EP3311095A1 - Echangeur de chaleur et procédé de fabrication associé - Google Patents

Echangeur de chaleur et procédé de fabrication associé

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EP3311095A1
EP3311095A1 EP16730427.8A EP16730427A EP3311095A1 EP 3311095 A1 EP3311095 A1 EP 3311095A1 EP 16730427 A EP16730427 A EP 16730427A EP 3311095 A1 EP3311095 A1 EP 3311095A1
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EP
European Patent Office
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tubes
collars
holes
heat exchanger
collector plate
Prior art date
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Application number
EP16730427.8A
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German (de)
English (en)
Other versions
EP3311095B1 (fr
Inventor
Patrick Boisselle
Kamel Azzouz
Samuel BRY
Xavier Marchadier
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Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
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Publication of EP3311095A1 publication Critical patent/EP3311095A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3311095B1 publication Critical patent/EP3311095B1/fr
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/025—Tubular elements of cross-section which is non-circular with variable shape, e.g. with modified tube ends, with different geometrical features
    • 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
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/165—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by using additional preformed parts, e.g. sleeves, gaskets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F9/02—Header boxes; End plates
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    • F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/04—Fastening; Joining by brazing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements
    • F28F2275/125—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements by bringing elements together and expanding

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, in particular for a motor vehicle, and its method of manufacture.
  • the tubes are generally tubes of oval or oblong section, defined by a major axis and a minor axis, and having ends inserted into holes of a header plate.
  • the tubes, spacers and the collector plate are generally made of metal material and fixed together during a single soldering step.
  • the connection between the tubes and the collector plate is rigid and can not compensate for the phenomena of expansion and retraction related to the temperature variation. Over time these bonds weaken and breaks or leaks can occur.
  • An object of the present invention is therefore to at least partially overcome the disadvantages of the prior art and to provide an improved heat exchanger and its manufacturing process.
  • the present invention therefore relates to a heat exchanger comprising: a tube bundle comprising a plurality of tubes arranged parallel to each other and spacers arranged between said tubes,
  • collector plate comprising holes respectively bordered by first collars into which ends of the tubes are introduced, the bundle of tubes being brazed and the manifold plate comprising at least one compressible seal forming second collars, the second collars being compressed between the first collars and the ends of the tubes for sealing between said ends of the tubes and the first corresponding collars.
  • connection between the beam and the collector plate allows a certain flexibility that can absorb the expansions and retractions related to temperature variations .
  • the connection between the beam and the collector plate is therefore more resistant to these temperature variations.
  • the heat exchanger benefits from optimal thermal performance, linked to the brazed beam, and better resistance to thermal variation, linked to the connection between the beam and the plate collector plate.
  • said collector plate may be of a smaller thickness and it is less necessary to strengthen the collector.
  • each tube has a long section.
  • the ends of the tubes comprise a first flare and a bearing zone compressing the compressible seal.
  • the ends of the tubes comprise in addition or alternatively the first flare, at least a second flare overlying the compressible seal. It will therefore be understood that the ends of the tubes may comprise independently the first flare or the second flare, or the first and second flare.
  • the second flare is made on a limited portion of the ends of the tubes.
  • the compression ratio of said second collars is between 10% and 50% and preferably between 25% and 35%.
  • the step d) of inserting the ends of the tubes into the holes of the collector plate so as to compress the second collars comprises a first substep of insertion of the ends of the tubes into the holes of the collector plate and a second substep of producing a first flare and a bearing zone at the ends of the tubes.
  • the step d) of inserting the ends of the tubes into the holes of the collector plate so as to compress the second collars is a step of insertion in force of the ends of the tubes in the holes of the header plate, at least said ends having a size greater than the size of the openings of the second collars.
  • the method comprises an additional step of producing at least a second flaring of the ends of the tubes overlying the compressible seal.
  • the second flare is made on a limited portion of the ends of the tubes.
  • FIG. 1 shows a schematic representation in perspective of a heat exchanger
  • FIG. 2 shows a schematic representation in perspective and in section of a heat exchanger
  • FIG. 3 shows a diagrammatic representation in section and exploded of a collector plate
  • FIG. 3 ' shows a schematic representation in section of the collector plate of FIG. 3,
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the collector plate of FIG. 3 according to the plane of blow XX
  • FIG. 5 shows a diagrammatic representation in section of a heat exchanger according to a first embodiment
  • Figures 6 to 8 show a schematic sectional representation of a heat exchanger according to a second embodiment in the course of different manufacturing steps.
  • first element or second element as well as first parameter and second parameter, or first criterion and second criterion, and so on.
