Plaque collectrice pour échangeur de chaleur à tubes et boîtes à eau

Abstract

 Plaque collectrice pour échangeur de chaleur à tubes de circulation engagés dans des collets de la plaque collectricte recouverte par une boîte à eau dans laquelle la plaque collectrice présente, d'une part, une moulure périphérique (4) coopérant avec la partie inférieure (6) de la boîte à eau (3) à laquelle elle est reliée rigidement pour former avec celle-ci une poutre creuse et, d'autre part, un fond de collecteur (2) dans lequel sont emboutis et perforés des passages de tubes (10) délimités par des collets (9) auxquels sont brasés les tubes (1) et entre lesquels sont ménagées des rainures transversales (11).

Description

[0001] La présente invention concerne un nouveau type de plaques collectrices pour échangeurs à tubes et dissipateurs, tels que les radiateurs de refroidissement de moteurs de véhicules. Elle s'applique plus particulièrement aux radiateurs destinés aux véhicules lourds ; en raison de leurs grandes dimensions, les dilatations thermiques prennent une amplitude particulièrement importante, alors qu'une forte liaison des boîtes à eau et des joues latérales, visant à former un cadre rigide donc ne permettant pas les dilatations, est prévue pour améliorer la tenue mécanique de ces appareils soumis en service à des conditions sévères et dont on exige une durée de vie particulièrement longue.

[0002] On se propose aussi, dans le cadre de l'invention, d'obtenir une plaque collectrice qui peut être mise en oeuvre pour réaliser des échangeurs à plusieurs passes, c'est-à-dire dans lesquels le liquide à refroidir s'écoule dans un même sens ou, au contraire, selon une ou plusieurs épingles.

[0003] Conformément à l'invention, la plaque collectrice pour échangeurs de chaleur présente, d'une part, une rainure périphérique coopérant avec la partie inférieure de la boîte à laquelle elle est reliée par tout moyen connu dans l'industrie des échangeurs de chaleur et assurant la rigidité longitudinale de la plaque de façon complémentaire à celle que procure la boîte en forme de poutre creuse et, d'autre part, une partie dite "fond de collecteur" dans laquelle sont emboutis et perforés les passages de tubes, munis de collets auxquels sont brasés les tubes, et entre lesquels sont ménagées des rainures transversales grâce auxquelles la plaque collectrice peut absorber des dilatations différentielles qui engendrent des contraintes préjudiciables ne devant pas apparaître dans les joints brasés.

[0004] Les diverses caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description et du dessin annexé d'un exemple de réalisation consistant, de façon non limitative, en une plaque collectrice pour échangeur à boîte sertie sur la plaque par l'intermédiaire d'un joint souple.

[0005] La fig. 1 est une coupe-élévation partielle d'un échangeur de chaleur comportant une plaque collectrice suivant l'invention.

[0006] La fig. 2 est une perspective partielle illustrant l'intérieur de la plaque collectrice.

[0007] La fig. 3 est un plan partiel vu de dessus de la plaque collectrice.

[0008] La fig. 4 est une superposition de coupes vues suivant les lignes IV, IVa, IVb de la fig. 3.

[0009] La fig. 5 est une perspective partielle de la plaque collectrice coupée suivant la ligne IVb de la fig. 3 et munie d'un joint d'étanchéité.

[0010] La fig. 6 est une coupe partielle également vue suivant la ligne IVb de la fig. 3 montrant l'aspect du joint -lorsqu'une boîte à eau est mise en place sur la plaque collectrice.

[0011] La fig. 7 est une coupe partielle du joint apparaissant à la fig. 6 lorsque celui-ci n'est pas comprimé.

[0012] La fig. 1 illustre partiellement un échangeur de chaleur comportant des tubes de circulation 1, une plaque collectrice 2 et une boîte à eau 3 recouvrant la plaque collectrice 2. La plaque collectrice 2 est conformée de façon connue pour délimiter à sa périphérie une gorge 4 qui est destinée à recevoir un joint déformable 5, par exemple en élastomère, ce joint étant plaqué dans le fond de la gorge 4 par le bord inférieur 6 de la boîte à eau, bord qui forme sur son dessus un talon 7 sur lequel est repliée une pince 8.

[0013] La plaque collectrice est conformée, par exemple emboutie, pour présenter des collets 9 suivant une ou plusieurs rangées, ces collets délimitant chacun un passage de tube 10 dans lequel est engagée l'extrémité d'un tube 1.

[0014] Comme l'illustre le dessin, des rainures 11 sont formées transversalement dans la plaque collectrice entre chaque collet ou rang de collets 9.

