EP2304368A1 - Echangeur de chaleur et carter pour l'echangeur - Google Patents

Echangeur de chaleur et carter pour l'echangeur

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Publication number
EP2304368A1
EP2304368A1 EP09769213A EP09769213A EP2304368A1 EP 2304368 A1 EP2304368 A1 EP 2304368A1 EP 09769213 A EP09769213 A EP 09769213A EP 09769213 A EP09769213 A EP 09769213A EP 2304368 A1 EP2304368 A1 EP 2304368A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
exchanger
walls
tubes
collector
housing
Prior art date
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Granted
Application number
EP09769213A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2304368B1 (fr
Inventor
Paul Garret
Yoann Naudin
Philippe Faille
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP2304368A1 publication Critical patent/EP2304368A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2304368B1 publication Critical patent/EP2304368B1/fr
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • F28F9/001—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • 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
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1684—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits having a non-circular cross-section
    • 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
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • 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
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
    • F28F9/0226—Header boxes formed by sealing end plates into covers with resilient gaskets
    • 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
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger.
  • a heat exchanger for example used in the automotive industry and more specifically in an internal combustion engine of a motor vehicle, comprises heat exchange elements and fluid flow in which circulating fluids exchanging heat between them.
  • the heat exchange elements may for example comprise tubes, plates, fins, flow disruptors, etc.
  • Exchangers are known comprising a bundle of tubes arranged parallel to each other on one or more rows parallel to each other, these tubes being arranged to carry a first fluid, while a second fluid flows between the tubes and exchange of the heat with the first fluid.
  • Many fluid associations can be envisaged, be they liquids and / or gases.
  • an exchanger comprising a housing for receiving the exchange elements.
  • the casing comprises a plurality of walls forming the volume in which the exchange elements are received. It is generally open at both ends for connection to fluid distribution housings: an input distribution box and an output distribution box. The first fluid flows in the exchange elements from the input distribution box to the output distribution box.
  • two orifices are generally provided on the walls of the casing; these orifices are arranged to be connected to flow conduits of the second fluid, an inlet pipe and an outlet pipe. These pipes open into the volume of the housing and allow the circulation of the second fluid around the exchange and flow elements of the first fluid.
  • the invention aims to provide an exchanger whose housing is simple to manufacture and easy to store.
  • the invention relates to a heat exchanger comprising exchange elements and a casing, for receiving the exchange elements, formed by a plurality of interconnected walls, characterized in that the casing comprises two walls. conformed in L.
  • the housing is formed from two L-shaped walls, which can be formed with the same tooling; in addition, two L-shaped walls can be nested: the storage of the walls intended to form crankcases is thus facilitated. Moreover, it is simpler to place the exchange elements in two L-shaped walls than to slide them into a U-shaped wall.
  • the two walls are of the same external shape.
  • each wall has two flaps perpendicular to each other, a flap of each wall having a raised edge fastening to a flap of the other wall.
  • each wall having two flaps one of the flaps comprises a recess arranged to come into contact with flow tubes of a first fluid assembled in parallel and thus form flow channels of a second fluid between said tubes.
  • the realization of such a recess is facilitated by the L-shaped walls, allowing easy access to each side of each flap to accommodate the recess (which is not the case with a U-shaped wall) .
  • the flap comprising the recess also comprising at least one connection orifice to a flow circuit of the second fluid, said orifice is provided on a portion of the separate flap of the recess to allow a better distribution of the second fluid in its flow channels.
  • each wall comprises at least one sealing portion arranged to fill a clearance at its attachment area with the other wall. It is more particularly a clearance between these walls and a header plate for holding the exchange elements in position.
  • the walls are brazed to one another and, preferably, the exchange elements are soldered to the walls.
  • the walls comprise means for holding the exchange elements during brazing.
  • the invention also relates to a housing for receiving heat exchange elements of a heat exchanger, formed by a plurality of interconnected walls, characterized in that it comprises two walls shaped in L.
  • This casing has the advantages of the heat exchanger casing presented above.
  • the casing may include the characteristics of the casing of the exchanger presented above.
  • the exchange elements forming fluid flow means and opening into a fluid collection box through the orifices of a collection plate for holding the exchange elements, the orifices are provided with stiffening means.
  • the header plate has a good mechanical strength and the dimensions of the orifices are guaranteed. It is noted that a slight misnomer has been made in the presentation of this particular embodiment of the invention, when it has been said that the orifices are provided with stiffening means. Indeed, an orifice is an opening bordered by a wall. It should be understood that it is the header plate which comprises stiffening means, the orifices are provided; it is therefore in fact stiffening means of the walls forming (or bordering) the orifices.
  • the exchange elements comprise tubes.
  • the tubes are abutted against the collector plate, to the right of the orifices.
  • the stiffening means comprise at least one strap, extending in an orifice, also forming a stop for a tube associated with the orifice.
  • each orifice comprises at least one rigidification and abutment strap of a tube associated with the orifice.
  • said stiffening and stop strap forms an integral part of the header plate and, in particular, it is integral with the header plate.
  • the stiffening means comprise at least one collar flanking an orifice.
  • each orifice is bordered by at least one collar, also fulfilling a contention function of an end of a tube associated with the orifice.
  • the end of the tube is soldered to the neck.
  • the collector being formed from a plate, preferably a metal plate, the collar is formed by folding the plate.
  • at least one stiffening and stop strap of a tube extends between opposite collars on either side of the orifice.
  • the orifices have a first dimension greater than 50 mm and are separated from each other, in a second dimension substantially perpendicular to the first dimension, by a distance less than or equal to 3 mm.
  • the exchange elements forming fluid flow means and being held by a collector plate and opening into a fluid collection box, the collection box of fluid is held directly by the housing.
  • the box being held directly by the housing, it is no longer necessary for the header plate to include means for holding the box.
  • the external dimensions (volume "overall") of the exchanger is limited to the external dimensions of the housing; the compactness of the exchanger is thus improved.
  • the header plate is also maintained by the housing.
  • the collection box and the housing are welded or brazed.
  • the box comprises an end portion of shape complementary to the shape of an end of the housing to which it is welded or soldered, to ensure continuity of the outer surface of the exchanger.
  • the collection box and the housing are crimped.
  • the housing comprises at least one crimping tab of the collection box, arranged to cooperate with a surface of the collection box for its maintenance.
  • the manifold plate being also maintained by the housing, the casing comprises at least one stop and the collection box and the collector plate are held between the crimping tab and the stop.
  • the exchanger comprises sealing means between the fluid collection box and the header plate, for example a seal or brazing between the collection box and the header plate.
  • the exchange elements being intended to be held by a collector plate and to open into a fluid collection box
  • the casing comprises means arranged to directly hold the collector box. fluid.
  • the casing comprises at least one crimping tab.
  • the housing comprises a stop arranged to hold the collection box and the collector plate between the crimping tab and the stop.
  • the invention applies to any heat exchanger. It is particularly applicable to a heat exchanger for cooling a gas with water, and more particularly to a so-called "recirculated" exhaust gas cooler of an internal combustion engine of a motor vehicle or to a charge air cooler of such an engine.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the exchanger of Figure 1 with its various elements mounted to each other;
  • FIG. 3 represents a perspective view of an end of
  • FIG. 4 represents a perspective view of a portion of the disturbance of the flow of water of the exchanger of FIG. 2;
  • - Figure 5 shows a perspective view of one of the collector plates of the exchanger of Figure 2;
  • FIG. 6 shows a sectional view of one end of the exchanger of Figure 2, in the plane VI-VI of Figure 2;
  • FIG. 7 is an end view of the line, in the axis of the direction of its length, of the exchanger of Figure 2;
  • FIG. 8 is a sectional view, in profile, of one end of the exchanger of Figure 2;
  • FIG. 9 is an enlarged view of zone A of FIG. 7;
  • FIG. 10 is a sectional sectional view of the fixing zone of the housing and the distribution box of the exchanger of Figure 3;
  • FIG. 11 shows an exploded perspective view of a second embodiment of the exchanger of the invention.
  • FIG. 12 represents a perspective view of the exchanger of FIG. 11 with its various elements mounted to each other;
  • FIG. 13 represents a sectional view of one end of the exchanger of FIG. 12, in the plane XIII-XIII of FIG. 12;
  • FIG. 14 represents a sectional view, in profile, of one end of the exchanger of FIG. 12;
  • FIG. 15 shows a sectional view in a plane parallel to the sectional plane of Figure 14, at a stop of the housing of the exchanger;
  • FIG. 16 is a diagrammatic representation of two distinct sectional views of the collector of FIG. 5: one in a plane not cutting any sling (top drawing) and the other in a plane intersecting a sling (bottom drawing) and Fig. 17 is a perspective view of the casing wall according to a particular embodiment.
  • a heat exchanger 1 according to a first embodiment comprises elements 2, 2 ', 3, 3' of heat exchange, a casing 4 for receiving these elements.
  • the housing 4 has orifices 6, 7 for connection to water flow lines 8, 9, in this case an inlet pipe 9 and an outlet pipe 8, connected to a water circuit in which the exchanger 1 is mounted.
  • the various elements of the exchanger 1 are brazed to each other; such exchangers with their brazed elements are well known to those skilled in the art.
  • the exchanger 1 described is an exchanger called “air-water”, that is to say an exchanger in which the fluids that exchange heat are air and water.
  • This is for example a water cooler exhaust gas called “recirculated” of an internal combustion engine of a motor vehicle or a charge air cooler of such an engine; the water is preferably water from the so-called “low temperature” cooling circuit of said engine; it is typically brine.
  • the exchanger 1 is generally of parallelepipedal shape.
  • L of the length of the exchanger 1 which is its largest dimension, and in the direction in which the fluids flow, the direction 1 of the width of the exchanger 1 and the direction h of its height (or thickness).
  • L, 1 or h respectively denote respectively the length, the width and the height of the exchanger 1 or the direction of the length, the direction of the width and the direction of the height of the exchanger 1.
  • the notions of external (or external) and internal (or internal) that could be used in the description refer to relative positions of elements with respect to the outside or inside of the exchanger 1.
  • the exchange elements comprise airflow tubes 2, in which fins 2 'are mounted for disturbing this air flow.
  • the tubes 2 define therebetween channels 3 for the flow of water, in which disturbers 3 'of this water flow are mounted.
  • the airflow tubes 2 are of flattened shape; their large dimension (which is the overall direction of the flow of air within them) is parallel to the direction of the length L of the exchanger 1 and their section transversely to this length L is rectangular in shape; the rectangle whose section of each tube 2 has the shape has a dimension parallel to the width 1 of the exchanger 1 and a dimension parallel to the height h of V exchanger 1.
  • Each tube 2 has a length substantially equal to the length L of the exchanger 1 and a width substantially equal to the width 1 of the exchanger 1; its dimension parallel to the height h of the exchanger 1 is less than the height of the exchanger I 5 since the tubes 2 are stacked in this dimension; this dimension is in this case relatively small, which gives the tubes 2 their flattened shape; it's actually their thickness.
  • the thickness of the tubes 2 may be equal to about 7 or 8 mm for each tube 2, the width 1 of the tubes 2 being equal to about 100 mm.
  • the inter-tube spaces (that is to say the water flow channels 3) may for example be of dimension (parallel to the height h of the exchanger 1) less than 3 mm, for example substantially equal to 2mm.
  • the fins 2 1 shall be mounted in the interior volume of the tubes 2.
  • the function of these ribs 2 ' is to disrupt the flow of air in the tubes 2 to facilitate heat exchange between the air and water through the walls of the tubes 2.
  • These fins 2 ' are well known to those skilled in the art and it is not necessary to describe them in detail; they are here of corrugated shape and their section has, in end view along the axis of the length L of the exchanger 1, a serpentine shape between the walls of each tube 2.
  • the tubes 2 are assembled parallel to each other, the set of tubes 2 forming a stack in the direction of the height h of the exchanger 1 (it is also referred to as tube bundle); the dimension of the beam 1 parallel to the height h of the exchanger 1 is substantially equal to the height h of the exchanger 1.
  • the tubes 2 are assembled to each other, parallel to each other, and allow the circulation of air within them, generally in the direction of the length L of the exchanger.
  • the exchanger 1 described here comprises a bundle of six tubes 2; of course, it could have a lower or higher number; it is noted here that, in certain cases, the height h of the exchanger 1 may be greater than its width 1, if the number of tubes 2 is sufficiently large.
  • the tubes 2 form between them channels 3 of water flow, in which are fixed, here by brazing, disrupters 3 'of the flow of water between the tubes 2.
  • a disruptor portion 3' is shown in FIG. 4.
  • the disrupters 3 ' are in the form of plates which extend substantially over the entire lateral surface of the tubes 2 (the lateral surface refers to the surface of the tubes 2 defined by the dimensions parallel to the length L and the width 1 of the exchanger 1), except near the ends (in the direction of the length L of the exchanger 1) of the tubes 2, as will be seen later.
  • each disrupter 3 fills, in the direction parallel to the height h of the exchanger 1, the entire space of the water circulation channel 3 in which it is mounted, since it is brazed on each side to surfaces of the tubes 2 defining said channel 3. It is noted here that disrupters 3 'are mounted between all the tubes 2 but also between the end tubes 2 and the walls of the casing 4, as seen in FIG.
  • the disrupters 3 ' have a shape creating turbulence in the flow of water passing through them.
  • the disrupter 3 ' is in the form of a corrugated wall, these corrugations being made at right angles and in both dimensions (L, 1) of the plate forming the disrupter 3'.
  • the disturbers 3 ' have, both in the direction parallel to the width 1 of the exchanger 1 and in the direction parallel to the length L of the exchanger 1, crenellated wall elements, the rows of elements being offset from each other.
  • Recesses are also provided periodically in the wall elements; the patterns defining the shape of the disrupter 3 'are periodic.
