenter la résistance du tube aux projections au niveau du premier bord d’extrémité.
- le ou les replis sont parallèles au premier bord d’extrémité, formant des interstices susceptibles d’être remplis par du matériau d’apport pour le brasage.
- le tube est formé d’une feuille d’aluminium pliée sur elle-même. Cette configuration permet de disposer d’un tube comprenant une masse réduite tout en ayant une capacité de dissipation thermique élevée ; de manière avantageuse, le tube est formé par pliages successifs de la feuille métallique formant la paroi du tube. - la paroi du tube comprend une épaisseur comprise entre 0,1 millimètre et 0,5 millimètres. Préférentiellement, la paroi du tube comprend une épaisseur comprise entre 0,2 et 0,35 millimètres. L’épaisseur de la paroi est mesurée entre la deuxième face et la première face de la paroi ; - le tube mesure jusqu’à 50 millimètres selon l’axe transversal à l’axe longitudinal le long duquel s’étend la forme générale du tube. Cette configuration est permise par la présence des jambes d’ appui, permettant au tube de résister à la pression exercée par le fluide de refroidissement, évitant ainsi la déformation du tube au niveau de la partie médiane ;
- le fluide de refroidissement est de l’eau ou une solution aqueuse comprenant de l’éthylène glycol. L’utilisation d’une solution aqueuse comprenant de l’éthylène glycol permet l’utilisation d’un circuit de refroidissement comprenant un tel fluide de refroidissement dans un véhicule automobile destiné à être utilisé ou stocké par des températures atmosphériques négatives, l’éthylène glycol permettant de diminuer la température de solidification de la solution aqueuse. De manière alternative, le fluide de refroidissement peut être un fluide supercritique. Plus particulièrement, le fluide supercritique est avantageusement du C02, également connu sous l’appellation R744 ;
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un échangeur de chaleur pour véhicule automobile, l’échangeur de chaleur comprenant une pluralité de tubes agencés selon un empilement en série, la pluralité de tubes comprenant au moins un tube conforme au premier aspect de l’invention, l’échangeur de chaleur comprenant un espace entre deux tubes, l’espace permettant le passage d’un flux d’air favorisant l’échange thermique avec le fluide de refroidissement, les tubes étant disposés dans l’échangeur de chaleur de manière à ce que le premier bord d’extrémité, c’est-à-dire le bord d’extrémité en retrait duquel est disposé le ou les replis, consiste en le bord d’extrémité avant du tube destiné à être tourné vers l’avant du véhicule.
Cette configuration permet de disposer d’un échangeur de chaleur possédant les avantages procurés par le tube conforme au premier aspect de l’invention et décrits précédemment.
L’échangeur de chaleur conforme au deuxième aspect de l’invention comprend avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :
- l’au moins un tube conforme au premier aspect de l’invention est situé, lors de la mise en œuvre de l’échangeur de chaleur sur un véhicule automobile, sur une partie basse de la face avant de l’échangeur de chaleur, la partie basse étant la partie de l’échangeur de chaleur située vers le bas du véhicule automobile. En effet, la partie basse est la partie de l’échangeur de chaleur qui est la plus exposée aux projections éventuelles, la partie haute de la face avant étant de fait moins sujet aux projections. En outre, la partie haute, étant surélevée par rapport à la partie basse de la face avant de l’échangeur de chaleur, est généralement située en arrière de différents composants du châssis et/ou de la carrosserie du véhicule automobile, ces composants assurant une protection contre les projections, diminuant ainsi la nécessité de la présence d’un tube conforme au premier aspect de l’invention, assurant la résistance aux projections, au niveau de la partie haute de la face avant de l’échangeur de chaleur, la partie haute de l’échangeur de chaleur étant alors équipée du tubes connus ;
