EP2901097A1 - Echangeur de chaleur, notamment pour vehicule automobile, et procede d'assemblage associe - Google Patents

Echangeur de chaleur, notamment pour vehicule automobile, et procede d'assemblage associe

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EP2901097A1
EP2901097A1 EP13766334.0A EP13766334A EP2901097A1 EP 2901097 A1 EP2901097 A1 EP 2901097A1 EP 13766334 A EP13766334 A EP 13766334A EP 2901097 A1 EP2901097 A1 EP 2901097A1
Authority
EP
European Patent Office
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casing
fluid
heat exchanger
flat tubes
bundle
Prior art date
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Granted
Application number
EP13766334.0A
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German (de)
English (en)
Other versions
EP2901097B1 (fr
Inventor
Carlos Martins
Anne-Sylvie Magnier-Cathenod
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Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Publication date
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Publication of EP2901097A1 publication Critical patent/EP2901097A1/fr
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Publication of EP2901097B1 publication Critical patent/EP2901097B1/fr
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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
    • F28F9/02—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
    • 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
    • F28F9/0221—Header boxes or end plates formed by stacked elements

Definitions

  • Heat exchanger in particular for a motor vehicle, and associated assembly method.
  • the invention relates to a heat exchanger, in particular for a motor vehicle.
  • the invention also relates to methods of assembling such 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 heat exchanging fluids circulate. between them.
  • the heat exchange elements may for example comprise tubes or plates, gas flow disturbing fins and / or fluid flow disruptors or the like.
  • Exchangers comprising a bundle of flat tubes arranged parallel to one another on one or more parallel rows with one another, these tubes being arranged to allow the circulation of a first fluid between said flat tubes and, on the other hand, to allow the circulation a second fluid inside said flat tubes, exchanging heat with the first fluid.
  • a known structure of such a bundle is a stack of flat tubes with enlarged ends, the flat tubes being fixed together at their widened ends.
  • the bundle of flat tubes is contained inside a casing connected to a circuit of the first fluid and delimiting the space of circulating said first fluid between the flat tubes.
  • the ends of the harness and the housing are also generally connected to a manifold and an inlet housing and an outlet housing of the second fluid for circulating the second fluid within the flat tubes.
  • the invention therefore aims to at least partially meet the disadvantages of the prior art and to provide an inexpensive heat exchanger and ensuring an optimum seal between the circulation of the first and second fluid.
  • the invention therefore relates to a heat exchanger for transferring heat between a first and a second fluid, said heat exchanger comprising:
  • the housing comprises four independent walls fixed to each other and forming said housing.
  • the independent walls are fixed together by brazing.
  • the housing is brazed to the beam.
  • the widened ends of the flat tubes have a rectangular cross-sectional shape.
  • the inlet and the outlet of the first fluid are formed on the same wall of the housing.
  • the fixing groove comprises a sealing means.
  • At least two flares at the end of the casing comprise folded release appendages on the inlet casing or the output casing of the second fluid.
  • the heat exchanger is configured to cool the charge air of an engine in a motor vehicle.
  • the invention also relates to a method of assembling a heat exchanger for transferring heat between a first and a second fluid comprising:
  • said method comprising the following steps:
  • Such a method allows a reduction in production costs by simplifying the fixing steps of the inlet and outlet housings within the fixing groove.
  • the latter comprises, between the step of sealing the flat beam inside the housing and the step of sealing the inlet housing of the second fluid outlet box in the housing. fixing groove, an additional step of setting up a sealing means in the fixing groove.
  • the formation of a flare at the ends of the casing is made by stamping.
  • the casing comprises four independent walls forming said casing and that the fixing of said four independent walls is carried out during the step of sealing the beam inside the casing.
  • the step of sealing the beam inside the housing is carried out by brazing.
  • FIG. 1 shows a perspective representation of a heat exchanger
  • FIG. 1b shows a semi-exploded representation in perspective of the heat exchanger of the preceding figure
  • FIG. 2 shows a perspective representation of a flat beam tube
  • FIG. 3 shows a perspective view of a heat exchanger before assembling the beam and the casing
  • FIG. 4 shows a sectional side view of the connection between a beam, a housing and the housing of a heat exchanger
  • FIG. 5 shows a flowchart of the steps of a method of assembling a heat exchanger according to the invention.
  • the substantially identical elements bear the same references.
  • Figure la shows a heat exchanger 1 for the heat transfer between a first and a second fluid, having a housing 3 provided with an inlet 37a and an outlet 37b of the first fluid.