  • first element or second element as well as first parameter and second parameter, or first criterion and second criterion, and so on.
  • it is a simple indexing to differentiate and name elements or parameters or criteria close but not identical.
  • This indexing does not imply a priority of one element, parameter or criterion with respect to another, and it is easy to interchange such denominations without departing from the scope of the present description.
  • This indexing does not imply either an order in time for example to appreciate such or such criteria.
  • the heat exchanger 1 shown in Figures 1 and 2 comprises a beam 2 formed of a plurality of tubes 20 inside which can circulate a first heat transfer fluid.
  • the tubes 20 are arranged parallel to each other and superposed. Between the tubes 20, there are spacers 21 which act as a disrupter and increase the heat exchange surface with a second heat transfer fluid passing between said tubes 20.
  • the tubes 20 and the spacers 21 are made of metal materials and are brazed between they themselves in order to form the beam 2.
  • the fact of having a brazed beam 2 makes it possible to improve the thermal performance, that is to say the heat exchange between the two heat transfer fluids, with respect to a mechanically assembled beam.
  • the tubes 20 preferably have an oblong and relatively flat shape.
  • the tubes 20 can present within them a spacer 26 between their inner walls. This spacer 26 allows good rigidity of said tubes 20.
  • the heat exchanger 1 also comprises two collectors or water boxes disposed at each end 22 of the tubes 20. These collectors comprise a header plate 4 and a cover (not shown) coming to cover said header plate 4 and close the collector. These collectors allow the collection and / or distribution of the first heat transfer fluid so that it circulates in the tubes 20. As shown in more detail in FIG. 3 ', the collector plate 4 makes the connection in a sealed manner between the collector and the 2 brazed beam. Said collector plate 4 comprises a core 40, which may be of generally rectangular shape, delimiting a multiplicity of holes 43, of section corresponding to the shape of the section of the tubes 20 and adapted to receive the ends 22 of the tubes. Each hole 43 is bordered by a first collar 44 directed towards the interior of the bundle 2.
  • the holes 43 are of a size similar to the openings of the first collars 44.
  • the first collars 44 may advantageously be integral with the collector plate 4 and be example formed at the same time as the holes 43 by stamping.
  • the length L1 corresponds to the largest length and may correspond to the width of the hole 43 as illustrated in FIGS. 3, 3 'and 5 to 8.
  • the length 11 corresponds to the smallest length and may correspond to the length of the hole 43. the thickness of the hole 43 as illustrated in FIG. 4.
  • the lengths L1 and 11 of the hole 43 are greater than those of the ends 22 of the tubes 20. This is the width and thickness of the holes 43 echoing with the width and the thickness of the tubes 20 which are intended to be introduced into said holes 43.
  • the core 40 is extended by a peripheral groove 42 ending in a peripheral flange 46 forming foldable legs.
  • the peripheral groove 42 is intended to receive the rims of the cover and the peripheral rim 46 can be folded down to fix said cover on the collector plate 4.
  • the header plate 4 receives at least one compressible sealing gasket 41, in particular to allow sealing at the holes 43.
  • the manifold plate 4 may comprise only one compressible seal 41.
  • This compressible seal 41 comprises a core that is applied to the This core 40 of the collapsible seal 41 is connected to a multiplicity of second collars 45 which are each introduced into a hole 43.
  • the second flanges 45 are compressed between the first collars 43 and the ends 22 to seal between said ends 22 of the tubes 20 and the corresponding first flanges 43.
  • the compression ratio of the flanges 45 is 30%.
  • the level is between 10% and 50% and preferably between 25% and 35%.
  • the core of the compressible seal 41 may form at its periphery a bead 47 disposed in the peripheral groove 42 and adapted to seal with the lid when the peripheral flange 46 is folded.
  • the manifold plate 4 may comprise a plurality of compressible seals 41 which form flanges 45 which are each introduced into a hole 43 to seal between the end 22 of a tube 20 and the first collar 43 corresponding.
  • the sealing with the lid can be achieved by an independent compressible seal and placed in the peripheral groove 42.
  • the use of a compressible seal 41 or a multitude of compressible seals 41 to make the connection between the bundle 2 and the collector plate 4, allows a certain flexibility that can absorb the dilations and retractions related to temperature variations.
  • the connection between the beam 2 and the collector plate 4 is therefore more resistant to these temperature variations.
  • the heat exchanger 1 benefits from optimal thermal performance, linked to the brazed beam 2, and better resistance to thermal variations, linked to the connection between the beam 2 and the collector plate 4.
  • said collector plate 4 may be of a smaller thickness and it is less necessary to strengthen the collector.