- de manière alternative, l’intégralité des tubes de l’échangeur de chaleur conforme au deuxième aspect de l’invention sont des tubes conformes au premier aspect de l’invention, permettant ainsi de maximiser la protection de chacun des tubes de l’échangeur de chaleur afin d’éviter le risque de fuite du fluide de refroidissement, et permettant également la résistance à la corrosion ainsi qu’à la pression exercée par le fluide de refroidissement à l’intérieur du tube ;
- l’échangeur de chaleur comprend au moins une ailette située entre deux tubes adjacents. Autrement dit, l’au moins une ailette est située au niveau d’un espace de l’échangeur de chaleur. Cette configuration permet d’augmenter la surface d’échange entre l’échangeur de chaleur et le flux d’air, de sorte que l’on peut ainsi améliorer la dissipation des calories de l’échangeur de chaleur.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’un échangeur de chaleur à tubes conforme à l’invention ;
- la figure 2 est une vue en coupe d’un exemple de réalisation d’un tube conforme à un premier aspect de l’invention ;
- la figure 3 est une vue en coupe d’un second exemple de réalisation d’un tube conforme au premier aspect de l’invention ;
- la figure 4 est une vue en coupe d’un troisième exemple de réalisation d’un tube conforme au premier aspect de l’invention ;
- la figure 5 est une représentation schématique en coupe du tube illustré à la figure 4 et permettant de visualiser les zones de brasage.
Les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.
La figure 1 illustre une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’un échangeur de chaleur 10 conforme au premier aspect de l’invention.
L’échangeur de chaleur 10 comprend une pluralité de tubes 20 s’étendant chacun principalement selon un premier axe longitudinal X et un deuxième axe transversal Y perpendiculaire au premier axe X, définissant ainsi un premier plan D. Les tubes 20 sont empilés en série les uns au-dessus des autres selon un troisième axe vertical Z perpendiculaire au premier plan D.
L’échangeur de chaleur 10 comprend une face avant 11 et une face arrière 12 située à l’opposé de l’échangeur de chaleur 10 par rapport à la face avant 11, étant entendu que l’échangeur de chaleur est disposé dans la face avant du véhicule automobile de telle sorte que la face avant 11 est tournée vers l’avant AV du véhicule et la face arrière est tournée vers l’arrière AR du véhicule. La face avant 11 et la face arrière 12 s’étendent sensiblement dans des plans parallèles et définis par les axes transversal Y et vertical Z. L’échangeur de chaleur 10 est configuré de sorte qu’un flux d’air, généré par le déplacement du véhicule automobile dans lequel est installé l’échangeur de chaleur 10, ou encore par un ventilateur installé à proximité de l’échangeur de chaleur, circule selon le premier axe longitudinal X au travers de l’échangeur de chaleur 10 depuis la face avant 11 vers la face arrière 12.
L’échangeur de chaleur 10 comprend des espaces 15 intercalés entre les tubes 20 selon le troisième axe Z, les espaces 15 permettant le passage du flux d’air entre les tubes 20 afin de favoriser l’échange de calories entre le fluide de refroidissement circulant à l’intérieur des tubes et le flux d’air venant lécher les parois de ces tubes 20.
L’échangeur de chaleur 10 est relié à une boucle d’un circuit de refroidissement par un premier connecteur 13 et un deuxième connecteur 14 respectivement disposé à une extrémité ici transversale du faisceau de tubes 20 agencés les uns au-dessus des autres. Chaque connecteur est relié fluidiquement à une chambre collectrice dans laquelle les extrémités transversales des tubes sont introduites, de sorte que chaque connecteur est configuré pour distribuer ou collecter du fluide dans l’ensemble des tubes 20 de l’échangeur de chaleur 10. De la sorte, le fluide de refroidissement peut circuler dans la pluralité de tubes 20 de l’échangeur de chaleur 10.