  • the heat exchanger 1 comprises an inlet casing 5a and an outlet casing 5b of the second fluid.
  • the housing 3 further comprises at its ends intended to be connected, a flare 32 forming a fixing groove 34 (not visible in Figure la, but visible in Figure 1b) in which is inserted the arrival housing 5a or output 5b of the second fluid.
  • At least two flares 32 at each end of the casing 3 may include locking appendages 38 in order to maintain the inlet casing 5a and the outlet casing 5b in the fixing groove 34.
  • FIG. 1b shows in more detail the inside of the heat exchanger 1 without the presence of the arrival boxes 5a and the outlet 5b of the second fluid.
  • the exchanger 1 comprises within it a beam 7 composed of flat tubes 70 stacked on each other.
  • the flat tubes 70 have enlarged ends 72.
  • the widened ends 72 for example substantially rectangular in cross section, are fixed together to form the stack of flat tubes 70 constituting the beam 7 the fixing between the widened ends 72 of the flat tubes 70 being joined.
  • the casing 3 surrounds said beam 7 and is fixed thereto in a sealed manner so as to delimit a sealed enclosure, in which the first fluid can flow in the interstices 74 (visible in FIGS. 3 and 4) between the flat tubes 70 of said bundle 7.
  • the flat tubes 70 are preferably made of metal, their widened ends 72 can thus be made by stamping.
  • the enlargement height can be of the order of imm so that the interstices 74 have a height of the order of 2mm and also to limit the stretching of material at the extended ends 72.
  • Fixing said flat tubes 70 between them to form the beam 7, can be made by brazing.
  • the casing 3 may be more particularly fixed to the beam 7 at the side surfaces 72b of the flat tubes 70 and on the flat surface 72a of the widened ends 72 of the flat tubes 70 at the top and at the base of the beam 7.
  • the casing 3 may be in particular attached to the beam 7 only at the widened ends 72 of the flat tubes 70, a space between the housing 3 and the side surfaces 72b being left in order to allow the flow of the first fluid over the entire height of the beam 7.
  • the casing 3 is fixed over the entire length of the lateral surfaces 72b of the flat tubes 70 and to allow the circulation of the first fluid over the entire height of the beam 7, the casing 3 comprises stampings 39 (visible on Figures 1a, 1b and 3).
  • the inlet 37a and outlet 37b of the first fluid are preferably made on the walls of the casing 3 facing the interstices 74 between the flat tubes 70 of the bundle 7, so that the first fluid passes through the latter in order to allow a good heat exchange.
  • the inlet 37a and outlet 37b of the first fluid may in particular be made on opposite walls or on the same wall of the casing 3. In the case where the casing 3 comprises stampings 39, said inlet 37a and outlet 37b of the first fluid may be performed on these.
  • the housing 3 may preferably be made of metal and its attachment with the beam 7 when the latter is metallic, be made by brazing.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment in which the casing 3 comprises four independent walls 3a, 3b, 3c and 3d, for example metallic, fixed to each other, for example by brazing, and forming said casing 3. These independent walls 3a , 3b, 3c and 3d can thus be fixed to each other at the time of attachment of the beam 7 with the housing 3, allowing a good fit of the housing 3 around the beam 7 and cost savings.
  • FIG. 4 shows, in sectional view, an end of a heat exchanger 1. It is thus possible to see that the fixing groove 34 is formed on one side by the flaring 32 of the casing 3 and on the other by the end of the beam 7.
  • the inlet casing 5a or output 5b of the second fluid thus fits into the fixing groove 34 to guide the second fluid in the beam 7, inside the flat tubes 70
  • the fixing groove 34 is directly formed between the flaring 32 of the casing 3 and the end of the bundle 7 makes it possible to simplify the assembly of the heat exchanger 1 as well as to limit manufacturing costs by limiting the number of parts needed for its assembly.
  • the fixing groove 34 may further comprise a sealing means 9 placed inside thereof in order to improve the sealing and / or fixing of the 5a and 5b output casings of the second fluid.
  • This sealing means 9 may for example be a seal or glue.
  • the inlet casings 5a and 5b of the outlet are inserted into the fixing groove 34 and their attachment can be achieved by gluing or crimping.
  • the blocking means 38 may be, for example, appendages of the casing 3 folded onto said inlet 5a and outlet 5b casings (as shown in FIGS. 1a, 1b, 3 and 4) or tie rods and reinforce the fixation and maintaining said arrival boxes 5a and 5b output.
  • the arrival boxes 5a and 5b output can also be metal and thus can be fixed for example by welding.
  • the heat exchanger 1 can particularly be configured to cool the charge air of an engine in a motor vehicle.