  • the exchanger 1 comprises, at each of its ends (in the dimension of its length L), an air distribution box.
  • an air inlet distribution box 5 On the left side (in the figures), it is an air inlet distribution box 5 and, on the right side, it is a housing (not shown) for dispensing air. air outlet.
  • the ends of the air circulation tubes 2 are connected to the air distribution casings 5, the internal volume of the tubes 2 thus being in fluid communication with the internal volume of the distribution casings 5; in other words, the tubes 2 open into the housings 5.
  • the distribution boxes 5 are connected to pipes of an air circuit in which is mounted the exchanger 1. The air is introduced into the tubes 2 by the intermediate of the input distribution box 5 and is collected at the output of the tubes 2 by the output distribution box.
  • the structure of the input distribution box 5 will be described. The position and shape of its elements are described, for the sake of simplification of the presentation, in the mounted position of the housing 5 on the exchanger 1.
  • the output distribution box (not shown) is here similar to the input box 5 and mounted symmetrically; of course, according to another embodiment, they may be different.
  • the input distribution box 5 comprises a header plate 10, whose function is to hold the tubes 2 in position, to guide the flow of air between the internal volume of the distribution box 5 and the tubes 2 and to block the flow of water to the interior volume of the housing 5, while preventing the flow of air and water from confluing;
  • the collector plate 10 is generally called by the skilled person by the term collector 10. It is noted that the collector 10 of the output distribution box is here identical to the collector 10 of the input distribution box and designated, on the Figures, by the same reference number 10.
  • the housing 5 further comprises an air collection box 11, or cover 11, or manifold 11, forming with the collector 10 the volume of the housing 5. More specifically, with reference in Figure 10, the volume of the housing 5 is here formed by the manifold 11, the collector 10 and a housing portion 4.
  • the collector 10 is fixed to the casing 4 at a distance d from the end of the manifold 11 itself fixed to the casing 4, as will be seen later; as a result, the volume of the housing 5 is formed in part by the housing portion 4 separating the collector 10 from the manifold 11.
  • the collector 10 is in the form of a plate mounted transversely to the length L of the exchanger 1 to receive the ends of the tubes 2.
  • the collector 10 is pierced with a plurality orifice 12, each orifice 12 being associated with a tube 2.
  • Each orifice 12 has a shape corresponding to the section of a tube 2.
  • Each orifice 12 is bordered by walls 13 or collars 13 or flanges 13 for stiffening the collector 10.
  • Such collars 13 make it possible to guarantee that the dimensions of the orifices 12 are constant and defined; indeed, the collars 13 form stiffened walls defining (bordering) the orifices 12, that is to say that they form stiffening means of these orifices 12.
  • the collars 13 also fulfill a restraining function of the end of the tubes 2 associated with them. These collars 13 extend generally perpendicularly to the overall plane of the plate forming the collector 10, therefore parallel to the direction of the length L of the exchanger 1, the projecting end 27 of these collars 13 being directed inwards. exchanger 1; in other words, the collars 13 of stiffening and contention of the tubes 2 extend from the collector 10, around the tubes 2, which they enclose the ends. In Figure 5, the collector 10 is seen from behind and its collars 13 extend forward.
  • the function of the collars 13 is to maintain the tubes 2 in position: for this purpose, the ends of the tubes 2 are slid into these collars 13, forming a slide to grip them; each collar 13 forms a contact surface with the surface of the end of the tube 2 associated therewith, allowing them to be soldered to one another.
  • Each orifice 12 of the collector 10 is also provided with a tongue 14 or strap 14 or link 14 for stiffening.
  • the straps 14 extend at the base of the collars 13 of stiffening and contention of the tubes 2, that is to say the side opposite their end 27 projecting; thus, the straps 14 extend from the outer side of the exchanger 1. In the embodiment described, the straps
  • a stiffening function of the straps 14 is to ensure the spacing of the flanges 13 bordering the orifices 12 to ensure the dimensions of the orifices 12, that is to say to ensure that all the orifices 12 have the same dimension, in a constant manner, in the direction parallel to the height h of the exchanger 1, and this despite the great slenderness of the collars 13.
  • slenderness means the ratio of the large dimension of the collars 13 (its dimension parallel to the width 1 of the exchanger 1) with one of the small dimensions of the collars 13 (its dimension parallel to the thickness h of the exchanger 1, or its dimension parallel to the length L of the exchanger 1).
  • the collars 13 and the shoulder straps 14 complement each other to fulfill a function of rigidification of the collector 10 and thus to guarantee the dimensions of its orifices 12 and their stability.
  • These elements 13, 14 are combined especially as the straps 14 are integral with the collars 13, since they are integral with them and extend from their base.
  • Another function of the straps 14 is to form a stop for the ends of the tubes 2 slid between the collars 13 (it is therefore an axial stop, on the axis of the length L of the exchanger 1), and , the tubes 2 are abutted against the collector 10 to the right of the orifices 12, which means that they do not pass through the orifices 12 but are stopped at (right) of the orifices 12 by the straps 14.
  • FIG 6 a sectional view of the ends of the tubes 2 slid in the collars 13, abutting on the straps 14 and brazed to the collars 13; this section is made in the plane VI-VI of Figure 2, which is a plane intersecting an area of the collector 10 at shoulder straps 14.
  • each tube 2 is perfectly positioned to the right of the orifice 12 with which it is associated. Since the dimensions of the orifices 12 are fixed stably by the shoulder straps 14, there are no significant fluctuations along the periphery of the end of a tube 2 in the spacing between the outer surface of the tube. this end and the inner surface of the collars 13 which surround it; said surfaces (flanges 13 and ends of the tubes 2) can thus be brazed to each other with quality brazing, since it is regular. In addition, it is possible to also braze the tubes 2, by their end, on the straps 14; the latter thus increase the available soldering surface and therefore the mechanical strength of the exchanger 1.
  • each orifice 12 may comprise a plurality of stiffening straps 14.
  • other stiffening means also fulfilling an abutment function for the tubes 2, may be provided.
  • the stiffening means, and here the straps 14, form well means for stiffening an orifice 12 and not means for separating two orifices; each orifice 12, with its stiffening means 14, is associated with a single tube 2; it is therefore not necessary to confuse stiffening means (shoulder straps 14) and means for separating two orifices 12.
  • the collector 10 comprises a plurality of orifices aligned in its direction parallel to the width of the exchanger 1, such orifices would be separated by means distinct straps 14; in particular, and preferably, a portion of neck of stiffening and contention of the tubes would extend between the successive orifices in this direction 1.
  • FIGS. 6 and 7 show how the collector is positioned
  • the collector 10 is contained in the housing 4; in other words, the casing 4 is a housing 4 for receiving the exchange elements 2, 2 ', 3, 3' and collectors 10.
  • the tubes 2 are abutted on the collector 10 to the right of the orifices 12, with their end walls brazed to the collars 13; the ends of the tubes 2 are thus separated from each other by these collars 13; the separation spaces between the successive tubes 2 define the flow channels 3 of the water flow, in which the disrupters 3 'are mounted.
  • these collars 13 prevent the water from flowing in the volume of the collecting box
  • FIG. 16 shows representations in section of the collector 10, in a plane transverse to what is the width 1 of the exchanger 1 when the collector 10 is mounted therein. In other words, it is a section in a plane intersecting the orifices 12 of the collector 10 transversely to their large size.
  • the collector 10 is formed from a flat metal plate. This plate is stamped to form the collars 13 and punched to form the orifices 12 bordered by the collars 13.
  • the collars 13 are therefore in the form of parallel double walls to the large dimension 1 of the collector 10, these double walls being connected by Their free end 27.
  • the straps 14 are formed during the non-punching punching operation of the zones corresponding to the straps 14. The straps 14 thus form an integral part of the collector 10 and, more precisely, are integral with this collector 10 and in particular his collars 13.
  • the peripheral edge of the collector 10 is raised to form the peripheral groove 23 of the collector 10 (this groove 23 is thus formed between the peripheral edge and the outer walls of the collars 13).
  • the groove 23 is not used as such but the raising of the outer edge of the collector 10 provides a surface 10 'perpendicular to the plane of the collector 10 and can be brazed to the inner surfaces of the casing 4.
  • the peripheral groove 23 allows to receive the seal 21.
  • folded collars 13 may be the only means of stiffening, without the need to provide straps 14.
  • the shoulder strap 14 extends between flanges 13 opposite on either side of the orifice 12, now and thus ensuring the spacing between these flanges 13.
  • the straps 14 forming an integral part of the collector 10, and more particularly being monoblock with it, the rigidity of the whole is all the better assured. Thanks to the stiffening means (folded collars 13 and / or straps 14), it is possible to form a collector 10 with elongate orifices 12, separated by walls 13 of small width (corresponding to a small inter-tube distance); thus, the collars 13 have a large slenderness. It is therefore possible to associate the orifices 12 with tubes 2 of flattened and elongate section.
  • the plate making it possible to form the collector 10 having a thickness of approximately 1 mm it is possible to form a collector 10 with orifices 12 of 100 mm by 7 or 8 mm approximately, with a inter-tube space of 2 to 3 mm.
  • the collars 13 may have a bulk (dimension parallel to the direction of the length L of the exchanger 1) substantially equal to 4mm; thus, by subtracting the thickness of the straps 14 (lmm), the collars 13 have a useful surface of contention of the end of the tubes 2 and brazing with them of about 3 mm.
  • the exchange elements namely the tubes 2 with their fins 2 'and the channels 3 with their disrupters 3', are contained in a housing 4 receiving.
  • the casing 4 comprises a first wall 15 and a second wall, these walls 15, 16 being L-shaped; in other words, each wall 15, 16 has a cross section (with respect to the direction of the length L of the exchanger 1) L-shaped.
  • Each wall 15, 16 is L-shaped by folding around a ridge 15 ', 16', to form two flaps (15a, 15b), (16a, 16b) perpendicular to each other.
  • each wall 15, 16 here comprises a large flap 15a, 16a and a small flap 15b, 16b.
  • the large flap 15a, 16a is in the form of a rectangular plate of dimensions substantially equal to the length L of the exchanger 1 and its width 1
  • the small flap 15b, 16b is in the form of a plate rectangular dimension substantially equal to the length L of the exchanger 1 and its height h.
  • the inlet ducts 9 and water outlet 8 in the exchanger 1 are here connected to the same face of the exchanger 1, thus, the orifices 6, 7 for connection to these ducts 8, 9 are drilled on a same flap of only one of the two walls 15, 16, in this case on the small flap 15b of the first wall 15.
  • the two walls 15, 16 are identical with the exception of the orifices 6, 7 drilled in the small flap 15b of the first wall 15; in particular, their outer forms are therefore identical. Therefore, their manufacture is simplified because it can be unified, while their storage is facilitated, since the outer shape of the walls 15, 16 makes them nestable with each other. Thus, it is possible that a single tool manufactures all the L-shaped walls, only half of which are subsequently pierced with orifices. The walls can then be stored easily and optimally (in terms of their size), since they are simply nested and stacked on each other.
  • each wall 15, 16 comprises, at the free end of its small flap 15b, 16b, a raised edge 15c, 16c, which is an edge 15c, 16c of attachment to the large flap 16a, 15a of the other wall 16, 15.
  • This raised edge 15c, 16c extends perpendicularly to the small flap 15b, 16b, from a folding edge 15d, 16d through which it is connected thereto; this folding edge 15d, 16d is parallel to the edge 15 ', 16' of folding between the large and the small flap (15a, 15b), (16a, 16b).
  • the term "outward" means that the raised edges 15c, 16c are not here in contact with the tubes 2. In the embodiment illustrated here, only the folding edge or edges is in contact with the exchange elements. In other words, here, the raised edge 15c or 16c extends outside the volume defined by the exchange elements 2, 2 ', 3, 3' and / or the collector 10,
  • the walls 15, 16 shaped L are placed in position around the elements 2, 2 ⁇ 3, 3 'heat exchange and collectors 10 in inverted positions, in other words, head to tail; in this position, the raised edge 15c, 16c of the small flap 15b, 16b of each wall 15, 16 bears on the free end of the large flap 16a, 15a of the other wall 16, 15.
  • the various elements of the walls 15, 16 are configured so that the free end - parallel to the folding edge 15d, 16d - of each raised edge 15c, 16c extends to the right of the free end of the large flap 16a, 15a against which it is in support.
  • the walls 15, 16 of the casing 4 are brazed together, by brazing the surfaces of their flaps (15a, 15b), (16a, 16b) in contact with each other (raised edges 15c, 16c against ends of the large flaps 16a, 15a).
  • the flaps (15a, 15b), (16a, 16b) of the L-shaped walls 15, 16 form the four lateral faces of the exchanger 1 (referred to as lateral faces with respect to the direction of its length L).
  • the collector 10 is fixed to the casing 4 by brazing. More specifically, the outer surface 10 'extending along its periphery is brazed to the inner surface of the flaps (15a, 15b), (16a, 16b) of the walls 15, 16.
  • the L-shaped walls 15, 16 facilitates the installation of the housing 4 around the exchange elements 2, 2 ', 3, 3'. Indeed, it is complicated to house a tube bundle in a U-shaped wall whose dimensions are adjusted to the outer shape of the bundle; in particular, it is necessary to hold the beam so that it remains in position, while it must slide this beam between the walls forming the branches of the U whose wall has the shape, which is difficult because it is desirable that the game do not be too important to each other. On the other hand, it is very simple to position a first wall 15, 16 in contact with two of the faces of the bundle of tubes 2, then to come to position the second wall 16, 15 and finally to braze them.
  • the flaps 15a, 16a of the walls 15, 16 parallel to the side faces of the tubes 2 do not project out of the volume of the exchanger 1; in other words, the large flaps 15a, 16a are planar and no element protrudes out of them in the direction perpendicular to them.
