EP1636533A2 - Echangeur de chaleur comportant un boitier et un faisceau en tole d'aluminium assembles par brasage - Google Patents

Echangeur de chaleur comportant un boitier et un faisceau en tole d'aluminium assembles par brasage

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EP1636533A2
EP1636533A2 EP04767446A EP04767446A EP1636533A2 EP 1636533 A2 EP1636533 A2 EP 1636533A2 EP 04767446 A EP04767446 A EP 04767446A EP 04767446 A EP04767446 A EP 04767446A EP 1636533 A2 EP1636533 A2 EP 1636533A2
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
exchanger according
bundle
heat exchange
housing
Prior art date
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Application number
EP04767446A
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German (de)
English (en)
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EP1636533B1 (fr
Inventor
Carlos Martins
Michel Potier
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Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Thermique Moteur SA
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F9/005—Other auxiliary members within casings, e.g. internal filling means or sealing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0082—Charged air coolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/10—Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/102—Particular pattern of flow of the heat exchange media with change of flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2280/00—Mounting arrangements; Arrangements for facilitating assembling or disassembling of heat exchanger parts
    • F28F2280/08—Tolerance compensating means

Definitions

  • Heat exchanger comprising a housing and a beam of aluminum sheet assembled by soldering
  • the invention relates to heat exchangers, and more particularly to plate heat exchangers for motor vehicles, for example charge air coolers.
  • a heat exchanger comprising a heat exchange bundle constituted by a stack of stamped plates which define between them first circulation channels for the circulation of a gas to be cooled and second circulation channels for circulation. a coolant, the beam being housed in a housing.
  • the plates are assembled by brazing, which results in a variation of the height of the stack of the plates, variation inherent in the assembly method used. Consequently, it is not possible, as in the case of a bundle consisting of tubes, to mount a collector adapted to receive a seal and a molded plastic or aluminum box.
  • the housing To resist the pressure of the gas to be cooled, which can reach several bars and avoid any deformation of the housing walls likely to create air leaks, the housing must be reinforced especially if it is plastic. This problem is all the more crucial as the volume subjected to the pressure of the gas is important. The strengthening of the housing leads to a penalizing congestion.
  • TIG welding of an aluminum foundry box on the bundle is not a design suitable for large series due to weight and cost.
  • the peripheral zone necessary for mounting the box can be penalizing from the point of view of the bulk, especially when the dimensional constraints are severe. .
  • the present invention specifically relates to a heat exchanger that overcomes these disadvantages. These objects are achieved by the fact that it comprises means of catching a clearance between the beam and the housing.
  • the catching means are constituted by a catch-up wedge arranged between the beam and the housing.
  • the housing can be assembled by soldering on the beam on these two faces, which has the effect of stiffening it and giving it good pressure resistance.
  • the housing consists of two half-shells each having a bottom wall and a rim consisting of side wall, the side walls of a half-shell sliding relative to the side walls of the other half-shell.
  • the two parts that make up the housing can move relative to each other so as to adapt to the height of the beam of so that the lower face of the housing is in contact with the bottom of the lower half-shell, while the upper face of the heat exchange bundle is in contact with the bottom wall of the upper half-shell. It is therefore possible to braze the beam with each of the two bottom walls of the upper half-shell and the lower half-shell.
  • the beam is brazed to the housing by four of its faces so that the walls of the housing are held rigidly and can not deviate from the beam. This prevents the appearance of gas leaks.
  • the exchanger made thus allows to retain the advantages of an aluminum design, namely a small footprint, a good resistance to pressure and temperature. In addition, since the exchanger is made of a single material, it is easily recyclable.
  • the slide of the two half-shells is made in a direction perpendicular to the plane of the plates of the heat exchange bundle.
  • the joint plane of the two half-shells is parallel to the plane of the plates.
  • this characteristic is not imperative and that other achievements can be envisaged.
  • the joint plane between the two half-shells is inclined relative to the plates of the heat exchange bundle. This feature allows to leave more room for the implantation of the inlet and outlet pipes of the gas to be cooled.
  • the take-up wedge has a general U-shape comprising a bottom wall disposed between the heat exchange bundle and the housing and two raised edges which take place on either side of the exchange bundle. heat.
  • This embodiment is advantageous because the raised edges make it possible to seal gas leaks that could occur between the heat exchange zone of the beam and the inner wall of the housing.