  • the supercharging air corresponding to the second fluid, arrives at the arrival box 5a, and passes into the bundle 7, inside the flat tubes 70.
  • a heat transfer fluid for example a mixture water and glycol, acting as a first fluid and coming from a cooling circuit, enters the inlet 37a, circulates between the flat tubes 70 of the bundle 7 inside the casing 3.
  • Inside the casing 3 there is heat exchange between the charge air and the heat transfer fluid and the cooled charge air exits through the outlet housing 5b to go to the engine cylinders, while the heated heat transfer fluid exits through the outlet 37b of the housing 3 to be cooled for example at a radiator in the cooling circuit.
  • the present invention also relates to a method of assembling a heat exchanger 1 illustrated in FIG. 5 and comprising the following steps:
  • a first step 100 of the assembly process corresponds to the supply of the bundle 7 and the supply of the casing 3.
  • the bundle 7 can be previously made completely, for example by brazing a stack of flat tubes 70 at their extended ends. 72.
  • the beam 7 may nevertheless be incomplete and may include flat tubes 70 with enlarged ends 72 not yet fixed to each other.
  • the casing 3 can be supplied complete or can be composed of four independent walls 3a, 3b, 3c and 3d being intended to form said casing 3.
  • a second step 102 of the assembly process corresponds to the formation of a flare 32 at the ends of the casing 3, for example by stamping the latter or the four independent walls 3a, 3b, 3c and 3d.
  • the third step 104 of the assembly process corresponds to the sealed fastening of the beam 7 inside the casing 3.
  • This attachment is made at the widened ends 72 of the flat tubes 70, so that the flaring 32 at the ends of the casing 3, in cooperation with the ends of the beam 7, forms a fixing groove 34, and that said casing 3 delimits a sealed enclosure in which a first fluid flows between the flat tubes 70 of the beam 7 from an inlet 37a to an outlet 37b of the first fluid.
  • This attachment can be made for example by soldering if the housing 3 and the beam 7 are both metallic.
  • the housing 3 comprises four independent walls 3a, 3b, 3c and 3d
  • the latter are fixed to each other during this third step 104. It is the same in the case where the flat tubes 70 of the beam 7 are not fixed between them.
  • the four independent walls 3a, 3b, 3c and 3d and the beam 7 are fixed together. allowing an adjustment of the different parts between them and thus to guarantee a good sealing.
  • the assembly method may comprise, following the third fixing step 104, an optional step 106 of placing a sealing means 9 inside the fixing groove 34, for example a gasket or glue.
  • a fourth step 108 corresponds to the sealed attachment of the inlet casing 5a and the outlet casing 5b of the second fluid in the fixing groove 34, so that the second fluid circulates inside the flat tubes 70 of the bundle 7.
  • This fixing is carried out in particular by insertion of said inlet boxes 5a and 5b outlet in the fixing groove 34.
  • the arrival boxes 5a and 5b output can be glued, crimped or welded if they are metal and their attachment reinforced by the locking means 38.

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Abstract

La présente invention concerne un échangeur de chaleur (1), comprenant : - un faisceau (7) de tubes plats (70) à extrémités élargies (72), - un carter (3) entourant ledit faisceau (7) et fixé de façon étanche aux extrémités élargies (72) des tubes plats (70), ledit carter (3) délimitant une enceinte étanche dans laquelle circule un premier fluide entre les tubes plats (70) depuis une entrée (37a) vers une sortie (37b), - un boîtier d'arrivée (5a) et un boîtier de sortie (5b) d'un second fluide, lesdits boîtiers (5a, 5b) venant se positionner aux extrémités du faisceau (7) et étant fixés de façon étanche aux extrémités du carter (3), les extrémités du carter (3) comportant un évasement (32) à chaque extrémité, ledit évasement (32) formant, en coopération avec les extrémités du faisceau (7), une gorge de fixation (34) dans laquelle vient s'insérer le boîtier d'arrivée (5a) ou le boîtier de sortie (5b).

Description

Echangeur de chaleur, notamment pour véhicule automobile, et procédé d'assemblage associé.
L'invention concerne un échangeur de chaleur notamment pour véhicule automobile. L'invention concerne également des procédés d'assemblage d'un tel échangeur de chaleur.
Un échangeur 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 ou des plaques, des ailettes de perturbation de la circulation de gaz et/ou des perturbateurs d'écoulement de fluide ou autres.
