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WO2020099808A1 - Tube pour échangeur de chaleur - Google Patents

Tube pour échangeur de chaleur Download PDF

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WO2020099808A1
WO2020099808A1 PCT/FR2019/052732 FR2019052732W WO2020099808A1 WO 2020099808 A1 WO2020099808 A1 WO 2020099808A1 FR 2019052732 W FR2019052732 W FR 2019052732W WO 2020099808 A1 WO2020099808 A1 WO 2020099808A1
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WO
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tube
groove
heat exchanger
profile
end edge
Prior art date
Application number
PCT/FR2019/052732
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English (en)
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WO2020099808A8 (fr
Inventor
Olivier MAQUIN
Xavier MAUCOURANT
Jérôme MOUGNIER
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques filed Critical Valeo Systemes Thermiques
Publication of WO2020099808A1 publication Critical patent/WO2020099808A1/fr
Publication of WO2020099808A8 publication Critical patent/WO2020099808A8/fr

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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
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    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
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    • F28D1/05383—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits
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    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
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    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/02—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction in the form of screens or covers

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 coolant results in in particular by an ineffectiveness of the heat exchanger, the tubes of the heat exchanger no longer comprising cooling fluid circulating inside, thus obliging the user of the motor vehicle to repair the heat exchanger. heat.
  • 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 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 delimiting a duct in which is able to circulate a cooling fluid, the wall being folded to present two edges. opposite ends in a longitudinal direction on either side of a middle part and two upper and lower parts opposite to each other in a vertical direction.
  • the wall of the tube comprises a first groove formed on one of the upper and lower parts in the vicinity of one of the end edges of the tube, the first groove being configured to receive a hooking part of a protective profile of the end edge of the corresponding tube.
  • the tube has a thickness in the vertical direction which is less at the level of the groove than in the rest of the wall formed by a metal sheet folded back on itself.
  • the smaller thickness of the tube at the level of the groove makes it possible to create an anchoring point making it possible to partially accommodate a portion of the profile attachment in order to maintain the profile at the corresponding end edge of the tube.
  • This configuration makes it possible to position a single section facing a single tube of the heat exchanger, and this makes it easier to target the areas of a heat exchanger where it is desired to apply these sections forming a protective element of the corresponding tube.
  • the profile forms an additional thickness of material at the end to be protected of the tube, the thickness of additional material thus forming a protection against possible projections, such as gravel, liable to impact this end of the tube and cause a coolant leak making it necessary to repair or replace the heat exchanger.
  • the profile is located outside the tube. In other words, the profile is not in contact with the cooling fluid circulating inside the tube.
  • This configuration thus makes it possible to be able to dispense with adapting the volume of the conduit in order to obtain an equivalent heat dissipation capacity.
  • positioning an additional thickness of material inside the duct to reinforce the end edge of the tube liable to be impacted by gravel, thus occupying a volume normally occupied by the cooling fluid requires increase the volume of the duct in order to obtain an identical heat dissipation capacity.
  • the material thickness is positioned outside the duct, there is therefore no need to have adapt the volume of the conduit so that the tube has an identical heat dissipation capacity.
  • 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 wall includes a second groove located on the other of the lower and upper parts, the second groove being located at the same distance from the corresponding end edge as the first groove.
  • the wall includes a third groove located at a horizontal face of the rear end of the tube. This configuration ensures the protection of the rear end of the tube against possible projections likely to damage the rear end of the tube.
  • the groove (s) extend along a transverse axis perpendicular to the longitudinal and vertical directions.
  • the groove (s) extends only over part of the transverse dimension of the corresponding end edge of the tube; the profile is fixed to the tube at the end edge exposed to the projection of gravel by an elastic locking operation.
  • the tube has transversely a central portion equipped with the groove or grooves and two transverse end portions arranged transversely on either side of the central portion, the groove or grooves not extending in these end portions transverse.
  • This configuration makes it possible, during the implementation of the tube in a heat exchanger, not to have to modify the configuration of the collecting chambers, located at the transverse ends of the tubes, the collecting chambers making it possible to connect the different tubes of the plurality of heat exchanger tubes so that the coolant can circulate within the heat exchanger within the plurality of tubes.
  • the groove or grooves extends over the entire transverse dimension of the corresponding end edge of the tube, the groove or grooves opening onto the transverse ends of the tube.
  • This configuration makes it possible to maximize the area for fixing the profile to the tube.
  • this configuration makes it possible to manufacture the tube by an extrusion process.
  • This configuration also allows, during assembly of the heat exchanger comprising a tube according to the first aspect of the invention, to insert the profile on the tube by translation along the transverse axis, or by clipping along the 'longitudinal axis.
  • the profile when the profile is clipped onto the front end of the tube, the profile undergoes elastic deformation, along the vertical axis, before returning to its initial state when it is housed partly in the groove, the groove defining a thickness smaller, along the vertical axis, than the thickness of the rest of the front end of the tube.
  • the wall of the tube is made of aluminum. This configuration makes it possible to have a tube made of light material and having a high heat dissipation capacity.
  • the tube is obtained by extrusion.
  • the tube is obtained by successive folding of a metal plate forming the wall, the groove then being obtained by stamping the metal plate before it is folded.
  • the groove can be obtained by machining the wall of the tube, this latter alternative requiring that the groove be configured so that the thickness of the wall at the level of the groove is sufficient to withstand the mechanical forces and the stresses of pressure exerted by the coolant to avoid leakage at the groove.
  • the profile comprises a hooking portion capable of being fixed on the tube and a protective portion extending projecting from the tube.
  • the protective portion may include at least one cavity which extends along the transverse axis.
  • the cavity can be opened, taking the form of a groove. Alternatively, the cavity can be closed.
  • the cavity accommodates an additional protective element.
  • the protective element can be, for example, a thread of silicone or other elastic material to absorb impacts at the front end of the tube.
  • the protective element can also be a metal wire, increasing the resistance of the profile to impacts.
  • the profile is made of metal or plastic or thermoplastic material.
  • the use of a metal profile allows the profile to be brazed to the front end edge of the tube.
  • the profile is then made of aluminum.
  • the profile can also be produced with a thermoplastic elastomer, thus making it possible to absorb the shocks caused by projections in order to reduce the risk of damage to the front end of the tube.
  • the profile can be made from two separate materials.
  • the protective part of the profile is made of a first material and the attachment part is made of a second material having different technical characteristics.
  • the first material is rigid in order to resist the impacts of projections, the second material being elastic, facilitating the deformation of the attachment portion of the profile during insertion of the profile on the front end of the wall .
  • the first material is an elastic material in order to absorb the impacts occurring at the level of the protective part of the profile.