  • the raised edges are clipped onto the heat exchange bundle.
  • the bottom wall of the catch-up shim has corrugations. These corrugations give it elasticity, which allows the absorption of play between the beam and the housing.
  • the catch-up wedge, and particularly the bottom wall comprise bevelled edges. These beveled edges facilitate the insertion of the catch between the beam and the housing.
  • the housing is larger than the heat exchange bundle on either side of the faces to which it is not soldered so as to clear free spaces which form a collecting box.
  • inlet and an outlet manifold for a gas are larger than the heat exchange bundle on either side of the faces to which it is not soldered so as to clear free spaces which form a collecting box.
  • the beam is brazed on four sides to the housing.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a heat exchanger according to the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view along the section plane II-II of Figure 1;
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the heat exchanger shown in FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 4 is a sectional detail view illustrating the embodiment of the heat exchange bundle;
  • FIG. 5 is a sectional view along the line V-V of Figure 2.
  • FIG. 6 is an external perspective view of a second embodiment of an exchanger according to the present invention.
  • Figure 1 is an external perspective view of a heat exchanger according to the present invention, a charge air cooler in the example shown. It comprises a housing consisting of two i-shells, namely a lower half-shell 4 and an upper half-shell 6 connected along a joint plane 7.
  • the lower half-shell 4 has a generally flat bottom wall 8 of square or rectangular shape and four side walls 9 connected to the bottom wall 8 and substantially perpendicular to the latter.
  • the upper half-shell 6 has a generally flat bottom wall 10 of rectangular or square shape and four side walls 11 connected to the bottom wall 10 and substantially perpendicular to it.
  • the side walls 11 terminate in an enlarged part 13 (FIG. 2) which allows the sliding side to receive side walls 9 of the lower half-shell 4.
  • the length of the enlarged part 13 is provided long enough to allow the half-shells 4 and 6 to adapt to changes in height of the heat exchange bundle 14 (see Figure 5) they contain.
  • An inlet manifold 16 of the charge air is provided on the lower half-shell 4 and an outlet manifold 18 of the charge air is provided on the upper half-shell 6.
  • the charge air enters the exchanger through the inlet pipe 16, as shown by the arrow 17. It reaches in an inlet air box 20 and then passes through the heat exchange bundle 14 whose structure will be described in more detail later by exchanging heat with a cooling fluid. After having passed through the heat exchange bundle 14, the cooled supercharging air arrives in an outlet air box 22, then leaves the charge air cooler through the manifold 18, as shown by the arrow 19.
  • the inlet pipe 16 is made of aluminum sheet. It is attached to the lower half-shell 4.
  • the outlet pipe 18 is made of plastic material and is brazed together, in a single operation, at the same time as the entire heat exchanger in a furnace. brazing.
  • An inlet pipe 23. and an outlet pipe 25 of the coolant are provided on the upper wall of the half-shell 6.
  • the inlet and outlet pipes 23 and 25 are made of aluminum and they are soldered to the upper half-shell.
  • the coolant enters the heat exchange bundle through the inlet manifold 23 as schematized by the arrow 24, traverses the heat exchange bundle 14 by exchanging heat with the charge air, and then returns by the outlet pipe 25 as shown schematically by the arrow 26.
  • the heat exchange bundle 14 ( Figure 3) is constituted by a stack of plates 28 between which are arranged corrugated inserts 29 which enhance the heat exchange between the charge air and the plates.
  • Each plate 28 has a substantially rectangular shape with two small sides 28a and two long sides 28b.
  • Each plate 28 has a bottom wall 31 limited by a peripheral flange 32. Ribs 33 are provided in the bottom wall 31 of each of the plates to delimiting circulation passes for the coolant.
  • the bottom wall 31 and the peripheral rim 32 define a shallow bowl.
  • the plates 28 are grouped in pairs assembled by their peripheral rim 32. In this way, the bowl of the upper plate and the bowl of the lower plate belonging to the same pair of plates are added to form a channel 34 for circulating the cooling fluid.
  • two bosses 36 are formed along a small side 28a of each of the plates 28. The bottom of each boss has a circulation passage 27 for the cooling fluid.
  • the bosses of a pair of plates are supported on the bosses of adjacent pairs of plates.
  • an inlet manifold and an outlet manifold (in FIG. 4, the inlet manifold 38) is provided for the cooling fluid.