De nombreuses configurations structurelles sont envisageables. On connaît des échangeurs comprenant un faisceau de tubes plats disposés parallèlement les uns aux autres sur une ou plusieurs rangées parallèles entre eux, ces tubes étant agencés pour permettre la circulation d'un premier fluide entre lesdits tubes plats et d'autre part permettre la circulation d'un second fluide à l'intérieur desdits tubes plats, en échangeant de la chaleur avec le premier fluide. Une structure connue d'un tel faisceau est un empilement de tubes plats aux extrémités élargies, les tubes plats étant fixés entre eux au niveau de leurs extrémités élargies.
Selon une solution connue le faisceau de tubes plats est contenu à l'intérieur d'un carter relié à un circuit du premier fluide et délimitant l'espace de circulation dudit premier fluide entre les tubes plats. Les extrémités du faisceau et du carter sont également généralement reliées à un collecteur et un boîtier d'entrée et un boîtier de sortie du second fluide permettant la circulation du second fluide à l'intérieur des tubes plats.
De nombreuses associations de fluides peuvent être envisagées, qu'il s'agisse de liquides et/ou de gaz.
Cependant, la fabrication de tels échangeurs est coûteuse car elle nécessite de nombreuses pièces et un processus de vérification afin de garantir l'étanchéité entre les circuits du premier et second fluide.
L'invention a donc pour objectif de répondre au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un échangeur de chaleur peu coûteux et garantissant une étanchéité optimale entre les circulations du premier et second fluide.
L'invention concerne donc un échangeur de chaleur pour le transfert de chaleur entre un premier et un second fluide, ledit échangeur de chaleur comprenant :
- un faisceau de tubes plats à extrémités élargies, lesdites extrémités élargies étant en contact direct l'une de l'autre et fixées les unes aux autres de façon étanche,
- un carter entourant ledit faisceau et fixé de façon étanche aux extrémités élargies des tubes plats, ledit carter délimitant une enceinte étanche dans laquelle circule le premier fluide entre les tubes plats du faisceau depuis une entrée vers une sortie dudit premier fluide,
- un boîtier d'arrivée et un boîtier de sortie du second fluide, lesdits boîtiers venant se positionner aux extrémités du faisceau et étant fixés de façon étanche aux extrémités du carter, ledit second fluide circulant à l'intérieur des tubes plats du faisceau, les extrémités du carter comportant un évasement à chaque extrémité, ledit évasement formant, en coopération avec les extrémités du faisceau, une gorge de fixation dans laquelle vient s'insérer le boîtier d'arrivée ou le boîtier de sortie du second fluide.
Le fait que la gorge de fixation soit directement formée entre l'évasement du carter et l'extrémité du faisceau, permet de simplifier le montage de l'échangeur de chaleur ainsi que de limiter les coûts de fabrication en limitant le nombre de pièces nécessaires pour son montage. Selon un aspect de l'invention, le carter comporte quatre parois indépendantes fixées les unes aux autres et formant ledit carter.
Selon un autre aspect de l'invention, les parois indépendantes sont fixées entre elles par brasage.
Selon un autre aspect de l'invention, le carter est fixé par brasage au faisceau.
Selon un autre aspect de l'invention, les extrémités élargies des tubes plats ont une forme rectangulaire en section transversale.
Selon un autre aspect de l'invention, l'entrée et la sortie du premier fluide sont réalisées sur une même paroi du carter. Selon un autre aspect de l'invention, la gorge de fixation comporte un moyen d'étanchéité.
Selon un autre aspect de l'invention, au moins deux évasements par extrémité du carter comportent des appendices de blocages repliés sur le boîtier d'arrivée ou le boîtier de sortie du second fluide. Selon un autre aspect de l'invention, l'échangeur de chaleur est configuré pour refroidir l'air de suralimentation d'un moteur dans un véhicule automobile. L'invention concerne également un procédé d'assemblage d'un échangeur de chaleur pour le transfert de chaleur entre un premier et un second fluide comprenant :
- un faisceau de tubes plats à extrémité élargies, lesdites extrémités élargies étant en contact direct l'une de l'autre et fixées les unes aux autres de façon étanche,
- un carter,
- un boîtier d'arrivée et un boîtier de sortie du second fluide,
ledit procédé comportant les étapes suivantes :
- formation d'un évasement aux extrémités du carter,
- fixation étanche du faisceau à l'intérieur du carter au niveau des extrémités élargies des tubes plats, de sorte que l'évasement aux extrémités du carter, en coopération avec les extrémités du faisceau, forme une gorge de fixation, et que ledit carter délimite une enceinte étanche dans laquelle circule un premier fluide entre les tubes plats du faisceau depuis une entrée vers une sortie du premier fluide,
- fixation étanche du boîtier d'arrivée et du boîtier de sortie du second fluide dans la gorge de fixation, de sorte que le second fluide circule à l'intérieur des tubes plats du faisceau.