  • the coolant is water or an aqueous solution comprising ethylene glycol.
  • the use of 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 comprising a plurality of tubes arranged in a stack in series, the plurality of tubes comprising at least one tube according 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 thermal exchange with the cooling fluid, the tubes being arranged in the heat exchanger so that the groove or grooves are arranged in the vicinity of a front end edge of the tube, that is to say the end edge intended to be turned towards the front of the vehicle.
  • 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:
  • At least one tube is associated with a profile comprising a hooking part and a protective part arranged in longitudinal projection from the front end edge of the tube, the hooking part being configured to accommodate in the groove or grooves.
  • the profile is fixed to the tube by snap-fastening, the attachment part being elastically deformable to allow it to be housed in the groove or grooves.
  • 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 situated 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 of 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 to avoid the risk of coolant leakage.
  • the heat exchanger comprises at least one fin located between two adjacent tubes.
  • the fin is located at a space in the heat exchanger.
  • the fin 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 one aspect of the invention
  • FIG. 2 is a perspective view of an exemplary embodiment of a tube according to the first aspect of the invention, which is associated with a protective element against the projection of gravel in the form of a profile;
  • FIG. 3 is a perspective view of the tube illustrated in Figure 2, the profile having been removed here to make more clearly visible a groove configured to receive a hooking portion of the profile;
  • FIG. 4 is a perspective view of the profile illustrated in Figure 2;
  • FIG. 5 illustrates a partial perspective view of an alternative embodiment of a tube according to the first aspect of the invention, the tube being shown here without the profile;
  • FIG. 6a, 6b, and 6c illustrate in sectional views three embodiments of a profile capable of being fixed to a tube according to the first aspect of the invention.
  • Figure 1 illustrates a perspective view of an exemplary embodiment of a heat exchanger 10 according to 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 disposed 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 130, 140 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 cooling fluid 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 equipped with a profile forming a means of protection against the projection of gravel and therefore comprising a suitable groove to allow the fixing of this profile, can only be arranged in the lower zone Zb of the heat exchanger, more likely to be impacted by gravel.
  • FIGS. 2 and 3 are perspective views of an exemplary embodiment of a tube according to the first aspect of the invention, the associated profile being illustrated in FIG. 2 and removed in FIG. 3.
  • the tube 20 comprises a wall 21 folded back on itself, thus delimiting a conduit 22 in which a cooling fluid circulates.
  • the tube 20 has, with respect to the first longitudinal axis X, a front end edge 41 and a rear end edge 42 oriented respectively towards the front AV and the rear AR.
  • the tube 20 also includes a middle portion 43 located between the front end edge 41 and the rear end edge 42.
  • the wall 21 forms a tube of substantially rectangular section whose short sides are formed by the edge of front end 41 and rear end edge 42, the front end edge 41 being more directly exposed to gravel projections than the rear end edge 42.
  • the short sides of the tube can be made by a curvature of the wall 21, so as to have a curved shape, curved towards the outside of the tube.
  • the tube 20 has an upper part 44 and a lower part 45 situated opposite the tube 20 relative to the upper part 44, the upper part 44 and the lower part 45 extending mainly along the first plane D and forming the long sides of the substantially rectangular section of the tube. It is understood that the qualification of upper and lower parts formed by the long sides of the tube is here arbitrary to simplify the description and made according to the orientation illustrated in the figures, and it is understood that one or more tubes could be implanted in a vehicle heat exchanger automobile with the upper part facing the ground without departing from the context of the invention.
  • the tube is obtained here by folding a wall 21 and the upper and lower parts and the front and rear end edges are formed in the extension of each other by this same wall.
  • the two end edges are opposite to each other in a longitudinal direction on either side of the middle part 43 and the two upper and lower parts are opposite to each other in a vertical direction .
  • the upper part 44 and the lower part 45 participate in delimiting the conduit 22 along the third vertical axis Z and the front and rear end edges participate in delimiting the conduit 22 along the first longitudinal axis X.
  • the upper part 44 is formed of two portions extending respectively in the extension of an end edge and joining in the middle part 43.
  • the wall 21 is folded back on itself so that a first support leg 51 and a second support leg 52 extend respectively from one of the portions of the upper part along the third vertical axis Z in the direction of the lower part 45.
  • the first support leg 51 and the second support leg 52 are each formed by a termination of the metal plate forming the wall 21 of the tube 20 which extends through the conduit 22.
  • the tube 20 here has a general shape in "B »Defining a conduit 22 which comprises two sub-conduits each extending between the terminations across the conduit and one of the end edges.
  • this configuration allows the tube 20 to withstand the pressure exerted by the cooling fluid, along the third vertical axis Z. More particularly, this conformation makes it possible to avoid deformation of the upper part 44 and / or of the lower part 45 at the middle portion 43, the first support leg 51 and the second support leg 52 being able to provide a physical connection between the upper part 44 and the lower part
  • the tube 20 is associated with a profile 90 which forms a protective element projecting from an end edge of the tube, and more particularly the front end edge 41, that is to say the edge intended to be turned towards the front of the vehicle when the heat exchanger, in which such a tube is installed, is mounted on the vehicle. It is understood that the section 90 makes it possible to protect the tube from any projections, such as gravel, and that it is positioned, relative to the trajectory of these possible projections, upstream from the front end 41 of the tube 20.
  • the profile 90 which will be described in more detail with reference to FIG. 4, forms an additional thickness of material, thus reducing the risk of damage to the front end 41 of the tube 20, projections liable to pierce the wall 21 of the tube 20 and therefore lead to a leak of the cooling fluid circulating inside the duct 22.
  • FIG. 3 illustrates a perspective view of the tube 20 alone to make the attachment means carried by the tube more visible to allow the fixing of the profile 90 opposite the front end edge of the tube.
  • the attachment means carried by the tube 20 consists of at least one first groove 95 formed on one of the lower and upper parts, here the upper part 44, in the vicinity of the end edge to be protected, here the edge of front end of the tube.
  • the groove 95 extends along the second transverse axis Y, namely the axis perpendicular to the longitudinal and vertical directions previously mentioned.
  • the groove 95 extends here continuously, without interruptions, it being understood that an interrupted groove could not be considered to depart from the context of the invention, since it allows cooperation with attachment means carried by a profile forming a protective element against the projection of gravel.
  • the groove 95 extends only over part of the transverse dimension of the front end edge 41 of the tube 20. More particularly, the groove does not open at the ends transverse of the tube and at least a portion of the tube in which the groove does not extend is provided between the transverse end edge of the tube and the corresponding transverse end of the groove.
