EP3430339A2 - Échangeur de chaleur, en particulier pour véhicule, plus particulierement pour des véhicules automobiles - Google Patents

Échangeur de chaleur, en particulier pour véhicule, plus particulierement pour des véhicules automobiles

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EP3430339A2
EP3430339A2 EP17716945.5A EP17716945A EP3430339A2 EP 3430339 A2 EP3430339 A2 EP 3430339A2 EP 17716945 A EP17716945 A EP 17716945A EP 3430339 A2 EP3430339 A2 EP 3430339A2
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EP
European Patent Office
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tubes
heat exchanger
tube
exchanger
reinforcing
Prior art date
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EP17716945.5A
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German (de)
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EP3430339B1 (fr
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Nicolas Cormet
Jean-Jacques Garcia
Garry PILLER
Stéphane POTTEAU
Nicolas Vallee
Frédéric WASCAT
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/05316—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F28D1/05325—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with particular pattern of flow, e.g. change of flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D1/05316—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F28D1/05341—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits combined with a particular flow pattern, e.g. multi-row multi-stage radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2225/00—Reinforcing means
    • F28F2225/04—Reinforcing means for conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/26—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for allowing differential expansion between elements

Definitions

  • Heat exchanger in particular for vehicles, more particularly for motor vehicles
  • the present invention relates to a heat exchanger, in particular for a vehicle, more particularly for motor vehicles.
  • heat exchangers comprising a bundle of tubes disposed between two manifolds.
  • One of the manifolds is divided into two compartments by a transverse partition.
  • Each of the compartments communicates with a first or a second part or passes of the tube bundle thus defining a so-called U-shaped circulation.
  • the tubes of the first pass and the tubes of the second pass experience a different expansion generating thermal and mechanical stresses at the tubes, especially their ends at the contact with the collector plate .
  • These constraints are even more important with regard to the tubes located in the interface zone between the two passes, which can lead to leakage or even a break between the ends of the tubes and the header plate, which is to avoid.
  • An inactive tube also called a dead tube, is a tube in which no fluid circulates.
  • This solution has the disadvantage of postponing the thermal shock on the tubes adjacent to the inactive tube and significantly penalizes the thermal performance on the surface of the exchanger.
  • the present invention relates in this sense to a heat exchanger which comprises: a collecting plate having a wall provided with orifices,
  • each tube has a first end arranged to be housed in the corresponding orifice of said header plate, a reinforcing piece disposed between two tubes near their first end.
  • the present invention thus uses the use of a reinforcing piece which is located between two tubes near their first end.
  • a reinforcing piece which is located between two tubes near their first end.
  • the thermal stresses occurring in this zone of the bundle of tubes can be reduced thanks to the presence of this reinforcement piece.
  • the presence of the reinforcement piece according to the invention contributes to reinforcing as its name indicates the mechanical maintenance but also to absorb the thermal shocks that may occur in the area of thermal stress, in this case close to first ends of the tubes.
  • the reinforcement piece proposed according to the invention also has the advantage of being able to integrate easily with the structure of a heat exchanger, which is particularly advantageous in terms of cost.
  • said reinforcement piece is disposed between a first tube and a second tube
  • said exchanger is configured so that the first tube receives a fluid circulating in a predetermined direction
  • said exchanger is configured so that the second tube receives a fluid flowing in a predetermined direction
  • said exchanger is configured so that the first tube receives a fluid circulating in a predetermined direction and that the second tube receives said circulating fluid in a direction opposite to that of the first tube, said exchanger is configured so that an end of the first tube situated at the level of said reinforcing piece is an inlet end of the fluid in the tube;
  • said exchanger is configured so that one end of the second tube situated at the level of said reinforcing piece is an outlet end of the fluid outside the tube; said exchanger is arranged to allow a U flow of fluid,
  • said reinforcement piece comprises two opposite faces respectively in contact with each of said two tubes
  • said reinforcement piece comprises a face in contact with said collector plate
  • each orifice of said collector plate is provided with collars
  • said reinforcement piece is in contact with the collars of said two tubes
  • said reinforcing piece is provided with a front face and a dorsal face
  • front and rear faces are connected to one another by lateral faces
  • one of said lateral faces has a protuberance arranged to face said collector plate
  • said protuberance of said reinforcement piece is arranged to be brazed at the level of the collars arranged around the passage openings of the tubes between which the reinforcement piece is located,
  • the tubes have a width, corresponding to a depth of the bundle, and the reinforcement piece extends substantially over the width of the tubes,
  • said bundle of tubes comprises interleaves
  • said exchanger comprises a housing located between each spacer and the collector plate
  • said reinforcement piece is located in said housing
  • a length of the interlayer situated between the tubes between which the reinforcing piece is fixed is shortened with respect to the length of the other spacers situated between the tubes
  • the spacers between the tubes are of the same length
  • said reinforcement piece has a bearing means capable of resting on said two tubes for holding the reinforcing piece between said two tubes, before brazing the bundle,
  • said reinforcing member is made of aluminum
  • said exchanger comprises a plurality of reinforcing pieces as indicated above.
