Echangeur de chaleur, en particulier radiateur d'air de suralimentation pour véhicule automobile

Abstract

 L'échangeur de chaleur de l'invention comprend une plaque collectrice qui présente une paroi (16) dans laquelle sont ménagés des trous (18) propres à recevoir les extrémités (20) des tubes (22) d'un faisceau, la paroi de la plaque collectrice formant des collets (24) autour des trous et présentant un amincissement localisé (A) dans une région choisie entourant chaque collet (24) pour permettre un débattement axial du collet par rapport au reste de la plaque collectrice sous l'effet des variations de longueur du tube (22) par suite de différences de dilatation thermique.
Application notamment aux échangeurs d'air de suralimentation pour moteurs turbocompressés de véhicules automobiles.

Description

[0001] L'invention concerne un échangeur de chaleur pouvant être réalisé en particulier sous la forme d'un radiateur d'air de suralimentation pour véhicule automobile.

[0002] L'échangeur de chaleur de l'invention est du type comprenant une plaque collectrice qui présente une paroi dans laquelle sont ménagés des trous propres à recevoir les extrémités des tubes d'un faisceau, la paroi de la plaque collectrice étant configurée de manière à former des collets autour des trous en vue d'une liaison par brasage avec les tubes.

[0003] Dans les échangeurs de chaleur de ce type, la plaque collectrice est coiffée par une boîte collectrice de manière à fournir une chambre propre à être parcourue par un fluide qui circule également dans les tubes du faisceau.

[0004] Habituellement, on prévoit deux boîtes collectrices respectivement aux deux extrémités du faisceau de tubes.

[0005] Pour certains types d'échangeurs de chaleur, notamment dans le cas de radiateurs d'air de suralimentation, les tubes sont parcourus par un fluide qui peut subir des écarts de température importants qui entraînent par conséquent des différences de dilatation importantes.

[0006] Ces différences de dilatation peuvent engendrer des contraintes au niveau de la liaison par brasage entre les extrémités des tubes et la plaque collectrice. Ces contraintes peuvent même engendrer une rupture de la liaison, d'où un risque de fuites.

[0007] L'invention a notamment pour but de surmonter cet inconvénient.

[0008] Elle propose en conséquence un échangeur de chaleur du type défini en introduction, dans lequel la paroi de la plaque collectrice présente un amincissement localisé dans une région choisie entourant chaque collet pour permettre un débattement axial du collet par rapport au reste de la plaque collectrice sous l'effet des variations de longueur du tube par suite de différences de dilatation thermique.

[0009] Ainsi, le collet est raccordé au reste de la plaque collectrice par une région où la paroi de la plaque collectrice est amincie, ce qui permet une déformation de la paroi et, par conséquent, un débattement axial du collet.

[0010] De ce fait, le collet suit le déplacement de l'extrémité du tube en fonction des différences de dilatation thermique.

[0011] En conséquence, la brasure ne subit plus de contraintes et ne risque plus d'entraîner de fuites au niveau du raccordement entre le collet et l'extrémité du tube.

[0012] Selon une autre caractéristique de l'invention, cet amincissement localisé est réalisé dans une région annulaire qui présente une forme homologue de celle du collet.

[0013] Chaque collet se rattache avantageusement au reste de la plaque collectrice par un pli annulaire ayant sensiblement une section en U et présentant une branche qui constitue le collet et une autre branche qui constitue une branche de rattachement.

[0014] En pareil cas, cet amincissement localisé est réalisé dans cette branche de rattachement.

[0015] Selon une autre caractéristique de l'invention, cet amincissement localisé est effectué par matriçage ou enlèvement de matière, soit sur une face de la paroi de la plaque collectrice, soit sur les deux faces de la paroi de la plaque collectrice.

[0016] L'invention s'applique en particulier à un échangeur de chaleur dans lequel la plaque collectrice et les tubes sont en aluminium.

[0017] Dans une forme de réalisation de l'invention, dans laquelle le collet a une forme allongée propre à recevoir un tube plat, l'amincissement localisé est effectué dans une région de forme allongée, homologue de celle du collet.

[0018] L'échangeur de chaleur de l'invention est particulièrement réalisable sous la forme d'un radiateur d'air de suralimentation destiné à refroidir un flux d'air alimentant un moteur turbocompressé.

[0019] Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :

• la figure 1 est une vue partielle en perspective d'un échangeur de chaleur selon l'invention;
• la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1, avec coupe selon la ligne II-II de la figure 1;
• la figure 3 est une vue en coupe partielle d'une plaque collectrice dans une première forme de réalisation; et
• la figure 4 est une vue en coupe partielle d'une plaque collectrice selon une autre forme de réalisation.

[0020] L'échangeur de chaleur représenté aux figures 1 et 2 comprend une plaque collectrice 10 qui présente une âme 12 de forme générale rectangulaire munie de deux bords longitudinaux 14 repliés sensiblement à angle droit, pour permettre à la plaque collectrice 10 d'être coiffée par une paroi de boîte collectrice (non représentée) et délimiter une chambre propre à être parcourue par un fluide.

[0021] La plaque collectrice 10 comporte une paroi métallique 16, par exemple en aluminium, qui est emboutie pour former l'âme 12 et les bords longitudinaux 14.

[0022] Par ailleurs, dans l'âme 12 sont ménagés une pluralité de trous 18 qui, dans l'exemple, ont une forme oblongue sensiblement rectangulaire dont la longueur s'étend transversalement à l'âme 12, c'est-à-dire perpendiculairement aux bords longitudinaux 14.