  • the cooling fluid enters the beam as shown schematically by the arrow 24 and then circulates in the circulation channels 34 as shown schematically by the arrows 39.
  • the output of the fluid out of the heat exchange bundle 14 is in the opposite direction.
  • the bosses 36 of two pairs of plates also determine between them circulation channels 41 for the gas to be cooled, the supercharging air in the example described.
  • the corrugated spacers 29 disposed in the circulation passages 41 improve the heat exchange. They are in the form of corrugated inserts that extend to the boss 36. There is, therefore, between the side walls 9, 11 of the lower half shell 4 and the upper half shell 6 located along the small side 28a of the heat exchange bundle in which are arranged the bosses 36 of the passages 43 which directly communicate the inlet air box 20 and the outlet air box 22 without the supercharging air through the heat exchange surface materialized by the turbulator generators 29. the passages 43 thus constitute leaks detrimental to the proper functioning of the exchanger.
  • FIG. 3 shows an exploded perspective view of the exchanger shown in FIGS. 1 to 5.
  • the catch-up means are constituted by a catch-up wedge 50 disposed between the heat exchange bundle 14 and an inner wall of the housing.
  • the catch-up wedge is disposed between the short side 28a of the plates 28 along which the bosses 36 (not visible in FIG. 3) are arranged and the inner wall of the casing situated next to these small sides 28a plates.
  • the catch 50 has a generally flat bottom wall 52 and two raised edges 54 substantially perpendicular to the bottom wall 52 and located at each end thereof.
  • the catch 50 has in section the shape of a very elongated U.
  • the raised edges take place on either side of the long sides 28b of the plates 28 of the heat exchange bundle 14.
  • the bottom wall 50 has corrugations 56 whose function is to give it elasticity.
  • the shim 50 has beveled edges 58 at its upper part and at its lower part.
  • the bevelled edges 58 have the function of facilitating the insertion of the catch wedge between the end of the heat exchange bundle 14 and the inner wall of the housing.
  • the raised edges 54 comprise fastening means which make it possible to hold them on the heat-exchange bundle 14.
  • the catch-up wedge 50 is clipped onto the bundle.
  • the raised edges 54 have projections 60 made by stamping and directed towards the heat exchange bundle.
  • the projections 60 are housed in 2005/001366 9 housing (not shown) provided in the beam to receive them.
  • the short sides 28a of the plates of the heat exchange bundle are firmly pressed against the inner walls of the lower half-shell 4 and the upper half-shell 6.
  • the side walls 9 and 11 of the lower and upper half-shells 4 and 6 are secured to the bundle 14 so that they can not deviate from the latter under the effect of the pressure of the supercharging air, which can reach several bars.
  • the lower half-shell and the upper half-shell can slide freely relative to each other a sufficient distance to allow adjustment to changes in height of the stack. plates 28.
  • the adjustment wedge 50 is advantageously arranged along the short side 28a of the plates along which the bosses 36 are formed, the stack of which forms the inlet and outlet collectors of the cooling fluid.
  • the raised edges 54 are designed to have a length sufficient to close the leakage passages 43 located between the end of the corrugated inserts 29 and the side walls 9 and 11 of the two half shells.
  • the upstanding edges 54 must be sufficiently long to partially cover the end of the corrugated tabs 29.
  • the raised edges 54 allow the leakage passages 43 to be closed completely so that the overall thermal efficiency of the the exchanger is improved, which is another advantage of the exchanger according to the invention.
  • the joint plane 7 between the two half-shells 4 and 6 is parallel to the plane of the plates 28 of the heat exchange bundle 14.
  • this characteristic is not not imperative and there is shown in Figure 6 an alternative embodiment of the two half-shells 4 and 6 wherein the joint plane 64 is disposed obliquely relative to the plane of the plates 28.
  • the joint plane 64 can be disposed substantially diagonally with respect to the end walls 65.
  • the inclination of the joint plane 64 is intended to clear enlarged spaces 66 and 68 on the lower half shell 4 and the upper half shell 6 respectively.
  • the enlarged spaces facilitate the implantation of the inlet pipe 60 and the outlet pipe (not visible in Figure 6) of the air to be cooled.