  • the second collars 45 also have a shape corresponding to that of the section of the tubes 20, or at least their ends 22. It is therefore also possible to characterize said second collars 45 along two axes of different lengths.
  • the length L2 corresponds to the width of the opening of the second collar 45 when the compressible seal 41 is not compressed, as shown in FIGS. 3, 3 ', 4 and 6.
  • the length 12 corresponds to the the thickness of the opening of the second collar 45 when the compressible seal 41 is not compressed, as shown in FIG. 4.
  • the opening of the second collar 45 to at least one of these lengths (width and / or thickness) which increases, for example as shown in Figures 5, 7 and 8 where the width of the opening of the compressible seal 45 is larger and corresponds to a length L2 ' .
  • width and thickness of the openings of the second flanges 45 echoing with the width and thickness of the tubes 20 which are intended to be introduced into said openings of the second flanges 45.
  • the ends 22 of the tubes 20 have a size greater than that of the openings of the second collars 45 but less than that of the holes 43 in order to compress the compressible seal 41 at the level of the second collars 45.
  • larger or smaller size is meant at least the width and / or the thickness differ between the tubes 20 and the holes 43 or the openings of the second collars 45.
  • the body of a tube 20 and its end 22 may have an identical width and thickness, i.e. the size (width and thickness) of the tube 20 is constant at 2.
  • the compressible seal 41 is compressed because the width and thickness of the tube 20 as a whole is greater than that of the openings of the second collars 45 and smaller than that of the holes 43.
  • the 20 and its end 22 may have a width and / or thickness that differs.
  • the end 22 may have a sealing flange 23 which will be named in the following first flare 23 on the inside of the beam 2 and which increases the width and / or the thickness of said end 22.
  • the end 22 comprises also a bearing zone 24 which is wider and / or thicker than the rest of the body of the tube 20 because of the first flaring 23 and which compresses the compressible seal 41.
  • the ends 22 of the tubes 20 may also comprise, alternatively or in addition to the first flare 23, at least one second flare 25 - which is a retaining flare allowing mechanical locking - on the outside of the beam 2 and which overcomes the gasket. compressible sealing 41 as illustrated in Figures 1, 2 and 8.
  • This second flaring 25 may in particular be carried out on a limited portion of the ends 22 of the tubes 20.
  • This second flaring 25 allows in particular the locking and holding in place of the manifold plate 4 on the beam 2.
  • the ends 22 of the tubes 20 each comprise two second flares 25 made on a limited portion.
  • the first 23 and second 25 flares of the ends 22 are located on either side of the collector plate 4.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a heat exchanger 1 as previously described and comprising the following steps:
  • this last step d) may comprise a first insertion sub-step ends 22 of the tubes 20 in the holes 43 of the header plate 4 and a second substep of producing a first flare 23 and the bearing zone 24 at the ends 22 of the tubes 20.
  • step is illustrated in Figure 6 and the insertion is thus easy to achieve because the end 22 of the tube 20 has a size less than or equal to the opening of the second flange 45 and compression of the compressible seal 41 is achieved by forming the first flare 23 and the bearing zone 24, as shown in FIGS. 7 and 8.
  • This first flaring 23 and the bearing zone 24 may for example be made using a punch of a shape corresponding to that of the ends 22 of tubes 20.
  • step d) insertion of the ends 22 of the tubes 20 in the holes 43 of the header plate 4 so as to compress the second collars 45 of the compressible seal 41 may be a step of insertion of the ends into force 22 20 to the holes 43 in the header plate 4.
  • the compressible seal 41 In order for the compressible seal 41 to be compressed, at least the ends 22 of the tubes 20 have a larger size than the openings of the second collars 45, whether for a larger size in general of the assembly of the tube 20, as illustrated in FIG. 6, or else by the fact of a first flaring 23 and of a bearing zone 24, as illustrated in FIGS.
  • the manufacturing method may also comprise an additional step of producing at least one second flaring 25 overlying the compressible seal 41 as illustrated in FIGS. 1, 2 and 8.
  • This second flaring 25 may be realized on a limited portion of the ends 22 of the tubes 20.

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Abstract

La présente invention concerne un échangeur de chaleur (1) comprenant : o un faisceau (2) de tubes comportant une multiplicité de tubes (20) disposés parallèlement les uns des autres et des intercalaires (21) disposés entre lesdits tubes (20), o une plaque collectrice (4) comprenant des trous (43) respectivement bordés de premiers collets (44) dans lesquelles sont introduits des extrémités (22) des tubes (20), le faisceau (2) de tube étant brasé et la plaque collectrice (4) comportant au moins un joint d'étanchéité compressible (41) formant des deuxièmes collets (45), les deuxièmes collets (45) étant comprimés entre les premiers collets (43) et les extrémités (22) des tubes (20) pour assurer l'étanchéité entre lesdites extrémités (22) des tubes (20) et les premiers collets (43) correspondants.