  • FIG. 1 is a front view of a heat exchanger according to the invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a tube of a heat exchanger according to the invention
  • FIG. 3 is a diagrammatic sectional view of part of a heat exchanger according to the invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a reinforcement piece according to the present invention.
  • the invention relates to a heat exchanger 1, in particular a heat exchanger 1 for a vehicle, allowing a heat exchange between a first fluid and a second fluid.
  • the first fluid is, for example, the supercharging air of an engine, to cool.
  • the second fluid is, for example, a flow of ambient air from the front of the vehicle, through the calender.
  • Said exchanger 1 comprises a bundle of tubes 4 in which the first fluid flows.
  • Each tube 4 comprises a first end opening into a first manifold 14 and a second end, opposite to said first end, opening into a second manifold 15.
  • Each manifold 14, 15 comprises a header plate 2 and a cover 20 assembled together with seal insertion, or brazed.
  • Said collector plates are, for example, of substantially rectangular shape.
  • Said tubes 4 may also comprise interleaves or turbulators, not shown, arranged inside said tubes 4, to improve the heat exchange and the resistance to the internal pressure of said tubes.
  • the second fluid circulates between the tubes 4.
  • Interlayers 12 are, for example, arranged between these tubes 12, in particular corrugated inserts.
  • Such spacers 12 make it possible to increase the heat exchange surface between the first fluid flowing in said tubes 4 and the second fluid passing through the exchanger 1 between the tubes 4.
  • Said exchanger 1 further comprises, for example, an inlet flange 16 and / or an outlet flange 17 for the first fluid.
  • Said flanges 16 and 17 may be located on each of the manifolds 14 and 15 or on the same manifold, depending on the circulation, in several passes, of the first fluid in the exchanger 1.
  • a heat exchanger 1 whose circulation, called U, is in two passes.
  • one of the manifolds 14 is divided into first and second compartments by a transverse partition 21 (see Figure 3).
  • Each of the compartments communicates respectively with a first portion and a second portion of the bundle of tubes 4.
  • said exchanger 1 is configured to allow a series circulation of a fluid in each part of the bundle of tubes 4 communicating with both compartments of said manifold 14.
  • the inlet flange 16 and the outlet flange 17 are located on the double compartment manifold 14, as shown in FIG.
  • Said first fluid thus enters through the inlet flange 16 in the first compartment and travels through the first part of the tube bundle 4, in the direction of the arrow marked F, that part of the fluid path representing the first pass.
  • the fluid is then directed by the second manifold 15, comprising a single compartment, towards the second part of the bundle of tubes 4 which it travels in the direction of the arrow marked F ', this part of the path representing the second pass. It then opens into the second compartment of the manifold 14 to finally exit the exchanger 1 by the outlet flange 17.
  • a U-shaped circulation is thus defined for the first fluid.
  • Said fluid flowing in the heat exchanger is of different temperature in each pass, especially at the beginning of the first pass where it has not yet cooled and at the end of the second pass where it has undergone complete cooling.
  • the tubes 4 of the exchanger 1 are, for example, flat and comprise two large opposite parallel flat faces 18, connected by lateral faces 19, here flat but which can also be rounded.
  • the tubes 4 are of substantially rectangular cross section.
  • the distance b between the lateral edges of the tube 4, that is to say the length of said cross section of the tube, is called the major axis of the tube. It corresponds to the width of the tube or depth of the beam.
  • the distance a between the two large faces of the tube 4, that is to say the width of said cross section of the tube is called the small axis of the tube. It corresponds to a height of the tube.
  • a collector plate 2 comprises orifices 3 into which the first ends of the tubes 4 open.
  • Said orifices 3 make it possible to secure the tubes 4 to the collecting box 14, 15 and are here ordered in a single row in one direction corresponding to the direction of longitudinal extension of the plate, one parallel to the other.
  • Said orifices 3 of the header plate 2 have a shape corresponding to the section of the first ends of said tubes 4.
  • Said collector plate 2 further comprises means for fixing the cover 20. It may be for example crimping teeth. Said teeth extend along the perimeter of the header plate 2. These teeth serve to lock the cover on the header plate during assembly.
  • the heat exchanger 1 as described above further comprises a reinforcement piece 6 located between a first tube 4a and a second tube 4b. Said reinforcing piece 6 is disposed near the first ends 5a, 5b of the two tubes 4a, 4b, outside the corresponding manifold 14.