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Description

Echangeur de chaleur comportant un boîtier et un faisceau en tôle d'aluminium assemblés par brasage
L'invention se rapporte aux echangeurs de chaleur, et plus particulièrement aux échangeurs de chaleur à plaques pour les véhicules automobiles, par exemple les refroidisseurs d'air de suralimentation.
Elle concerne plus particulièrement un echangeur de chaleur comportant un faisceau d'échange de chaleur constitué par un empilement de plaques embouties qui déterminent entre elles de premiers canaux de circulation pour la circulation d'un gaz à refroidir et de seconds canaux de circulation pour la circulation d'un liquide de refroidissement, le faisceau étant logé dans un boîtier.
Dans un echangeur de ce type, les plaques sont assemblées par brasage, ce qui se traduit par une variation de la hauteur de l'empilement des plaques, variation inhérente au procédé d'assemblage utilisé. En conséquence, il n'est pas possible, comme dans le cas d'un faisceau constitué de tubes, de monter un collecteur apte à recevoir un joint d'étanchéité et une boîte moulée en matière plastique ou en aluminium.
Afin de résoudre cette difficulté, il est connu (DE 199 90 2504 et JP 102 38 969) de loger le faisceau d'échange de chaleur à l'intérieur d'un boîtier en matière plastique ou en aluminium moulé comportant les tubulures d'entrée et de sortie des fluides et de fermer ce boîtier par un couvercle soudé ou serti.
Pour résister à la pression du gaz à refroidir, qui peut atteindre plusieurs bars et éviter toute déformation des parois du boîtier susceptible de créer des fuites d'air, le boîtier doit être renforcé particulièrement s'il est en matière plastique. Ce problème est d'autant plus crucial que le volume soumis à la pression du gaz est important. Le renforcement du boîtier conduit à un encombrement pénalisant.
Il est également connu de souder par le procédé de soudage TIG des boîtes en aluminium moulées sur le faisceau ou de coller une boîte moulée sur l'enveloppe qui entoure le faisceau. Le soudage TIG d'une boîte en fonderie d'aluminium sur le faisceau n'est pas une conception adaptée à des séries importantes en raison du poids et du coût de revient. En ce qui concerne le collage d'une boîte moulée sur l'enveloppe qui entoure le faisceau, la zone périphérique nécessaire au montage de la boîte peut être pénalisante du point de vue de l'encombrement, notamment quand les contraintes dimensionnel- les sont sévères.
La présente invention a précisément pour objet un echangeur de chaleur qui remédie à ces inconvénients . Ces buts sont atteints par le fait qu'il comporte des moyens de rattrapage d'un jeu entre le faisceau et le boîtier. Dans une réalisa- tion préférée, les moyens de rattrapage sont constitués par une cale de rattrapage disposée entre le faisceau et le boîtier.
Grâce à la présence de ces moyens de rattrapage,^ le faisceau d'échange de chaleur est maintenu en appui par deux faces contre deux parois intérieures du boîtier. En conséquence, le boîtier peut être assemblé par brasage sur le faisceau sur ces deux faces, ce qui a pour effet de le rigidifier et de lui conférer une bonne tenue en pression.
De préférence, le boîtier est constitué de deux demi-coquilles possédant chacune une paroi de fond et un rebord constitué de paroi latérale, les parois latérales d'une demi- coquille coulissant par rapport aux parois latérales de l'autre demi-coquille.
Grâce à cette caractéristique, les deux parties qui constituent le boîtier peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre de manière à s'adapter à la hauteur du faisceau de telle sorte que la face inférieure du boîtier est en contact avec le fond de la demi-coquille inférieure, tandis que la face supérieure du faisceau d'échange de chaleur est en contact avec la paroi de fond de la demi-coquille supérieure. II est par conséquent possible d'assembler par brasage le faisceau avec chacune des deux parois de fond de la demi- coquille supérieure et de la demi-coquille inférieure.
Au total, le faisceau est brasé au boîtier par quatre de ses faces de telle sorte que les parois du boîtier sont maintenues rigidement et ne peuvent pas s'écarter du faisceau. On évite ainsi l'apparition de fuites de gaz. L'échangeur réalisé permet ainsi de conserver les avantages d'une conception en aluminium, à savoir un encombrement réduit, une bonne tenue en pression et en température. En outre, étant donné que l'échangeur est réalisé en une seule matière, il est facilement recyclable.
