Echangeur de chaleur à faisceau de tubes et boîtes à fluides en matière plastique

Abstract

 L'échangeur de chaleur est du type comprenant un fais­ceau de tubes parallèles (1) et, à chaque extrémité de ce­lui-ci, une boîte à fluide (2-1, 2-2) en matière plastique, ainsi qu'au moins une traverse de montage (3) s'étendant parallèlement aux tubes (1) et fixée respectivement à une extrémité de chaque boîte à fluide au moyen d'une embase (23) venue de moulage avec la boîte à fluide et reliée par des nervures (24) à cette boîte à fluide.

Description

[0001] L'invention concerne un échangeur de chaleur à faisceau de tubes et boîtes à fluide en matière plastique, notamment un radiateur pour le refroidisssement d'un moteur de poids lourd.

[0002] On connaît des échangeurs de chaleur du type comprenant un faisceau de tubes parallèles et, à au moins une extrémité de celui-ci, une boîte à fluide en matière plastique, les extrémités des tubes pénétrant dans la boîte à fluide de façon étanche aux liquides par des trous ménagés dans une paroi de la boîte à fluide formant collecteur, et comprenant en outre au moins une traverse de montage s'étendant paral­lèlement aux tubes et fixée respectivement à une extrémité de la boîte à fluide, en une région décalée, dans la direc­tion longitudinale des tubes et vers le plan transversal médian de ceux-ci, par rapport au collecteur.

[0003] Dans les échangeurs de chaleur connus de ce type, la boîte à fluide comporte un rebord sur lequel sont fixés, d'une part, le collecteur et d'autre part, des pièces intermé­diaires servant au montage de la traverse, la fixation des­dites pièces intermédiaires s'effectuant par des griffes ou pattes repliées sur le rebord de la boîte à eau.

[0004] Il en résulte que le montage de l'échangeur de chaleur est compliqué puisqu'il faut fixer les pièces intermédiaires entre chaque boîte à fluide et chaque traverse. En outre, les boîtes à fluide doivent être d'un type bien précis dans lequel le collecteur est une pièce indépendante que l'on vient rapporter et fixer sur le bord périphérique de la boî­te à fluide. En outre, dans les échangeurs de chaleur connus de ce type, les fonds qui forment les extrémités boîtes à fluide s'étendent perpendiculairement à la direction longitudinale de la boîte à fluide, c'est-à-dire parallèlement à la direction longitudinale des tubes. Il en résulte que l'encombrement de l'échangeur de chaleur dans le plan défini par la direction longitudinale des tubes et la direction longitudinale des boîtes à fluide est sensiblement celui d'un rectangle. Par conséquent, la largeur de l'échangeur de chaleur, c'est-à-dire sa dimension dans la direction longitudinale des boîtes à fluide, reste constante sur toute sa hauteur, c'est-à-dire sur son étendue dans la direction longitudinale des tubes.

[0005] Il est avantageux dans certains cas, pour loger plus facile­ment le radiateur dans la carrosserie du véhicule, de ré­duire sa largeur à l'une au moins de ses extrémités, notam­ment son extrémité supérieure, sans modifier la largeur du faisceau de tubes et la longueur du collecteur qui ont une influence essentielle sur la capacité d'échange thermique.

[0006] Le but de l'invention est de procurer un échangeur de cha­leur permettant un montage particulièrement simple de la ou des traverses sur chaque boîte à fluide, et cela quel que soit le type de boîte à fluide utilisé.

[0007] Un autre but de l'invention est de procurer une structure d'échangeur de chaleur permettant une réduction de largeur locale.

[0008] Ces buts sont atteints selon l'invention, dans un échangeur de chaleur du type défini dans l'introduction, en ce que la traverse est assemblée sur une embase venue de moulage avec la boîte à fluide et reliée par des nervures à la boîte à fluide.

[0009] Du fait que les embases sont venues de moulage avec la boîte à fluide, il n'est pas nécessaire de prévoir de pièce inter­médiaire entre la boîte à fluide et les traverses.

[0010] Il en résulte que le montage de l'échangeur de chaleur est beaucoup plus simple. En outre, la rigidité de l'échangeur de chaleur est accrue du fait que les embases et les nervu­res sont monobloc avec la boîte à fluide.

[0011] Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, l'em­base s'étend parallèlement aux tubes et est reliée à boî­te à fluide par deux nervures parallèles. Avantageusement, ces nervures ont la forme d'un triangle rectangle.