  • the tube 20 has transversely a central portion 201 equipped with the groove 95 and two transverse end portions 202 arranged transversely of on either side of the central portion, the groove not extending in these transverse end portions.
  • the central portion 201 of the groove 95 can be centered transversely on the tube, being arranged on either side of a central portion 96 of the front end edge 41, and the transverse end portions can have equal transverse dimensions.
  • the illustrated tube is placed in a heat exchanger by being fixed at each of its transverse ends in orifices formed for this purpose in a collecting chamber 130, 140 (visible in Figure 1) inlet / outlet coolant.
  • the transverse dimension can thus be chosen so that the connection in the collecting chamber is made with a part devoid of a groove, so that one does not have to adapt accordingly the shape of the orifices formed in the collecting chamber for questions. sealing.
  • the profile 90 must be fixed to the tube by appropriate latching means.
  • the profile is configured for this purpose to deform elastically and allow it to be taken in the groove.
  • the tube 20 may also include a second groove formed on the lower part 45, said second groove, not visible in FIGS. 2 and 3, being identical to the first groove 95 present on the upper part 44 and participating in forming with the first groove the attachment means carried by the tube.
  • the first groove and the second groove are arranged on their respective part, upper or lower, equidistant from the corresponding end edge, here the front end edge of the tube.
  • the depth of a groove is configured to form a housing adapted to the shape of the profile intended to be housed in the groove. It should be noted that, whatever the depth chosen, the groove forms a blind hole in the corresponding upper or lower part, that is to say a hole which does not open into the duct 22 so as not to compromise the sealing of the coolant flow inside the duct 22. H
  • section 90 capable of being fixed on the tube 20 as illustrated in FIG. 2 and forming a protective element of the tube against the projection of gravel.
  • the profile 90 comprises a protective part 110 and a hooking part 111, these two parts being arranged in continuity with one another along the first longitudinal axis X.
  • the protective part 110 is arranged opposite of the tube 20 on which the profile is fixed, the hooking part 111 being configured to cooperate with the tube to allow the protective part 110 to protrude from the tube and perform its function of protection against projections of gravel .
  • the profile 90 being mounted opposite the front end edge 41 of the tube 20, the protective part is oriented towards the front AV and the attachment part 111 being situated towards the rear AR with respect to the protective part 110.
  • the protective part 110 here has the form of a hollow body defining a cavity 101. More particularly, in the example illustrated in FIG. 4, the protective part 110 is closed and the cavity forms a tube of generally circular cross section along the plane E perpendicular to the transverse direction.
  • the attachment portion 111 has the shape of an elastic clamp defining an opening 112 delimited by two fixing lugs 113.
  • the hooking part in order to cooperate with the front end edge 41 of the tube 20 which has a curved shape towards the outside of the tube, the hooking part has substantially a C shape with the fixing lugs 113 which have a curvature of radius substantially equal to the radius of curvature of the front end edge 41 of the tube 20.
  • the opening 112 extends over the entire transverse dimension of the profile 90, so that this profile 90 can be clipped onto the end edge of the tube.
  • the spacing of the free ends of the fixing lugs 113 should be in the rest position of the profile, that is to say when it is not deformed. elastically, is smaller than the dimension of the front end edge of the tube, so that the engagement of the profile against this edge of the tube generates a separation from each other of the fixing lugs.
  • the fixing lugs 113 tend to return to their original spacing and thus force their free end, if necessary provided with hooks, to come to be housed in the groove or grooves 95, 95 '.
  • the restoring effort of the fixing lugs essentially vertical in the direction of the bringing together of the fixing lugs 113 from one another, tends to press the free ends of the fixing lugs into the corresponding grooves.
  • the attachment part 111 and the fixing part 110 have the same transverse dimension, equal to the corresponding transverse dimension of the groove or grooves made in the tube. It will be understood that it would be possible, without departing from the context of the invention and of this exemplary embodiment, to provide a fixing part which protrudes transversely on either side of the attachment part, to ensure that the protection against the projection of gravel is effective over the entire surface of the tube liable to be impacted, that is to say the surface left free between the collecting chambers of the heat exchanger.
  • Figure 5 illustrates a partial perspective view of an alternative embodiment of a tube 20 according to the first aspect of the invention, the tube 20 being shown without the associated profile.
  • the tube 20 comprises in this variant two grooves 95, 95 'located respectively on the upper part 44 and on the lower part 45 and extending equidistant from the front end edge 41, the grooves 95, 95' being distinguished from which has been previously described in that they extend over the entire transverse dimension of the corresponding end edge 41 of the tube.
  • the section 90 can then be fixed to the front end 41 by clipping, as previously described, or else by a relative translational movement of the profile 90 relative to G front end 41 along the second axis Y, by making the fixing lugs 113 of the profile 90 (visible in Figure 4) by one end of the groove opening onto one of the transverse ends of the tube.
  • This embodiment requires adapting the configuration of the collecting chambers 130, 140 of the heat exchanger 10 in order to ensure the sealing of the heat exchanger i6
  • This embodiment also implies that at least the protective part of the profile has a transverse dimension smaller than that of the groove, so that the protective part extends between the collecting chambers.
  • the tube 20 is produced by bending a metal sheet on itself.
  • the profile 90 can be made of plastic or thermoplastic material and fixed to the tube once the brazing operations of the tube are completed. This fixing of the profile can occur before the assembly of the tube between the collecting chambers of the heat exchanger according to one aspect of the invention, the tube and the profile then forming an assembly subsequently attached to the collecting chambers, or the profile can be fixed after assembly of the tube between the collecting chambers in the heat exchanger, the profile being clipped onto the tubes already in place.
  • this fixing of the profile after assembly of the tube is only possible insofar as the profile is snap-fitted on a groove extending only over part of the transverse dimension of the tube, as illustrated in Figures 2 and 3.
  • the profile 90 can be made of a metallic material, advantageously of the same material as that used for the tube, for example aluminum.
  • the profile can be fixed either before or after the tube brazing operations are carried out.
  • Figures 6a, 6b, and 6c illustrate three embodiments of a profile 90 capable of cooperating with a tube according to the first aspect of the invention as it has just been described.
  • the three embodiments differ from each other only by the configuration of the protective part 110 of the profile 90.
  • the hooking part 111 of the profile is always the same, having a circular arc section of shape complementary to the curved shape of the end edge. before 41 of the tube.
  • the protective part 110 when the latter is made of a material with elastic properties, the protective part 110 can resume its initial shape after the impact of the gravel.
  • the profile 90 according to the embodiment illustrated in Figure 6a comprises a protective portion 110 formed of a longitudinal wall 115.
  • the protective portion prevents the projection of gravel on a central portion of the tube and the portion d
  • the grip also plays a role in protecting the tube for the gravel passed next to the longitudinal wall 115.