Avantageusement, le coulisse ent des deux demi-coquilles s'effectue selon une direction perpendiculaire au plan des plaques du faisceau d'échange de chaleur. En d'autres termes, le plan de joint des deux demi-coquilles est parallèle au plan des plaques. Toutefois, il va de soi que cette caractéristique n'est pas impérative et que d'autres réalisations peuvent être envisagées. Il est envisageable aussi que le plan de joint entre les deux demi-coquilles soit incliné par rapport aux plaques du faisceau d'échange de chaleur. Cette caractéristique permet de dégager davantage de place pour l'implantation des tubulures d'entrée et de sortie du gaz à refroidir.
Dans une réalisation particulière, la cale de rattrapage présente une forme générale de U comportant une paroi de fond disposée entre le faisceau d'échange de chaleur et le boîtier et deux bords relevés qui prennent place de part et d'autre du faisceau d'échange de chaleur.
Cette réalisation est avantageuse parce que les bords relevés permettent d'obturer des fuites de gaz qui pourraient survenir entre la zone d'échange de chaleur du faisceau et la paroi intérieure du boîtier.
Avantageusement, les bords relevés sont clippés sur le faisceau d'échange de chaleur.
Avantageusement encore, la paroi de fond de la cale de rattrapage présente des ondulations . Ces ondulations lui donnent de l'élasticité, ce qui permet l'absorption du jeu entre le faisceau et le boîtier.
De préférence, la cale de rattrapage, et particulièrement la paroi de fond, comportent des bords biseautés. Ces bords biseautés facilitent l'insertion de la cale de rattrapage entre le faisceau et le boîtier.
Enfin, dans une réalisation avantageuse, le boîtier est plus grand que le faisceau d'échange de chaleur de part et d'autre des faces auxquelles il n'est pas assemblé par brasage de manière à dégager des espaces libres qui forment une boîte collectrice d'entrée et une boîte collectrice de sortie pour un gaz .
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le faisceau est brasé sur quatre faces au boîtier.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnée à titre illustratif en référence aux figures annexées. Sur ces figures :
- la figure 1 est une vue extérieure en perspective d'un echangeur de chaleur conforme à la présente invention ;
- la figure 2 est une vue en coupe selon le plan de coupe II- II de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue éclatée en perspective de l'échangeur de chaleur représenté sur les figures 1 et 2 ; - la figure 4 est une vue de détail en coupe qui illustre la réalisation du faisceau d'échange de chaleur ;
- la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 2 ; et
- la figure 6 est une vue extérieure en perspective d'un second mode de réalisation d'un echangeur conforme à la présente invention.
La figure 1 est une vue extérieure en perspective d'un echangeur de chaleur conforme à la présente invention, un refroidisseur d'air de suralimentation dans l'exemple représenté. Il comporte un boîtier constitué de deux de i- coquilles, à savoir une demi-coquille inférieure 4 et une demi-coquille supérieure 6 raccordées selon un plan de joint 7.
La demi-coquille inférieure 4 possède une paroi de fond 8 généralement plane et de forme carrée ou rectangulaire et quatre parois latérales 9 raccordées à la paroi de fond 8 et sensiblement perpendiculaires à cette dernière. La demi- coquille supérieure 6 comporte une paroi de fond 10 généralement plane et de forme rectangulaire ou carrée et quatre parois latérales 11 raccordées à la paroi de fond 10 et sensiblement perpendiculaires à celle-ci. En outre, les parois latérales 11 se terminent par une partie élargie 13 (figure 2) qui permet la réception, avec coulissement, des parois latérales 9 de la demi-coquille inférieure 4. La longueur de la partie élargie 13 est prévue suffisamment longue pour permettre aux demi-coquilles 4 et 6 de s'adapter aux variations de hauteur du faisceau d'échange de chaleur 14 (voir figure 5) qu'elles renferment. Une tubulure d'entrée 16 de l'air de suralimentation est prévue sur la demi coquille inférieure 4 et une tubulure de sortie 18 de l'air de suralimentation est prévue sur la demi coquille supérieure 6. Comme on peut le voir en particulier sur la figure 2, l'air de suralimentation pénètre dans l'échangeur par la tubulure d'entrée 16, comme schématisé par la flèche 17. Il parvient dans une boîte à air d'entrée 20 puis traverse le faisceau d'échange de chaleur 14 dont la structure sera décrite plus en détail ultérieurement en échangeant de la chaleur avec un fluide de refroidissement. Après avoir traversé le faisceau d'échange de chaleur 14, l'air de suralimentation refroidi parvient dans une boîte à air de sortie 22, puis quitte le refroidisseur d'air de suralimentation par la tubulure 18, comme schématisé par la flèche 19. Dans l'exemple représenté, la tubulure d'entrée 16 est réalisée en tôle d'aluminium. Elle est rapportée sur la demi coquille inférieure 4. Au contraire, la tubulure de sortie 18 est réalisée en matière plastique et elle est assemblée par brasage, en une seule opération, en même temps que l'ensemble de l'échangeur dans un four de brasage.