Un tel procédé permet une réduction des coûts de production en simplifiant les étapes de fixations des boîtiers d'arrivée et de sortie au sein de la gorge de fixation.
Selon un aspect du procédé d'assemblage, ce dernier comporte, entre l'étape de fixation étanche du faisceau plat à l'intérieur du carter et l'étape de fixation étanche du boîtier d'arrivée du boîtier de sortie du second fluide dans la gorge de fixation, une étape supplémentaire de mise en place d'un moyen d'étanchéité dans la gorge de fixation.
Selon un autre aspect du procédé d'assemblage, la formation d'un évasement aux extrémités du carter est réalisée par emboutissage.
Selon un autre aspect du procédé d'assemblage, le carter comporte quatre parois indépendantes formant ledit carter et que la fixation desdites quatre parois indépendantes est réalisée lors de l'étape de fixation étanche du faisceau à l'intérieur du carter.
Selon un autre aspect du procédé d'assemblage, l'étape de fixation étanche du faisceau à l'intérieur du carter est réalisée par brasage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure la montre une représentation en perspective d'un échangeur de chaleur,
- la figure îb montre une représentation semi-éclatée en perspective de l'échangeur de chaleur de la figure précédente,
- la figure 2 montre une représentation en perspective d'un tube plat de faisceau,
- la figure 3 montre une représentation en perspective d'un échangeur de chaleur avant assemblage du faisceau et du carter,
- la figure 4 montre une représentation vue de coté en coupe de la liaison entre un faisceau, un boîtier et le carter d'un échangeur de chaleur,
- La figure 5 montre un organigramme des étapes d'un procédé d'assemblage d'un échangeur de chaleur selon l'invention. Dans ces figures, les éléments sensiblement identiques portent les mêmes références.
La figure la montre un échangeur de chaleur 1 pour le transfert de chaleur entre un premier et un second fluide, comportant un carter 3 muni d'une entrée 37a et d'une sortie 37b du premier fluide. Aux extrémités dudit carter 3, l'échangeur de chaleur 1 comporte un boîtier d'arrivée 5a et de sortie 5b du second fluide. Le carter 3 comporte en outre à ses extrémités destinées à être raccordées, un évasement 32 formant une gorge de fixation 34 (non visible sur la figure la, mais visible sur la figure îb) dans laquelle est insérée le boîtier d'arrivée 5a ou de sortie 5b du second fluide.
En outre, au moins deux évasements 32 par extrémité du carter 3 peuvent comporter des appendices de blocages 38 afin de maintenir le boîtier d'arrivée 5a et le boîtier de sortie 5b dans la gorge de fixation 34.
La figure îb montre plus en détail l'intérieur de l'échangeur de chaleur 1 sans la présence des boîtiers d'arrivée 5a et de sortie 5b du second fluide. L'échangeur 1 comporte en son sein un faisceau 7 composé de tubes plats 70 empilés les uns sur les autres. Comme le montre la figure 2, les tubes plats 70 comportent des extrémités élargies 72. Les extrémités élargies 72, par exemple sensiblement de forme rectangulaire en section transversale, sont fixées entre elles afin de former l'empilement de tubes plats 70 constituant le faisceau 7, la fixation entre les extrémités élargies 72 des tubes plats 70 étant jointive. Le carter 3 entoure ledit faisceau 7 et est fixé à ce dernier de façon étanche de sorte à délimiter une enceinte étanche, dans laquelle peut circuler le premier fluide dans les interstices 74 (visibles en figure 3 et 4) entre les tubes plats 70 dudit faisceau 7.
Les tubes plats 70 sont préférentiellement en métal, leurs extrémités élargies 72 pouvant être ainsi réalisées par emboutissage. La hauteur d'élargissement peut être de l'ordre de imm afin que les interstices 74 aient une hauteur de l'ordre de 2mm et également afin de limiter l'étirement de matière au niveau des extrémités élargies 72. La fixation desdits tubes plats 70 entre eux afin de former le faisceau 7, peut ainsi être réalisée par brasage. Le carter 3 peut être plus particulièrement fixé au faisceau 7 au niveau des surfaces latérales 72b des tubes plats 70 et sur la surface plane 72a des extrémités élargies 72 des tubes plats 70 au sommet et à la base du faisceau 7. Le carter 3 peut être notamment fixé au faisceau 7 uniquement au niveau des extrémités élargies 72 des tubes plats 70, un espace entre le carter 3 et les surfaces latérales 72b étant laissé afin de permettre la circulation du premier fluide sur toute la hauteur du faisceau 7.