Description

Echangeur de chaleur et procédé de fabrication associé.
L'invention concerne un échangeur de chaleur, en particulier pour véhicule automobile, et son procédé de fabrication.
Elle concerne plus particulièrement un échangeur de chaleur du type comprenant une multiplicité de tubes entre lesquels sont insérés des intercalaires. Les tubes sont généralement des tubes de section ovale ou oblongue, définie par un grand axe et un petit axe, et ayant des extrémités introduites dans des trous d'une plaque collectrice. Pour assurer une bonne étanchéité et faciliter la fabrication, les tubes, les intercalaires ainsi que la plaque collectrice sont généralement réalisés en matériau métallique et fixés entre eux lors d'une étape unique de brasage. Cependant, lors de l'utilisation de l'échangeur thermique, la liaison entre les tubes et la plaque collectrice est rigide et ne peut pas compenser les phénomènes de dilatation et de rétractation liés au variation de températures. Au fil du temps ces liaisons s'affaiblissent et des ruptures ou fuites peuvent apparaître. Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un échangeur de chaleur amélioré et son procédé de fabrication.
La présente invention concerne donc un échangeur de chaleur comprenant : o un faisceau de tubes comportant une multiplicité de tubes disposés parallèlement les uns aux autres et des intercalaires disposés entre lesdits tubes,
o une plaque collectrice comprenant des trous respectivement bordés de premiers collets dans lesquelles sont introduits des extrémités des tubes , le faisceau de tubes étant brasé et la plaque collectrice comportant au moins un joint d'étanchéité compressible formant des deuxièmes collets, les deuxièmes collets étant comprimés entre les premiers collets et les extrémités des tubes pour assurer l'étanchéité entre lesdites extrémités des tubes et les premiers collets correspondants.
L'utilisation d'un joint d'étanchéité compressible ou d'une multitude de joints d'étanchéité compressibles pour réaliser la liaison entre le faisceau et la plaque collectrice, permet une certaine souplesse qui peut absorber les dilatations et rétractions liées aux variations de température. La liaison entre le faisceau et la plaque collectrice est donc plus résistante à ces variations de température. Il y a un effet synergique entre la souplesse de la liaison entre le faisceau et la plaque plaque collectrice, avec le fait que le faisceau soit brasé. De ce fait, l'échangeur thermique bénéficie de performances thermiques optimales, liée au faisceau brasé, et d'une meilleure résistance aux variation thermique, liée à la liaison entre le faisceau et la plaque plaque collectrice. De plus, du fait que la plaque collectrice n'est pas brasées, ladite plaque collectrice peut être d'une épaisseur plus faible et il est moins nécessaire de renforcer le collecteur.
Selon un aspect de l'invention, au moins l'extrémité de chaque tube a une section ob longue. Selon un autre aspect de l'invention, les extrémités des tubes comportent un premier évasement et une zone d'appui comprimant le joint d'étanchéité compressible.
Selon un autre aspect de l'invention, les extrémités des tubes comportent en complément ou en alternative du premier évasement, au moins un deuxième évasement surmontant le joint d'étanchéité compressible. On comprendra donc que les extrémités des tubes peuvent comprendre indépendamment le premier évasement ou le deuxième évasement, ou encore le premier et le deuxième évasement.
Selon un autre aspect de l'invention, le deuxième évasement est réalisé sur une portion limitée des extrémités des tubes. Selon un autre aspect de l'invention, le taux de compression desdits deuxièmes collets est compris entre 10% et 50% et préférentiellement entre 25% et 35%. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur comme décrit précédemment et comprenant les étapes suivantes:
a) assemblage d'un faisceau de tubes comportant une multiplicité de tubes disposés parallèlement les uns aux autres et des intercalaires disposés entre lesdits tubes,
b) brasage des tubes avec les intercalaires,
c) assemblage d'une plaque collectrice munie de trous bordés de premiers collets de section correspondant aux extrémités des tubes et équipée d'un joint d'étanchéité compressible formant des deuxièmes collets propres à être engagés respectivement au travers des trous,
d) insertion des extrémités des tubes dans les trous de la plaque collectrice de sorte à comprimer les deuxièmes collets du joint d'étanchéité compressible.