Une tubulure d'entrée 23. et une tubulure de sortie 25 du liquide de refroidissement, en général l'eau de refroidissement du moteur du véhicule automobile, sont prévues sur la paroi supérieure de la demi-coquille 6. Dans l'exemple, les tubulures d'entrée et de sortie 23 et 25 sont en aluminium et elles sont assemblées par brasage à la demi-coquille supérieure. Le liquide de refroidissement pénètre dans le faisceau d'échange de chaleur par la tubulure d'entrée 23 comme schématisé par la flèche 24, parcourt le faisceau d'échange de chaleur 14 en échangeant de la chaleur avec l'air de suralimentation, puis ressort par la tubulure de sortie 25 comme schématisé par la flèche 26.
Le faisceau d'échange de chaleur 14 (figure 3) est constitué par un empilement de plaques 28 entre lesquelles sont disposés des intercalaires ondulés 29 qui améliorent l'échange de chaleur entre l'air de suralimentation et les plaques. Chaque plaque 28 présente une forme sensiblement rectangulaire comportant deux petits côtés 28a et deux grands côtés 28b. Chaque plaque 28 comporte une paroi de fond 31 limitée par un rebord périphérique 32. Des nervures 33 sont prévues dans la paroi de fond 31 de chacune des plaques afin de délimiter des passes de circulation pour le fluide de refroidissement.
La paroi de fond 31 et le rebord périphérique 32 déterminent une cuvette peu profonde. Comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure 4, les plaques 28 sont groupées par paires assemblées par leur rebord périphérique 32. De la sorte, la cuvette de la plaque supérieure et la cuvette de la plaque inférieure appartenant à une même paire de plaques s'ajoutent pour constituer un canal 34 de circulation du fluide de refroidissement. Par ailleurs, deux bossages 36 sont formés le long d'un petit côté 28a de chacune des plaques 28. Le fond de chaque bossage comporte un passage de circulation 27 pour le fluide de refroidissement. Les bossages d'une paire de plaques sont en appui sur les bossages des paires de plaques adjacentes. On réalise ainsi un collecteur d'entrée et un collecteur de sortie (sur la figure 4 on a représenté le collecteur d'entrée 38) pour le fluide de refroidissement. Le fluide de refroidissement pénètre dans le faisceau comme schématisé par la flèche 24 puis circule dans les canaux de circulation 34 comme schématisé par les flèches 39. La sortie du fluide hors du faisceau d'échange de chaleur 14 s'effectue en sens inverse.
Les bossages 36 de deux paires de plaques déterminent également entre eux des canaux de circulation 41 pour le gaz à refroidir, l'air de suralimentation dans l'exemple décrit. Les intercalaires ondulés 29 disposés dans les passages de circulation 41 améliorent l'échange de chaleur. Ils se présentent sous la forme d'intercalaires ondulés qui s'étendent jusqu'au bossage 36. Il existe, par conséquent, entre les parois latérales 9, 11 de la demi coquille inférieure .4 et de la demi coquille supérieure 6 situées le long du petit côté 28a du faisceau d'échange de chaleur dans lequel sont aménagés les bossages 36 des passages 43 qui mettent directement en communication la boîte à air d'entrée 20 et la boîte à air de sortie 22 sans que l'air de suralimentation traverse la surface d'échange de chaleur matérialisée par les générateurs de turbulateurs 29. les passages 43 constituent donc des fuites préjudiciables au bon fonctionnement de l'échangeur.