  • the reinforcement piece 6 comprises two opposite faces 7a, 7b respectively in contact with each of said two tubes 4a, 4b, at one of their large face 18.
  • the reinforcing piece 6 also comprises a face 8, preferably in contact with the collecting plate 2.
  • the face 8 of the reinforcement piece 6 which is in contact with the collector plate 2 may be in the form of a protuberance 1 1 projecting towards the collector plate 2. It is thus possible to integrate the reinforcement piece 6 according to the invention by brazing the two opposite faces 7a, 7b at the first and second tubes 4a, 4b.
  • each orifice 3 of the header plate 2 is provided with collars 9.
  • the protuberance 11 of the reinforcing member is brazed at the level of the collars 9 formed around the orifices 3 of the collector plate 2 so to reinforce the maintenance of the reinforcement piece 6 on the heat exchanger 1 of the present invention.
  • edges of said protrusion 1 1 marry the upper and lower edges of the necks of the tubes 4a, 4b.
  • the reinforcement piece 6 thus provided may be in contact with both the tubes 4a, 4b and the collars 9 of the corresponding orifices 3 of the collector plate 2.
  • the two opposite faces 7a, 7b of the reinforcement piece 6 according to the invention are brazed on the first and the second tubes 4a, 4b and disposed therebetween.
  • the heat exchanger is configured so that the first tube 4a receives a fluid flowing in a predetermined direction and the second tube 4b receives the fluid flowing in a direction opposite to that of the first tube 4a. Said tubes 4a, 4b are thus located on either side of the partition 21.
  • the heat exchanger is configured so that the end 5a of the first tube 4a located at the reinforcing piece 6 is an inlet end of the fluid in the tube 4a and that the end 5b of the second 4b tube located at the reinforcing member 6 is an outlet end of the fluid out of the tube 4b.
  • a thermal shock may occur, particularly between the two tubes 4a, 4b which have the largest temperature difference at the first ends 5a, 5b of the first and second tubes 4a, 4b.
  • the presence of the reinforcing piece 6 between the two tubes 4a, 4b thus makes it possible to reduce both the mechanical stresses and the thermal stresses that may occur.
  • a length of the spacer 12 located between the tubes facing the reinforcing member 6 is shortened relative to the length of the other spacers between the tubes.
  • the heat exchanger 1 comprises an identical housing located between each spacer 12 and the collector plate 2. Said housing is sufficiently large so that the reinforcing piece 6 can be located in this housing, without coming to constrain the spacer located between the tubes 4a, 4b which can then be of the same length as the other spacers.
  • the reinforcing piece 6 has a front face 7a and a back face 7b (not visible), opposite and parallel to said front face 7a.
  • the front faces 7a and dorsal 7b are planar. They are connected to each other by side faces 10a, 10b, 10c, 10d (10b and 10d not visible). More preferably, in the reinforcing piece 6 illustrated in FIG. 4, a first 10c of said lateral faces, defining an upper face, is provided with said protuberance 11.
  • a second 10d of said side faces forms a lower face 10d, opposite said upper face 10c.
  • the other lateral faces 10a, 10b connect said upper faces 10c and lower 10d. Said faces 7a, 7b, 10a-10d form here a rectangle parallelogram.
  • the distance between said other lateral faces 10a, 10b, indicated d in the figure, preferably corresponds to the major axis a tubes.
  • the reinforcing piece 6 illustrated extends to a distance of between 1 and 5 cm, preferably equal to about 3 cm, starting from the collecting plate 2.
  • the distance involved, illustrated h in Figures 2 and 4 is measured from a distal edge of the collars. In other words, it is the distance between the lower face 10d and a base of the protrusion January 1 of the reinforcing piece 6 or the height h of the parallelogram mentioned above.
  • the reinforcement piece 6 is here provided with a support means 13 which can rest on said two tubes 4a, 4b, before the reinforcement piece 6 is brazed on the heat exchanger 1.
  • the reinforcing piece 6 can be held between two tubes 4a, 4b without the risk of slipping between them, which greatly facilitates the handling of the proposed reinforcing member 6, before brazing the beam of the exchanger 1.
  • the support means 13 is located on one of the other lateral faces 10a and is intended to bear against a portion of the lateral faces 19 of the tubes 4a, 4b . It then facilitates in particular the flat handling of the exchanger, before soldering.
  • Said tubes 4 may be tubes 4 folded with closure of the tube at one of the side faces 19 of the tube 4. In such a case, it will be advantageous to provide the support means 13 along the opposite side face .
  • the reinforcing piece 6 is made of aluminum, like the rest of the bundle.
  • the heat exchanger according to the present invention is not limited to the aforementioned embodiments.