L’échangeur de chaleur 10 comprend une zone haute Zh et une zone basse Zb, ces zones étant situées l’une à côté de l’autre selon le troisième axe vertical Z. La zone haute Zh est destinée à être orientée vers le haut lors de la mise en œuvre de l’échangeur de chaleur 10 sur un véhicule automobile, la zone basse Zb étant destinée à être dirigée vers le bas, c’est-à-dire à proximité de la chaussée sur laquelle circule le véhicule automobile. Les tubes conformes à un aspect de l’invention, c’est-à-dire comprenant des pliures spécifiques pour autoriser un brasage optimal de l’ensemble et participer au renfort du tube contre la projection de gravillons, peuvent être uniquement disposés dans la zone basse Zb de l’échangeur de chaleur, plus susceptible d’être impactée par les gravillons.
La figure 2 illustre une vue en coupe d’un exemple de réalisation d’un tube conforme au premier aspect de l’invention, la coupe étant réalisée selon un plan longitudinal et vertical
E. Le tube 20 comprend une paroi 21, formée par une plaque métallique, repliée sur elle- même, délimitant ainsi un conduit 22 dans lequel circule le fluide de refroidissement.
La paroi 21 formant le tube 20 est configurée de telle sorte que le tube comporte une portion de base 45 s’étendant longitudinalement entre un premier bord d’extrémité longitudinal 41 et un deuxième bord d’extrémité 42 longitudinal. Ces deux bords d’extrémité prolongent sensiblement perpendiculairement la portion de base 45 en étant opposés longitudinalement en étant agencés de part et d’autre d’une partie médiane 43 du tube. La paroi 21 est pliée de manière à présenter une paroi de recouvrement qui s’étend dans un plan sensiblement parallèle à celui dans lequel s’étend la portion de base 45. Tel qu’illustré, la paroi de recouvrement est opposée verticalement à la portion de base 45. On comprend que l’on définit l’axe perpendiculaire à la paroi de recouvrement et la portion de base comme l’axe vertical en se référant à l’orientation du tube illustré sur la figure 2 mais que la dénomination de cet axe vertical comme celui de l’axe longitudinal n’est qu’arbitraire.
La paroi de recouvrement est formée d’une première portion de recouvrement 71 et d’une deuxième portion de recouvrement 72 prolongeant respectivement chacun des deux bords d’extrémité, les portions de recouvrement 71, 72 se rejoignant au niveau de la partie médiane 43.
Plus précisément, et tel que cela est illustré, le tube 20 comprend deux replis 53 disposés entre le premier bord d’extrémité 41 et la première portion de recouvrement 71, les replis étant agencés en série longitudinale depuis le premier bord d’extrémité 41 vers l’intérieur du tube. La série de replis 53 peut comporter plus ou moins de replis, par exemple entre un et trois replis, selon la protection requise au niveau du premier bord d’extrémité 41 ou de la largeur du tube voulue. Les replis 53 sont des replis verticaux en ce sens qu’ils forment des parois parallèles au premier bord d’extrémité 4L Ainsi, les replis 53 permettent d’obtenir plusieurs épaisseurs de matière en retrait du premier bord d’extrémité 41 du tube 20, améliorant la tenue de ce bord d’extrémité contre les projections susceptibles d’endommager ou de percer le tube 20 au niveau du premier bord d’extrémité 41, et améliorant donc l’étanchéité du tube. Et ce renfort est réalisé en s’assurant que la portion de paroi formant le premier bord d’extrémité 41 est une face pleine, sans interruption de matière, permettant ainsi là encore une bonne résistance du tube aux impacts potentiels des projections de gravillons. Selon l’invention et tel qu’illustré, la portion de base, la série de replis en retrait du premier bord d’extrémité, le deuxième bord d’extrémité et les portions de recouvrement sont des parties de la paroi 21 qui participent à délimiter le conduit 22.
