EP3491324A1 - Boite collectrice, moyen d'etancheite et echangeur thermique correspondant - Google Patents

Boite collectrice, moyen d'etancheite et echangeur thermique correspondant

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Publication number
EP3491324A1
EP3491324A1 EP17748839.2A EP17748839A EP3491324A1 EP 3491324 A1 EP3491324 A1 EP 3491324A1 EP 17748839 A EP17748839 A EP 17748839A EP 3491324 A1 EP3491324 A1 EP 3491324A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sealing means
collector
collars
plate
collector plate
Prior art date
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Granted
Application number
EP17748839.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3491324B1 (fr
EP3491324B8 (fr
Inventor
Yves SEYNAT
Christian Riondet
Rémi TOURNOIS
Jean-Marc Lesueur
Fabien BIREAUD
Xavier Marchadier
José TRINDADE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP3491324A1 publication Critical patent/EP3491324A1/fr
Publication of EP3491324B1 publication Critical patent/EP3491324B1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3491324B8 publication Critical patent/EP3491324B8/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • 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
    • F28D1/0535—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 the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type 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
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
    • F28F9/0226—Header boxes formed by sealing end plates into covers with resilient gaskets

Definitions

  • the invention relates to a manifold for a heat exchanger, in particular for a motor vehicle.
  • the invention also relates to a sealing means intended to be arranged in such a collecting box.
  • the invention also relates to a corresponding heat exchanger.
  • Heat exchangers used in motor vehicles are already known, such as radiators for example for cooling the engine coolant.
  • such a heat exchanger comprises a bundle of tubes and fins interposed between the tubes, and a collection box.
  • This manifold comprises at least two parts: a collector plate receiving the ends of the tubes and a cover which is fixed on the collector plate to close the collector box by compressing a sealing means.
  • the header plate comprises a groove or groove intended to facilitate in particular the positioning and the holding in place of the sealing means. Then, the cover is positioned on the sealing means and the cover is fixed on the header plate to close the manifold.
  • flat collector plates which do not have a groove or groove, in particular at its periphery.
  • the term “flat collector plate” means that this collector plate extends along a single flat surface, with the exception of collars conventionally protruding to receive the ends of the tubes. The lid compresses and holds in position the sealing means on the bottom of the flat collector plate.
  • the sealing means comes into contact with the ends of the heat exchange tubes opening inside the manifold.
  • the sealing means when the sealing means is compressed by the introduction of the cover, the sealing means in turn exerts a pressure, in particular against the ends of the first and last heat exchange tubes of the heat exchange bundle.
  • the heat exchange tubes are thin and the ends of the tubes, in particular the first and last tubes, which are in contact with the sealing means can deform under the effect of pressure exerted by the sealing means.
  • the invention aims to at least partially overcome these problems of the prior art by providing a manifold comprising a sealing means whose arrangement is optimized to reduce the risk of deformation of the ends of the exchange tubes thermal opening in the collector box.
  • the invention relates to a manifold for a heat exchanger comprising:
  • collector plate having a plurality of holes respectively flanked by flanges for the passage of ends of a plurality of heat exchange tubes
  • the sealing means comprises at least one bearing surface and is arranged on the collecting plate, so that:
  • said at least one bearing surface is arranged in abutment against one of said collars when the sealing means is assembled with the collector plate, the sealing means being further shaped to be tensioned on the collector plate via the surface; and the sealing means in the compressed state of the sealing means is kept at a distance from the ends of the heat exchange tubes by interposition of the collars between the sealing means and the ends of said tubes.
  • said at least one bearing surface is configured to abut only against said collar and the sealing means is configured to be free of any contact with the ends of the heat exchange tubes.
  • the header box may further comprise one or more of the following features, taken separately or in combination:
  • At least one bearing surface is arranged against an end collar
  • the collars are protuberant on the collector plate and extend towards the inside of the collector box, and the sealing means has before compression a maximum height less than or equal to the height at which collars are arranged on the plate collecting.
  • the sealing means does not exceed the collars, so that it does not come into contact with the ends of the heat exchange tubes as they pass through the collector plate;
  • the collars are protruding on the collector plate and extend towards the inside of the collector box, and the sealing means has a maximum height greater than the height at which collars are arranged on the collector plate before compression; , the upper maximum height being determined so that the sealing means in the compressed state is kept at a distance from the ends of the heat exchange tubes through the collars. In this way, the sealing means does not come into contact with the ends of the heat exchange tubes when the sealing means is compressed;