  • the heat exchanger 1 may comprise a plurality of reinforcing pieces 6, in particular on either side of that illustrated.

Abstract

L'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant une plaque collectrice présentant une paroi munie d'orifices, un faisceau de tubes dans lequel chaque tube présente une première extrémité agencée pour être logée dans l'orifice correspondant de ladite plaque collectrice, une pièce de renfort disposée entre deux tubes à proximité de leur première extrémité.

Description

Echangeur de chaleur, en particulier pour véhicule, plus particulièrement pour des véhicules automobiles
La présente invention a pour objet un échangeur de chaleur, en particulier pour véhicule, plus particulièrement pour des véhicules automobiles.
Dans ce domaine, il est connu des échangeurs de chaleur comprenant un faisceau de tubes disposé entre deux boîtes collectrices. L'une des boîtes collectrices est divisée en deux compartiments par une cloison transversale. Chacun des compartiments communique avec une première ou une deuxième parties ou passes du faisceau de tubes définissant ainsi une circulation dite en U.
Ces échangeurs connus sont parcourus par un même fluide mais de température différente dans chaque passe.
Dans le cas où les températures sont très différentes, les tubes de la première passe et les tubes de la deuxième passe connaissent une dilatation différente engendrant des contraintes thermiques et mécaniques au niveau des tubes, notamment de leurs extrémités au niveau du contact avec la plaque collectrice. Ces contraintes sont d'autant plus importantes en ce qui concerne les tubes situés dans la zone d'interface entre les deux passes, ce qui peut conduire à des fuites voire une rupture entre les extrémités des tubes et la plaque collectrice, ce qui est à éviter.
Plusieurs solutions existent pour résoudre ce problème. Il est ainsi connu de renforcer l'extrémité des tubes, notamment en insérant un élément à l'intérieur du tube. Ces méthodes nécessitent par conséquent de nombreux éléments supplémentaires rendant plus complexe la fabrication de tels échangeurs.
Il a également été proposé de séparer les deux parties par un tube inactif formant une barrière thermique. Un tube inactif, appelé aussi tube mort, est un tube dans lequel aucun fluide ne circule. Cette solution a l'inconvénient de reporter le choc thermique sur les tubes adjacents au tube inactif et pénalise significativement la performance thermique à la surface de l'échangeur. II existe donc un réel besoin de fournir un échangeur de chaleur remédiant aux inconvénients précités, préférentiellement un échangeur dans lequel le choc thermique entre les deux parties du faisceau est réduit. La présente invention se rapporte en ce sens à un échangeur de chaleur qui comprend : une plaque collectrice présentant une paroi munie d'orifices,
un faisceau de tubes dans lequel chaque tube présente une première extrémité agencée pour être logée dans l'orifice correspondant de ladite plaque collectrice, une pièce de renfort disposée entre deux tubes à proximité de leur première extrémité.
La présente invention fait ainsi appel à l'utilisation d'une pièce de renfort qui est localisée entre deux tubes à proximité de leur première extrémité. De cette façon, les contraintes thermiques survenant dans cette zone du faisceau de tubes peuvent être réduites grâce à la présence de cette pièce de renfort. En effet, la présence de la pièce de renfort selon l'invention contribue à renforcer comme son nom l'indique le maintien mécanique mais également à absorber les chocs thermiques pouvant survenir dans la zone concernée de stress thermique, en l'occurrence à proximité des premières extrémités des tubes.
Cet avantage est d'autant plus recherché lorsque le fluide s'écoulant dans le premier tube présente une température supérieure à celle du fluide s'écoulant dans le deuxième tube étant donné que les contraintes thermiques sont d'autant plus importantes dans ce cas de figure. En particulier, il s'est avéré que la pièce de renfort selon la présente invention peut absorber par conduction une partie de l'énergie thermique provenant du premier tube pour ensuite la transférer vers le deuxième tube plus froid.
La pièce de renfort proposée selon l'invention présente également l'avantage de pouvoir s'intégrer aisément à la structure d'un échangeur de chaleur, ce qui est particulièrement avantageux e en termes de coûts de revient.
Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément :
- ladite pièce de renfort est disposée entre un premier tube et un deuxième tube,
- ledit échangeur est configuré pour que le premier tube reçoive un fluide circulant dans un sens prédéterminé,
- ledit échangeur est configuré pour que le deuxième tube reçoive un fluide circulant dans un sens prédéterminé,
- ledit échangeur est configuré pour que le premier tube reçoive un fluide circulant dans un sens prédéterminé et que le deuxième tube reçoive ledit fluide circulant dans un sens opposé à celui du premier tube, - ledit échangeur est configuré pour qu'une extrémité du premier tube située au niveau de ladite pièce de renfort soit une extrémité d'entrée du fluide dans le tube,
- ledit échangeur est configuré pour qu'une extrémité du deuxième tube située au niveau de ladite pièce de renfort soit une extrémité de sortie du fluide hors du tube, - ledit échangeur est agencé pour permettre une circulation en U de fluide,
- ladite pièce de renfort comprend deux faces opposées respectivement en contact avec chacun desdits deux tubes,
- ladite pièce de renfort comprend une face en contact avec ladite plaque collectrice,
- chaque orifice de ladite plaque collectrice est pourvu de collets,
- ladite pièce de renfort est en contact avec les collets desdits deux tubes,
- ladite pièce de renfort est munie d'une face frontale et d'une face dorsale,
- lesdites faces frontale et dorsale sont reliées l'une à l'autre par des faces latérales,
- une desdites faces latérales présente une protubérance agencée pour faire face à ladite plaque collectrice,
- ladite protubérance de ladite pièce de renfort est agencée pour être brasée au niveau des collets disposés autour des orifices de passage des tubes entre lesquels la pièces de renfort est située,
- les tubes présentent une largeur, correspondant à une profondeur du faisceau, et la pièce de renfort s'étend sensiblement sur la largeur des tubes,
- ledit faisceau de tubes comprend des intercalaires,
- lesdits intercalaires sont situés entre les tubes,
- ledit échangeur comprend un logement situé entre chaque intercalaire et la plaque collectrice,
- ladite pièce de renfort est située dans ledit logement,
- une longueur de l'intercalaire situé entre les tubes entre lesquels la pièce de renfort est fixée est écourtée par rapport à la longueur des autres intercalaires situés entre les tubes,
- les intercalaires situés entre les tubes sont de même longueur,
- ladite pièce de renfort présente un moyen d'appui apte à reposer sur lesdits deux tubes pour maintenir la pièce de renfort entre lesdits deux tubes, avant brasage du faisceau,
- ladite pièce de renfort est en aluminium,
- ledit échangeur comprend une pluralité de pièces de renfort telle qu'indiquée plus haut.
La présente invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'au moins un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés. Sur ces dessins :
- la figure 1 est une vue de face d'un échangeur de chaleur selon l'invention,
- la figure 2 est vue en section transversale illustrant de façon schématique un tube d'un échangeur de chaleur selon l'invention,
- la figure 3 est une vue schématique en coupe d'une partie d'un échangeur de chaleur selon l'invention,
- la figure 4 est une vue en perspective d'une pièce de renfort selon la présente invention.
Comme illustré à la figure 1 , l'invention se rapporte à un échangeur de chaleur 1 , en particulier un échangeur de chaleur 1 pour véhicule, permettant un échange de chaleur entre un premier fluide et un second fluide.
Le premier fluide est, par exemple, de l'air de suralimentation d'un moteur, à refroidir. Le second fluide est, par exemple, un flux d'air ambiant provenant de la face avant du véhicule, à travers la calandre.
Ledit échangeur 1 comprend un faisceau de tubes 4 dans lequel circule le premier fluide. Chaque tube 4 comprend une première extrémité débouchant dans une première boîte collectrice 14 et une deuxième extrémité, opposée à ladite première extrémité, débouchant dans une deuxième boîte collectrice 15.
Chaque boîte collectrice 14, 15 comprend une plaque collectrice 2 et un couvercle 20 assemblés entre eux avec insertion d'un joint d'étanchéité, ou brasés. Lesdites plaques collectrices sont, par exemple, de forme sensiblement rectangulaire. Lesdits tubes 4 peuvent également comprendre des intercalaires ou turbulateurs, non représentés, disposés à l'intérieur desdits tubes 4, pour améliorer l'échange thermique et la résistance à la pression interne desdits tubes.
Le second fluide circule entre les tubes 4. Des intercalaires 12, sont, par exemple, agencés entre ces tubes 12, notamment des intercalaires ondulés. De tels intercalaires 12 permettent d'augmenter la surface d'échange thermique entre le premier fluide circulant dans lesdits tubes 4 et le second fluide traversant l'échangeur 1 entre les tubes 4. Ledit échangeur 1 comprend en outre, par exemple, une bride d'entrée 16 et/ou une bride de sortie 17 pour le premier fluide. Lesdites brides 16 et 17 peuvent être situées sur chacune des boîtes collectrices 14 et 15 ou sur une même boîte collectrice, en fonction de la circulation, en plusieurs passes, du premier fluide dans l'échangeur 1 .