  • the profile 90 according to the embodiment illustrated in Figure 6b comprises a protective part 110 which comprises, in accordance with what has been described above in connection with Figure 4, a cavity 101 closed. More particularly, the protective part 110 comprises a general accordion shape extending in the longitudinal extension of the tube, the protective part 110 thus comprising folds of material, allowing a longitudinal deformation of the protective element under the effect of the impact of the gravel, and thus making it possible to absorb the shocks and to prevent the deformation of the tube.
  • the profile 90 according to the embodiment illustrated in FIG. 6c comprises a protective part 110 which this time comprises two cavities 101 successively closed longitudinally.
  • a groove 101a is formed between the folds of the protective part forming these two cavities in order to facilitate the deformation of the cavity located furthest from the tube.
  • a bead of silicone may be placed in the groove 101a in order to prevent the deposition of dirt and still allow the relative displacement of one fold relative to the other under the effect of the impact of gravel.
  • 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 i8
  • a tube for heat exchanger does indeed include a groove in which is housed a specific attachment portion of the profile, the profile being associated to a single tube.
  • the conduit 22 formed in the tube houses an internal insert, in contact with the refrigerant circulating in the conduit so as to increase the contact surface between the tube and the cooling fluid, thus promoting heat dissipation.

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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) délimitant un conduit (22) dans lequel est apte à circuler un fluide de refroidissement, la paroi (21) étant pliée pour présenter deux bords d'extrémité (41, 42) opposés selon une direction longitudinale de part et d'autre d'une partie médiane (43) et deux parties supérieure et inférieure (44, 45) opposées l'une à l'autre selon une direction verticale. La paroi (21) du tube (20) comprend une première rainure (95) ménagée sur l'une des parties supérieure et inférieure (44, 45) au voisinage d'un des bords d'extrémité (41) du tube (20), la première rainure (95) étant configurée pour recevoir une partie d'accroche (111) d'un profilé (90) de protection du bord d'extrémité du tube correspondant. Application aux véhicules automobiles.

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.
Il 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.
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 délimitant un conduit dans lequel est apte à circuler un fluide de refroidissement, la paroi étant pliée pour présenter deux bords d’extrémité opposés selon une direction longitudinale de part et d’autre d’une partie médiane et deux parties supérieure et inférieure opposées l’une à l’autre selon une direction verticale. Selon l’invention, la paroi du tube comprend une première rainure ménagée sur l’une des parties supérieure et inférieure au voisinage d’un des bords d’extrémité du tube, la première rainure étant configurée pour recevoir une partie d’ accroche d’un profilé de protection du bord d’extrémité du tube correspondant.
Le tube comprend une épaisseur selon la direction verticale qui est plus faible au niveau de la rainure que dans le reste de la paroi formée par une feuille métallique repliée sur elle-même. L’épaisseur plus faible du tube au niveau de la rainure permet de créer un point d’ancrage permettant de loger en partie une partie d’ accroche du profilé afin de maintenir le profilé au niveau du bord d’extrémité correspondant du tube.
Cette configuration permet de positionner un unique profilé en regard d’un unique tube de l’échangeur de chaleur, et cela permet de cibler plus facilement les zones d’un échangeur de chaleur où l’on souhaite appliquer ces profilés formant élément de protection du tube correspondant. Le profilé forme une épaisseur supplémentaire de matière au niveau de l’extrémité à protéger du tube, l’épaisseur de matière supplémentaire formant ainsi une protection contre les éventuelles projections, telles que des gravillons, susceptibles d’impacter cette extrémité du tube et de provoquer une fuite du fluide de refroidissement rendant nécessaire la réparation ou le remplacement de l’échangeur de chaleur.
D’autre part, le profilé est situé à l’extérieur du tube. Autrement dit, le profilé n’est pas en contact avec le fluide de refroidissement circulant à l’intérieur du tube. Cette configuration permet ainsi de pouvoir se dispenser d’adapter le volume du conduit afin d’obtenir une capacité de dissipation thermique équivalente. En effet, positionner une épaisseur de matière supplémentaire à l’intérieur du conduit pour renforcer le bord d’extrémité du tube susceptible d’être impacté par les gravillons, occupant ainsi un volume occupé en temps normal par le fluide de refroidissement, impose d’augmenter le volume du conduit afin d’obtenir une capacité de dissipation thermique identique. Lorsque l’épaisseur de matière est positionnée à l’extérieur du conduit, il n’est ainsi pas nécessaire de devoir adapter le volume du conduit pour que le tube possède une capacité de dissipation thermique identique.
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 :
- La paroi comprend une deuxième rainure située sur l’autre des parties inférieure et supérieur, la deuxième rainure étant située à même distance du bord d’extrémité correspondant que la première rainure. Cette configuration permet d’assurer un maintien plus efficace du profilé par rapport au bord d’extrémité du tube qu’il participe à protéger. En effet, le profilé est maintenu par rapport à ce bord d’extrémité par les deux rainures situées alors sur l’une sur la partie supérieure et l’autre sur la partie inférieure du tube.
- La paroi comprend une troisième rainure située au niveau d’une face horizontale de l’extrémité arrière du tube. Cette configuration permet d’assurer la protection de l’extrémité arrière du tube contre d’éventuelles projections susceptibles d’endommager l’extrémité arrière du tube.
- La ou les rainures s’étend selon un axe transversal perpendiculaire aux directions longitudinale et verticale.
- La ou les rainures s’étend uniquement sur une partie de la dimension transversale du bord d’extrémité correspondant du tube ; le profilé est fixé sur le tube au niveau du bord d’extrémité exposé aux projections de gravillons par une opération d’encliquetage élastique.
- Le tube présente transversalement une portion centrale équipée de la ou les rainures et deux portions d’extrémité transversales disposées transversalement de part et d’autre de la portion centrale, la rainure ou les rainures ne s’étendant pas dans ces portions d’extrémités transversales. Cette configuration permet, lors de la mise en œuvre du tube dans un échangeur de chaleur, de ne pas avoir à modifier la configuration des chambres collectrices, localisés aux extrémités transversales des tubes, les chambres collectrices permettant de connecter les différents tubes de la pluralité de tubes de l’échangeur de chaleur de sorte que le fluide de refroidissement puisse circuler au sein de l’échangeur de chaleur à l’intérieur de la pluralité de tubes. - La ou les rainures s’étend sur l’intégralité de la dimension transversale du bord d’extrémité correspondant du tube, la ou les rainures débouchant sur les extrémités transversales du tube. Cette configuration permet de maximiser la zone de fixation du profilé sur le tube. En outre, cette configuration permet de fabriquer le tube par un procédé d’extrusion. Cette configuration permet également, lors de l’assemblage de l’échangeur de chaleur comprenant un tube conforme au premier aspect de l’invention, d’insérer le profilé sur le tube par translation selon l’axe transversal, ou alors par clippage selon l’axe longitudinal. Ainsi, lors du clippage du profilé sur l’extrémité avant du tube, le profilé subit une déformation élastique, selon l’axe vertical, avant de revenir dans son état initial lorsqu’il est logé en partie dans la rainure, la rainure définissant une épaisseur plus faible, selon l’axe vertical, que l’épaisseur du reste de l’extrémité avant du tube.