Selon un aspect du procédé selon l'invention, l'étape d) d'insertion des extrémités des tubes dans les trous de la plaque collectrice de sorte à comprimer les deuxièmes collets comprend une première sous-étape d'insertion des extrémités des tubes dans les trous de la plaque collectrice et une deuxième sous-étape de réalisation d'un premier évasement et d'une zone d'appuis au niveau des extrémités des tubes.
Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, l'étape d) d'insertion des extrémités des tubes dans les trous de la plaque collectrice de sorte à comprimer les deuxièmes collets est une étape d'insertion en force des extrémités des tubes dans les trous de la plaque collectrice, au moins lesdites extrémités ayant une taille supérieure à la taille des ouvertures des deuxièmes collets. Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, le procédé comporte une étape supplémentaire de réalisation d'au moins un deuxième évasement des extrémités des tubes surmontant le joint d'étanchéité compressible. Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, le deuxième évasement est réalisé sur une portion limitée des extrémités des tubes.
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 1 montre une représentation schématique en perspective d'un échangeur de chaleur,
la figure 2 montre une représentation schématique en perspective et en coupe d'un échangeur de chaleur,
- la figure 3 montre une représentation schématique en coupe et éclatée d'une plaque collectrice,
la figure 3' montre une représentation schématique en coupe de la plaque collectrice de la figure 3,
la figure 4 montre une représentation schématique de la plaque collectrice de la figure 3 selon le plan de coup XX,
la figure 5 montre une représentation schématique en coupe d'un échangeur de chaleur selon un premier mode de réalisation,
les figures 6 à 8 montrent une représentation schématique en coupe d'un échangeur de chaleur selon un deuxième mode de réalisation au cour de différentes étapes de fabrication.
Les éléments identiques sur les différentes figures, portent les mêmes références. Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations.
Dans la présente description on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère etc. Dans ce cas, il s'agit d'un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches mais non identiques. Cette indexation n'implique pas une priorité d'un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n'implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tels critères.
L'échangeur de chaleur 1 représenté aux figures 1 et 2, comprend un faisceau 2 formé d'une multiplicité de tubes 20 à l'intérieur desquels peut circuler un premier fluide caloporteur. Les tubes 20 sont disposés parallèlement entre eux et superposés. Entre les tubes 20, sont disposées des intercalaires 21 qui agissent comme perturbateur et augmentent la surface d'échange thermique avec un second fluide caloporteur passant entre lesdits tubes 20. Les tubes 20 et les intercalaires 21 sont réalisés dans des matériaux métalliques et sont brasés entre eux afin de former le faisceau 2. Le fait d'avoir un faisceau 2 brasé permet d'améliorer les performances thermiques, c'est à dire les échanges thermiques entre les deux fluides caloporteurs, par rapport à un faisceau assemblé mécaniquement. Comme le montrent les figures 1 et 2, les tubes 20 ont de préférence une forme oblongue et relativement plate. De plus les tubes 20 peuvent présenter en leur sein une entretoise 26 entre leurs parois internes. Cette entretoise 26 permet une bonne rigidité desdits tubes 20.
L'échangeur de chaleur 1 comporte également deux collecteurs ou boites à eau disposés à chaque extrémités 22 des tubes 20. Ces collecteurs comportent une plaque collectrice 4 et un couvercle (non représenté) venant recouvrir ladite plaque collectrice 4 et refermer le collecteur. Ces collecteurs permettent la collecte et/ou la distribution du premier fluide caloporteur afin qu'il circule dans les tubes 20. Comme le montrent plus en détail la figure 3', la plaque collectrice 4 fait la liaison de façon étanche entre le collecteur et le faisceau 2 brasé. Ladite plaque collectrice 4 comprend une âme 40, pouvant être de forme générale rectangulaire, délimitant une multiplicité de trous 43, de section correspondante à la forme de la section des tubes 20 et propres à recevoir les extrémités 22 des tubes. Chaque trou 43 est bordé par un premier collet 44 dirigé vers l'intérieur du faisceau 2. Les trous 43 sont de taille similaire aux ouvertures des premiers collets 44. Les premiers collets 44 peuvent avantageusement venir de matière avec la plaque collectrice 4 et être par exemple formés en même temps que les trous 43 par emboutissage. Comme les trous 43 et les premiers collets 44 ont une forme correspondante à celle de la section des tubes 20, ou du moins de leurs extrémités 22, et que cette forme est généralement oblongue, il est possible de caractériser lesdits trous 43 et premiers collets 44 selon deux axes de longueurs différentes. La longueur Ll correspond à la longueur la plus grande et peut correspondre à la largeur du trou 43 comme illustré aux figures 3, 3' et 5 à 8. La longueur 11 correspond quant à elle à la longueur la plus petite et peut correspondre à l'épaisseur du trou 43 comme illustré sur la figure 4. Pour permettre l'insertion des extrémités 22 des tubes 20 au sein des premiers collets 44 les longueurs Ll et 11 du trou 43 sont supérieures à celles des extrémités 22 des tubes 20. On parle ici de largeur et d'épaisseur des trous 43 en écho avec la largeur et l'épaisseur des tubes 20 qui sont destinés à être introduits dans lesdits trous 43.