  • This characteristic results from the fact that, because of the L-shaped walls 15, 16, the attachment is along parallel surfaces to the planes of these large flaps 15a, 16a (the contact surfaces between the raised edges 15c, 16c small flaps 15b, 16b and the large flaps 15a, 16a).
  • the soldering assembly that is to say the device for carrying out this brazing, comprises tools, for example presses, which bear on the faces of the casing 4 parallel to the side faces of the tubes 2 (here the large flaps 15a, 16a), since the brazing surfaces of the tubes 2 to the disturbers 3 'are parallel to them and it is therefore appropriate to apply the forces perpendicular to these surfaces.
  • the large flaps 15a, 16a are planar, the contact of the tools on them is simplified because the tools can be brought into contact over the entire surface of the flaps 15a, 16a, without constraints of space.
  • the small flap 15a, 16a of each wall 15, 16 has a recess 15e, 16e or cuvette 15e, 16e in its central part.
  • This recess 15e, 16e is obtained by stamping the wall 15, 16.
  • This pressed 15th, 16th is arranged to come into contact with the slices of the tubes 2 to be brazed to them; more precisely, it is its internal surface which is brazed to the slices of the tubes 2.
  • slice of the tubes 2 it is understood that their wall extends in the plane defined by the direction of the length L of the exchanger 1 and the direction of the thickness h (the height h) of the exchanger 1.
  • this brazing is to prevent the flow of water outside the channels 3 of water flow formed between the tubes 2 and therefore to ensure that the water flows only along the surfaces of the side walls of the tubes 2, to allow them to exchange a maximum of heat with the air flowing in the tubes 2.
  • the brazing of the recesses 15e , 16e of the casing 4 forces water to flow between the tubes 2.
  • this brazing increases the overall mechanical strength of the exchanger 1.
  • the formation of such a recess 15e, 16e in the walls 15, 16 is facilitated by the L-shape of these walls 15, 16, since this allows easy access, for tools, on both sides of each flap (15a, 15b), (16a, 16b).
  • a volume V (same reference for all volumes concerned); such volumes V are formed at both ends of the exchanger 1, on both sides of the tubes 2.
  • These volumes V are in fluid communication with all the channels 3 of water flow.
  • the orifices 6, 7 for connection to the pipes 8, 9 of the water circuit are formed in these end portions (15f, 15f), (16f, 16f) of the small flaps 15b, 16b of the walls 15, 16, c '. that is, in separate portions of the recesses 15e, 16e; thus, the water arrives in the exchanger 1 or out of a volume V in communication with all the channels 3 of water flow.
  • the presence of these volumes V makes it possible, as can be seen in FIG. 8, to provide a sufficient space for mounting the collectors 10 at each end of the exchanger 1.
  • FIG. sectional view made inside a tube 2; there are elements parallel to each other: it is the walls of the fins 2 'of disturbance of the air flow.
  • the exchanger 1 is supplied with water through the orifice 7 connected to the water inlet pipe 9 and the water flows into the volume V formed near this orifice 1, which allows it to be distributed in all channels 3 of water flow.
  • the water flows in these channels 3 and is prevented from flowing beyond the slices of the tubes 2, since the latter are brazed to the internal surfaces of the recesses 15e, 16e of the small flaps 15b, 16b of the walls 15, 16 ; in other words, the water is confined in the channels 3 formed between the tubes 2, which maximizes the heat exchange between the water and the air flowing in the tubes 2.
  • the water is collected at the outlet in the volume V formed near the orifice 6 connected to the water outlet pipe 8 and the water is discharged through this pipe 8.
  • the recesses 15e, 16e brazed to the slices of the tubes 2 participate in the formation of the channels 3 of water circulation.
  • the water also flows in volumes V formed by the ends 16f, 16f of the small flap 16b of the second wall 16; these volumes V can guarantee the good distribution of the water but are not necessary; they are especially spared because to save manufacturing costs and to facilitate their storage, it is preferable that the walls 15, 16 shaped L are of strictly identical outer shapes; thus, some elements may be superabundant but are retained to take advantage of the external shape identity of the walls 15, 16.
  • the end portions (15f, 15f), (16f, 16f) of the walls 15, 16 are raised relative to the recess 15e, 16e corresponding here over their entire surface.
  • the extent (in the direction of the length L of the exchanger 1) of these end portions (15f, 15f), (16f, 16f) may vary.
  • their shape may vary; for example, the end portions may be conically shaped around the orifice 6, 7 for receiving a pipe 8, 9; in this case, preferably, the unslotted end portions 16f, 16f have the same shape, for reasons of external shape identity of the walls 15, 16 explained above.
  • the disturbers 3 'mounted in the water flow channels 3 do not extend, in the direction of the length L of the exchanger 1, to the end of the tubes 2 and therefore not until To the collectors 10.
  • a collection volume of water without disruptors 3 ' is provided.
  • FIG. 7 shows that, near the contact zone between the raised edge 15c, 16c of the small flap 15b, 16b of each wall 15, 16 and the large flap 16a, 15a of the other wall 16, 15, there is an area where there is a clearance J with the corner of the collector 10 (these two diagonally opposite sets on the exchanger 1 are designated by the same reference J). Note that there is no such play at the fold edges 15 ', 16' between the small and large flaps (15b, 16b),
  • each wall 15, 16 comprises, near each of the free corners of its large flap 15a, 16a, a sealing portion P (all the sealing portions of the exchanger 1 are designated by the same reference P).
  • Each sealing portion P is in the form of a portion protruding from the inner surface of the large flap 15a, 16a of the wall 15, 16, towards the tubes 2; this protruding portion P has the shape of a corner or a fin.
  • Such projecting portion P may either be stamped on the wall 15, 16 after its manufacture, or may be directly formed during the manufacture of the wall 15, 16.
  • FIG. 9 makes it possible to clearly understand the positioning and therefore the function of this sealing portion P. It is clearly seen that the sealing portion P comes into contact with the outer surface of the corner of the collector 10 and with the surface in contact with with respect to the folding edge 16d of the raised edge 16c of the small flap 16b of the second wall 16. The different parts are brazed at these contact areas, which makes the clearance J disappear at their level and prohibits all water flow.
  • the sealing portions P are not very large in the direction of the length L of the exchanger 1 because it is sufficient that they are present near the collectors 10 to prevent water leakage.
  • the sealing portions P are arranged to fill a clearance J, at the attachment zone of the wall 15, 16 to which they belong with the other wall 16, 15, between these walls 15, 16 and the It is obvious that what is described in this paragraph applies to the four sealing portions P of the exchanger 1.
  • FIG. 17 shows an L-shaped wall 15 according to a particular embodiment.
  • This wall 15 has only one orifice 6 for connection to a water pipe 8, in this case the water outlet pipe 8; this orifice 6 is, as previously, formed near one end of the small flap 15b of the wall 15.
  • the other water pipe (the inlet pipe 9) is in this case connected to a hole on the other L-shaped wall (not shown); it is preferably also provided on its small flap and at its end opposite to that of the wall 15 shown in FIG. 17.
  • the wall 15 of Figure 17 comprises two enlargements E, in the direction of the height h of the exchanger 1, formed near each end of its large flap 15a. These enlargements E are here formed by stamping the wall 15.
  • embossed E have an additional advantage: insofar as they house the collectors 10 in the direction of the height h of the exchanger I 5 they form a stop in the dimension of the length L of the exchanger 1; thus, they form axial retention means (in this direction L) of the collectors 10 and therefore of all the exchange elements 2, 2 ', 3, 3' during brazing of all the elements of the exchanger 1 (if brazed).
  • the manifold 11 is held directly by the casing 4 of the exchanger 1. It will be noted that in the embodiments illustrated here, the manifold 11 is kept inside the casing 4. In other words, here, the casing 4 at least partially covers the manifold 11. More particularly, the casing 4 envelopes the portion of the manifold 11 located close to (or in contact with) the collector 10.
  • the manifold 11 is metallic and the housing 4 and the box 11 are brazed to each other, as seen for example in Figure 3; the box 11 may for example be formed of aluminum.
  • the end edge of the box 11 intended to be brazed at casing 4 comprises a shoulder 17 which serves as a stop at the ends (in the lengthwise direction L) of the walls 15, 16 of the casing 4.
  • the shoulder 17 is arranged to have a bearing surface of complementary shape to the shape of the end of the walls 15, 16 to which the box 11 is brazed, so that there is continuity of the outer surface of the exchanger 1 between the walls 15, 16 of the housing 4 and the manifold 11.
  • the shoulder 17 preferably extends over the entire periphery of the edge of the manifold 11. The brazing between the housing 4 and the box 11 is thus easy to implement.
  • the box 11 is directly attached to the housing 4 reduces the size of the exchanger 1.
  • the collector 10 is thus contained within the volume of the housing 4 and does not protrude beyond it; in other words, the overall dimensions of the exchanger 1 are determined by the dimensions of the casing 4. This results in a good optimization of the fluid flow flowing in the exchanger 1 relative to its size. Indeed, whatever the configuration of the attachment of the manifold 11a the exchanger 1 (directly to the housing or through the manifold as in the prior art), the maximum flow section of the fluids is always clamped by the dimensions of the casing 4, since the flow of all the fluids is inside the casing 4.
  • the congestion related to this connection can also be limited the size of the casing 4; thus, the overall size of the exchanger 1 corresponds to the size of the casing 4, which is directly related to the flow section of the fluids; congestion is optimized, since it is minimal for a given fluid passage section.
  • the manifold 11 can thus be, not brazed, but welded to the walls 15, 16 of the housing 4; this is possible because, because of said distance d, the welding does not risk to cause the soldering of the tubes 2 to the collector 10.
  • collector 10 is also held by the casing 4, in this case by brazing along the outer walls 10 'of its peripheral edge.
  • FIGS. 11 to 15 A second embodiment of the exchanger 1 is described with reference to FIGS. 11 to 15. This embodiment is very similar to the previous embodiment and that is why the references used for the elements of the exchanger of Figures 11 to 15 of identical structure or function, equivalent or similar to those of the elements of the exchanger of Figures 1 to 10 are the same, to simplify the description. Moreover, the entire description of the exchanger of Figures 1 to 10 is not repeated, this description applies to the exchanger of Figures 11 to 15 when there are no incompatibilities . Only significant differences, structural and functional, will be described.
  • the exchanger 1 of FIGS. 11 to 15 has the following particularity: the manifold 11 (of which only the end portion is visible) of the distribution box 5, held directly by the casing 4, is fixed to it, not by brazing or welding as described above, but by crimping.
  • the ends (in the direction of the length L of the exchanger 1) of the walls 15, 16 comprise lugs 18 crimping the manifold 11.
  • the two flaps (15a, 15b) , (16a, 16b) of each wall 15, 16 comprise, at each of their ends, crimping tabs 18;
  • the end edges of each flap (15a, 15b), (16a, 16b) each comprise three crimping tabs 18 uniformly distributed over the considered edge;
  • the crimping tabs 18 of the large flaps 15a, 16a are larger than the crimping tabs 18 of the small flaps 15b, 16b.
  • the end edge of the manifold 11 which is intended to come into contact with the walls 15, 16 of the casing 4 comprises a flange 19 for supporting the crimping tabs 18; this flange 19 forms a groove for receiving the crimping lugs 18.
  • the crimping lugs 18 of the casing 4 are bent to be crimped into the receiving groove of the manifold 11 and thus hold it directly.
  • the lugs 18 of the casing 4 thus cooperate with a surface of the manifold 11 (the surface of the groove of the flange 19) for holding the box 11.
  • the collector 10 is also held by the casing 4.
  • the flaps (15a, 15b), (16a, 16b) of the walls 15, 16 of the casing 4 comprise stops 20, species formed by stamping flaps (15a, 15b), (16a, 16b). These abutments 20 project from the inner surface of the flaps (15a, 15b), (16a, 16b).
  • the outer edge of the manifold 10 is jammed, that is to say abutted on both sides (in the direction of the length L of the exchanger 1), between the rim 19 of the manifold 11 and the stops 20 of the walls 15, 16 of the housing 4.
  • the rim 19 of the manifold 11 and the collector 10 are held in position between the stops 20 and the crimping lugs 18 of the walls 15, 16 of the housing 4; thus, by the effect of crimping, the tabs 18 exert a stress on the manifold 11 and the collector 10, which they block in position between them and the abutments 20.
  • two abutments 20 are provided near the end of each flap (15a, 15b), (16a, 16b) of each wall 15, 16.
  • a seal 21 is inserted between the end edge 22 of the edge of the manifold 11 and a groove 23 formed at the periphery of the collector 10; this groove 23 extends over the entire periphery of the edge of the collector 10; it has a U-shaped section whose opening is turned on the side of the manifold 11.
  • This seal 21 ensures airtightness between the manifold 11 and the collector 10. It is for example formed of elastomer. !
  • FIG. 15 is a section in a plane located at an abutment 20 between two collars 13. This is the reason why, in this figure, we see a space on the internal side of the seal 21. This space is present only between two collars 13 and it is seen in the other figures that the seal 21 is otherwise crushed in the groove 23 of the collector 10, thus fulfilling its function correctly. seal.
  • the seal between the manifold 11 and the manifold 10 to which it is attached is provided by brazing.
  • the end edge 22 of the edge of the manifold 11 is directly soldered in the groove 23.
  • the sealing means between the manifold 10 and the manifold 11 comprise a brazed connection.
  • the exchanger 1 with its housing 4 crimped to its manifold 11 has all the advantages, stated above in connection with the first embodiment where they are brazed, related to the maintenance of the manifold 11 directly by the casing 4. It also has all the advantages of fixing by crimping.
  • a manifold 11 formed of plastic which is not possible in the context of a fixing by soldering or welding, for which the box 11 must be metallic; of course, the attachment of the manifold 11 to the casing 4 by crimping can also be implemented with a metal box 11.