- La paroi du tube est en aluminium. Cette configuration permet de disposer d’un tube en matériau léger et possédant une capacité de dissipation thermique élevée.
- Le tube est obtenu par extrusion. De manière alternative, le tube est obtenu par pliages successifs d’une plaque métallique formant la paroi, la rainure étant alors obtenue par emboutissage de la plaque métallique avant son pliage. De manière alternative, la rainure peut être obtenue par usinage de la paroi du tube, cette dernière alternative imposant que la rainure soit configurée pour que l’épaisseur de la paroi au niveau de la rainure soit suffisante pour supporter les efforts mécaniques et les contraintes de pression exercées par le fluide de refroidissement afin d’éviter une fuite au niveau de la rainure.
- Le profilé comprend une portion d’ accroche susceptible d’être fixée sur le tube et une portion de protection s’étendant en saillie du tube. La portion de protection peut comporter au moins une cavité qui s’étend selon l’axe transversal. La cavité peut être ouverte, prenant alors la forme d’une gorge. De manière alternative, la cavité peut être fermée. La cavité permet de loger un élément de protection supplémentaire. L’élément de protection peut être, par exemple, un fil de silicone ou autre matériau élastique pour absorber les impacts au niveau de l’extrémité avant du tube. L’élément de protection peut également être un fil métallique, augmentant la résistance du profilé aux impacts.
- Le profilé est en métal ou en matériau plastique ou thermoplastique. L’utilisation d’un profilé en métal permet de braser le profilé sur le bord d’extrémité avant du tube. De manière avantageuse, le profilé est alors en aluminium. Le profilé peut être, par ailleurs, réalisé avec un élastomère thermoplastique, permettant ainsi d’absorber les chocs occasionnés par des projections afin de réduire le risque d’endommagement de l’extrémité avant du tube.
- Le profilé peut être fabriqué en deux matériaux distincts. De manière avantageuse, la partie de protection du profilé est fabriquée dans un premier matériau et la partie d’ accroche est fabriquée dans un deuxième matériau ayant des caractéristiques techniques différentes. Selon une première alternative, le premier matériau est rigide afin de résister aux impacts des projections, le deuxième matériau étant élastique, facilitant la déformation de la partie d’ accroche du profilé lors de l’insertion du profilé sur l’extrémité avant de la paroi. Selon une deuxième alternative, le premier matériau est un matériau élastique afin d’absorber les impacts se produisant au niveau de la partie de protection du profilé.
- 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 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 la ou les rainures est agencée au voisinage d’un bord d’extrémité avant du tube, c’est-à-dire le bord d’extrémité 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. 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 :
- Au moins un tube est associé à un profilé comportant une partie d’ accroche et une partie de protection disposée en saillie longitudinale du bord d’extrémité avant du tube, la partie d’ accroche étant configurée pour loger dans la ou les rainures.
- Le profilé est fixé sur le tube par encliquetage, la partie d’ accroche étant déformable élastiquement pour permettre son logement dans la ou les rainures.
- 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 de 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.
- L’échangeur de chaleur comprend au moins une ailette située entre deux tubes adjacents. Autrement dit, l’ailette est située au niveau d’un espace de l’échangeur de chaleur. L’ailette permet d’augmenter la surface d’échange entre l’échangeur de chaleur et le flux d’air, de sorte que l’on peut améliorer ainsi 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 un aspect de l’invention ;
- la figure 2 est une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’un tube conforme au premier aspect de l’invention, auquel est associé un élément de protection contre la projection de gravillons sous forme d’un profilé ;
- la figure 3 est une vue en perspective du tube illustré à la figure 2, le profilé ayant ici été retiré pour rendre plus clairement visible une rainure configurée pour recevoir une partie d’ accroche du profilé ;
- la figure 4 est une vue en perspective du profilé illustré à la figure 2 ;
- la figure 5 illustre une vue en perspective partielle d’une variante de réalisation d’un tube conforme au premier aspect de l’invention, le tube étant représenté ici sans le profilé ;
- les figures 6a, 6b, et 6c illustrent par des vues en coupe trois modes de réalisation d’un profilé susceptible d’être fixé à un tube conforme au premier aspect de l’invention.
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 130, 140 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 équipés d’un profilé formant moyen de protection contre la projection de gravillons et donc comportant une rainure appropriée pour permettre la fixation de ce profilé, peuvent être uniquement disposés dans la zone basse Zb de l’échangeur de chaleur, plus susceptible d’être impactée par les gravillons. Les figures 2 et 3 sont des vues en perspective d’un exemple de réalisation d’un tube conforme au premier aspect de l’invention, le profilé associé étant illustré sur la figure 2 et retiré sur la figure 3.
Le tube 20 comprend une paroi 21 repliée sur elle-même, délimitant ainsi un conduit 22 dans lequel circule un fluide de refroidissement. Le tube 20 présente, par rapport au premier axe longitudinal X, un bord d’extrémité avant 41 et un bord d’extrémité arrière 42 orientés respectivement vers l’avant AV et l’arrière AR. Le tube 20 comprend également une partie médiane 43 située entre le bord d’extrémité avant 41 et le bord d’extrémité arrière 42. Ainsi, la paroi 21 forme un tube de section sensiblement rectangulaire dont les petits cotés sont formés par le bord d’extrémité avant 41 et le bord d’extrémité arrière 42, le bord d’extrémité avant 41 étant plus directement exposé aux projections de gravillons que le bord d’extrémité arrière 42. Tel qu’illustré sur les figures, les petits côtés du tube peuvent être réalisés par une courbure de la paroi 21, de manière à présenter une forme courbe, bombée vers l’extérieur du tube.
Le tube 20 présente une partie supérieure 44 et une partie inférieure 45 située à l’opposé du tube 20 par rapport à la partie supérieure 44, la partie supérieure 44 et la partie inférieure 45 s’étendant principalement selon le premier plan D et formant les grands côtés de la section sensiblement rectangulaire du tube. On comprend que la qualification de supérieure et inférieure des parties formées par les grands côtés du tube est ici arbitraire pour simplifier la description et faite en fonction de l’orientation illustrée sur les figures, et on comprend qu’un ou plusieurs tubes pourraient être implantés dans un échangeur sur véhicule automobile avec la partie supérieure tournée vers le sol sans que l’on sorte pour autant du contexte de l’invention.