Le tube 20 comprend une première jambe d’appui 51 et une deuxième jambe d’appui 52 qui prolongent respectivement la première et la deuxième portion de recouvrement au niveau de la partie médiane 43, chacune de ces jambes d’appui s’étendant en direction de la portion de base 45 du tube. De la sorte, la première jambe d’appui 51 et la deuxième jambe d’appui 52, lorsqu’elles sont brasées sur la portion de base 45 du tube 20, permettent d’assurer que la portion de base 45 garde sa position relative par rapport à la paroi de recouvrement du tube, selon le troisième axe vertical Z, permettant ainsi notamment au tube de supporter la pression exercée par le fluide de refroidissement. De manière avantageuse, et tel que cela sera décrit plus tard, notamment en référence à la figure 5 qui illustre les zones spécifiques de brasage la première jambe d’appui 51 et la deuxième jambe d’appui 52 sont brasées l’une à l’autre. La première jambe d’appui 51 et la deuxième jambe d’appui 52 définissent avec les bords d’extrémité 41, 42 une première chambre 22a et une deuxième chambre 22b, la première chambre 22a et la deuxième chambre 22b étant séparées longitudinalement l’une de l’autre par la présence de la première jambe d’appui 51 et la deuxième jambe d’appui 52.
La paroi 21 du tube 20 comprend une première terminaison 47 et une deuxième terminaison 48, la première terminaison 47 et la deuxième terminaison 48 étant situées respectivement à chacune des deux extrémités de la plaque métallique formant la paroi 21 du tube 20. Plus particulièrement, la première terminaison 47 forme, dans l’exemple de réalisation illustré à la figure 2, un pied 60 s’étendant parallèlement à la portion de base 45 depuis la première jambe d’appui 51 vers l’avant AV et le premier bord d’extrémité 4L La première terminaison comprend également un bord relevé 61 prolongeant perpendiculairement l’extrémité libre du pied 60 à l’opposé de la première jambe d’appui 51, le bord relevé s’étendant en éloignement de la portion de base 45. La première terminaison 47 présente ainsi une forme générale s’étendant vers le premier bord d’extrémité 41 du tube, avec au moins le pied 60 en appui contre la portion de base 45, sur toute la dimension longitudinale de la première chambre 22a. Selon cet exemple de réalisation, la première terminaison 47 est en appui contre un des replis 53 formés en surépaisseur du premier bord d’extrémité 41. Plus particulièrement, le bord relevé 61 de la première terminaison 47 est en appui contre le repli de la série de replis situé le plus à distance du premier bord d’extrémité, c’est-à-dire le repli le plus à l’intérieur du conduit 22. 41.
La deuxième terminaison 48 est formée par la deuxième jambe d’appui 52. Dans cet exemple de réalisation, la deuxième terminaison 48, au contraire de la première terminaison 47, ne comporte pas de bras qui prolonge la deuxième jambe d’appui et c’est l’extrémité libre de cette dernière qui est disposée en regard de la portion de base 45. Le tube est ainsi configuré avec ses différentes portions formées successivement par la paroi 21 pliée sur elle-même. La paroi 21 est à l’origine une feuille métallique comprenant une première face 55 et une deuxième face 56 opposée, la paroi présentant une épaisseur e correspondant à la distance entre la première face 55 et la deuxième face 56 de la paroi 21.
La paroi 21 est pliée sur elle-même, notamment en commençant par une première opération de pliage de la feuille métallique formant cette paroi pour réaliser les bords d’extrémité en pliant la feuille à l’opposé de la deuxième face 56. De la sorte, la paroi étant ensuite pliée pour venir en recouvrement de la portion de base et pour que les terminaisons de la paroi s’étendent à l’intérieur du tube ainsi formé, il est facile d’associer la première face 55 à une notion de face interne et la deuxième face 56 à une notion de face externe, la première face 55 étant destinée à être au contact du fluide de refroidissement circulant dans le conduit 22 tandis que la deuxième face 56 est destinée à être tournée vers l’extérieur du conduit 22 ou en regard d’une autre zone de la paroi.