  • the thickness of the walls 15, 16 of the casing 4 an exchanger 1 is generally larger than the thickness of the wall forming its collector 10 (for example 1 mm for the wall of the collector 10 against 2 mm for the wall of the casing 4); this is all the more true for a metal collector, for example of aluminum, which has already received a heat treatment for its soldering to the other elements, said treatment having weakened its mechanical strength.
  • the fixing by crimping is more rigid and will not deform.
  • the collector 10 is not stressed and therefore not likely to deform.
  • the operation of the exchanger 1 (whatever its embodiment) is as follows (it is described briefly because well known to those skilled in the art). Air is supplied to the air intake distribution box 5, flows into the tubes 2 (this flow being disturbed by the fins T) and leaves the exchanger 1 through the housing (not shown ) of air outlet distribution. Furthermore, the exchanger is supplied with water through the water inlet pipe 9, circulates in the water flow channels 3 (this circulation being disturbed by the disrupters 3 ') and leaves the exchanger 1 through the water outlet pipe 8. The flows of air and water are in the opposite direction in the direction of the length L of the exchanger 1; we speak of heat exchanger "against the current"; the efficiency of such an exchanger 1 is very good.
  • the heat exchanger 1 has been described in relation to the air circulating in its tubes 2 and the water circulating between the tubes through the disrupters

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Abstract

L'échangeur de chaleur (1) de l'invention comporte des éléments d'échange (2, 3') et un carter (4) de réception des éléments d'échange (2, 3'). Le carter (4) est formé par une pluralité de parois reliées entre elles. L'échangeur (1) est caractérisé par le fait que le carter (4) comporte deux parois conformées en L. Grâce à l'invention, la fabrication du carter (4) et son stockage sont facilités.

Description

Echangeur de chaleur et carter pour l'échangeur
L'invention concerne un echangeur de chaleur.
Un echangeur de chaleur, par exemple utilisé dans l'industrie automobile et plus précisément dans un moteur thermique à combustion interne de véhicule automobile, comprend des éléments d'échange de chaleur et d'écoulement de fluide dans lesquels circulent des fluides échangeant de la chaleur entre eux. Les éléments d'échange de chaleur peuvent par exemple comprendre des tubes, des plaques, des ailettes, des perturbateurs d'écoulement, etc. De nombreuses configurations structurelles sont envisageables. On connaît des échangeurs comprenant un faisceau de tubes disposés parallèlement les uns aux autres sur une ou plusieurs rangées parallèles entre elles, ces tubes étant agencés pour transporter un premier fluide, tandis qu'un deuxième fluide s'écoule entre les tubes et échange de la chaleur avec le premier fluide. De nombreuses associations de fluides peuvent être envisagées, qu'il s'agisse de liquides et/ou de gaz.
Il est en particulier connu un echangeur comportant un carter de réception des éléments d'échanges. Le carter comporte une pluralité de parois formant le volume dans lequel sont reçus les éléments d'échanges. Il est généralement ouvert à ses deux extrémités pour y être relié à des boîtiers de distribution de fluide: un boîtier de distribution d'entrée et un boîtier de distribution de sortie. Le premier fluide s'écoule dans les éléments d'échange depuis le boîtier de distribution d'entrée vers le boîtier de distribution de sortie.
Par ailleurs, deux orifices sont généralement prévus sur les parois du carter; ces orifices sont agencés pour être connectés à des canalisations d'écoulement du deuxième fluide, une canalisation d'entrée et une canalisation de sortie. Ces canalisations débouchent dans le volume du carter et permettent la circulation du deuxième fluide autour des éléments d'échange et d'écoulement du premier fluide.
Il est connu un carter comportant une première pièce à section en forme de U, qui entoure les éléments d'échange et une deuxième pièce, sous forme d'une paroi plane, qui ferme le carter du côté ouvert du U dont la section de la première pièce a la forme. Les orifices sont généralement percés sur une ou des parois de la pièce en U. La fabrication de tels carters n'est pas optimale; il faut fabriquer deux pièces distinctes et percer au moins l'une des deux. Leur stockage n'est pas non plus optimisé.
C'est pourquoi l'invention vise à proposer un échangeur dont le carter soit simple de fabrication et aisé à stocker.
A cet effet, l'invention concerne un échangeur de chaleur comportant des éléments d'échange et un carter, de réception des éléments d'échange, formé par une pluralité de parois reliées entre elles, caractérisé par le fait que le carter comporte deux parois conformées en L.
Grâce à l'invention, le carter est formé à partir de deux parois conformées en L, qui peuvent être formées avec le même outillage; en outre, deux parois en L peuvent être emboîtées: le stockage des parois destinées à former des carters est donc facilité. Par ailleurs, il est plus simple de placer les éléments d'échange dans deux parois conformées en L que de les glisser dans une paroi conformée en U.
Selon une forme de réalisation, les deux parois sont de même forme extérieure.
La fabrication du carter et son stockage sont d'autant plus facilités.
Selon une forme de réalisation, chaque paroi comporte deux volets perpendiculaires l'un à l'autre, un volet de chaque paroi comportant un bord relevé de fixation à un volet de l'autre paroi.
Selon une forme de réalisation, chaque paroi comportant deux volets, l'un des volets comporte un renfoncement agencé pour venir en contact avec des tubes d'écoulement d'un premier fluide assemblés en parallèle et ainsi former des canaux d'écoulement d'un deuxième fluide entre lesdits tubes.
La réalisation d'un tel renfoncement est facilitée par la forme en L des parois, permettant un accès facile de part et d'autre de chaque volet pour y aménager le renfoncement (ce qui n'est pas le cas avec une paroi en U). Selon une forme de réalisation, le volet comportant le renfoncement comportant également au moins un orifice de connexion à un circuit d'écoulement du deuxième fluide, ledit orifice est ménagé sur une portion du volet distincte du renfoncement pour permettre une meilleure répartition du deuxième fluide dans ses canaux d'écoulement.
Selon une forme de réalisation, chaque paroi comporte au moins une portion d'étanchéité agencée pour combler un jeu au niveau de sa zone de fixation avec l'autre paroi. Il s'agit plus particulièrement d'un jeu entre ces parois et une plaque collectrice de maintien en position des éléments d'échange.
Selon une forme de réalisation, les parois sont brasées l'une à l'autre et, de préférence, les éléments d'échange sont brasés aux parois.
Selon une forme de réalisation, les parois comportent des moyens de maintien des éléments d'échange lors du brasage.
L'invention concerne encore un carter de réception d'éléments d'échange d'un échangeur de chaleur, formé par une pluralité de parois reliées entre elles, caractérisé par le fait qu'il comporte deux parois conformées en L.
Ce carter présente les avantages du carter de l'échangeur présenté ci- dessus.
Le carter peut comporter les caractéristiques du carter de l'échangeur présenté ci-dessus.
Selon une forme de réalisation particulière de l'échangeur, les éléments d'échange formant moyens d'écoulement de fluide et débouchant dans une boîte de collection de fluide à travers des orifices d'une plaque collectrice de maintien des éléments d'échange, les orifices sont pourvus de moyens de rigidification.
Grâce aux moyens de rigidification, la plaque collectrice présente une bonne tenue mécanique et les dimensions des orifices sont garanties. On note qu'un léger abus de langage a été fait dans la présentation de cette forme de réalisation particulière de l'invention, quand il a été dit que les orifices sont pourvus de moyens de rigidification. En effet, un orifice, c'est une ouverture bordée par une paroi. Il faut donc comprendre que c'est la plaque collectrice qui comporte des moyens de rigidification, dont les orifices sont pourvus; il s'agit donc en fait de moyens de rigidification des parois formant (ou bordant) les orifices.
Selon une forme de réalisation, les éléments d'échange comportent des tubes.
Selon une forme de réalisation, les tubes sont aboutés contre la plaque collectrice, au droit des orifices.
Selon une forme de réalisation, les moyens de rigidification comprennent au moins une bretelle, s'étendant dans un orifice, formant également butée pour un tube associé à l'orifice.
Selon une forme de réalisation, chaque orifice comporte au moins une bretelle de rigidification et de butée d'un tube associé à l'orifice.
Selon une forme de réalisation, ladite bretelle de rigidification et de butée forme partie intégrante de la plaque collectrice et, en particulier, elle est monobloc avec la plaque collectrice.
Selon une forme de réalisation, les moyens de rigidification comprennent au moins un collet bordant un orifice.
Selon une forme de réalisation, chaque orifice est bordé par au moins un collet, remplissant également une fonction de contention d'une extrémité d'un tube associé à l'orifice.
Selon une forme de réalisation, l'extrémité du tube est brasée au collet.
Selon une forme de réalisation, le collecteur étant formé à partir d'une plaque, de préférence une plaque métallique, le collet est formé par pliage de la plaque. Selon une forme de réalisation, au moins une bretelle de rigidification et de butée d'un tube s'étend entre des collets opposés de part et d'autre de l'orifice.
Selon une forme de réalisation, les orifices présentent une première dimension supérieure à 50mm et sont séparés les uns des autres, dans une deuxième dimension sensiblement perpendiculaire à la première dimension, par une distance inférieure ou égale à 3mm.
Selon une autre forme de réalisation particulière de l'échangeur de chaleur, les d'éléments d'échange formant moyens d'écoulement de fluide et étant maintenus par une plaque collectrice et débouchant dans une boîte de collection de fluide, la boîte de collection de fluide est maintenue directement par le carter.
Grâce à cette autre forme de réalisation particulière de l'invention, la boîte étant maintenue directement par le carter, il n'est plus nécessaire que la plaque collectrice comprenne des moyens de maintien de la boîte. Ainsi, l'encombrement extérieur (volume "hors tout") de l'échangeur est limité à l'encombrement extérieur du carter; la compacité de l'échangeur est donc améliorée.
Selon une forme de réalisation, la plaque collectrice est également maintenue par le carter.
Selon une forme de réalisation, la boîte de collection et le carter sont soudés ou brasés.
Selon une forme de réalisation, la boîte comporte une portion d'extrémité de forme complémentaire à la forme d'une extrémité du carter à laquelle elle est soudée ou brasée, pour assurer une continuité de la surface extérieure de l'échangeur.
Selon une forme de réalisation, la boîte de collection et le carter sont sertis. Selon une forme de réalisation, le carter comporte au moins une patte de sertissage de la boîte de collection, agencée pour coopérer avec une surface de la boîte de collection pour son maintien.
Selon une forme de réalisation, la plaque collectrice étant également maintenue par le carter, le carter comporte au moins une butée et la boîte de collection et la plaque collectrice sont maintenues entre la patte de sertissage et la butée.
Selon une forme de réalisation, l'échangeur comporte des moyens d'étanchéité entre la boîte de collection de fluide et la plaque collectrice, par exemple un joint d'étanchéité ou un brasage entre la boîte de collection et la plaque collectrice.
Selon une caractéristique particulière du carter de l'invention, les éléments d'échange étant destinés à être maintenus par une plaque collectrice et à déboucher dans une boîte de collection de fluide, le carter comporte des moyens agencés pour maintenir directement la boîte de collection de fluide.
Selon une forme de réalisation, le carter comporte au moins une patte de sertissage.
Selon une forme de réalisation, le carter comporte une butée agencée pour maintenir la boîte de collection et la plaque collectrice entre la patte de sertissage et la butée.
L'invention s'applique à tout échangeur de chaleur. Elle s'applique particulièrement bien à un échangeur de chaleur permettant de refroidir un gaz avec de l'eau, et plus particulièrement encore à un refroidisseur des gaz d'échappement dits "recirculés" d'un moteur thermique à combustion interne de véhicule automobile ou à un refroidisseur d'air de suralimentation d'un tel moteur.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de Ia description suivante de la forme de réalisation préférée de l'échangeur de l'invention, en référence aux planches de dessins annexées, sur lesquelles: - la figure 1 représente une vue en perspective éclatée d'une première forme de réalisation de l'échangeur de l'invention;
- la figure 2 représente une vue en perspective de l'échangeur de la figure 1 avec ses divers éléments montés les uns aux autres; - la figure 3 représente une vue en perspective d'une extrémité de
Féchangeur de la figure 2 avec une boîte de distribution de fluide fixée à son carter;
- la figure 4 représente une vue en perspective d'une portion du perturbateur de l'écoulement de l'eau de l'échangeur de la figure 2; - la figure 5 représente une vue en perspective de l'une des plaques collectrices de l'échangeur de la figure 2;
- la figure 6 représente une vue en coupe d'une extrémité de l'échangeur de la figure 2, dans le plan VI-VI de la figure 2;
- la figure 7 est une vue en bout de la droite, dans l'axe de la direction de sa longueur, de l'échangeur de la figure 2;
- la figure 8 est une vue en coupe, de profil, d'une extrémité de l'échangeur de la figure 2;
- la figure 9 est une vue agrandie de la zone A de la figure 7;
- la figure 10 est une vue en coupe de profil de la zone de fixation du carter et de la boîte de distribution de l'échangeur de la figure 3;
- la figure 11 représente une vue en perspective éclatée d'une deuxième forme de réalisation de l'échangeur de l'invention;
- la figure 12 représente une vue en perspective de l'échangeur de la figure 11 avec ses divers éléments montés les uns aux autres; - la figure 13 représente une vue en coupe d'une extrémité de l'échangeur de la figure 12, dans le plan XIII-XIII de la figure 12;
- la figure 14 représente une vue en coupe, de profil, d'une extrémité de l'échangeur de la figure 12;
- la figure 15 représente une vue en coupe dans un plan parallèle au plan de coupe de la figure 14, au niveau d'une butée du carter de Téchangeur;
- la figure 16 est une représentation schématique de deux vues en coupe distinctes du collecteur de la figure 5: l'une dans un plan ne coupant aucune bretelle (dessin du haut) et l'autre dans un plan coupant une bretelle (dessin du bas) et - la figure 17 est une vue en perspective de la paroi d'un carter selon une forme de réalisation particulière. En référence aux figures et plus particulièrement à la figure 1, un échangeur de chaleur 1 selon une première forme de réalisation comporte des éléments 2, 2', 3, 3' d'échange de chaleur, un carter 4 de réception de ces éléments
2, 2', 3, 3P, un boîtier 5 de distribution d'entrée d'air et un boîtier (non représenté) de distribution de sortie d'air. Le carter 4 comporte des orifices 6, 7 de connexion à des canalisations 8, 9 d'écoulement d'eau, en l'espèce une canalisation d'entrée 9 et une canalisation de sortie 8, reliées à un circuit d'eau dans lequel l'échangeur 1 est monté. Dans la forme de réalisation décrite, les différents éléments de l'échangeur 1 sont brasés les uns aux autres; de tels échangeurs avec leurs éléments brasés sont bien connus de l'homme du métier.