[0012] L'invention s'applique à tout type de boîte à fluide en ma­tière plastique, notamment à celles comportant une paroi tubulaire dont une portion forme collecteur. Dans ce type de boîte à fluide, l'une des extrémités de la paroi tubulai­re, qui forme fond, est venue de moulage, tandis que l'autre extrémité est ouverte pour recevoir un couvercle formant fond.

[0013] L'invention s'applique également aux boîtes à fluide dans lesquelles les deux fonds d'extrémités sont venus de moulage et dans lesquelles le collecteur est constitué par une autre pièce en matière plastique qui est rapportée et fixée, par exemple par soudage, sur le reste de la boîte à fluide. L'invention peut également s'appliquer à des boîtes à fluide en une seule section ou en deux sections.

[0014] Avantageusement, les deux extrémités de chaque boîte à flui­de sont constituées par des fonds s'étendant obliquement de façon que la longueur de la boîte à fluide soit moindre dans sa zone longitudinale opposée au collecteur que dans la zone longitudinale du collecteur, ce qui permet de dimi­nuer localement l'encombrement en largeur de l'échangeur de chaleur.

[0015] Dans la description détaillée qui suit, donnée à titre d'e­xemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels:

- la figure 1 est une vue de face d'un radiateur conforme à l'invention;

- la figure 2 est une vue en coupe, longitudinale de l'une des sections tubulaires formant la boîte à fluide supérieure du radiateur de la figure 1;

- la figure 3 est une vue en bout de la section tubulaire de la figure 2.

[0016] Le radiateur représenté à la figure 1 présente, vu de face selon la figure 1, la forme générale d'un rectangle dont les côtés s'étendent verticalement et horizontalement. Il comprend essentiellement un faisceau de tubes parallèles 1 dirigés verticalement et répartis régulièrement en plu­sieurs rangées sur la largeur du radiateur. Pour simplifier le dessin, deux tubes 1 seulement sont représentés à la fi­gure 1 au voisinage de l'un des bords verticaux du radia­teur. Les extrémités des tubes 1 débouchent dans des boîtes à fluide, par exemple des boîtes à eau, de forme générale tubulaire 2-1, 2-2, s'étendant respectivement selon les côtés horizontaux supérieur et inférieur du radiateur.

[0017] Chacune des boîtes à fluide est, dans l'exemple, formée de deux sections tubulaires 20 moulées en matière plastique et assemblées entre elles par soudage. Chaque section tubu­laire 20 qui est moulée en une seule pièce présente, comme le montrent les figures 2 et 3, une paroi tubulaire 21, un fond 22 fermant l'une des extrémités de la paroi 21, une embase d'assemblage 23 s'étendant parallèlement aux tubes 1 et deux nervures 24 reliant l'embase 23 à la paroi tubu­laire 21. Ces deux nervures sont parallèles et ont la forme générale d'un triangle rectangle (figure 2).

[0018] L'extrémité 25, opposée au fond 22, de la paroi tubulaire est ouverte. Deux sections 20 sont soudées l'une à l'autre par friction par leurs faces extrêmes 26 entourant l'ouver­ture 25, réalisant ainsi une boîte à fluide tubulaire fermée à ses deux extrémités par les fonds obliques 22.

[0019] La paroi tubulaire 21 de chaque boîte à fluide comprend une portion de paroi plane 27 formant collecteur, traversée de façon étanche aux liquides par les extrémités des tubes 1 de manière connue en soi. Les fonds obliques 22 sont orien­tés de telle sorte que la longueur de la boîte à fluide, c'est-à-dire la largeur du radiateur, va en diminuant depuis le plan du collecteur vers la partie opposée à celui-ci de la paroi tubulaire 21, c'est-à-dire vers l'extrémité supé­rieure ou inférieure du radiateur. Les angles de ceux-ci sont donc chanfreinés, ce qui facilite son logement dans la carrosserie du véhicule. Les embases 23 des sections tu­bulaires 20 servant à l'assemblage de celles-ci à des tra­verses profilées 3 s'étendant selon les côtés verticaux du radiateur. Chaque traverse 3 comprend un dos 30 formant la face latérale correspondante du radiateur et deux ailes 31 s'étendant selon les faces principales de celui-ci. Les tra­verses 3 servent à renforcer la structure du radiateur et à monter celui-ci sur le véhicule par l'intermédiaire de pattes 41 et 42 qui y sont fixées.