Dans ce contexte, la première face 55 comprend un placage d’un matériau anti corrosion, permettant d’éviter la corrosion de la première face 55 de la paroi 21 par le contact du fluide de refroidissement. Et la deuxième face 56 comprend un placage d’un métal d’apport permettant de réaliser le brasage de cette deuxième face 56 avec indifféremment la première face 55, une autre zone de la deuxième face 56, ou un autre composant du tube 20 ou de l’échangeur de chaleur 10. On comprend que la détection des différentes couches de matière formant la paroi et plus particulièrement de la présence des types de placages présents sur la deuxième face 56 et la première face 55 est rendue compliquée lorsque le tube présente sa forme finale et qu’il a subi une opération de brasage, cette opération provoquant une migration et/ou un mélange des placages présents sur la deuxième face et la première face. Toutefois, la découpe d’un tube permet d’identifier, notamment au niveau de la deuxième chambre 22b où moins de pliures de la paroi sont présentes, facilement la présence d’une surépaisseur d’un matériau anti-corrosion sur la première face 55 et une surépaisseur d’un matériau de placage sur la deuxième face.
Il résulte de la présence des différents types de placage sur l’une et l’autre face de la paroi que cette différence se retrouve sur chaque portion de la paroi, étant entendu que par la suite, lorsque l’on parle de première face d’une portion spécifique de la paroi, par exemple une jambe d’appui, on comprend la partie de la première face de la paroi qui participe à former cette portion spécifique, dans l’exemple la jambe d’appui.
Tel qu’illustré sur la figure 2, la deuxième face de la première jambe d’appui 51 est brasée avec la deuxième face de la deuxième jambe d’appui 52, chacune de ces deuxièmes face formant partie de la deuxième face 56 de la paroi 21 comprenant un plaquage de métal d’apport permettant le brasage. Ainsi, la première jambe d’appui 51 et la deuxième jambe d’appui 52 sont brasées l’une à l’autre par un brasage direct, le brasage direct étant un brasage réalisé entre une face issue de la deuxième face 56 de la paroi, comprenant le placage permettant le brasage, et une autre face issue de la deuxième face 56 de la paroi ou de la première face 55 de la paroi. Par opposition, un brasage indirect, ou brasage par migration, décrit le brasage entre deux faces de la paroi ne comprenant pas de placage de brasage, notamment deux faces issues de la première face 55 de la paroi 21, ce brasage indirect étant rendu possible par un surplus de matière du placage de brasage utilisé à proximité pour réaliser un brasage direct et migrant vers cette zone dépourvue de placage de brasage.
La deuxième face du bras 60 de la première terminaison 47 est en appui contre la première face de la portion de base 45, et la présence de placage de métal d’apport sur la deuxième face du bras 60 permet le brasage direct entre première terminaison et portion de base 45, assurant ainsi l’étanchéité de la première chambre 22a du conduit 22.
Par ailleurs, la présence dans l’exemple illustré d’un bord relevé 61 qui remonte vers la portion de recouvrement le long du repli 53 situé le plus à l’intérieur du conduit permet de positionner la deuxième face du bord relevé 61 de la première terminaison 47 contre la première face de ce repli, permettant d’assurer une autre zone de brasage direct de la première terminaison 47, cette fois avec l’un des replis 53 mis en œuvre pour rigidifier le tube et assurer sa protection contre les impacts de gravillons. Ces deux zones de brasage direct de la première terminaison 47 participent ainsi à assurer l’étanchéité du conduit 22 et la résilience du tube.
Tel qu’illustré, la présence des replis entre le premier bord d’extrémité 41 et la première portion de recouvrement 71 génère une pluralité d’interstices, c’est-à-dire des espaces étroits, entre deux replis successifs. Le tube comprend ainsi des premiers interstices 54 respectivement situés entre les faces des replis issues de la deuxième face 56 de la paroi 21. Les premiers interstices 54 permettent ainsi, grâce au métal d’apport présent sur leur deuxième face, lors d’une étape de brasage direct, d’améliorer la tenue à l’effort du tube 20 en évitant que les replis 53 ne s’écartent ou se rapprochent les uns des autres et gardent entre eux une position figée.