On a représenté sur la figure 3 une vue éclatée en perspec- tive de l'échangeur représenté sur les figures 1 à 5. On notera en particulier sur cette figure la présence de moyens de rattrapage d'un jeu entre le faisceau d'échange de chaleur 14 et les parois latérales 9 et 11 de la demi-coquille inférieure et de la demi-coquille supérieure. Dans l'exemple, les moyens de rattrapage sont constitués par une cale de rattrapage 50 disposée entre le faisceau d'échange de chaleur 14 et une paroi intérieure du boîtier. Avantageusement, comme on l'expliquera ultérieurement, la cale de rattrapage est disposée entre le petit côté 28a des plaques 28 le long- duquel sont aménagés les bossages 36 (non visibles sur la figure 3) et la paroi intérieure du boîtier située en regard de ces petits côtés 28a des plaques.
Dans l'exemple, la cale de rattrapage 50 possède une paroi de fond 52 généralement plane et deux bords relevés 54 sensiblement perpendiculaires à la paroi de fond 52 et situés à chacune des extrémités de cette dernière. Ainsi, la cale de rattrapage 50 présente en section la forme d'un U très allongé. Les bords relevés prennent place de part et d'autre des grands côtés 28b des plaques 28 du faisceau d'échange de chaleur 14. La paroi de fond 50 présente des ondulations 56 qui ont pour fonction de lui donner une élasticité. En outre, la cale 50 présente des bords biseautés 58 à sa partie supérieure et à sa partie inférieure. Les bords biseautés 58 ont pour fonction de faciliter l'insertion de la cale de rattrapage entre l'extrémité du faisceau d'échange de chaleur 14 et la paroi intérieure du boîtier. Les bords relevés 54 comportent des moyens de fixation qui permettent de les maintenir sur le faisceau d'échange de chaleur 14. Dans l'exemple décrit, la cale de rattrapage 50 est clippée sur le faisceau. Les bords relevés 54 présentent des saillies 60 réalisées par emboutissage et dirigées vers le faisceau d'échange de chaleur. Les saillies 60 viennent se loger dans 2005/001366 9 des logements (non représentés) prévus dans le faisceau pour les recevoir.
Grâce à la présence de la cale de rattrapage 50, les petits côtés 28a des plaques du faisceau d'échange de chaleur sont fermement appliqués contre les parois intérieures de la demi- coquille inférieure 4 et de la demi-coquille supérieure 6. Par suite, lorsque l'échangeur est brasé, les parois latérales 9 et 11 des demi-coquilles inférieure 4 et supérieure 6 sont solidarisées au faisceau 14 de telle sorte qu'elles ne peuvent pas s'écarter de ce dernier sous l'effet de la pression de l'air de suralimentation, qui peut atteindre plusieurs bars. En outre, comme on l'a expliqué précédemment, la demi- coquille inférieure et la demi-coquille supérieure peuvent coulisser librement l'une par rapport à l'autre sur une distance suffisante pour permettre un ajustement aux variations de hauteur de l'empilement des plaques 28. Ainsi, la plaque inférieure du faisceau d'échange de chaleur repose sur la paroi de fond 8 de la demi-coquille inférieure 4 et en outre, la paroi de fond 10 de la demi-coquille supérieure 6 vient s'appliquer contre la plaque supérieure 28 du faisceau d'échange de chaleur 14. Au moment de l'opération de brasage, les parois de fond 8 et 10 sont ainsi assemblées par brasage respectivement à la plaque inférieure et à la plaque supérieure du faisceau d'échange de chaleur 14. Le cumul de cette disposition avec celle qui précède permet d'assembler quatre des six faces du boîtier au faisceau d'échange de chaleur par brasage de telle sorte que ces quatre faces qui entourent le faisceau d'échange de chaleur 14 ne peuvent pas s'écarter de lui. On évite ainsi l'apparition de fuite d'air à refroidir.
Grâce à l'ensemble de ces caractéristiques, on réalise un echangeur compact, étant donné que l'épaisseur des deux demi- coquilles est faible. Son prix de revient est peu élevé parce qu'il est assemblé en une seule opération par un procédé d'assemblage simple. Il assure une bonne tenue à la tempéra- ture et à la pression. Et en outre, comme on l'a expliqué précédemment, il est facilement recyclable.