De plus, le fait d'avoir des extrémités élargies 72 rectangulaires, permet une fixation plus efficace et donc une meilleure étanchéité du carter 3 autour du faisceau 7.
Le fait que les extrémités élargies 72 des tubes plats 70 soient jointives, permet que les extrémités du faisceau 7 soient étanches et que lorsque ce dernier est fixé à l'intérieur du carter 3, le second fluide arrivant à une extrémité dudit faisceau 7, ne puisse par s'infiltrer à l'intérieur de l'enceinte étanche formée par le carter 3. Ledit second fluide ne peut alors que circuler à l'intérieur des tubes plats 70 du faisceau 7.
Selon un mode de fixation alternatif, le carter 3 est fixé sur toute la longueur des surfaces latérales 72b des tubes plats 70 et pour permettre la circulation du premier fluide sur toute la hauteur du faisceau 7, le carter 3 comporte des emboutissages 39 (visibles sur les figures la, îb et 3).
Les entrée 37a et sortie 37b du premier fluide sont de préférence réalisées sur les parois du carter 3 faisant face aux interstices 74 entre les tubes plats 70 du faisceau 7, de sorte à ce que le premier fluide passe dans ces derniers afin de permettre un bon échange thermique. Les entrée 37a et sortie 37b du premier fluide peuvent notamment être réalisées sur des parois opposées ou encore sur une même paroi du carter 3. Dans le cas où le carter 3 comporte des emboutissages 39, lesdites entrée 37a et sortie 37b du premier fluide peuvent être réalisées sur ces derniers.
Le carter 3 peut être préférentiellement réalisé en métal et sa fixation avec le faisceau 7 lorsque ce dernier est métallique, être réalisé par brasage. La figure 3 montre un mode de réalisation alternatif où le carter 3 comporte quatre parois indépendantes 3a, 3b, 3c et 3d, par exemple métalliques, fixées les unes aux autres, par exemple par brasage, et formant ledit carter 3. Ces parois indépendantes 3a, 3b, 3c et 3d peuvent ainsi être fixées les unes aux autres au moment de la fixation du faisceau 7 avec le carter 3, cela permettant un bon ajustement du carter 3 autour du faisceau 7 ainsi que des économies de coût.
La figure 4 montre en vue de coupe, une extrémité d'un échangeur de chaleur 1. Il est ainsi possible de voir que la gorge de fixation 34 est formée d'un coté par l'évasement 32 du carter 3 et de l'autre par l'extrémité du faisceau 7. Le boîtier d'arrivée 5a ou de sortie 5b du second fluide s'emboite ainsi dans la gorge de fixation 34 afin de guider le second fluide dans le faisceau 7, à l'intérieur des tubes plats 70. Le fait que la gorge de fixation 34 soit directement formée entre l'évasement 32 du carter 3 et l'extrémité du faisceau 7, permet de simplifier le montage de l'échangeur de chaleur 1 ainsi que de limiter les coûts de fabrication en limitant le nombre de pièces nécessaires pour son montage. La gorge de fixation 34 peut en outre comporter un moyen d'étanchéité 9, placé à l'intérieur de celle-ci afin d'améliorer l'étanchéité et/ou la fixation des boîtiers d'arrivée 5a et de sortie 5b du second fluide. Ce moyen d'étanchéité 9 peut par exemple être un joint ou encore de la colle.
Les boîtiers d'arrivée 5a et de sortie 5b, sont insérés dans la gorge de fixation 34 et leur fixation peut être réalisée par collage ou sertissage. Les moyens de blocage 38 peuvent être par exemple des appendices du carter 3 repliés sur lesdits boîtiers d'arrivée 5a et de sortie 5b (comme montré sur les figures la, îb, 3 et 4) ou encore des tirants et renforcent la fixation et le maintien desdits boîtiers d'arrivée 5a et de sortie 5b. Les boîtiers d'arrivée 5a et de sortie 5b peuvent également être en métal et ainsi peuvent être fixés par exemple par soudure.