Tel que précisé précédemment, le tube est ici obtenu par pliage d’une paroi 21 et les parties supérieure et inférieure et les bords d’extrémité avant et arrière sont formés dans le prolongement les uns des autres par cette même paroi. Les deux bords d’extrémité sont opposés l’un à l’autre selon une direction longitudinale de part et d’autre de la partie médiane 43 et les deux parties supérieure et inférieure sont opposées l’une à l’autre selon une direction verticale. De la sorte, la partie supérieure 44 et la partie inférieure 45 participent à délimiter le conduit 22 selon le troisième axe vertical Z et les bords d’extrémité avant et arrière participent à délimiter le conduit 22 selon le premier axe longitudinal X.
Plus particulièrement, la partie supérieure 44 est formée de deux portions s’étendant respectivement dans le prolongement d’un bord d’extrémité et se rejoignant dans la partie médiane 43. La paroi 21 est repliée sur elle-même de telle sorte qu’une première jambe d’appui 51 et une deuxième jambe d’appui 52 s’étendent respectivement depuis une des portions de la partie supérieure selon le troisième axe vertical Z en direction de la partie inférieure 45. La première jambe d’appui 51 et la deuxième jambe d’appui 52 sont chacune formée par une terminaison de la plaque métallique formant la paroi 21 du tube 20 qui s’étend à travers le conduit 22. Ainsi, tel qu’illustré, le tube 20 présente ici une forme générale en « B » définissant un conduit 22 qui comporte deux sous-conduits s’étendant chacun entre les terminaisons en travers du conduit et l’un des bords d’extrémité. De plus, cette configuration permet au tube 20 de supporter la pression exercée par le fluide de refroidissement, selon le troisième axe vertical Z. Plus particulièrement, cette conformation permet d’éviter une déformation de la partie supérieure 44 et/ou de la partie inférieure 45 au niveau de la partie médiane 43, la première jambe d’appui 51 et la deuxième jambe d’appui 52 étant apte à assurer une liaison physique entre la partie supérieure 44 et la partie inférieure
45.
Le tube 20 est associé à un profilé 90 qui forme un élément de protection agencé en saillie d’un bord d’extrémité du tube, et plus particulièrement le bord d’extrémité avant 41, c’est-à-dire le bord destiné à être tourné vers l’avant du véhicule lorsque l’échangeur de chaleur, dans lequel un tel tube est implanté, est monté sur le véhicule. On comprend que le profilé 90 permet de protéger le tube d’éventuelles projections, telles que des gravillons, et qu’il est positionné, par rapport à la trajectoire de ces éventuelles projections, en amont de l’extrémité avant 41 du tube 20.
Le profilé 90, qui sera décrit plus en détails en référence à la figure 4, forme une épaisseur de matière supplémentaire, diminuant ainsi le risque d’endommagement de l’extrémité avant 41 du tube 20, projections susceptibles de percer la paroi 21 du tube 20 et donc de conduire à une fuite du fluide de refroidissement circulant à l’intérieur du conduit 22.
Afin de réaliser cette fonction de protection, le profilé 90 est fixé sur le tube correspondant par l’intermédiaire de moyens d’accroche respectivement portés par le tube et par le profilé. La figure 3 illustre une vue en perspective du tube 20 seul pour rendre plus visible les moyens d’accroche portés par le tube pour permettre la fixation du profile 90 en regard du bord d’extrémité avant du tube.
Les moyens d’accroche portés par le tube 20 consiste en au moins une première rainure 95 ménagée sur l’une des parties inférieure et supérieure, ici la partie supérieure 44, au voisinage du bord d’extrémité à protéger, ici le bord d’extrémité avant du tube.
La rainure 95 s’étend selon le deuxième axe transversal Y, à savoir l’axe perpendiculaire aux directions longitudinale et verticale précédemment évoquées.
La rainure 95 s’étend ici de façon continue, sans interruptions, étant entendu qu’on pourrait considérer qu’une rainure interrompue ne sorte pas du contexte de l’invention, dès lors qu’elle permet la coopération avec des moyens d’accroche porté par un profilé formant élément de protection contre la projection de gravillons.
Dans l’exemple de réalisation illustré sur les figures 2 et 3, la rainure 95 s’étend uniquement sur une partie de la dimension transversale du bord d’extrémité avant 41 du tube 20. Plus particulièrement, la rainure ne débouche pas sur les extrémités transversales du tube et au moins une portion du tube dans laquelle la rainure ne s’étend pas est prévue entre le bord d’extrémité transversal du tube et l’extrémité transversale correspondante de la rainure.
De la sorte, le tube 20 présente transversalement une portion centrale 201 équipée de la rainure 95 et deux portions d’extrémité transversales 202 disposées transversalement de part et d’autre de la portion centrale, la rainure ne s’étendant pas dans ces portions d’extrémités transversales.
Plus particulièrement, la portion centrale 201 de la rainure 95 peut être centrée transversalement sur le tube, en étant disposée de part et d’autre d’une partie centrale 96 du bord d’extrémité avant 41, et les portions d’extrémités transversales peuvent présenter des dimensions transversales égales. Il convient de noter que le tube illustré est disposé dans un échangeur de chaleur en étant fixé à chacune de ses extrémités transversales dans des orifices formés à cet effet dans une chambre collectrice 130, 140 (visible sur la figure 1) d’entrée/sortie du fluide de refroidissement. La dimension transversale peut ainsi être choisie pour que la connexion dans chambre collectrice se fasse avec une partie dépourvue de rainure, de telle sorte que l’on ne soit pas obligé d’adapter en conséquence la forme des orifices formés dans chambre collectrice pour des questions d’étanchéité.
On comprend de l’illustration et de la description qui précède de l’exemple de réalisation que le profilé 90 doit être fixé sur le tube par des moyens d’encliquetage appropriés. Tel que cela va être décrit ci-après, le profilé est configuré à cet effet pour se déformer élastiquement et permettre sa prise dans la rainure.
Le tube 20 peut comprendre également une deuxième rainure ménagée sur la partie inférieure 45, ladite deuxième rainure, non visible sur les figures 2 et 3, étant identique à la première rainure 95 présente sur la partie supérieure 44 et participant à former avec la première rainure les moyens d’ accroche portés par le tube. Avantageusement, la première rainure et la deuxième rainure sont agencés sur leur partie respective, supérieure ou inférieure, à égale distance du bord d’extrémité correspondant, ici le bord d’extrémité avant du tube.