De manière analogue, le tube comprend des deuxièmes interstices 54’ formés entre les replis, en étant situé cette fois entre les faces des replis issues de la première face 55 de la paroi 21. Les deuxièmes interstices 54’ sont remplis de matériau de brasage au moment du brasage du fait de la migration par capillarité du métal d’apport depuis une deuxième face 56 de la paroi 21 jusqu’au niveau des deuxièmes interstices 54’. On comprend que les faces des replis entre lesquelles se trouve chaque deuxième interstice 54’ étant issues de la première face 55 de la paroi et la première face 55 étant dépourvue de placage de métal d’apport pour le brasage, il est avantageux selon l’invention qu’un brasage indirect ait lieu au niveau des deuxièmes interstices 54’, afin d’améliorer encore la rigidité du tube au niveau du premier bord d’extrémité 41, le brasage présent au niveau des premiers interstices 54 pouvant s’avérer insuffisant.
Le tube tel qu’il est configuré, avec d’une part les replis ménagés en retrait du bord d’extrémité le plus susceptible d’être impacté par des gravillons, et d’autre part la première terminaison qui s’étend depuis la partie médiane vers cette zone comportant les replis et le bord d’extrémité correspondant, permet la migration de matériau de placage pour un brasage indirect et permet donc d’avoir une zone suffisamment rigide pour résister aux chocs, tout en permettant la présence de matériau anti-corrosion sur la face du tube susceptible d’être au contact du fluide de refroidissement.
La figure 3 illustre une vue en coupe d’un second exemple de réalisation d’un tube conforme au premier aspect de l’invention, qui diffère du premier exemple de réalisation illustré à la figure 2 du fait du nombre de replis 53 dans la série de replis disposés entre le premier bord d’extrémité 41 et la première portion de recouvrement 71 ainsi que du fait de la configuration de la première terminaison 47, étant entendu qu’une seule de ces différences pourrait être mise en œuvre sans sortir du contexte de l’invention. Ici, la série de replis disposés entre le premier bord d’extrémité 41 et la première portion de recouvrement 71 ne comprend qu’un unique repli 53 formant ainsi un unique premier interstice 54 et un unique deuxième interstice 54’. Cette configuration permet de libérer de l’espace au niveau de la première chambre 22a, c’est-à-dire la chambre entre le premier bord d’extrémité 41 et les jambes d’appui présentes dans la partie médiane 43, permettant ainsi de disposer d’un volume plus important de fluide de refroidissement.
D’autre part, la première terminaison 47 ne comprend pas de bord relevé s’étendant perpendiculairement au pied 60. Ainsi, la première terminaison 47 et le repli 53 sont brasés l’un à l’autre par un brasage indirect, le métal d’apport permettant la solidarisation à chaud des deux parties provenant alors de la migration du métal d’apport disposé sur la deuxième face 56 du pied 60 en appui contre la portion de base 45. Là encore, cette configuration participe à maximiser l’espace disponible dans la première chambre 22a pour la circulation du fluide de refroidissement.
La figure 4 illustre une vue en coupe d’un troisième exemple de réalisation d’un tube conforme au premier aspect de l’invention qui ne diffère du premier exemple de réalisation illustré à la figure 2 que par la configuration de la deuxième jambe d’appui 52 formant la deuxième terminaison 48.