L'âme 40 se prolonge par une gorge périphérique 42 se terminant par un rebord périphérique 46 formant des pattes rabattables. La gorge périphérique 42 est destinée à recevoir les rebords du couvercle et rebord périphérique 46 peut être rabattu pour fixer ledit couvercle sur la plaque collectrice 4.
La plaque collectrice 4 reçoit au moins un joint d'étanchéité compressible 41 pour permettre notamment l'étanchéité au niveau des trous 43.
Selon un premier mode de réalisation, illustré sur les figures 1 et 2, la plaque collectrice 4 peut ne comporter qu'un seul joint d'étanchéité compressible 41. Ce joint d'étanchéité compressible 41 comporte une âme venant s'appliquer sur l'âme 40 de la plaque collectrice 4. Cette âme du joint d'étanchéité compressible 41 est reliée a une multiplicité de deuxièmes collets 45 qui s'introduisent chacun dans un trou 43. A l'assemblage du faisceau 2 avec la plaque collectrice 4, les deuxièmes collets 45 sont comprimés entre les premiers collets 43 et les extrémités 22 pour assurer l'étanchéité entre lesdites extrémités 22 des tubes 20 et les premiers collets 43 correspondants. Le taux de compression des collets 45 est de 30%. Selon des variantes de l'invention, le taux est compris entre 10% et 50% et préférentiellement entre 25% et 35%. Par ailleurs, l'âme du joint d'étanchéité compressible 41 peut former à sa périphérie un bourrelet 47 disposé dans la gorge périphérique 42 et propre à assurer l'étanchéité avec le couvercle lorsque le rebord périphérique 46 est rabattu. Selon un second mode de réalisation non représenté, la plaque collectrice 4 peut comporter une multitude de joints d'étanchéité compressibles 41 qui forment des collets 45 qui s'introduisent chacun dans un trou 43 pour assurer l'étanchéité entre l'extrémité 22 d'un tube 20 et le premier collet 43 correspondant. Dans ce mode de réalisation l'étanchéité avec le couvercle peut être réalisée par un joint d'étanchéité compressible indépendant et placé dans la gorge périphérique 42.
L'utilisation d'un joint d'étanchéité compressible 41 ou d'une multitude de joints d'étanchéité compressibles 41 pour réaliser la liaison entre le faisceau 2 et la plaque collectrice 4, permet une certaine souplesse qui peut absorber les dilatations et rétractions liées aux variations de température. La liaison entre le faisceau 2 et la plaque collectrice 4 est donc plus résistante à ces variations de température. Il y a un effet synergique entre la souplesse de la liaison entre le faisceau 2 et la plaque collectrice 4, avec le fait que le faisceau 2 soit brasé. De ce fait, l'échangeur thermique 1 bénéficie de performances thermiques optimales, liée au faisceau 2 brasé, et d'une meilleure résistance aux variations thermiques, liée à la liaison entre le faisceau 2 et la plaque collectrice 4. De plus, du fait que la plaque collectrice 4 n'est pas brasée, ladite plaque collectrice 4 peut être d'une épaisseur plus faible et il est moins nécessaire de renforcer le collecteur.
Les deuxièmes collets 45 ont également une forme correspondante à celle de la section des tubes 20, ou du moins de leurs extrémités 22. Il est donc également possible de caractériser lesdits deuxièmes collets 45 selon deux axes de longueurs différentes. La longueur L2 correspond à la largeur de l'ouverture du deuxième collet 45 lorsque le joint d'étanchéité compressible 41 n'est pas comprimé, comme cela est représenté aux figures 3, 3', 4 et 6. La longueur 12 correspond à l'épaisseur de l'ouverture du deuxième collet 45 lorsque le joint d'étanchéité compressible 41 n'est pas comprimé, comme cela est représenté à la figure 4. A l'état comprimé, l'ouverture du deuxième collet 45 à au moins une de ces longueurs (largeur et/ou épaisseur) qui augmente, par exemple comme cela est montré aux figures 5, 7 et 8 où la largeur de l'ouverture du joint d'étanchéité compressible 45 est plus importante et correspond à une longueur L2'. De même que précédemment, on parle ici de largeur et d'épaisseur des ouvertures des deuxièmes collets 45 en écho avec la largeur et l'épaisseur des tubes 20 qui sont destinés à être introduits dans lesdites ouvertures des deuxièmes collets 45.