[0020] La face interne des dos 30 s'appuie sur des nervures hori­zontales 50 et des nervures verticales 51 appartenant à l'embase 23 et définissant, par leurs sommets, un plan d'appui 52 pour les traverses (figures 2 et 3). Le plan d'appui 52 est perpendiculaire à la direction longitudinale des boîtes à fluide, donc parallèle à la direction longitudinale des tubes 1. Chaque embase 23 est traversée par quatre trous 53 entourés de bossages 54 qui se terminent dans le plan d'appui 52. Ces trous 53 et des trous correspondants ménagés dans le dos des traverses permettent l'assemblage de ces dernières aux boîtes à fluide par des éléments d'assemblage 6 tels que des rivets ou vis par exemple.

[0021] Pour permettre au radiateur d'être chanfreiné par les fonds obliques 22, chaque embase 23 est décalée, par rapport à la paroi tubulaire 21, en direction du plan transversal mé­dian M des tubes 1 (figure 1). Plus précisément, l'embase se trouve du côté du plan M par rapport au plan du collec­teur 27. Des nervures 24 s'étendant sensiblement selon les deux faces principales du radiateur respectivement assurent une liaison rigide de l'embase à la paroi tubulaire 21. Cha­que nervure 24 a la forme d'un triangle rectangle dont un côté de l'angle droit est confondu avec un côté vertical de l'embase et dont l'autre correspond à une partie du côté longitudinal du collecteur. L'hypoténuse du triangle rectan­gle forme un côté libre de la nervure.

[0022] Les boîtes à fluide 2-1 et 2-2 sont liées l'une à l'autre dans leur région médiane par deux tirants 55 traversant des trous ménagés dans des bossages 56 prévus sur les parois tubulaires des sections tubulaires 20. Ces tirants 55 sup­portent les efforts longitudinaux dus à la tendance à la flexion des boîtes à fluide lorsque le radiateur est plein de fluide sous pression, et évitent ainsi que des forces d'arrachement s'exercent sur les soudures des extrémités 25 des sections tubulaires. L'une des extrémités 57 de cha­que tirant est repliée à angle droit et s'appui sur un bos­sage 56, tandis que l'extrémité opposée 58 est filetée et coopère avec un écrou 59 qui est serré sur un autre bossage 56.

[0023] Bien que l'invention ait été décrite en référence particu­ lière à un échangeur de chaleur comportant deux boîtes à fluide formées chacune de deux sections tubulaires reliées bout à bout, elle s'applique également à des échangeurs de chaleur dont chaque boîte à fluide est formée d'une seule section, tubulaire ou non.

[0024] Elle s'applique également à des échangeurs de chaleur com­portant une ou deux traverses.

Revendications

1. Echangeur de chaleur du type comprenant un faisceau de tubes parallèles (1) et, à au moins une extrémité de celui-­ci, une boîte à fluide (2-1, 2-2), en matière plastique, les extrémités des tubes (1) pénétrant dans la boîte à flui­de de façon étanche aux liquides par des trous ménagés dans une paroi de la boîte à fluide formant collecteur (27), et comprenant en outre au moins une traverse de montage (3) s'étendant parallèlement aux tubes et fixée à une extrémité de la boîte à fluide en une région décalée,dans la direction longitudinale des tubes et vers le plan transversal médian (M) de ceux-ci, par rapport au collecteur, caractérisé en ce que la traverse est assemblée sur une embase (23) venue de moulage avec la boîte à fluide et reliée par des nervures (24) à la boîte à fluide.

2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractéri­sé en ce que l'embase (23) s'étend parallèlement aux tu­bes (1).

3. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'embase (23) est reliée à la boîte à fluide (2-1, 2-2) par deux nervures parallèles (24).

4. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les nervures (24) ont la forme d'un triangle rectangle.

5. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la boîte à fluide (2-1, 2-2) comporte une paroi tubulaire (21) dont une portion forme collecteur (27), caractérisé en ce que les nervures (24) sont reliées à ladi­te paroi tubulaire.

6. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boîte à fluide comporte deux sections tubulaires (20), dont au moins une extrémité (25) est ouverte, assemblées par soudage entre elles.

7. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les deux extrémités de la boîte à fluide sont fermées par des fonds (22) s'étendant oblique­ment de façon que la longueur de la boîte à fluide soit moindre dans sa zone longitudinale opposée au collecteur (27) que dans la zone longitudinale dudit collecteur.

8. Echangeur de chaleur comportant deux boîtes à fluide, caractérisé en ce que chaque boîte à fluide comporte des embases selon l'une des revendications 1 à 5.

Dessins