Ici, la deuxième terminaison 48 présente une partie s’étendant selon le premier axe longitudinal X vers l’arrière AR, en direction du deuxième bord d’extrémité 42 du tube 20, la deuxième jambe d’appui se prolongeant en formant une extension 59 qui s’étend le long de la portion de base. Cette configuration permet à la deuxième face 56 de la deuxième terminaison 48 d’être en appui contre la première face 55 de la portion de base 45. Ainsi, cette configuration permet le brasage direct de la deuxième terminaison 48 sur la portion de base 45 du tube 20, améliorant l’étanchéité de la deuxième chambre 22b du conduit 22, ainsi que la résistance du tube 20 à la pression exercée par le fluide de refroidissement. De la sorte, la migration du métal d’apport provenant de la première terminaison 47 en direction de la deuxième terminaison 48 est limitée puisque du métal d’apport est déjà présent pour un brasage direct, et le métal d’apport provenant de la première terminaison 47 a alors tendance à migrer uniquement dans la direction opposée, c’est-à-dire vers le premier bord d’extrémité et plus particulièrement dans la zone des deuxièmes interstices 54’, ce qui permet d’améliorer la rigidité du maintien des replis 53. La figure 5 illustre une représentation schématique en coupe du tube illustré à la figure
4 et elle permet de visualiser les différentes zones de brasage direct et indirect telles qu’elles ont pu être évoquées précédemment.
Ainsi, une zone de brasage direct est représentée par un trait plein continu, tandis qu’une zone de brasage indirect, par migration, est représentée par une série de traits hachurés créant des pointillés. On comprendra que les principes exposés dans ce qui suit en relation avec la variante de réalisation du tube illustré à la figure 4 peuvent être calqués sur les autres exemples précédemment décrits pour comprendre l’intérêt de la configuration du tube de l’invention et notamment en ce qu’elle permet un brasage de toutes les zones en autorisant une migration du matériau de placage dans les zones où seul du placage anticorrosion est présent au moment de l’opération du brasage.
Plus particulièrement, une première zone 81 de brasage direct est formée entre la deuxième face 56 de la première jambe d’appui 51 et la deuxième face 56 de la deuxième jambe d’appui 52, une deuxième zone 82 de brasage direct est formée entre la deuxième face du bord relevé 61 de la première terminaison 47 et la première face du repli 53 le plus à l’intérieur de conduit 22, et une troisième zone 83 de brasage direct est formée entre la première face de la portion de base 45 et la deuxième face du pied 60 de la première terminaison 47 d’une part et la deuxième face de l’extension 59 de la deuxième terminaison 48 d’autre part. Des quatrièmes zones 84 de brasage direct sont également formées au niveau de chacun des premiers interstices 54, entre deux portions de deuxième face 56 en regard l’une de l’autre.
L’agencement de ces zones de brasage direct permet par ailleurs la formation d’une pluralité de zones de brasage indirect permettant la multiplication de ces zones de brasage assurant la rigidité du tube, dans un contexte de renfort du tube vis-à-vis des impacts de gravillons pour lequel on vise à former au moins un repli en retrait d’un bord d’extrémité du tube soumis à des projections de ce type. Plus particulièrement, la migration du métal d’apport de la deuxième zone de brasage direct vers le premier bord d’extrémité 41 génère une première zone 91 de brasage indirect entre la première face des replis 53 et la première face de la portion de base 45, étant entendu qu’aucune de ces portions de première face n’est pourvue à l’origine d’un métal d’apport en vue du brasage mais pourvue d’un métal anti corrosion, et cette migration génère en outre une deuxième zone 92 de brasage indirect au niveau de chaque deuxième interstice 54’ là encore entre deux parties de première face.
L'invention, telle qu'elle vient d'être décrite, atteint bien les buts qu'elle s'était fixés et permet, par des moyens simples, de réaliser un dispositif de protection des tubes d’un échangeur de chaleur contre la projection de gravillons qui pourrait sinon aboutir à une perforation de l’un de ces tubes, sans qu’il soit nécessaire d’ajouter un élément de protection externe, le dispositif de protection étant formé par des replis réalisés à l’intérieur du tube en retrait du bord d’extrémité exposé à ces projections. Il est remarquable selon l’invention que cette configuration soit par ailleurs réalisée dans un tube dans lequel la face susceptible d’être au contact du fluide de refroidissement est pourvue de matériau anticorrosion.
Il est également possible d’utiliser un matériau comportant du placage de brasage sur les deux faces si les conditions d’utilisation de l’échangeur ne nécessitent pas l’utilisation d’un placage anticorrosion sur la face interne..