L'échangeur de chaleur 1 selon l'invention peut particulièrement être configuré pour refroidir l'air de suralimentation d'un moteur dans un véhicule automobile. Comme montré sur la figure 1, l'air de suralimentation, correspondant au second fluide, arrive au boîtier d'arrivée 5a, et passe dans le faisceau 7, à l'intérieur des tubes plats 70. Un fluide caloporteur, par exemple un mélange eau et glycol, faisant office de premier fluide et issu d'un circuit de refroidissement, entre par l'entrée 37a, circule entre les tubes plats 70 du faisceau 7 à l'intérieur du carter 3. A l'intérieur du carter 3, il y a échange de chaleur entre l'air de suralimentation et le fluide caloporteur et l'air de suralimentation refroidie sort par le boîtier de sortie 5b afin d'aller vers les cylindres du moteur, tandis que le fluide caloporteur réchauffé sort par la sortie 37b du carter 3 pour être refroidi par exemple au niveau d'un radiateur dans le circuit de refroidissement.
Afin d'améliorer les échanges de chaleur entre les premier et second fluide, il est connu de disposer des turbulateurs (non représentés) à l'intérieur des tubes plats ainsi que des perturbateurs (non représentés) entre lesdits tubes plats 70. La présente invention concerne également un procédé d'assemblage d'un échangeur de chaleur 1 illustré à la figure 5 et comprenant les étapes suivantes :
Une première étape 100 du procédé d'assemblage correspond à la fourniture du faisceau 7 ainsi que la fourniture du carter 3. Le faisceau 7 peut être préalablement réalisé complètement par exemple par brasage d'un empilement de tubes plats 70 au niveau de leurs extrémités élargies 72. Le faisceau 7 peut néanmoins être incomplet et comporter des tubes plats 70 aux extrémités élargies 72 non fixés encore les uns aux autres. De même le carter 3 peut être fourni complet ou alors être composé de quatre parois indépendantes 3a, 3b, 3c et 3d étant destinées à former ledit carter 3.
Une seconde étape 102 du procédé d'assemblage correspond à la formation d'un évasement 32 aux extrémités du carter 3, par exemple par emboutissage de ce dernier ou des quatre parois indépendantes 3a, 3b, 3c et 3d.
La troisième étape 104 du procédé d'assemblage correspond à la fixation étanche du faisceau 7 à l'intérieur du carter 3. Cette fixation, est réalisée au niveau des extrémités élargies 72 des tubes plats 70, de sorte que l'évasement 32 aux extrémités du carter 3, en coopération avec les extrémités du faisceau 7, forme une gorge de fixation 34, et que ledit carter 3 délimite une enceinte étanche dans laquelle circule un premier fluide entre les tubes plats 70 du faisceau 7 depuis une entrée 37a vers une sortie 37b du premier fluide. Cette fixation peut être par exemple réalisée par brasage si le carter 3 et le faisceau 7 sont tous deux métalliques.
Dans le cas où le carter 3 comporte quatre parois indépendantes 3a, 3b, 3c et 3d, ces dernières sont fixées les unes aux autres lors de cette troisième étape 104. Il en est de même dans le cas où les tubes plats 70 du faisceau 7 ne sont pas fixés entre eux. Ainsi, lors d'un même brasage, les quatre parois indépendantes 3a, 3b, 3c et 3d ainsi que le faisceau 7 sont fixés ensemble permettant un ajustement des différentes pièces entre elles et ainsi garantir une bonne étanchéité.
Le procédé d'assemblage peut comporter, suite à la troisième étape 104 de fixation, une étape facultative 106 de mise en place d'un moyen d'étanchéité 9 à l'intérieur de la gorge de fixation 34, par exemple un joint ou de la colle.
Une quatrième étape 108 correspond à la fixation étanche du boîtier d'arrivée 5a et du boîtier de sortie 5b du second fluide dans la gorge de fixation 34, de sorte que le second fluide circule à l'intérieur des tubes plats 70 du faisceau 7. Cette fixation est réalisée notamment par insertion desdits boîtiers d'arrivée 5a et de sortie 5b dans la gorge de fixation 34. Les boîtiers d'arrivée 5a et de sortie 5b peuvent être ainsi collés, sertis ou soudés s'ils sont métalliques et leur fixation renforcée par les moyens de blocage 38.
Un tel procédé permet une réduction des coûts de production en simplifiant les étapes de fixations des boîtiers d'arrivée 5a et de sortie 5b au sein de la gorge de fixation 34. Ainsi, on voit bien que du fait de la présence d'une gorge de fixation 34 directement formée entre le carter 3 et les extrémités du faisceau 7, il est possible d'emboiter des boîtiers d'arrivée 5a et de sortie 5b afin d'obtenir un échangeur de chaleur économique mais qui garde néanmoins une bonne étanchéité.