Dans la présente invention, il s'agit de préférence d'un échangeur de chaleur 1 dont la circulation, dite en U, est en deux passes. Dans ce type d'échangeur l'une des boîtes collectrices 14 est divisée en un premier et un deuxième compartiments par une cloison transversale 21 (voir figure 3). Chacun des compartiments communique respectivement avec une première partie et une deuxième partie du faisceau de tubes 4. Autrement dit, ledit échangeur 1 est configuré pour permettre une circulation en série d'un fluide dans chacune des parties du faisceau de tubes 4 communiquant avec les deux compartiments de ladite boîte collectrice 14.
Dans ce type d'échangeur, la bride d'entrée 16 et la bride de sortie 17 sont situées sur la boîte collectrice 14 à double compartiments, comme représenté à la figure 1 . Ledit premier fluide entre ainsi par la bride d'entrée 16 dans le premier compartiment et parcoure la première partie du faisceau de tubes 4, selon le sens de la flèche repérée F, cette partie du trajet du fluide représentant la première passe. Le fluide est ensuite dirigé par la seconde boîte collectrice 15, comprenant un seul compartiment, vers la seconde partie du faisceau de tubes 4 qu'il parcoure selon le sens de la flèche repéré F', cette partie du trajet représentant la seconde passe. Il débouche alors dans le deuxième compartiment de la boîte collectrice 14 pour sortir enfin de l'échangeur 1 par la bride de sortie 17. Une circulation en U est ainsi définie pour le premier fluide. Ledit fluide circulant dans l'échangeur de chaleur est de température différente dans chaque passe, en particulier en début de première passe où il n'a pas encore été refroidi et en fin de seconde passe où il a subi un refroidissement complet..
Comme illustré à la figure 2, les tubes 4 de l'échangeur 1 sont, par exemple, plats et comprennent deux grandes faces planes parallèles opposées 18, reliées par des faces latérales 19, ici planes mais qui peuvent aussi être arrondies. Autrement dit, les tubes 4 sont de section transversale sensiblement rectangulaire. La distance b entre les bords latéraux du tube 4, c'est-à-dire la longueur de ladite section transversale du tube, est appelée grand axe du tube. Elle correspond à la largueur du tube ou profondeur du faisceau. La distance a entre les deux grandes faces du tube 4, c'est-à-dire la largeur de ladite section transversale du tube, est appelée petit axe du tube. Elle correspond à une hauteur du tube. Comme illustré à la figure 31a plaque collectrice 2 comprend des orifices 3 dans lesquels débouchent les premières extrémités des tubes 4. Lesdits orifices 3 permettent de solidariser les tubes 4 à la boîte collectrice 14, 15 et sont ici ordonnés en une seule rangée selon une direction correspondant à la direction d'extension longitudinale de la plaque, les uns parallèlement aux autres. Lesdits orifices 3 de la plaque collectrice 2 ont une forme correspondante à la section des premières extrémités desdits tubes 4.
Ladite plaque collectrice 2 comprend en outre des moyens de fixation du couvercle 20. Il peut s'agir par exemple de dents de sertissage. Lesdites dents s'étendent le long du périmètre de la plaque collectrice 2. Ces dents servent à bloquer le couvercle sur la plaque collectrice lors de l'assemblage.
Selon l'invention, l'échangeur de chaleur 1 tel que décrit ci-avant comprend en outre une pièce de renfort 6 localisée entre un premier tube 4a et un deuxième tube 4b. Ladite pièce de renfort 6 est disposée à proximité des premières extrémités 5a, 5b des deux tubes 4a, 4b, à l'extérieur de la boîte collectrice 14 correspondante.
La pièce de renfort 6 comprend deux faces opposées 7a, 7b respectivement en contact avec chacun desdits deux tubes 4a, 4b, au niveau de l'une de leur grande face 18. La pièce de renfort 6 comprend également une face 8, préférentiellement en contact avec la plaque collectrice 2. La face 8 de la pièce de renfort 6 qui est en contact avec la plaque collectrice 2 peut se présenter sous la forme d'une protubérance 1 1 faisant saillie en direction de la plaque collectrice 2. II est ainsi possible d'intégrer la pièce de renfort 6 selon l'invention en brasant les 2 faces opposées 7a, 7b au niveau des premier et deuxième tubes 4a,4b.
Pour renforcer encore le maintien de la pièce de renfort 6 entre les tubes 4a, 4b, il est possible de braser la protubérance 1 1 au niveau de la plaque collectrice 2.
Selon un mode de réalisation avantageux, chaque orifice 3 de la plaque collectrice 2 est pourvu de collets 9. Préférentiellement, la protubérance 1 1 de la pièce de renfort est brasée au niveau des collets 9 formés autour des orifices 3 de la plaque collectrice 2 afin de renforcer le maintien de la pièce de renfort 6 sur l'échangeur de chaleur 1 de la présente invention. Ici, des bords de ladite protubérance 1 1 épousent des bords supérieurs et inférieurs des collets des tubes 4a, 4b. La pièce de renfort 6 ainsi fournie peut être en contact à la fois avec les tubes 4a, 4b et les collets 9 des orifices 3 correspondant de la plaque collectrice 2.