L'échangeur 1 décrit est un échangeur dit "air-eau", c'est-à-dire un échangeur dans lequel les fluides qui échangent de Ia chaleur sont l'air et l'eau. Il s'agit par exemple d'un refroidis seur par eau des gaz d'échappement dits "recirculés" d'un moteur thermique à combustion interne de véhicule automobile ou encore d'un refroidisseur d'air de suralimentation d'un tel moteur; l'eau est de préférence de l'eau du circuit de refroidissement dit "basse température" dudit moteur; il s'agit typiquement d'eau glycolée.
En référence à la figure 2, l'échangeur 1 est globalement de forme parallélépipédique. Par convention et pour simplifier sa description, on définit la direction L de la longueur de l'échangeur 1, qui est sa plus grande dimension, et dans la direction de laquelle s'écoulent les fluides, la direction 1 de la largeur de l'échangeur 1 et la direction h de sa hauteur (ou épaisseur). Par la suite, on confondra la direction de ces dimensions avec leur valeur; autrement dit, L, 1 ou h désigneront respectivement indifféremment la longueur, la largeur et la hauteur de l'échangeur 1 ou la direction de la longueur, la direction de la largeur et la direction de la hauteur de l'échangeur 1. En outre, les' notions d'externe (ou extérieur) et interne (ou intérieur) qui pourraient être utilisées dans la description se réfèrent à des positions relatives d'éléments par rapport à l'extérieur ou l'intérieur de l'échangeur 1.
Les éléments d'échange comportent des tubes 2 d'écoulement de l'air, dans lesquels sont montées des ailettes 2' de perturbation de cet écoulement d'air. Les tubes 2 définissent entre eux des canaux 3 d'écoulement de l'eau, dans lesquels sont montés des perturbateurs 3' de cet écoulement d'eau. Plus précisément, les tubes 2 d'écoulement d'air sont de forme aplatie; leur grande dimension (qui est la direction globale de l'écoulement de l'air en leur sein) est parallèle à la direction de la longueur L de l'échangeur 1 et leur section transversalement à cette longueur L est de forme rectangulaire; le rectangle dont la section de chaque tube 2 a la forme présente une dimension parallèle à la largeur 1 de l'échangeur 1 et une dimension parallèle à la hauteur h de V échangeur 1. Chaque tube 2 présente une longueur sensiblement égale à la longueur L de l'échangeur 1 et une largeur sensiblement égale à la largeur 1 de l'échangeur 1; sa dimension parallèle à la hauteur h de l'échangeur 1 est inférieure à la hauteur de l'échangeur I5 puisque les tubes 2 sont empilés dans cette dimension; cette dimension est en l'espèce relativement faible, ce qui donne aux tubes 2 leur forme aplatie; il s'agit en fait de leur épaisseur. A titre d'exemple, l'épaisseur des tubes 2 peut être égale à environ 7 ou 8 mm pour chaque tube 2, la largeur 1 des tubes 2 étant égale à environ 100 mm. Par ailleurs, les espaces inter- tubes (c'est-à-dire les canaux 3 d'écoulement d'eau) peuvent par exemple être de dimension (parallèlement à la hauteur h de l'échangeur 1) inférieure à 3mm, par exemple sensiblement égale à 2mm.
En référence à la figure 7, les ailettes 21 sont montées dans le volume intérieur des tubes 2. La fonction de ces ailettes 2' est de perturber l'écoulement de l'air dans les tubes 2 pour faciliter les échanges thermiques entre l'air et l'eau au travers des parois des tubes 2. Ces ailettes 2' sont bien connues de l'homme du métier et il n'est pas nécessaire de les décrire en détails; elles sont ici de forme ondulée et leur section présente, en vue en bout dans l'axe de la longueur L de l'échangeur 1, une forme de serpentin entre les parois de chaque tube 2.
Les tubes 2 sont assemblés parallèlement les uns aux autres, l'ensemble des tubes 2 formant un empilement dans la direction de la hauteur h de l'échangeur 1 (on parle également de faisceau de tubes); la dimension du faisceau 1 parallèle à la hauteur h de l'échangeur 1 est sensiblement égale à la hauteur h de l'échangeur 1. Ainsi, les tubes 2 sont assemblés les uns aux autres, parallèles les uns aux autres, et permettent la circulation d'air en leur sein, globalement dans la direction de la longueur L de l'échangeur. L'échangeur 1 ici décrit comporte un faisceau de six tubes 2; bien entendu, il pourrait en comporter un nombre inférieur ou supérieur; on note ici que, dans certains cas, la hauteur h de l'échangeur 1 peut être plus importante que sa largeur 1, si le nombre de tubes 2 est suffisamment important. Les tubes 2 ménagent entre eux des canaux 3 d'écoulement d'eau, dans lesquels sont fixés, ici par brasage, des perturbateurs 3' de l'écoulement de l'eau entre les tubes 2. Une portion de perturbateur 3' est représentée sur la figure 4. Sur la figure 1, on n'a également représenté qu'une portion de perturbateur 3'; en l'occurrence, les perturbateurs 3' se présentent sous la forme de plaques qui s'étendent sensiblement sur toute la surface latérale des tubes 2 (on parle, par surface latérale, de la surface des tubes 2 définie par les dimensions parallèles à la longueur L et à la largeur 1 de l'échangeur 1), hormis à proximité des extrémités (dans la direction de la longueur L de l'échangeur 1) des tubes 2, comme on le verra plus loin. Par ailleurs, chaque perturbateur 3' remplit, dans la direction parallèle à la hauteur h de l'échangeur 1, tout l'espace du canal 3 de circulation d'eau dans lequel il est monté, puisqu'il est brasé de chaque côté aux surfaces des tubes 2 définissant ledit canal 3. On note ici que des perturbateurs 3' sont montés entre tous les tubes 2 mais également entre les tubes 2 d'extrémités et les parois du carter 4, comme on le voit sur la figure 6.
Les perturbateurs 3' ont une forme créant des turbulences dans l'écoulement d'eau passant à travers eux. En l'espèce, les perturbateurs 3' se présentent sous la forme d'une paroi ondulée, ces ondulations se faisant à angles droits et dans les deux dimensions (L, 1) de la plaque formant le perturbateur 3'. Autrement dit, les perturbateurs 3' présentent, tant dans la direction parallèle à la largeur 1 de l'échangeur 1 que dans la direction parallèle à la longueur L de l'échangeur 1, des éléments de paroi crénelés, les rangées d'éléments étant décalées les unes par rapport aux autres. Des évidements sont par ailleurs prévus périodiquement dans les éléments de paroi; les motifs définissant la forme des perturbateur 3' sont périodiques. Il n'est pas nécessaire de décrire plus précisément la structure des perturbateurs 3', dans la mesure où ils sont bien connus de l'homme du métier et que leur structure est bien visible sur la figure 4. De l'eau circule entre les tubes 2 de circulation d'air et son écoulement est perturbé par les perturbateurs 3', ce qui facilite les échanges thermiques avec l'air au travers des parois des tubes 2.
Comme évoqué plus haut, l'échangeur 1 comporte, à chacune de ses extrémités (dans la dimension de sa longueur L), un boîtier de distribution d'air.
Du côté gauche (sur les figures), il s'agit d'un boîtier 5 de distribution d'entrée d'air et, du côté droit, il s'agit d'un boîtier (non représenté) de distribution de sortie d'air. Les extrémités des tubes 2 de circulation d'air sont connectées aux boîtiers 5 de distribution d'air, le volume intérieur des tubes 2 étant ainsi en communication fluidique avec le volume intérieur des boîtiers 5 de distribution; autrement dit, les tubes 2 débouchent dans les boîtiers 5. Les boîtiers 5 de distribution sont reliés à des canalisations d'un circuit d'air dans lequel est monté l'échangeur 1. L'air est introduit dans les tubes 2 par l'intermédiaire du boîtier 5 de distribution d'entrée et est recueilli en sortie des tubes 2 par le boîtier de distribution de sortie.
La structure du boîtier 5 de distribution d'entrée va être décrite. La position et la forme de ses éléments sont décrites, par souci de simplification de l'exposé, en position montée du boîtier 5 sur l'échangeur 1. Le boîtier de distribution de sortie (non représenté) est ici semblable au boîtier d'entrée 5 et monté de manière symétrique; bien entendu, selon une autre forme de réalisation, ils peuvent être différents.
Le boîtier 5 de distribution d'entrée comporte une plaque collectrice 10, dont la fonction est de maintenir les tubes 2 en position, de guider l'écoulement d'air entre le volume intérieur du boîtier de distribution 5 et les tubes 2 et de bloquer l'écoulement d'eau vers le volume intérieur du boîtier 5, tout en interdisant aux écoulements d'air et d'eau de confluer; la plaque collectrice 10 est généralement dénommée par l'homme du métier par le terme de collecteur 10. On note que le collecteur 10 du boîtier de distribution de sortie est ici identique au collecteur 10 du boîtier de distribution d'entrée et désigné, sur les figures, par le même nombre de référence 10. Le boîtier 5 comporte par ailleurs une boîte 11 de collection d'air, ou couvercle 11, ou boîte collectrice 11, formant avec le collecteur 10 le volume du boîtier 5. Plus précisément, en référence à la figure 10, le volume du boîtier 5 est ici formé par la boîte collectrice 11, le collecteur 10 et une portion de carter 4. En effet, dans la forme de réalisation représentée sur les figures 1 à 10, le collecteur 10 est fixé au carter 4 à une distance d de l'extrémité de la boîte collectrice 11 elle-même fixée au carter 4, comme on le verra plus loin; de ce fait, le volume du boîtier 5 est formé en partie par la portion de carter 4 séparant le collecteur 10 de la boîte collectrice 11.
En référence à la figure 5, le collecteur 10 se présente sous la forme d'une plaque montée transversalement à la longueur L de l'échangeur 1 pour recevoir les extrémités des tubes 2. Le collecteur 10 est percé d'une pluralité d'orifices 12, chaque orifice 12 étant associé à un tube 2. Chaque orifice 12 a une forme correspondant à la section d'un tube 2. Chaque orifice 12 est bordé par des parois 13 ou collets 13 ou rebords 13 de rigidification du collecteur 10. De tels collets 13 permettent de garantir que les dimensions des orifices 12 sont constantes et définies; en effet, les collets 13 forment des parois rigidifiées définissant (bordant) les orifices 12, c'est-à-dire qu'ils forment des moyens de rigidification de ces orifices 12.
Les collets 13 remplissent par ailleurs une fonction de contention de l'extrémité des tubes 2 qui leur sont associés. Ces collets 13 s'étendent globalement perpendiculairement au plan global de la plaque formant le collecteur 10, parallèlement donc à la direction de la longueur L de l'échangeur 1, l'extrémité 27 en saillie de ces collets 13 étant dirigée vers l'intérieur de l'échangeur 1; autrement dit, les collets 13 de rigidification et de contention des tubes 2 s'étendent, à partir du collecteur 10, autour des tubes 2, dont ils enserrent les extrémités. Sur la figure 5, le collecteur 10 est vu de derrière et ses collets 13 s'étendent vers l'avant. La fonction des collets 13 est de maintenir les tubes 2 en position: à cet effet, les extrémités des tubes 2 sont glissées dans ces collets 13, formant glissière pour les enserrer; chaque collet 13 forme une surface de contact avec la surface de l'extrémité du tube 2 qui lui est associé, permettant leur brasage l'une à l'autre. Les tubes 2, ainsi brasés aux collets 13 bordant les orifices
12 du collecteur 10, sont fixés en position.
Chaque orifice 12 du collecteur 10 est par ailleurs pourvu d'une languette 14 ou bretelle 14 ou lien 14 de rigidification. Les bretelles 14 s'étendent à la base des collets 13 de rigidification et de contention des tubes 2, c'est-à-dire du côté opposé à leur extrémité 27 en saillie; ainsi, les bretelles 14 s'étendent du côté extérieur de l'échangeur 1. Dans la forme de réalisation décrite, les bretelles
14 sont ménagées dans les orifices 12 du collecteur 10 environ au quart de sa dimension parallèle à la largeur 1 de l'échangeur 1, en alternance, d'un orifice 12 à l'autre, d'un côté et de l'autre du collecteur 10 sur cette dimension. Grâce à l'alternance des bretelles 14 de part et d'autre du collecteur 10, la fonction de rigidification qu'elles remplissent est répartie et homogène sur le collecteur 10.
Une fonction de rigidification des bretelles 14 est de garantir l'écartement des collets 13 bordant les orifices 12 pour garantir les dimensions des orifices 12, c'est-à-dire pour garantir que tous les orifices 12 présentent la même dimension, de manière constante, dans la direction parallèle à la hauteur h de l'échangeur 1, et ce malgré le grand élancement des collets 13. Par élancement, on entend le rapport de la grande dimension des collets 13 (sa dimension parallèle à la largeur 1 de l'échangeur 1) avec l'une des petites dimensions des collets 13 (soit sa dimension parallèle à l'épaisseur h de l'échangeur 1, soit sa dimension parallèle à la longueur L de l'échangeur 1).