[0023] Les trous 18 sont disposés suivant-une seule rangée et sont régulièrement espacés entre eux.

[0024] Chaque trou 18 est propre à recevoir une extrémité 20 d'un tube 22, dans l'exemple un "tube plat", qui présente une section externe adaptée à celle de la section interne du trou 18.

[0025] Les tubes 22 sont métalliques, par exemple en aluminium, et leurs extrémités 20 sont destinées à être reliées par brasage à la paroi 16 de la plaque collectrice 10.

[0026] Pour faciliter cette liaison, chaque trou 18 est bordé par un collet 24 obtenu par déformation de la paroi 16. Ce collet s'étend sur une longueur axiale supérieure à l'épaisseur de la paroi 16 pour permettre une meilleure liaison par brasage entre l'extrémité du tube et la plaque collectrice.

[0027] Dans l'exemple où cet échangeur de chaleur est utilisé comme radiateur d'air de suralimentation, les tubes 22 sont parcourus par un flux d'air qui peut subir des variations de température importantes, d'où il résulte des variations de dilatation du tube pouvant entraîner une contrainte au niveau de la liaison par brasure entre l'extrémité du tube et le collet correspondant.

[0028] Pour éviter cet inconvénient, l'invention prévoit des moyens pour permettre un débattement du collet par rapport à l'âme 12 de la plaque collectrice.

[0029] Dans la forme de réalisation de la figure 3, à laquelle on se réfère maintenant, chaque collet 24 se rattache à l'âme 12, c'est-à-dire au reste de la plaque collectrice 10, par un pli annulaire 26 qui présente un contour homologue de celui du collet et qui présente, en section, sensiblement la forme d'un U.

[0030] Ce U comporte une première branche qui constitue le collet et une autre branche 28 qui constitue une branche de rattachement à l'âme 12. Cette branche 28 présente un amincissement localisé A au niveau duquel l'épaisseur de la paroi de la plaque est plus faible qu'au niveau de l'âme 12.

[0031] Dans la forme de réalisation de la figure 3, cet amincissement localisé est obtenu par matriçage ou enlèvement de matière à partir de la face extérieure 30 de la plaque collectrice 10, alors que sa face intérieure 32 n'a pas subi d'enlèvement de matière.

[0032] Dans la forme de réalisation de la figure 4, à laquelle on se réfère maintenant, la configuration de la plaque collectrice est sensiblement identique à celle de la figure 3.

[0033] La seule différence réside dans le fait que l'amincissement A présente une épaisseur plus réduite.

[0034] Ceci résulte du fait qu'un enlèvement de matière supplémentaire a été effectué à partir de la face intérieur 32, comme montré par une gorge annulaire 34 qui entoure le collet 24.

[0035] Dans l'une ou l'autre des formes de réalisation précédentes, si le tube 22 se dilate dans le sens de la longueur, le collet 24 pourra se débattre, dans la direction de la flèche F, par rapport à l'âme 12 du fait de l'amincissement A réalisé dans l'épaisseur de la paroi et dans une région annulaire entourant le collet.

[0036] Il en résulte que la liaison par brasage (non représentée) entre l'extrémité 20 du tube et le collet 24 ne subira pas de contraintes susceptibles d'entraîner une fissuration ou une rupture de la brasure.

[0037] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite précédemment à titre d'exemple.

[0038] Elle s'applique en particulier à d'autres types d'échangeurs de chaleur présentant des tubes de sections différentes et pouvant être utilisés dans d'autres applications que les radiateurs d'air de suralimentation.

Revendications

1. Echangeur de chaleur du type comprenant une plaque collectrice (10) qui présente une paroi (16) dans laquelle sont ménagés des trous (18) propres à recevoir les extrémités (20) des tubes (22) d'un faisceau, la paroi de la plaque collectrice étant configurée de manière à former des collets (24) autour des trous (18) en vue d'une liaison par brasage avec les tubes (20),
caractérisé en ce que la paroi (16) de la plaque collectrice présente un amincissement localisé (A) dans une région choisie (28) entourant chaque collet (24) pour permettre un débattement axial du collet par rapport au reste de la plaque collectrice (10) sous l'effet des variations de longueur du tube par suite de différences de dilatation thermique.

2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amincissement localisé (A) est réalisé dans une région annulaire (28) qui présente une forme homologue de celle du collet (24).

3. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel chaque collet (24) se rattache au reste de la plaque collectrice (10) par un pli annulaire (26) ayant sensiblement la forme d'un U ayant une branche qui constitue le collet et une autre branche (28) qui constitue une branche de rattachement, caractérisé en ce que l'amincissement localisé (A) est réalisé dans cette branche de rattachement (28).

4. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'amincissement localisé (A) est effectué par matriçage ou enlèvement de matière sur une face (30) de la paroi (16) de la plaque collectrice (10).

5. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'amincissement localisé (A) est effectué par matriçage ou enlèvement de matière sur les deux faces (30, 32) de la plaque collectrice (10).

6. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la plaque collectrice (10) et les tubes (22) sont en aluminium.

7. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel chaque collet (24) a une forme allongée propre à recevoir un tube plat (22), caractérisé en ce que l'amincissement localisé est effectué dans une région de forme allongée (28), homologue de celle du collet (24).

8. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il constitue un radiateur d'air de suralimentation.

Dessins