Autrement dit, les deux faces opposées 7a, 7b de la pièce de renfort 6 selon l'invention sont brasées sur le premier et le deuxième tubes 4a, 4b et disposées entre ceux-ci. Cela étant, il n'est pas forcément nécessaire de braser la face 8 à la plaque collectrice 2 de l'échangeur 1 .
L'échangeur de chaleur est configuré pour que le premier tube 4a reçoive un fluide circulant dans un sens prédéterminé et que le deuxième tube 4b reçoive le fluide circulant dans un sens opposé à celui du premier tube 4a. Lesdits tubes 4a, 4b sont ainsi situés de part et d'autre de la cloison 21 .
Plus précisément, l'échangeur de chaleur est configuré pour que l'extrémité 5a du premier tube 4a située au niveau de la pièce de renfort 6 soit une extrémité d'entrée du fluide dans le tube 4a et pour que l'extrémité 5b du deuxième tube 4b située au niveau de la pièce de renfort 6 soit une extrémité de sortie du fluide hors du tube 4b.
Lorsque l'échangeur fonctionne en continu, un choc thermique peut avoir lieu, particulièrement entre les deux tubes 4a, 4b qui présentent un écart de température le plus important au niveau des premières extrémités 5a, 5b des premier et deuxième tubes 4a, 4b.
La présence de la pièce de renfort 6 entre les deux tubes 4a, 4b permet ainsi de réduire à la fois les contraintes mécaniques et les contraintes thermiques pouvant survenir. Ici, une longueur de l'intercalaire 12 situé entre les tubes en regard de la pièce de renfort 6 est écourtée par rapport à la longueur des autres intercalaires situés entre les tubes.
En variante, l'échangeur de chaleur 1 comprend un logement identique situé entre chaque intercalaire 12 et la plaque collectrice 2. Ledit logement est suffisamment grand pour que la pièce de renfort 6 puisse être située dans ce logement, sans venir contraindre l'intercalaire situé entre les tubes 4a, 4b qui pourra alors être de même longueur que les autres intercalaires.
Comme illustré à la figure 4, la pièce de renfort 6 présente une face frontale 7a et une face dorsale 7b (non visible), opposée et parallèle à ladite face frontale 7a. Les faces frontale 7a et dorsale 7b sont planes. Elles sont reliées l'une à l'autre par des faces latérales 10a, 10b, 10c, 10d (10b et 10d non visibles). Plus préférentiellement, dans la pièce de renfort 6 illustrée à la figure 4, une première 10c desdites faces latérales, définissant une face supérieure, est munie de ladite protubérance 1 1 . Une seconde 10d desdites faces latérales forme une face inférieure 10d, opposée à ladite face supérieure 10c. Les autres faces latérales 10a, 10b relient lesdites faces supérieure 10c et inférieure 10d. Lesdites faces 7a, 7b, 10a-10d forment ici un parallélogramme rectangle.
La distance entre lesdites autres faces latérales 10a, 10b, indiquée d sur la figure, correspond préférentiellement au grand axe a des tubes. De cette façon, lorsque la pièce de renfort 6 est disposée entre deux tubes 4a, 4b, celle-ci peut recouvrir les tubes sur leur grand axe, ce qui est particulièrement avantageux pour assurer un maintien mécanique suffisant et une réduction de stress thermique optimale. Avantageusement, la pièce de renfort 6 illustrée s'étend jusqu'à une distance comprise entre 1 et 5 cm, de préférence égale à environ 3 cm, à compter de la plaque collectrice 2. Dans le cas d'une pièce de renfort munie d'une protubérance 1 1 coopérant avec des collets 9, la distance en cause, illustrée h aux figures 2 et 4, est mesurée depuis un bord distale des collets. Autrement dit, il s'agit de la distance entre la face inférieure 10d et une base de la protubérance 1 1 de la pièce de renfort 6 ou encore de la hauteur h du parallélogramme mentionné plus haut.
La pièce de renfort 6 est ici munie d'un moyen d'appui 13 qui peut reposer sur lesdits deux tubes 4a,4b, avant que la pièce de renfort 6 ne soit brasée sur l'échangeur de chaleur 1 . Ainsi, la pièce de renfort 6 peut être maintenue entre deux tubes 4a, 4b sans risquer de glisser entre ceux-ci, ce qui facilite grandement la manipulation de la pièce de renfort 6 proposée, avant brasage du faisceau de l'échangeur 1 .