Ainsi, les collets 13 et les bretelles 14 se complètent pour remplir une fonction de rigîdifîcation du collecteur 10 et ainsi garantir les dimensions de ses orifices 12 et leur stabilité. Ces éléments 13, 14 se combinent d'autant plus que les bretelles 14 sont solidaires des collets 13, puisqu'elles sont monobloc avec eux et s'étendent à partir de leur base.
Une autre fonction des bretelles 14 est de former une butée pour les extrémités des tubes 2 glissées entre les collets 13 (il s'agit donc d'une butée axiale, sur l'axe de la longueur L de l'échangeur 1), Ainsi, les tubes 2 sont aboutés contre le collecteur 10 au droit des orifices 12, ce qui signifie qu'ils ne traversent pas les orifices 12 mais sont arrêtés au niveau (au droit) des orifices 12 par les bretelles 14. On voit sur la figure 6 une vue en coupe des extrémités des tubes 2 glissées dans les collets 13, en butée sur les bretelles 14 et brasées aux collets 13; cette coupe est faite dans le plan VI-VI de la figure 2, qui est un plan coupant une zone du collecteur 10 au niveau de bretelles 14.
Grâce aux bretelles 14, chaque tube 2 est parfaitement positionné au droit de l'orifice 12 auquel il est associé. Comme les dimensions des orifices 12 sont fixées de manière stable par les bretelles 14, il n'y a pas de fluctuations notables, le long de la périphérie de l'extrémité d'un tube 2, dans l'écartement entre la surface extérieure de cette extrémité et la surface intérieure des collets 13 qui l'enserrent; lesdites surfaces (des collets 13 et des extrémités des tubes 2) peuvent ainsi être brasées les unes aux autres avec un brasage de qualité, puisqu'il est régulier. En outre, il est possible de braser également les tubes 2, par leur extrémité, sur les bretelles 14; ces dernières augmentent ainsi la surface de brasage disponible et donc la tenue mécanique de l'échangeur 1.
Bien entendu, d'autres répartitions ou dispositions sont envisageables pour les bretelles 14, Par exemple, les bretelles 14 peuvent toutes s'étendre au milieu des orifices 12 du collecteur 10; dans ce cas, elles sont toutes alignées. Par exemple encore, chaque orifice 12 peut comporter une pluralité de bretelles de rigidification 14. Par ailleurs, d'autres moyens de rigidification, remplissant également une fonction de butée pour les tubes 2, peuvent être prévus. Dans toutes les cas, on comprend que les moyens de rigidification, et donc ici les bretelles 14, forment bien des moyens de rigidification d'un orifice 12 et non pas des moyens de séparation de deux orifices; chaque orifice 12, avec ses moyens de rigidification 14, est associé à un unique tube 2; il ne faut donc pas confondre moyens de rigidification (bretelles 14) et moyens de séparation de deux orifices 12. D'ailleurs, dans l'hypothèse où le collecteur 10 comprendrait une pluralité d'orifices alignés dans sa direction parallèle à la largeur de l'échangeur 1, de tels orifices seraient séparés par des moyens distincts des bretelles 14; en particulier, et de préférence, une partie de collet de rigidification et de contention des tubes s'étendrait entre les orifices successifs dans cette direction 1.
On voit sur les figures 6 et 7 la manière dont est positionné le collecteur
10 par rapport aux tubes 2 et donc la manière dont il remplit sa fonction, non seulement de maintien des tubes 2 en position, mais également de guidage de l'air entre le volume de la boîte collectrice 11 et les tubes 2 et de blocage de l'écoulement de l'eau vers la boîte collectrice 11. Dans les formes de réalisation présentées, le collecteur 10 est contenu dans le carter 4; autrement dit, le carter 4 est un carter 4 de réception des éléments d'échange 2, 2', 3, 3' et des collecteurs 10.
Les tubes 2 sont aboutés sur le collecteur 10 au droit des orifices 12, avec leurs parois d'extrémités brasées aux collets 13; les extrémités des tubes 2 sont ainsi séparées les unes des autres par ces collets 13; les espaces de séparation entre les tubes 2 successifs définissent les canaux 3 d'écoulement du flux d'eau, dans lesquels sont montés les perturbateurs 3'. Comme les collets 13 sont brasés aux extrémités des tubes 2 et remplissent transversalement (par rapport à la direction de la longueur L de l'échangeur 1) tout l'espace entre elles, ces collets 13 empêchent l'eau de s'écouler dans le volume de la boîte collectrice
11; en outre, ces collets 13 empêchent également l'eau de s'écouler dans les tubes
2.
La structure du collecteur 10 de l'échangeur va encore être décrite, pour une meilleure compréhension, en référence à la figure 16. On voit sur cette figure des représentations en coupe du collecteur 10, dans un plan transversal à ce qu'est la largeur 1 de l'échangeur 1 lorsque le collecteur 10 y est monté. Autrement dit, il s'agit d'une coupe dans un plan coupant les orifices 12 du collecteur 10 transversalement à leur grande dimension.
Le collecteur 10 est formé à partir d'une plaque plane métallique. Cette plaque est emboutie pour former les collets 13 et poinçonnée pour former les orifices 12 bordés par les collets 13. Les collets 13 se présentent donc sous la forme de doubles parois parallèles à la grande dimension 1 du collecteur 10, ces doubles parois étant reliées par leur extrémité libre 27. Les bretelles 14 sont formées au cours de l'opération de poinçonnage par non-poinçonnage des zones correspondant aux bretelles 14. Les bretelles 14 font ainsi partie intégrante du collecteur 10 et, plus précisément, sont monoblocs avec ce collecteur 10 et notamment ses collets 13.
Le bord périphérique du collecteur 10 est relevé pour former la gorge périphérique 23 du collecteur 10 (cette gorge 23 est ainsi formée entre le bord périphérique et les parois extérieures des collets 13). Dans la première forme. de réalisation de l'échangeur 1 présentée en référence aux figures 1 à 10, la gorge 23 n'est pas exploitée en tant que telle mais le relèvement du bord externe du collecteur 10 permet de présenter une surface 10' perpendiculaire au plan du collecteur 10 et pouvant être brasée aux surfaces internes du carter 4. Dans la deuxième forme de réalisation de l'échangeur 1 présentée en référence aux figures 11 à 15, la gorge périphérique 23 permet de recevoir le joint d'étanchéité 21.
Le pliage des collets 13 autour de leur grand axe garantit que les collets 13 ne vrillent pas lors de la formation des orifices 12 par poinçonnage de la plaque. On note d'ailleurs que, selon une forme de réalisation non représentée, les collets repliés 13 peuvent être les seuls moyens de rigidification, sans qu'il soit nécessaire de prévoir des bretelles 14.
Dans chaque orifice 12, la bretelle 14 s'étend entre des collets 13 opposés de part et d'autre de l'orifice 12, maintenant et garantissant ainsi l'écartement entre ces collets 13. Les bretelles 14 faisant partie intégrante du collecteur 10, et plus particulièrement étant monobloc avec lui, la rigidité de l'ensemble est d'autant mieux assurée. Grâce aux moyens de rigidification (collets repliés 13 et/ou bretelles 14), on peut former un collecteur 10 avec des orifices 12 allongés, séparés par des parois 13 de faible largeur (correspondant à une distance inter-tubes faible); ainsi, les collets 13 présentent un grand élancement. Il est donc possible d'associer les orifices 12 à des tubes 2 de section aplatie et allongée. Cela permet d'avoir une section de passage d'air importante pour une épaisseur h des tubes 2 faible, et donc de fabriquer un échangeur 1 avec un bon débit d'air malgré un encombrement faible dans la direction de son épaisseur h; cela est particulièrement avantageux lorsque l'encombrement du moteur dans lequel l'échangeur 1 doit être monté impose une limite à l'épaisseur h de l'échangeur 1, qui doit donc être relativement plat.
A titre d'exemple, la plaque permettant de former le collecteur 10 présentant une épaisseur d'environ lmm, on peut former un collecteur 10 avec des orifices 12 de 100mm par 7 ou 8mm environ, avec un espace inter-tubes de 2 à 3mm. Les collets 13 peuvent présenter un encombrement (dimension parallèle à la direction de la longueur L de l'échangeur 1) sensiblement égal à 4mm; ainsi, en retranchant l'épaisseur des bretelles 14 (lmm), les collets 13 présentent une surface utile de contention de l'extrémité des tubes 2 et de brasage avec elles d'environ 3 mm.
Les éléments d'échanges, à savoir les tubes 2 avec leurs ailettes 2' et les canaux 3 avec leurs perturbateurs 3', sont contenus dans un carter 4 de réception. Le carter 4 comporte une première paroi 15 et une deuxième paroi, ces parois 15, 16 étant conformées en L; autrement dit, chaque paroi 15, 16 a une section transversale (par rapport à la direction de la longueur L de l'échangeur 1) en forme de L. Chaque paroi 15, 16 est conformée en L par pliage autour d'une arête 15', 16', pour former deux volets (15a, 15b), (16a, 16b) perpendiculaires l'un à l'autre.
Plus précisément, chaque paroi 15, 16 comporte ici un grand volet 15a, 16a et un petit volet 15b, 16b. Le grand volet 15a, 16a se présente sous la forme une plaque rectangulaire de dimensions sensiblement égales à la longueur L de l'échangeur 1 et à sa largeur 1, tandis que le petit volet 15b, 16b se présente sous la forme d'une plaque rectangulaire de dimensions sensiblement égales à la longueur L de l'échangeur 1 et à sa hauteur h. Les notions de grand et petit volets sont introduites ici pour permettre une désignation distincte de chacun des volets (15a, 15b), (16a, 16b) de chaque paroi 15, 16; il se trouve que, dans la forme de réalisation présentée, en raison des dimensions relatives de la hauteur h et de la largeur 1 de l'échangeur 1, un volet (15a, 15b) est plus grand que l'autre (16a, 16b), mais il va de soi que si les proportions entre ces dimensions étaient inversées, les notions de grand et petit volets seraient inversées; en bref, il faut comprendre que ces notions de grand et petit ne sont pas une contrainte ou une limitation pour l'échangeur 1, mais qu'il est plus simple de les désigner ainsi car c'est le cas en l'espèce.
Les canalisations d'entrée 9 et de sortie 8 d'eau dans l'échangeur 1 sont ici connectées à une même face de l'échangeur 1, Ainsi, les orifices 6, 7 de connexion à ces canalisations 8, 9 sont percés sur un même volet d'une seule des deux parois 15, 16, en l'espèce sur le petit volet 15b de la première paroi 15.
Les deux parois 15, 16 sont identiques à l'exception des orifices 6, 7 percés dans le petit volet 15b de la première paroi 15; en particulier, leurs formes extérieures sont donc identiques. De ce fait, leur fabrication est simplifiée car elle peut être unifiée, tandis que leur stockage est facilité, puisque la forme extérieure des parois 15, 16 les rend emboîtables les unes avec les autres. Ainsi, il est possible qu'un unique outillage fabrique l'ensemble des parois en forme de L, dont seulement Ia moitié sont subséquemment percées d'orifices. Les parois peuvent alors être stockées aisément et de manière optimale (en ce qui concerne leur encombrement), puisqu'elles sont simplement emboîtées et empilées les uns sur les autres.
Pour former le carter 4 sous sa forme définitive, les parois 15, 16 sont fixées l'une à l'autre autour des éléments d'échange 2, 2\ 3, 3' et des collecteurs 10; dans le cas d'espèce, elles sont brasées. A cet effet, chaque paroi 15, 16 comporte, à l'extrémité libre de son petit volet 15b, 16b, un bord relevé 15c, 16c, qui est un bord 15c, 16c de fixation au grand volet 16a, 15a de l'autre paroi 16, 15. Ce bord relevé 15c, 16c s'étend perpendiculairement au petit volet 15b, 16b, à partir d'une arête de pliage 15d, 16d par laquelle il lui est relié; cette arête de pliage 15d, 16d est parallèle à l'arête 15', 16' de pliage entre le grand et le petit volet (15a, 15b), (16a, 16b). L'orientation des bords relevés 15c et 16c, ici, perpendiculairement aux petits cotés 15b et 16b et vers l'extérieur permet une bonne jonction entre le carter 4 et les collecteurs 10. On entend par vers l'extérieur le fait que le ou les bords relevés 15c, 16c ne soient pas, ici, en contact avec les tubes 2. Dans le mode de réalisation illustré ici, seule la ou les arêtes de pliage est en contact avec les éléments d'échange. Encore autrement dit, ici, le bord relevé 15c ou 16c s'étend en dehors du volume défini par les éléments d'échange 2, 2', 3, 3' et/ou le collecteur 10,
Les parois 15, 16 conformées en L sont mises en position autour des éléments 2, 2\ 3, 3' d'échange de chaleur et des collecteurs 10 dans des positions inversées, autrement dit tête-bêche; dans cette position, le bord relevé 15c, 16c du petit volet 15b, 16b de chaque paroi 15, 16 vient en appui sur l'extrémité libre du grand volet 16a, 15a de l'autre paroi 16, 15. Les différents éléments des parois 15, 16 sont configurés pour que l'extrémité libre - parallèle à l'arête de pliage 15d, 16d — de chaque bord relevé 15c, 16c s'étende au droit de l'extrémité libre du grand volet 16a, 15a contre lequel il est en appui. Dans cette position, les parois 15, 16 du carter 4 sont brasées ensemble, par brasage des surfaces de leurs volets (15a, 15b), (16a, 16b) en contact les unes contre les autres (bords relevés 15c, 16c contre extrémités des grands volets 16a, 15a). Une fois les parois 15, 16 fixées, les volets (15a, 15b), (16a, 16b) des parois 15, 16 conformées en L forment les quatre faces latérales de l'échangeur 1 (on parle de faces latérales par rapport à la direction de sa longueur L).