Les extrémités 22 des tubes 20 ont une taille supérieure à celle des ouvertures des deuxièmes collets 45 mais inférieure à celle des trous 43 afin de comprimer le joint d'étanchéité compressible 41 au niveau des deuxièmes collets 45. Par taille supérieure ou inférieure, on entend qu'au moins la largeur et/ou l'épaisseur diffèrent entre les tubes 20 et les trous 43 ou les ouvertures des deuxièmes collets 45.
Comme cela est représenté sur la figure 5, le corps d'un tube 20 et son extrémité 22 peuvent avoir une largeur et une épaisseur identiques, c'est-à-dire que la taille (largeur et épaisseur) du tube 20 est constante au sein du faisceau 2. Le joint d'étanchéité compressible 41 est comprimé car la largeur et l'épaisseur du tube 20 dans son ensemble est supérieure à celle des ouvertures des deuxièmes collets 45 et inférieure à celle des trous 43.
A contrario et comme cela est représenté sur les figures 7 et 8, le corps d'un tube
20 et son extrémité 22 peuvent avoir une largeur et/ou une épaisseur qui diffère. L'extrémité 22 peut présenter un évasement d'étanchéité 23 que l'on nommera dans la suite premier évasement 23 du côté intérieur du faisceau 2 et qui augmente la largeur et/ou l'épaisseur de ladite extrémité 22. L'extrémité 22 comporte également une zone d'appui 24 qui est plus large et/ou épaisse que le reste du corps du tube 20 du fait du premier évasement 23 et qui comprime le joint d'étanchéité compressible 41.
Les extrémités 22 des tubes 20 peuvent également comporter, en alternative ou en complément du premier évasement 23, au moins un deuxième évasement 25 - qui est un évasement de retenue permettant un verrouillage mécanique - du côté extérieur du faisceau 2 et qui surmonte le joint d'étanchéité compressible 41 comme cela est illustré aux figures 1, 2 et 8. Ce deuxième évasement 25 peut notamment être réalisé sur une portion limitée des extrémités 22 des tubes 20. Ce deuxième évasement 25 permet notamment le blocage et le maintien en place de la plaque collectrice 4 sur le faisceau 2. Dans l'exemple présenté aux figures 1 et 2, les extrémités 22 des tubes 20 comportent chacune deux deuxièmes évasements 25 réalisés sur une portion limitée. Les premier 23 et deuxième 25 évasements des extrémités 22 sont situés de part et d'autre de la plaque collectrice 4.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur 1 comme décrit précédemment et comprenant les étapes suivantes:
a) assemblage d'un faisceau 2 de tubes comportant une multiplicité de tubes 20 disposés parallèlement les uns des autres et des intercalaires 21 disposées entre lesdits tubes 20,
b) brasage des tubes 20 avec les intercalaires 21,
c) assemblage d'une plaque collectrice 4 munie de trous 43 formant des premiers collets 44 de section correspondant aux extrémités 22 des tubes 20 et équipée d'un joint d'étanchéité compressible 41 formant des deuxièmes collets 45 propres à être engagés respectivement au travers des trous 43, d) insertion des extrémités 22 des tubes 20 dans les trous 43 de la plaque collectrice 4 de sorte à comprimer les deuxièmes collets 45 du joint d'étanchéité compressible 41.