La profondeur d’une rainure est configurée pour former un logement adapté à la forme du profilé destiné à venir loger dans la rainure. Il convient de noter que, quelle que soit la profondeur choisie, la rainure forme un trou borgne dans la partie supérieure ou inférieure correspondante, c’est-à-dire un trou ne débouchant pas dans le conduit 22 de manière à ne pas compromettre l’étanchéité de l’écoulement du fluide de refroidissement à l’intérieur du conduit 22. H
On va maintenant décrire, en référence à la figure 4, le profilé 90 apte à être fixé sur le tube 20 tel qu’illustré à la figure 2 et formant élément de protection du tube contre la projection de gravillons.
Le profilé 90 comprend une partie de protection 110 et une partie d’ accroche 111, ces deux parties étant disposées dans la continuité l’une de l’autre selon le premier axe longitudinal X. La partie de protection 110 est disposée à l’opposé du tube 20 sur lequel le profilé est fixé, la partie d’ accroche 111 étant configurée pour coopérer avec le tube pour permettre à la partie de protection 110 de s’étendre en saillie du tube et réaliser sa fonction de protection contre les projections de gravillons. Lorsque le tube et le profilé sont en place dans un échangeur de chaleur monté dans un véhicule, on comprend que, le profilé 90 étant monté en regard du bord d’extrémité avant 41 du tube 20, la partie de protection est orientée vers l’avant AV et la partie d’ accroche 111 étant située vers l’arrière AR par rapport à la partie de protection 110.
La partie de protection 110 présente ici la forme d’un corps creux définissant une cavité 101. Plus particulièrement, dans l’exemple illustré à la figure 4, la partie de protection 110 est fermée et la cavité forme un tube de section globalement circulaire selon le plan E perpendiculaire à la direction transversale.
La partie d’ accroche 111 présente une forme de pince élastique définissant une ouverture 112 délimitée par deux pattes 113 de fixation. Dans l’exemple illustré, afin de coopérer avec le bord d’extrémité avant 41 du tube 20 qui présente une forme courbée vers l’extérieur du tube, la partie d’ accroche présente sensiblement une forme de C avec les pattes 113 de fixation qui présentent une courbure de rayon sensiblement égal au rayon de courbure du bord d’extrémité avant 41 du tube 20. L’ouverture 112 s’étend sur l’intégralité de la dimension transversale du profilé 90, de manière à pouvoir clipper ce profilé 90 sur le bord d’extrémité du tube.
Tel qu’illustré, afin de permettre cette fixation par déformation élastique, il convient que l’écartement des extrémités libres des pattes de fixation 113 dans la position de repos du profilé, c’est-à-dire quand il n’est pas déformé élastiquement, soit plus petit que la dimension du bord d’extrémité avant du tube, de sorte que l’engagement du profilé contre ce bord du tube génère un écartement l’une de l’autre des pattes de fixation. Les pattes de fixation 113 tendent à reprendre leur écartement d’origine et forcent ainsi leur extrémité libre, le cas échéant munies de crochets, à venir se loger dans la ou les rainures 95, 95’. L’effort de rappel des pattes de fixation, essentiellement vertical dans le sens du rapprochement des pattes de fixation 113 l’une de l’autre, tend à plaquer les extrémités libres des pattes de fixation dans les rainures correspondantes.
Dans l’exemple illustré sur la figure 4, la partie d’ accroche 111 et la partie de fixation 110 présentent une même dimension transversale, égale à la dimension transversale correspondante de la ou des rainures réalisées dans le tube. On comprendra que l’on pourrait, sans sortir du contexte de l’invention et de cet exemple de réalisation, prévoir une partie de fixation qui dépasse transversalement de part et d’autre de la partie d’accroche, pour s’assurer que la protection contre la projection de gravillons soit effective sur toute la surface du tube susceptible d’être impactée, c’est-à-dire la surface laissée libre entre les chambres collectrices de l’échangeur de chaleur.
La figure 5 illustre une vue en perspective partielle d’une variante de réalisation d’un tube 20 conforme au premier aspect de l’invention, le tube 20 étant représenté sans le profilé associé.
Le tube 20 comprend dans cette variante deux rainures 95, 95’ situées respectivement sur la partie supérieure 44 et sur la partie inférieure 45 et s’étendant à égale distance du bord d’extrémité avant 41, les rainures 95, 95’ se distinguant de ce qui a été précédemment décrit en ce qu’elles s’étendent sur l’intégralité de la dimension transversale du bord d’extrémité 41 correspondant du tube. Ainsi, les rainures 95, 95’ s’étendent depuis la première extrémité transversale 97 jusqu’à la deuxième extrémité transversale 98 opposée du tube, étant notée que la deuxième extrémité transversale 98 n’est pas visible sur la figure 5. Le profilé 90 peut alors être fixé sur l’extrémité avant 41 par clippage, comme précédemment décrit, ou bien par un mouvement de translation relatif du profilé 90 par rapport à G extrémité avant 41 selon le deuxième axe Y, en faisant pénétrer les pattes de fixation 113 du profilé 90 (visibles sur la figure 4) par une extrémité de la rainure débouchant sur l’une des extrémités transversales du tube.
Ce mode de réalisation nécessite d’adapter la configuration des chambres collectrices 130, 140 de l’échangeur de chaleur 10 afin d’assurer l’étanchéité de l’échangeur de chaleur i6
10 entre les tubes 20 et les chambres collectrices 118, notamment en modifiant le profil des ouvertures réalisées dans chaque chambre collectrice pour recevoir une extrémité transversale des tubes.
Ce mode de réalisation implique également qu’au moins la partie de protection du profilé présente une dimension transversale inférieure à celle de la rainure, pour que la partie de protection s’étende entre les chambres collectrices.
Le tube 20 est réalisé par pliage sur elle-même d’une feuille métallique. Dans ce contexte, le profilé 90 peut être réalisé en matière plastique ou thermoplastique et fixé sur le tube une fois que les opérations de brasage du tube sont terminées. Cette fixation du profilé peut intervenir avant l’assemblage du tube entre les chambres collectrices de l’échangeur de chaleur selon un aspect de l’invention, le tube et le profilé formant alors un ensemble rapporté par la suite sur les chambres collectrices, ou bien la fixation du profilé peut intervenir après l’assemblage du tube entre les chambres collectrices dans l’échangeur de chaleur, le profilé étant clippé sur les tubes déjà en place. Bien entendu, cette fixation du profilé après l’assemblage du tube n’est possible que dans la mesure où le profilé est monté par encliquetage sur une rainure ne s’étendant que sur une partie de la dimension transversale du tube, tel qu’illustré sur les figures 2 et 3.