Claims

REVENDICATIONS
1. Echangeur de chaleur (i) pour le transfert de chaleur entre un premier et un second fluide, ledit échangeur de chaleur comprenant :
- un faisceau (7) de tubes plats (70) à extrémités élargies (72), lesdites extrémités élargies (72) étant en contact direct l'une de l'autre et fixées les unes aux autres de façon étanche,
- un carter (3) entourant ledit faisceau (7) et fixé de façon étanche aux extrémités élargies (72) des tubes plats (70), ledit carter (3) délimitant une enceinte étanche dans laquelle circule le premier fluide entre les tubes plats (70) du faisceau (7) depuis une entrée (37a) vers une sortie (37b) dudit premier fluide,
- un boîtier d'arrivée (5a) et un boîtier de sortie (5b) du second fluide, lesdits boîtiers (5a, 5b) venant se positionner aux extrémités du faisceau (7) et étant fixés de façon étanche aux extrémités du carter (3), ledit second fluide circulant à l'intérieur des tubes plats (70) du faisceau (7),
caractérisé en ce que les extrémités du carter (3) comportent un évasement (32) à chaque extrémité, ledit évasement (32) formant, en coopération avec les extrémités du faisceau (7), une gorge de fixation (34) dans laquelle vient s'insérer le boîtier d'arrivée (5a) ou le boîtier de sortie (5b) du second fluide.
2. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carter (3) comporte quatre parois (3a, 3b, 3c, 3d) indépendantes fixées les unes aux autres et formant ledit carter (3).
3. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les parois indépendantes (3a, 3b, 3c, 3d) sont fixées entre elles par brasage.
4. Echangeur de chaleur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le carter (3) est fixé par brasage au faisceau (7)·
5. Echangeur de chaleur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités élargies (72) des tubes plats (70) ont une forme rectangulaire.
6. Echangeur de chaleur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entrée (37a) et la sortie (37b) du premier fluide sont réalisées sur une même paroi du carter (3).
7. Echangeur de chaleur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la gorge de fixation (34) comporte un moyen d'étanchéité (9).
8. Echangeur de chaleur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins deux évasements (32) par extrémité du carter (3) comportent des appendices de blocages (38) repliés sur le boîtier d'arrivée (5a) ou le boîtier de sortie (5b) du second fluide.
9. Echangeur de chaleur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est configuré pour refroidir l'air de suralimentation d'un moteur dans un véhicule automobile.
10. Procédé d'assemblage d'un échangeur de chaleur (1) pour le transfert de chaleur entre un premier et un second fluide comprenant :
- un faisceau (7) de tubes plats (70) à extrémité élargies (72), lesdites extrémités élargies (72) étant en contact direct l'une de l'autre et fixées les unes aux autres de façon étanche,
- un carter (3), - un boîtier d'arrivée (5a) et un boîtier de sortie (5b) du second fluide, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
- formation d'un évasement (32) aux extrémités du carter (3),
- fixation étanche du faisceau (7) à l'intérieur du carter (3) au niveau des extrémités élargies (72) des tubes plats (70), de sorte que l'évasement (32) aux extrémités du carter (3), en coopération avec les extrémités du faisceau (7), forme une gorge de fixation (34), et en ce que ledit carter (3) délimite une enceinte étanche dans laquelle circule un premier fluide entre les tubes plats (70) du faisceau (7) depuis une entrée (37a) vers une sortie (37b) du premier fluide,
- fixation étanche du boîtier d'arrivée (5a) et du boîtier de sortie (5b) du second fluide dans la gorge de fixation (34), de sorte que le second fluide circule à l'intérieur des tubes plats (70) du faisceau (7).
11. Procédé d'assemblage selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte, entre l'étape de fixation étanche du faisceau (7) plat à l'intérieur du carter (3) et l'étape de fixation étanche du boîtier d'arriver (5a) et du boîtier de sortie (5b) du second fluide dans la gorge de fixation (34), une étape supplémentaire de mise en place d'un moyen d'étanchéité (9) dans la gorge de fixation (34).
12. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que la formation d'un évasement (32) aux extrémités du carter (3) est réalisée par emboutissage.
13. Procédé d'assemblage selon l'une quelconques des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le carter (3) comporte quatre parois (3a, 3b, 3c, 3d) indépendantes formant ledit carter (3) et que la fixation desdites quatre portions (3a, 3b, 3c, 3d) indépendantes est réalisée lors de l'étape de fixation étanche du faisceau (7) à l'intérieur du carter (3).
14. Procédé d'assemblage selon l'une quelconques des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que l'étape de fixation étanche du faisceau (7) à l'intérieur du carter (3) est réalisée par brasage.
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