On note ici que, dans la forme de réalisation décrite, le collecteur 10 est fixé au carter 4 par brasage. Plus précisément, la surface extérieure 10' qui s'étend le long de sa périphérie est brasée à la surface interne des volets (15a, 15b), (16a, 16b) des parois 15, 16.
La forme en L des parois 15, 16 facilite la mise en place du carter 4 autour des éléments d'échange 2, 2', 3, 3'. En effet, il est compliqué de loger un faisceau de tubes dans une paroi conformée en U dont les dimensions sont ajustées à la forme extérieure du faisceau; en particulier, il faut tenir le faisceau pour qu'il reste en position, tandis qu'il faut glisser ce faisceau entre les parois formant les branches du U dont la paroi a la forme, ce qui est difficile car il est souhaitable que le jeu ne soit pas trop important entre eux. En revanche, il est très simple de venir positionner une première paroi 15, 16 en contact sur deux des faces du faisceau de tubes 2, puis de venir positionner la deuxième paroi 16, 15 et enfin de les braser. En particulier, pour positionner ainsi les parois 15, 16, il n'est pas nécessaire de tenir très fermement les tubes 2 et perturbateurs 3' en position, car ils viennent se positionner d'eux-mêmes sous l'action de la deuxième paroi 16, 15 lorsqu'elle est mise en place. En outre, il n'y a pas de problème de jeu, puisqu'il n'y a pas glissement du faisceau entre des parois mais plaquage des parois 15, 16 contre le faisceau.
Grâce à la forme en L des parois 15, 16 du carter 4, les volets 15a, 16a des parois 15, 16 parallèles aux faces latérales des tubes 2 ne présentent pas de saillie hors du volume de l'échangeur 1; autrement dit, les grands volets 15a, 16a sont plans et aucun élément ne fait saillie hors d'eux dans la direction qui leur est perpendiculaire. Cette caractéristique résulte du fait que, du fait de la forme en L des parois 15, 16, la fixation se fait le long de surfaces parallèles aux plans de ces grands volets 15a, 16a (les surfaces de contact entre les bords relevés 15c, 16c des petits volets 15b, 16b et les grands volets 15a, 16a). Or, lors du brasage de l'échangeur 1, le montage de brasage, c'est-à-dire le dispositif permettant de mettre en œuvre ce brasage, comporte des outillages, par exemple des presses, qui viennent en appui sur les faces du carter 4 parallèles aux faces latérales des tubes 2 (ici les grands volets 15a, 16a), car les surfaces de brasage des tubes 2 aux perturbateurs 3' leur sont parallèles et qu'il convient donc d'appliquer les efforts perpendiculairement à ces surfaces. Comme les grands volets 15a, 16a sont plans, le contact des outillages sur eux est simplifié car les outillages peuvent être mis en contact sur toute la surface des volets 15a, 16a, sans contraintes d'encombrement.
Le petit volet 15a, 16a de chaque paroi 15, 16 comporte un renfoncement 15e, 16e ou cuvette 15e, 16e dans sa partie centrale. Ce renfoncement 15e, 16e est obtenu par emboutissage de la paroi 15, 16. Cet embouti 15e, 16e est agencé pour venir en contact avec les tranches des tubes 2 pour être brasé à elles; plus précisément, c'est sa surface interne qui est brasée aux tranches des tubes 2. Par tranche des tubes 2, on comprend leur paroi s'étendant dans le plan défini par la direction de la longueur L de l'échangeur 1 et la direction de l'épaisseur h (la hauteur h) de l'échangeur 1. La fonction de ce brasage est d'empêcher la circulation d'eau à l'extérieur des canaux 3 d'écoulement d'eau ménagés entre les tubes 2 et donc de garantir que l'eau s'écoule uniquement le long des surfaces des parois latérales des tubes 2, pour leur permette d'échanger un maximum de chaleur avec l'air s'écoulant dans les tubes 2. Ainsi, le brasage des renfoncements 15e, 16e du carter 4 force l'eau à circuler entre les tubes 2. En outre, ce brasage augmente la tenue mécanique globale de l'échangeur 1. La formation d'un tel renfoncement 15e, 16e dans les parois 15, 16 est facilité par la forme en L de ces parois 15, 16, car cela permet un accès facile, pour des outillages, des deux côtés de chaque volet (15a, 15b), (16a, 16b).
Les surfaces intérieures des extrémités (15f, 15f), (16f, 16f) - dans la direction de la longueur L de Téchangeur 1 - du petit volet 15b, 16b de chaque paroi 15, 16, de part et d'autre du renfoncement 15e, 16e, s'étendent à distance des tranches des tubes 2. Ainsi, au niveau de leurs portions d'extrémités (15f, 15f), (16f, 16f), les parois 15, 16 ménagent avec les tranches des tubes 2 un volume V (même référence pour tous les volumes concernés); de tels volumes V sont ménagés, aux deux extrémités de l'échangeur 1, de part et d'autre des tubes 2. Ces volumes V sont en communication fluidique avec l'ensemble des canaux 3 d'écoulement d'eau. Les orifices 6, 7 de connexion aux canalisations 8, 9 du circuit d'eau sont ménagées dans ces portions d'extrémités (15f, 15f), (16f, 16f) des petits volets 15b, 16b des parois 15, 16, c'est-à-dire dans des portions distinctes des renfoncements 15e, 16e; ainsi, l'eau arrive dans l'échangeur 1 ou en ressort par un volume V en communication avec l'ensemble des canaux 3 d'écoulement d'eau. En outre, la présence de ces volumes V permet, comme on le voit sur la figure 8, de ménager un espace suffisant pour le montage des collecteurs 10 à chaque extrémité de l'échangeur 1. On note incidemment ici que la figure 8 est une vue en coupe faite à l'intérieur d'un tube 2; on y voit des éléments parallèles les uns aux autres: il s'agit des parois des ailettes 2' de perturbation du flux d'air.
Grâce à l'agencement des parois 15, 16 et de leurs renfoncements 15e, 16e par rapport aux tubes 2, l'échangeur 1 est alimenté en eau par l'orifice 7 connecté à la canalisation d'entrée d'eau 9 et l'eau s'écoule dans le volume V ménagé à proximité de cet orifice 1, ce qui lui permet de se répartir dans tous les canaux 3 d'écoulement d'eau. L'eau s'écoule dans ces canaux 3 et est empêchée de s'écouler au-delà des tranches des tubes 2, puisque ces dernières sont brasées aux surfaces internes des renfoncements 15e, 16e des petits volets 15b, 16b des parois 15, 16; autrement dit, l'eau est confinée dans les canaux 3 ménagés entre les tubes 2, ce qui maximise les échanges thermiques entre l'eau et l'air qui s'écoule dans les tubes 2. L'eau est collectée en sortie dans le volume V ménagé à proximité de l'orifice 6 connecté à la canalisation de sortie d'eau 8 et l'eau est évacuée par cette canalisation 8. En fait, les renfoncements 15e, 16e brasés aux tranches des tubes 2 participent à la formation des canaux 3 de circulation d'eau.
On note incidemment que l'eau s'écoule également dans des volumes V ménagés par les extrémités 16f, 16f du petit volet 16b de la deuxième paroi 16; ces volumes V peuvent garantir la bonne répartition de l'eau mais ne sont pas nécessaires; ils sont surtout ménagés parce qu'à des fins d'économie de coûts de fabrication et pour faciliter leur stockage, il est préférable que les parois 15, 16 conformées en L soient de formes extérieures rigoureusement identiques; ainsi, certains éléments peuvent être surabondants mais sont conservés pour tirer avantage de l'identité de forme extérieure des parois 15, 16.
Les portions d'extrémités (15f, 15f), (16f, 16f) des parois 15, 16 sont rehaussées par rapport au renfoncement 15e, 16e correspondant, ici sur toute leur surface. Bien entendu, l'étendue (dans la direction de la longueur L de l'échangeur 1) de ces portions d'extrémité (15f, 15f), (16f, 16f) peut varier. De même, leur forme peut varier; par exemple, les portions d'extrémités peuvent être de forme conique autour de l'orifice 6, 7 de réception d'une canalisation 8, 9; dans ce cas, de préférence, les portions d'extrémités 16f, 16f non percées ont la même forme, pour les raisons d'identité de forme extérieure des parois 15, 16 expliquées ci-dessus.
De préférence, les perturbateurs 3' montés dans les canaux 3 d'écoulement d'eau ne s'étendent pas, dans la direction de la longueur L de l'échangeur 1, jusqu'à l'extrémité des tubes 2 et donc pas jusqu'aux collecteurs 10. Ainsi, un volume de collection d'eau sans perturbateurs 3' est ménagé.
Une caractéristique particulière des parois 15, 16 va maintenant être décrite. On voit sur la figure 7 que, à proximité de la zone de contact entre le bord relevé 15c, 16c du petit volet 15b, 16b de chaque paroi 15, 16 et le grand volet 16a, 15a de l'autre paroi 16, 15, il y a une zone où il existe un jeu J avec le coin du collecteur 10 (ces deux jeux diagonalement opposés sur l'échangeur 1 sont désignés par la même référence J). On note qu'il n'y a pas un tel jeu au niveau des arêtes de pliage 15', 16' entre les petits et grands volets (15b, 16b),
(15a, 16a) des parois 15, 16, dans la mesure où la surface intérieure de cette arête de pliage 15', 16' épouse en l'espèce la surface extérieure du coin correspondant du collecteur 10.
Du fait de l'existence de ces jeux J, il existe un risque de fuite d'eau à leur niveau. C'est la raison pour laquelle chaque paroi 15, 16 comporte, à proximité de chacun des coins libres de son grand volet 15a, 16a, une portion d'étanchéité P (toutes les portions d'étanchéité de l'échangeur 1 sont désignées par la même référence P). Chaque portion d'étanchéité P se présente sous la forme d'une portion en saillie hors de la surface intérieure du grand volet 15a, 16a de la paroi 15, 16, en direction des tubes 2; cette portion en saillie P a la forme d'un coin ou d'un aileron. Une telle portion P en saillie peut, soit être emboutie sur Ia paroi 15, 16 postérieurement à sa fabrication, soit être directement formée lors de la fabrication de la paroi 15, 16.
La figure 9 permet de bien comprendre le positionnement et donc la fonction de cette portion d'étanchéité P. On voit clairement que la portion d'étanchéité P vient en contact avec la surface extérieure du coin du collecteur 10 et avec la surface en vis-à-vis de l'arête de pliage 16d du bord relevé 16c du petit volet 16b de la deuxième paroi 16. Les différentes pièces sont brasées au niveau de ces zones de contact, ce qui fait disparaître le jeu J à leur niveau et interdit tout écoulement d'eau. Les portions d'étanchéité P ne sont pas très étendues dans la direction de la longueur L de l'échangeur 1 car il est suffisant qu'elles soient présentes à proximité des collecteurs 10 pour éviter les fuites d'eau. Ainsi, les portions d'étanchéité P sont agencées pour combler un jeu J, au niveau de la zone de fixation de la paroi 15, 16 à laquelle elles appartiennent avec l'autre paroi 16, 15, entre ces parois 15, 16 et les collecteurs 10, II va de soi que ce qui est décrit dans ce paragraphe s'applique aux quatre portions d'étanchéité P de l'échangeur 1.
On a représenté sur la figure 17 une paroi 15 en L selon une forme de réalisation particulière. Cette paroi 15 ne comporte qu'un seul orifice 6 de connexion à une canalisation d'eau 8, en l'espèce la canalisation 8 de sortie d'eau; cet orifice 6 est, de même que précédemment, ménagé à proximité d'une extrémité du petit volet 15b de la paroi 15. L'autre canalisation d'eau (la canalisation d'entrée 9) est dans ce cas connectée à un orifice ménagé sur l'autre paroi en L (non représentée); elle est de préférence également ménagée sur son petit volet et à son extrémité opposée à celle de la paroi 15 représentée sur la figure 17. On note que la paroi 15 de la figure 17 comporte deux élargissements E, dans la direction de la hauteur h de l'échangeur 1, ménagés à proximité de chaque extrémité de son grand volet 15a. Ces élargissements E sont ici formés par emboutissage de la paroi 15. Ils sont prévus dans le cas où les dimensions du collecteur 10 sont plus importantes, dans la direction de la hauteur h de l'échangeur 1, que la dimension des petits volets 15b des parois 15 en L; il s'agit donc d'élargissements E (ou emboutis E) de logement du collecteur 10. Ces emboutis E présentent un avantage supplémentaire: dans la mesure où ils logent les collecteurs 10 dans la direction de la hauteur h de l'échangeur I5 ils forment une butée dans la dimension de la longueur L de l'échangeur 1; ainsi, ils forment des moyens de maintien axial (dans cette direction L) des collecteurs 10 et donc de l'ensemble des éléments d'échange 2, 2', 3, 3' lors du brasage de l'ensemble des éléments de l'échangeur 1 (s'ils sont brasés).
On note que de tels élargissements E peuvent être prévus sur des parois conformes à la forme de réalisation des figures 1 à 10 ou à la forme de réalisation des figures 1 à 15. Il en va de même pour la présence d'un seul orifice 6 de connexion à une canalisation d'eau, et ce indépendamment de la présence ou non d'élargissements E. En effet, la différence entre les formes de réalisation des figures 1 à 10 et des figures 11 à 15 tient à leur mode de fixation aux boîtes de distribution de fluide.
La fixation de la boîte collectrice 11 sur l'échangeur 1 va maintenant être décrite. La fixation de la boîte collectrice (non représentée) située du côté droit de l'échangeur 1 ne sera pas décrite mais est bien entendu tout à fait similaire.