[0015] Comme le montre le dessin dans la vue en perspective de la fig. 2 et celle des coupes représentées à la fig. 4 qui est prise suivant la ligne IV de la fig. 3, les rainures sont formées jusqu'à la paroi interne délimitant la gorge 4 en se terminant par un arrondi 11a. Le dessin montre, aussi, que les rainures 11 tournent leur concavité vers l'intérieur de la plaque collectrice, c'est-à-dire vers la boîte à eau.

[0016] La profondeur des rainures 11 est choisie de préférence pour être supérieure à l'épaisseur e de la plaque collectrice mais inférieure au double de cette épaisseur e.

[0017] Les rainures ci-dessus forment en quelque sorte un gaufrage entre chaque tube ou rang de tubes, ce qui confère à la plaque collectrice une flexibilité rendant possible sa déformation entre les tubes ou .rang de tubes consécutifs tout en assurant par contre une rigidification de la plaque collectrice au voisinage de sa partie qui délimite la moulure en forme de gorge 4. De cette manière, la partie de la plaque collectrice qui délimite les collets peut subir des déformations de petite amplitude dues à des dilatations différentielles entre les tubes sans que ces déformations soient transmises à la partie délimitant la moulure en forme de gorge qui est, au contraire, rigidifiée par l'extrémité arrondie des rainures. Ainsi, la gorge est formée dans un cadre rigide faisant que le joint 5 peut être maintenu sous une pression uniforme par la pince 8, quelles que soient les conditions de fonctionnement de l'échangeur.

[0018] Il est avantageux, comme le montre le dessin, qu'au moins une des rainures, celle désignée par 11₁, soit formée pour déboucher sur une partie de paroi 4a de la gorge 4 qui ne présente pas l'arrondi 11a mais au contraire une pente plus accentuée, par exemple de 60° par rapport à l'horizontale. La rainure 11 est destinée dans l'exemple de réalisation présenté à contenir un joint de cloison 5a (fig. 5, 6 et 7) qui est destiné à assurer l'étanchéité entre une cloison 12 que forment intérieurement la boîte à eau 3 et la plaque collectrice 2 lorsque l'échangeur est du type à plusieurs passes. De façon plus générale, la rainure coopère avec une cloison séparant deux compartiments de la boîte.

[0019] Il est avantageux, ainsi que l'illustre la fig. 7, que le joint de cloison 5a soit formé en une seule pièce avec le joint 5 et qu'il présente une partie renflée 5b (fig. 7) correspondant au bord incliné 4a prolongeant de chaque côté la rainure 11₁.

[0020] Cette conformation a pour effet que le dessous 6 de la boite à eau déforme fortement le joint au niveau du renflement en l'amenant ainsi à être appliqué étroitement tant contre la partie inférieure de la boite à eau que contre le fond de la rainure 11₁ et la paroi en pente 4a,

Revendications

1 - Plaque collectrice pour échangeur de chaleur à tubes de circulation engagés dans des collets de la plaque collectrice recouverte par une boîte à eau, la plaque collectrice présentant une gorge périphérique (4) coopérant avec la partie inférieure (6) de la boîte à eau (3) à laquelle elle est reliée rigidement pour former avec celle-ci une poutre creuse, caractérisée par un fond de collecteur (2) dans lequel sont emboutis et perforés des passages de tubes (10) délimités par des collets (9) auxquels sont brasés des tubes (1) et entre lesquels sont ménagées des rainures transversales (11).

2 - Plaque collectrice suivant la revendication 1, carac--térisée-en-ce que les rainures s'étendent transversalement jusqu'à la paroi interne délimitant la gorge périphérique (4).

3 - Plaque collectrice suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les rainures transversales s'achèvent dans un arrondi (11a) formé entre le fond de la plaque collectrice et la paroi interne de=la gorge périphérique.

4 - Plaque collectrice suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'une au moins des rainures (11) s'étend jusqu'à des bords inclinés (4a) menant vers le fond de la gorge (4) pour l'appui d'un joint transversal relié à un joint périphérique disposé dans la gorge.

5 - Plaque collectrice suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les bords inclinés (4a) forment un angle d'environ 60° avec l'horizontale.

6 - Plaque collectrice suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la profondeur des rainures est supérieure à l'épaisseur e de la plaque collectrice et inférieure au double de cette épaisseur.

7 - Plaque collectrice suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le joint périphérique est d'une seule pièce avec au moins un joint de cloison transversal correspondant à chaque rainure ouvrant au niveau des bords inclinés, lesdits joints de cloison présentant un renflement à leur état de repos, ce renflement s'étendant sensiblement en regard de chaque bord incliné.

8 - Plaque collectrice suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les passages de tubes sont délimités par des collets saillants.

Dessins