Comme on l'a expliqué précédemment, la cale de rattrapage 50 est avantageusement disposée le long du petit côté 28a des plaques le long duquel sont formés les bossages 36 dont l'empilement réalise les collecteurs d'entrée et de sortie du fluide de refroidissement. En effet, les bords relevés 54 sont conçus de manière à présenter une longueur suffisante pour obturer les passages de fuite 43 situés entre l'extrémité des intercalaires ondulés 29 et les parois latérales 9 et 11 des deux demi coquilles. En d'autres termes, les bords relevés 54 doivent être suffisamment longs pour recouvrir partiellement l'extrémité des intercalaires ondulés 29. Ainsi, les bords relevés 54 permettent d'obturer entièrement les passages de fuite 43 de telle sorte que le rendement thermique global de l'échangeur est amélioré, ce qui constitue un autre avantage de l'échangeur conforme à l'invention.
Dans le mode de réalisation décrit en référence aux figures 1 à 5, le plan de joint 7 entre les deux demi coquilles 4 et 6 est parallèle au plan des plaques 28 du faisceau d'échange de chaleur 14. Toutefois, cette caractéristique n'est pas impérative et on a représenté sur la figure 6 une variante de réalisation des deux demi-coquilles 4 et 6 dans laquelle le plan de joint 64 est disposé obliquement par rapport au plan des plaques 28. Par exemple, le plan de joint 64 peut être disposé sensiblement en diagonale par rapport aux parois d'extrémités 65. L'inclinaison du plan de joint 64 a pour but de dégager des espaces agrandis 66 et 68 sur la demi coquille inférieure 4 et la demi coquille supérieure 6 respectivement. Les espaces agrandis permettent de faciliter l'implantation de la tubulure d'entrée 60 et de la tubulure de sortie (non visible sur la figure 6) de l'air à refroidir.

Claims

, Λ< „O 2005/001366 11 Revendications
1. Echangeur de chaleur comportant un faisceau d'échange de chaleur (14) constitué par un empilement de plaques embouties (28) qui déterminent entre elles de premiers canaux de circulation (41) pour la circulation d'un gaz à refroidir et de seconds canaux de' circulation (34) pour la circulation d'un liquide de refroidissement, le faisceau (14) étant logé dans un boîtier (4, 6), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (50) de rattrapage d'un jeu entre le faisceau (14) et le boîtier (4, 6) .
2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de rattrapage sont constitués par une cale de rattrapage (50) disposée entre le faisceau 14 et le boîtier (4, 6) .
3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le boîtier est constitué de deux demi- coquilles (4, 6) chacune des demi coquilles comportant une paroi de fond (8, 10) et des parois latérales (9, 11) les parois latérales (9) d'une demi-coquilles (4) coulissant par rapport aux parois latérales (11) de l'autre demi-coquille (6).
4. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le plan de joint (7) des deux demi-coquilles (4, 6) est parallèle au plan des plaques (28) du faisceau d'échange de chaleur (14).
5. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le plan de joint (64) entre les deux demi- coquilles (4, 6) est incliné par rapport au plan dés plaques (28) du faisceau d'échange de chaleur.
6. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la cale de rattrapage (50) présente la forme générale d'un U présentant une paroi de fond (52) disposée entre le faisceau (14) et le boîtier (4, 6) et deux bords relevés (54) qui prennent place de part et d'autre du faisceau d'échange de chaleur (14).
7. Echangeur de chaleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la cale de rattrapage (50) est disposée le long des petits côtés (28a) des plaques (28) le long desquels sont formés des bossages (36) dont la superposition réalise un collecteur d'entrée (38) ou de sortie pour le fluide de refroidissement.
8. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les bords relevés (54) sont clippés sur le faisceau d'échange de chaleur (14).
9. Echangeur de chaleur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les bords relevés (54) comportent des saillies (60) qui s'engagent dans des logements correspondants du faisceau d'échange de chaleur (14).
10. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 6 à 9. caractérisé en ce que la paroi de fond (50) présente des ondulations (56).
11. Echangeur de chaleur selon la revendication 10, caracté- risé en ce que les ondulations (56) de la paroi de fond (52) de la cale de rattrapage présentent des bords biseautés (58).
12. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le boîtier (4, 6) est plus grand que le faisceau d'échange de chaleur (14) de part et d'autre des faces (28b) auxquelles il n'est pas assemblé par brasage de manière à dégager des espaces libres (20, 22) qui forment une boîte collectrice d'entrée (20) et une boîte collectrice de sortie (22) pour un gaz.
13. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le faisceau (14) est brasé sur quatre faces au boîtier (4, 6).
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