Selon un mode de réalisation, et notamment lorsque la taille de l'extrémité 22 des tubes 20 est inférieure ou égale à la taille de l'ouverture du deuxième collet 45, cette dernière étape d) peut comprendre une première sous-étape d'insertion des extrémités 22 des tubes 20 dans les trous 43 de la plaque collectrice 4 et une deuxième sous-étape de réalisation d'un premier évasement 23 et de la zone d'appui 24 au niveau des extrémités 22 des tubes 20. Cette première sous-étape est illustrée à la figure 6 et l'insertion est ainsi facile à réaliser car l'extrémité 22 du tube 20 a une taille inférieure ou égale à l'ouverture du deuxième collet 45 et la compression du joint d'étanchéité compressible 41 est réalisée par la formation du premier évasement 23 et de la zone d'appui 24, comme illustré aux figures 7 et 8. Ce premier évasement 23 et la zone d'appui 24 peuvent par exemple être réalisés à l'aide d'un poinçon de forme correspondante à celle des extrémités 22 tubes 20. Selon un autre mode de réalisation, l'étape d) d'insertion des extrémités 22 des tubes 20 dans les trous 43 de la plaque collectrice 4 de sorte à comprimer les deuxièmes collets 45 du joint d'étanchéité compressible 41 peut être une étape d'insertion en force des extrémités 22 des tubes 20 dans les trous 43 de la plaque collectrice 4. Pour que le joint d'étanchéité compressible 41 soit comprimé, au moins les extrémités 22 des tubes 20 ont une taille supérieure à celle des ouvertures des deuxièmes collets 45, que cela soit par une taille supérieure en général de l'ensemble du tube 20, comme illustré à la figure 6, ou alors par le fait d'un premier évasement 23 et d'une zone d'appui 24, comme illustré aux figures 7 et 8, réalisé au préalable sur les extrémités 22 des tubes 20. Le procédé de fabrication peut également comporter une étape supplémentaire de réalisation d'au moins un deuxième évasement 25 surmontant le joint d'étanchéité compressible 41 comme illustré aux figures 1, 2 et 8. Ce deuxième évasement 25 peut être réalisé sur une portion limitée des extrémités 22 des tubes 20. Ainsi, on voit bien que l'échangeur thermique 1 selon l'invention, bénéficie de performances thermiques optimales, liée au faisceau 2 brasé, et d'une meilleure résistance aux variations thermiques, liée à la liaison mécanique entre le faisceau 2 et la plaque collectrice 4.

Claims

REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur (1) comprenant :
o un faisceau (2) de tubes comportant une multiplicité de tubes (20) disposés parallèlement les uns aux autres et des intercalaires (21) disposés entre lesdits tubes (20),
o une plaque collectrice (4) comprenant des trous (43) respectivement bordés de premiers collets (44) dans lesquelles sont introduits des extrémités (22) des tubes (20),
caractérisé en ce que le faisceau (2) de tubes est brasé et que la plaque collectrice (4) comporte au moins un joint d'étanchéité compressible (41) formant des deuxièmes collets (45), les deuxièmes collets (45) étant comprimés entre les premiers collets (43) et les extrémités (22) des tubes (20) pour assurer l'étanchéité entre lesdites extrémités (22) des tubes (20) et les premiers collets (43) correspondants.
2. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'extrémité (22) de chaque tube (20) a une section oblongue.
3. Echangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités (22) des tubes (20) comportent un premier évasement (23) et une zone d'appui (24) comprimant le joint d'étanchéité compressible (41).
4. Echangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités (22) des tubes (20) comportent au moins un deuxième évasement (25) surmontant le joint d'étanchéité compressible (41).
Echangeur de chaleur (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le deuxième évasement (25) est réalisé sur une portion limitée des extrémités (22) des tubes (20).
Echangeur de chaleur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le taux de compression desdits deuxièmes collets est compris entre 10% et 50% et préférentiellement entre 25% et 35%.
Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:
a) assemblage d'un faisceau (2) de tubes comportant une multiplicité de tubes (20) disposés parallèlement les uns aux autres et des intercalaires (21) disposés entre lesdits tubes (20),
b) brasage des tubes (20) avec les intercalaires (21),
c) assemblage d'une plaque collectrice (4) munie de trous (43) bordés de premiers collets (44) de section correspondant aux extrémités (22) des tubes (20) et équipée d'un joint d'étanchéité compressible (41) formant des deuxièmes collets (45) propres à être engagés respectivement au travers des trous (43),
d) insertion des extrémités (22) des tubes (20) dans les trous (43) de la plaque collectrice (4) de sorte à comprimer les deuxièmes collets (45) du joint d'étanchéité compressible (41).
Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape d) d'insertion des extrémités (22) des tubes (20) dans les trous (43) de la plaque collectrice (4) de sorte à comprimer les deuxièmes collets (45) comprend une première sous-étape d'insertion des extrémités (22) des tubes (20) dans les trous (43) de la plaque collectrice (4) et une deuxième sous-étape de réalisation d'un premier évasement (23) et d'une zone d'appuis (24) au niveau des extrémités (22) des tubes (20).
Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape d) d'insertion des extrémités (22) des tubes (20) dans les trous (43) de la plaque collectrice (4) de sorte à comprimer les deuxièmes collets (45) est une étape d'insertion en force des extrémités (22) des tubes (20) dans les trous (43) de la plaque collectrice (4), au moins lesdites extrémités (22) ayant une taille supérieure à la taille des ouvertures des deuxièmes collets (45).
10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire de réalisation d'au moins un deuxième évasement (25) des extrémités (22) des tubes (20) surmontant le joint d'étanchéité compressible (41).
11. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le deuxième évasement (25) est réalisé sur une portion limitée des extrémités (22) des tubes (20).
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