Selon un mode préféré de l'échangeur selon la présente invention, le moyen d'appui 13 est localisé sur l'une des autres faces latérale 10a et elle est destinée à venir en appui contre une partie des faces latérales 19 des tubes 4a, 4b. Elle facilite alors en particulier la manipulation à plat de l'échangeur, avant brasage.
Lesdits tubes 4 pourront être des tubes 4 pliés avec fermeture du tube au niveau de l'une des faces latérales 19 du tube 4. Dans un tel cas, il sera avantageux de prévoir le moyen d'appui 13 le long de la face latérale opposée. Selon un mode avantageux, la pièce de renfort 6 est en aluminium, comme le reste du faisceau.
L'échangeur de chaleur selon la présente invention ne se limite pas aux modes de réalisation précités.
A titre d'exemple, l'échangeur de chaleur 1 peut comprendre une pluralité de pièces de renfort 6, notamment de part et d'autre de celle illustrée.

Claims

Revendications
1 . Echangeur de chaleur (1 ) comprenant :
- une plaque collectrice (2) présentant une paroi munie d'orifices (3),
- un faisceau de tubes (4) dans lequel chaque tube (4) présente une première extrémité (5) agencée pour être logée dans l'orifice (3) correspondant de ladite plaque collectrice (2),
- une pièce de renfort (6) disposée entre deux tubes (4a, 4b) à proximité de leur première extrémité (5a, 5b).
2. Echangeur de chaleur (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel ladite pièce de renfort (6) est disposée entre un premier tube (4a) et un deuxième tube (4b), ledit échangeur (1 ) étant configuré pour que le premier tube (4a) reçoive un fluide circulant dans un sens prédéterminé et que le deuxième tube (4b) reçoive ledit fluide circulant dans un sens opposé à celui du premier tube (4a).
3. Echangeur de chaleur (1 ) selon la revendication 2, ledit échangeur (1 ) étant configuré pour qu'une extrémité (5a) du premier tube (4a) située au niveau de ladite pièce de renfort (6) soit une extrémité d'entrée du fluide dans le tube (4a) et pour qu'une extrémité (5b) du deuxième tube (4b) située au niveau de ladite pièce de renfort (6) soit une extrémité de sortie du fluide hors du tube (4b).
4. Echangeur de chaleur (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'échangeur (1 ) est agencé pour permettre une circulation en U de fluide.
5. Echangeur de chaleur (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite pièce de renfort (6) comprend deux faces opposées (7a, 7b) respectivement en contact avec chacun desdits deux tubes (4a, 4b).
6. Echangeur de chaleur (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite pièce de renfort (6) comprend une face (8) en contact avec ladite plaque collectrice (2).
7. Echangeur de chaleur (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque orifice (3) de ladite plaque collectrice (2) est pourvu de collets (9).
8. Echangeur de chaleur (1 ) selon la revendication 7, dans lequel ladite pièce de renfort (6) est en contact avec les collets (9) desdits deux tubes (4a, 4b).
9. Echangeur de chaleur (1 ) selon la revendication 7 ou la revendication 8, dans lequel ladite pièce de renfort (6) est munie d'une face frontale (7a) et d'une face dorsale (7b), lesdites faces frontale (7a) et dorsale (7b) étant reliées l'une à l'autre par des faces latérales (10a-10d), une (10c) desdites faces latérales présentant une protubérance (1 1 ) agencée pour faire face à ladite plaque collectrice (2).
10. Echangeur de chaleur (1 ) selon la revendication 9, dans lequel ladite protubérance
(1 1 ) de ladite pièce de renfort (6) est agencée pour être brasée au niveau desdits collets (9).
1 1 . Echangeur de chaleur (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les tubes présentent une largeur correspondant à une profondeur du faisceau et la pièce de renfort (6) s'étend sur la largeur des tubes.
12. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications dans lequel ledit faisceau de tubes (4) comprend des intercalaires (12) situés entre les tubes (4), une longueur de l'intercalaire (12) situé entre les tubes (4a, 4b) entre lesquels la pièce de renfort (6) est fixée étant écourtée par rapport à la longueur des autres intercalaires
(12) situés entre les tubes.
13. Echangeur de chaleur (1 ) selon l'une des revendications 1 à 1 1 , dans lequel ledit faisceau de tubes (4) comprend des intercalaires (12) situés entre les tubes (4), lesdits intercalaires (12) étant de même longueur.
14. Echangeur de chaleur (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite pièce de renfort (6) présente un moyen d'appui (13) apte à reposer sur lesdits deux tubes (4a, 4b) pour maintenir la pièce de renfort (6) entre lesdits deux tubes (4a, 4b), avant brasage du faisceau.
15. Echangeur de chaleur (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une pluralité de pièces de renfort (6).
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