Claims

REVENDICATIONS
1. Tube (20) pour échangeur de chaleur (10) de véhicule automobile, le tube (20) comprenant une paroi (21) pliée sur elle-même de manière à délimiter un conduit (22) dans lequel est apte à circuler un fluide de refroidissement, la paroi (21) étant pliée de manière à former une portion de base (45) s’étendant longitudinalement entre un premier (41) et un deuxième (42) bord d’extrémité opposés longitudinalement de part et d’autre d’une partie médiane (43), la paroi (21) étant pliée par ailleurs de manière à présenter dans le prolongement respectif des premier et deuxième bords d’extrémité une première et une deuxième portion de recouvrement (71, 72), lesdites portions de recouvrement se rejoignant dans la partie médiane, caractérisé en ce que le tube (20) comprend au moins une première jambe d’appui (51) et une deuxième jambe d’appui (52) situées au niveau de la partie médiane (43) et issues, respectivement, de la première portion et la deuxième portion de recouvrement, et s’étendant en direction de la portion de base (45), la première jambe d’appui (51) formant partie d’une première terminaison (47) de la paroi (21) qui se prolonge par un pied (60) sensiblement perpendiculaire à la première jambe d’appui pour s’étendre au contact et le long de la portion de base (45), en direction du premier bord d’extrémité (41), le tube étant également caractérisé en ce que la paroi (21) forme au moins un repli (53) entre le premier bord d’extrémité (41) et la première portion de recouvrement, le pied (60) de la première terminaison s’étendant à proximité du repli (53) disposé le plus à l’intérieur du tube.
2. Tube (20) selon la revendication précédente, dans lequel la paroi (21) présente une première face (55) et une deuxième face (56), le tube étant configuré de telle sorte qu’ essentiellement la première face (55) soit au contact du fluide de refroidissement apte à circuler dans le conduit (22).
3. Tube (20) selon la revendication précédente, dans lequel la première face (55) est recouverte d’une plaque de matériau anti-corrosion.
4. Tube (20) selon la revendication précédente, dans lequel la deuxième face (56) est recouverte d’une plaque de métal d’apport pour permettre le brasage du tube lorsque la paroi pliée sur elle-même est dans une configuration définitive.
5. Tube (20) selon la revendication précédente, dans lequel le pied (60) se prolonge en formant un bord relevé (61) s’étendant perpendiculairement au pied (60) à l’opposé de la portion de base (45), ledit bord relevé (61) s’étendant le long du repli (53) situé le plus à l’intérieur du tube.
6. Tube (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième jambe d’appui (52) se prolonge par une extension (59) en appui contre la portion de base (45) et s’étendant en direction du deuxième bord d’extrémité (42).
7. Tube (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou les replis (53) sont parallèles au premier bord d’extrémité (41), formant des interstices susceptibles d’être remplis par du matériau d’apport pour le brasage.
8. Tube (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le tube (20) est formée d’une feuille d’aluminium pliée sur elle-même.
9. Tube (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la paroi (21) du tube (20) comprend une épaisseur (e) comprise entre 0,1 millimètre et 0,5 millimètre.
ÎO. Echangeur de chaleur (10) pour véhicule automobile, l’échangeur de chaleur (10) comprenant une pluralité de tubes (20) agencés selon un empilement en série, la pluralité de tubes comprenant au moins un tube (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’échangeur de chaleur (10) comprenant un espace (15) entre deux tubes, l’espace (15) permettant le passage d’un flux d’air favorisant l’échange thermique avec le fluide de refroidissement, les tubes étant disposés dans l’échangeur de chaleur de manière à ce que le premier bord d’extrémité, c’est-à-dire le bord d’extrémité en retrait duquel est disposé le ou les replis, consiste en le bord d’extrémité avant du tube destiné à être tourné vers l’avant du véhicule.
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