De manière alternative, le profilé 90 peut être réalisé dans un matériau métallique, avantageusement dans le même matériau que celui utilisé pour le tube, par exemple l’aluminium. Dans ce cas, le profilé peut être fixé indifféremment avant ou après que les opérations de brasage du tube soient réalisées.
Les figures 6a, 6b, et 6c illustrent trois modes de réalisation d’un profilé 90 susceptible de coopérer avec un tube conforme au premier aspect de l’invention tel qu’il vient d’être décrit. Les trois modes de réalisation ne diffèrent les uns des autres que par la configuration de la partie de protection 110 du profilé 90.
Il convient de noter que pour chacun des modes de réalisation illustrés dans ces figures, la partie d’ accroche 111 du profilé est toujours la même, en présentant une section d’arc de cercle de forme complémentaire à la forme bombée du bord d’extrémité avant 41 du tube. Dans chacun des modes de réalisation de la partie de protection 110, lorsque celle-ci est réalisée dans un matériau aux propriétés élastiques, la partie de protection 110 peut reprendre sa forme initiale après l’impact des gravillons.
Le profilé 90 selon le mode de réalisation illustré à la figure 6a comprend une portion de protection 110 formée d’une paroi longitudinale 115. Dans cette configuration, la portion de protection empêche la projection de gravillons sur une portion centrale du tube et la portion d’ accroche joue également un rôle de protection du tube pour les gravillons passés à côté de la paroi longitudinale 115.
Le profilé 90 selon le mode de réalisation illustré à la figure 6b comprend une partie de protection 110 qui comporte, conformément à ce qui a été décrit précédemment en relation avec la figure 4, une cavité 101 fermée. Plus particulièrement, la partie de protection 110 comprend une forme générale en accordéon s’étendant dans le prolongement longitudinal du tube, la partie de protection 110 comportant ainsi des replis de matière, permettant une déformation longitudinale de l’élément de protection sous l’effet de l’impact des gravillons, et permettant donc d’absorber les chocs et d’empêcher la déformation du tube.
Le profilé 90 selon le mode de réalisation illustré à la figure 6c comprend une partie de protection 110 qui comporte cette fois deux cavités 101 fermées successives longitudinalement. Une gorge 101a est ménagée entre les replis de la partie de protection formant ces deux cavités afin de faciliter la déformation de la cavité disposée le plus loin du tube. Le cas échéant, un cordon de silicone pourra être disposé dans la gorge 101a afin d’empêcher le dépôt de saletés et de permettre malgré tout le déplacement relatif d’un repli par rapport à l’autre sous l’effet de l’impact des gravillons.
Ces différents modes de réalisation du profilé 90 comprennent chacun des caractéristiques spécifiques, G utilisation de l’un ou l’autre de ces modes de réalisation étant fonction de contraintes établies que doit pouvoir supporter le tube, et plus particulièrement des contraintes de résistance aux impacts susceptibles d’endommager l’extrémité avant 4L
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 i8
perforation de l’un de ces tubes. Des variantes ici non décrites pourraient être mises en œuvre sans sortir du contexte de l’invention, dès lors qu’un tube pour échangeur de chaleur comprend bien une rainure dans lequel est logé une partie d’ accroche spécifique du profilé, le profilé étant associé à un unique tube. On pourra par exemple prévoir que le conduit 22 formé dans le tube loge un intercalaire interne, au contact du fluide réfrigérant circulant dans le conduit de manière à augmenter la surface de contact entre le tube et le fluide de refroidissement, favorisant ainsi la dissipation thermique.

Claims

REVENDICATIONS
1. Tube (20) pour échangeur de chaleur (10) de véhicule automobile, le tube (20) comprenant une paroi (21) délimitant un conduit (22) dans lequel est apte à circuler un fluide de refroidissement, la paroi (21) étant pliée pour présenter deux bords d’extrémité (41, 42) opposés selon une direction longitudinale de part et d’autre d’une partie médiane (43) et deux parties supérieure et inférieure (44, 45) opposées l’une à l’autre selon une direction verticale, caractérisé en ce que la paroi (21) du tube (20) comprend une première rainure (95) ménagée sur l’une des parties supérieure et inférieure (44, 45) au voisinage d’un des bords d’extrémité (41) du tube (20), la première rainure (95) étant configurée pour recevoir une partie d’ accroche (111) d’un profilé (90) de protection du bord d’extrémité du tube correspondant.
2. Tube (20) selon la revendication précédente dans lequel la paroi (21) comprend une deuxième rainure (95’) située sur l’autre des parties supérieure et inférieure (44, 45), la deuxième rainure (95’) étant située à même distance du bord d’extrémité correspondant que la première rainure (95).
3. Tube (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la ou les rainures (95, 95’) s’étend selon un axe transversal (Y) perpendiculaire aux directions longitudinale et verticale.
4. Tube (20) selon la revendication précédente, dans lequel la ou les rainures (95, 95’) s’étend uniquement sur une partie de la dimension transversale du bord d’extrémité (41) correspondant du tube (20).
5. Tube (20) selon la revendication précédente, dans lequel le tube (20) présente transversalement une portion centrale (201) équipée de la ou les rainures (95, 95’) et deux portions d’extrémité transversales (202) disposées transversalement de part et d’autre de la portion centrale, la rainure ou les rainures ne s’étendant pas dans ces portions d’extrémités transversales.
6. Tube (20) selon la revendication 3, dans lequel la ou les rainures (95, 95’) s’étend sur l’intégralité de la dimension transversale du bord d’extrémité (41) correspondant du tube (20), la ou les rainures (95, 95’) débouchant sur les extrémités transversales du tube.
7. 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 la ou les rainures (95, 95’) est agencée au voisinage d’un bord d’extrémité avant (41) du tube, c’est-à-dire le bord d’extrémité destiné à être tourné vers l’avant du véhicule.
8. Echangeur de chaleur (10) selon la revendication précédente, dans lequel au moins un tube (20) est associé à un profilé (90) comportant une partie d’accroche (111) et une partie de protection (110) disposée en saillie longitudinale du bord d’extrémité avant (41) du tube, la partie d’accroche étant configurée pour loger dans la ou les rainures (95, 95’).
9. Echangeur de chaleur (10) selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel le profilé (90) est fixé sur le tube (20) par encliquetage, la partie d’accroche (111) étant déformable élastiquement pour permettre son logement dans la ou les rainures (95, 95’). îo. Echangeur de chaleur (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le profilé (90) est réalisé en matière plastique ou thermoplastique, le tube étant réalisé par pliage sur elle-même d’une feuille métallique.
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