La boîte collectrice 11 est maintenue directement par le carter 4 de l'échangeur 1. On remarquera que dans les modes de réalisation illustrés ici, la boite collectrice 11 est maintenue à l'intérieur du carter 4. En d'autres termes, ici, le carter 4 recouvre au moins en partie la boite collectrice 11. Plus particulièrement, le carter 4 enveloppe la partie de la boite collectrice 11 située à proximité (voire en contact) avec le collecteur 10.
Dans la forme de réalisation des figures 1 à 10, la boîte collectrice 11 est métallique et le carter 4 et la boîte 11 sont brasés l'un à l'autre, comme on le voit par exemple sur la figure 3; la boîte 11 peut par exemple être formée en aluminium. A cet effet, le bord d'extrémité de la boîte 11 destiné à être brasé au carter 4 comporte un épaulement 17 qui sert de butée aux extrémités (dans le sens de la longueur L) des parois 15, 16 du carter 4. L'épaulement 17 est agencé pour présenter une surface d'appui de forme complémentaire à la forme de l'extrémité des parois 15, 16 auxquelles la boîte 11 est brasée, pour qu'il y ait continuité de la surface extérieure de l'échangeur 1 entre les parois 15, 16 du carter 4 et la boîte collectrice 11. L'épaulement 17 s'étend de préférence sur toute la périphérie du bord de la boîte collectrice 11. Le brasage entre le carter 4 et la boîte 11 est ainsi facile à mettre en œuvre.
Le fait que la boîte 11 soit directement fixée au carter 4 réduit l'encombrement de l'échangeur 1. En effet, le collecteur 10 est ainsi contenu à l'intérieur du volume du carter 4 et ne fait pas saillie hors de lui; autrement dit, les dimensions hors tout de l'échangeur 1 sont déterminées par les dimensions du carter 4. Il en résulte une bonne optimisation du débit de fluide s'écoulant dans l'échangeur 1 par rapport à son encombrement. En effet, quelle que soit la configuration de la fixation de la boîte collectrice l i a l'échangeur 1 (directement au carter ou par l'intermédiaire du collecteur comme dans l'art antérieur), la section maximale d'écoulement des fluides est toujours bridée par les dimensions du carter 4, puisque l'écoulement de tous les fluides se fait à l'intérieur du carter 4. Dans la mesure où la boîte 11 est directement fixée au carter 4, l'encombrement lié à cette liaison peut également être limité à l'encombrement du carter 4; ainsi, l'encombrement hors tout de l'échangeur 1 correspond à l'encombrement du carter 4, qui est directement lié à la section d'écoulement des fluides; l'encombrement est donc optimisé, puisqu'il est minimal pour une section de passage de fluides donnée.
On note sur la figure 10 que la distance d séparant l'extrémité de la boîte collectrice 11 et le collecteur 10 n'est pas nulle. Selon une forme de réalisation, la boîte collectrice 11 peut ainsi être, non pas brasée, mais soudée aux parois 15, 16 du carter 4; cela est possible car, du fait de ladite distance d, le soudage ne risque pas d'entraîner la fonte du brasage des tubes 2 au collecteur 10.
On note que le collecteur 10 est également maintenu par le carter 4, en l'espèce par brasage le long des parois externes 10' de son bord périphérique.
Une deuxième forme de réalisation de l'échangeur 1 est décrite en référence aux figures 11 à 15. Cette forme de réalisation est très similaire à la forme de réalisation précédente et c'est pourquoi les références utilisées pour les éléments de l'échangeur des figures 11 à 15 de structure ou fonction identique, équivalente ou similaire à celles des éléments de l'échangeur des figures 1 à 10 sont les mêmes, pour simplifier la description. D'ailleurs, l'ensemble de la description de l'échangeur des figures 1 à 10 n'est pas reprise, cette description s'appliquant à l'échangeur des figures 11 à 15 lorsqu'il n'y a pas d'incompatibilités. Seules les différences notables, structurelles et fonctionnelles, seront décrites.
L'échangeur 1 des figures 11 à 15 présente la particularité suivante: Ia boîte collectrice 11 (dont seule la portion d'extrémité est visible) du boîtier de distribution 5, maintenue directement par le carter 4, est fixée à lui, non pas par brasage ou soudage comme décrit précédemment, mais par sertissage.
A cet effet, les extrémités (dans la direction de la longueur L de l'échangeur 1) des parois 15, 16 comportent des pattes 18 de sertissage de la boîte collectrice 11. En l'espèce, les deux volets (15a, 15b), (16a, 16b) de chaque paroi 15, 16 comportent, à chacune de leurs extrémités, des pattes de sertissage 18; les bords d'extrémité de chaque volet (15a, 15b), (16a, 16b) comportent chacun ici trois pattes de sertissage 18 uniformément réparties sur le bord considéré; les pattes de sertissage 18 des grands volets 15a, 16a sont de plus grandes dimensions que les pattes de sertissage 18 des petits volets 15b, 16b.
Le bord d'extrémité de la boîte collectrice 11 qui est destiné à venir en contact avec les parois 15, 16 du carter 4 comporte un rebord 19 d'appui des pattes de sertissage 18; ce rebord 19 forme une gorge de réception des pattes de sertissage 18. Les pattes de sertissage 18 du carter 4 sont recourbées pour être serties dans la gorge de réception de la boîte collectrice 11 et ainsi la maintenir directement. Les pattes 18 du carter 4 coopèrent donc avec une surface de la boîte collectrice 11 (la surface de la gorge du rebord 19) pour le maintien de la boîte 11.
Dans la forme de réalisation présentée, le collecteur 10 est également maintenu par le carter 4. A cet effet, les volets (15a, 15b), (16a, 16b) des parois 15, 16 du carter 4 comportent des butées 20, en l'espèce formées par emboutissage des volets (15a, 15b), (16a, 16b). Ces butées 20 sont en saillie hors de la surface interne des volets (15a, 15b), (16a, 16b). En référence à la figure 15, le bord externe du collecteur 10 est coincé, c'est-à-dire mis en butée de part et d'autre (dans la direction de la longueur L de l'échangeur 1), entre le rebord 19 de la boîte collectrice 11 et les butées 20 des parois 15, 16 du carter 4. Autrement dit, le rebord 19 de la boîte collectrice 11 et le collecteur 10 sont maintenus en position entre les butées 20 et les pattes de sertissage 18 des parois 15, 16 du carter 4; ainsi, par l'effet du sertissage, les pattes 18 exercent une contrainte sur la boîte collectrice 11 et le collecteur 10, qu'elles bloquent en position entre elles et les butées 20. En l'espèce, deux butées 20 sont prévues à proximité de l'extrémité de chaque volet (15a, 15b), (16a, 16b) de chaque paroi 15, 16.
Conformément à la forme de réalisation présentée, un joint d'étanchéité 21 est inséré entre la tranche d'extrémité 22 du bord de la boîte collectrice 11 et une gorge 23 ménagée à la périphérie du collecteur 10; cette gorge 23 s'étend sur toute la périphérie du bord du collecteur 10; elle présente une section en forme de U dont l'ouverture est tournée du côté de la boîte collectrice 11. Ce joint 21 permet d'assurer l'étanchéité à l'air entre la boîte collectrice 11 et le collecteur 10. Il est par exemple formé en élastomère. !
On note incidemment que la vue de la figure 15 est une coupe dans un plan situé, au niveau d'une butée 20, entre deux collets 13. C'est la raison pour laquelle on voit, sur cette figure, un espace du côté interne du joint d'étanchéité 21. Cet espace n'est présent qu'entre deux collets 13 et on voit sur les autres figures que le joint 21 est par ailleurs bien écrasé dans la gorge 23 du collecteur 10, remplissant ainsi correctement sa fonction d'étanchéité.
Selon une forme de réalisation alternative, l'étanchéité entre la boîte collectrice 11 et le collecteur 10 auquel elle est fixée est assurée par brasage. A cet effet, la tranche d'extrémité 22 du bord de la boîte collectrice 11 est directement brasée dans la gorge 23. On obtient ainsi un échangeur 1 avec le carter 4 serti à la boîte collectrice 11, cette dernière étant brasée au collecteur 10. Autrement dit, les moyens d'étanchéité entre le collecteur 10 et la boîte collectrice 11 comprennent un lien par brasage.
Quelle que soit la forme de réalisation (étanchéité par joint ou par brasage), l'échangeur 1 avec son carter 4 serti à sa boîte collectrice 11 présente tous les avantages, énoncés ci-dessus en relation avec la première forme de réalisation où ils sont brasés, liés au maintien de la boîte collectrice 11 directement par le carter 4. Il présente en outre tous les avantages liés à la fixation par sertissage. En particulier, il est possible de prévoir une boîte collectrice 11 formée en matière plastique, ce qui n'est pas possible dans le cadre d'une fixation par brasage ou soudage, pour lesquelles la boîte 11 doit être métallique; bien entendu, la fixation de la boîte collectrice 11 au carter 4 par sertissage peut également être mise en œuvre avec une boîte métallique 11.
On note qu'un tel sertissage de la boîte collectrice 11 par le carter 4 présente un avantage supplémentaire sur les sertissages, connus dans l'art antérieur entre un collecteur et une boîte collectrice: l'épaisseur des parois 15, 16 du carter 4 d'un échangeur 1 est généralement plus importante que l'épaisseur de la paroi formant son collecteur 10 (par exemple lmm pour la paroi du collecteur 10 contre 2mm pour la paroi du carter 4); cela est d'autant plus vrai pour un collecteur 10 métallique, par exemple en aluminium, qui a déjà reçu un traitement thermique pour son brasage aux autres éléments, ledit traitement ayant affaibli sa résistance mécanique. Comme elle est faite directement par le carter 4, la fixation par sertissage est plus rigide et ne risque pas de se déformer. En outre, le collecteur 10 n'est pas sollicité et ne risque donc pas de se déformer.
Le fonctionnement de l'échangeur 1 (quelle que soit sa forme de réalisation) est le suivant (il est décrit de manière succincte car bien connu de l'homme du métier). De l'air est alimenté au niveau du boîtier 5 de distribution d'entrée d'air, s'écoule dans les tubes 2 (cet écoulement étant perturbé par les ailettes T) et ressort de l'échangeur 1 par le boîtier (non représenté) de distribution de sortie d'air. Par ailleurs, l'échangeur est alimenté en eau par la canalisation 9 d'entrée d'eau, circule dans les canaux 3 d'écoulement d'eau (cette circulation étant perturbée par les perturbateurs 3') et ressort de l'échangeur 1 par la canalisation 8 de sortie d'eau. Les écoulements d'air et d'eau se font à contresens dans la direction de la longueur L de l'échangeur 1; on parle d'échangeur de chaleur "à contre-courant"; l'efficacité d'un tel échangeur 1 est très bonne.
L'échangeur de chaleur 1 a été décrit en relation avec de l'air circulant dans ses tubes 2 et de l'eau circulant entre les tubes au travers des perturbateurs
3'. Il va de soi que cela pourrait être inversé, c'est-à-dire de l'eau dans les tubes et de l'air entre les tubes. D'ailleurs, il pourrait s'agir d'air dans les deux cas ou d'eau dans les deux cas, ou d'autres fluides. Les différentes caractéristiques, décrites ci-dessus, des différents éléments de l'échangeur peuvent être combinées ou prévues indépendamment les uns des autres, lorsque c'est compatible.

Claims

Revendications
1- Echangeur de chaleur comportant des éléments d'échange (2, 2', 3, 3') et un carter (4), de réception des éléments d'échange (2, 3'), formé par une pluralité de parois (15, 16) reliées entre elles, caractérisé par le fait que le carter (4) comporte deux parois (15, 16) conformées en L.
2- Echangeur selon la revendication 1, dans lequel les deux parois (15, 16) sont de même forme extérieure.
3- Echangeur selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel chaque paroi (15, 16) comporte deux volets ((15a, 15b), (16a, 16b)) perpendiculaires l'un à l'autre, un volet (15b, 16b) de chaque paroi (15, 16) comportant un bord relevé (15c, 16c) de fixation à un volet (16a, 15a) de l'autre paroi (16, 15).
4- Echangeur selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel, chaque paroi (15, 16) comportant deux volets ((15a, 15b), (16a, 16b)), l'un des volets
(15b, 16b) comporte un renfoncement (15e, 16e) agencé pour venir en contact avec des tubes (2) d'écoulement d'un premier fluide assemblés en parallèle et ainsi former des canaux (3) d'écoulement d'un deuxième fluide entre lesdits tubes (2).
5- Echangeur selon la revendication 4 dans lequel, le volet (15b, 16b) comportant le renfoncement (15e, 16e) comportant également au moins un orifice (6, 7) de connexion à un circuit d'écoulement du deuxième fluide, ledit orifice est ménagé sur une portion du volet ((15f, 15f), (16f, 16f)) distincte du renfoncement (15e, 16e) pour permettre une meilleure répartition du deuxième fluide dans ses canaux d'écoulement (3).
6- Echangeur selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel chaque paroi (15, 16) comporte au moins une portion (P) d'étanchéité agencée pour combler un jeu (J) au niveau de sa zone de fixation avec l'autre paroi (16, 15), plus particulièrement un jeu (J) entre ces parois (15, 16) et une plaque collectrice (10) de maintien en position des éléments d'échange (2, 2', 3, 3'). 7- Echangeur selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les parois (15, 16) sont brasées l'une à l'autre et, de préférence, les éléments d'échange (2, 3') sont brasés aux parois (15, 16).
8- Echangeur selon la revendication 7, dans lequel les parois (15, 16) comportent des moyens (E) de maintien des éléments d'échange (2, 3') lors du brasage.
9- Carter de réception d'éléments d'échange (2, 2', 3, 3') d'un echangeur de chaleur (1), formé par une pluralité de parois (15, 16) reliées entre elles, caractérisé par le fait qu'il comporte deux parois (15, 16) conformées en L.
10- Carter selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comporte les caractéristiques du carter de l'échangeur de l'une des revendications 1 à 8.
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