  • the collars are aligned at the same height, for example in the case of a flat collector plate
  • Collars are arranged on the collector plate at different heights and the sealing means has before compression a maximum height less than or equal to the height of the collar less high;
  • the sealing means has a peripheral portion of substantially rectangular shape, and comprises at least one holding portion extending in the transverse direction and having said at least one bearing surface.
  • the holding portions prevent the sealing means from moving or flowing during the various thermal cycles of the heat exchanger;
  • At least one holding portion having said at least one bearing surface, the holding portion being arranged between two successive collars and having a width substantially equal to the distance between the two collars, for example of the order of 2.5 mm at 5 mm;
  • said at least one holding portion is made in one piece with the portion peripheral of the sealing means.
  • the sealing means is thus of simple and inexpensive design;
  • At least one holding portion extends transversely so as to join the two long sides of the sealing means
  • At least one holding portion is made in the form of an ergot
  • said at least one holding portion has a flat on its upper face facing the lid
  • the collector plate extends along a substantially flat surface with the exception of collars;
  • the header plate comprises a peripheral groove for receiving at least partially the sealing means
  • the lid comprises a lid base
  • the cover foot has a predefined number of protrusions projecting from the inner wall of the lid base and extending towards the sealing means on the collector plate, so as to bear against the sealing means when the Slip plate is assembled with the cover.
  • the protuberances on the cover foot contribute to maintaining the sealing means in position and prevent the sealing means from moving or flue during the various thermal cycles;
  • At least one protrusion of the cover foot is arranged in abutment against said at least one holding portion of the sealing means.
  • the invention also relates to a sealing means for a collector box as defined above.
  • the sealing means comprises a peripheral portion of substantially rectangular shape and further comprises at least one holding portion extending in the transverse direction and having at least one bearing surface configured to be arranged in abutment against a collar of a collector plate of the collector box when the sealing means is assembled with the collector plate.
  • the sealing means is furthermore elastic so as to be tensioned on the header plate via the bearing surface, and said at least one holding portion has a predefined maximum height before compression to be less than or equal to the height. wherein said collar is disposed on the header plate.
  • sealing means is therefore compressible and is intended to be arranged in a manifold so as to bear against one or more collars of the collector plate of this collector box without coming into contact with the ends of exchange tubes. thermal assembly of the heat exchanger.
  • the sealing means may further comprise one or more of the following features, taken separately or in combination:
  • the sealing means is in the form of a seal
  • the sealing means is elastic
  • said at least one holding portion has a width of the order of 2.5mm to 5mm;
  • said at least one holding portion is made in one piece with the peripheral portion of the sealing means
  • At least one holding portion extends transversely so as to join the two long sides of the sealing means
  • At least one holding portion is made in the form of an ergot
  • said at least one holding portion has a flat on its upper face facing the lid.
  • the invention also relates to a heat exchanger, in particular for a motor vehicle, comprising a bundle of heat exchange tubes.
  • the heat exchanger further comprises at least one collecting box as described above, and such that the sealing means comprises at least one bearing surface arranged in abutment against one of said collars when the means of sealing is assembled with the collector plate and is shaped to be tensioned on the collector plate via the bearing surface, and in the compressed state of the sealing means, is arranged at a distance from the ends of said tubes passing through the collector plate by interposition of snares.
  • a collar is therefore always present between the sealing means and a heat exchange tube end opening into the header box.
  • the sealing means do not transmit force against the ends of the heat exchange tubes, in particular the end tubes, when the cover is assembled on the plate. collector which compresses the sealing means. This prevents the ends of the heat exchange tubes from being deformed.
  • the ends of the heat exchange tubes are respectively fixed to two collector boxes.
  • said beam comprises an alternating stack of heat exchange tubes and heat exchange fins.
  • the heat exchanger is assembled by brazing.
  • FIG. 1 is an exploded partial view of a heat exchanger comprising a collecting box according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a partial sectional and exploded view of a heat exchanger comprising a collecting box according to a second embodiment
  • FIG. 3 is a partial sectional view showing the heat exchanger of FIG. 2 in the assembled state
  • FIG. 4 is a partial perspective view showing a collector plate of the collector box according to the first embodiment
  • FIG. 5 is a partial sectional view showing a collector plate housing a sealing means
  • FIG. 6a is a partial sectional view of a seal according to a first embodiment
  • FIG. 6b is a partial sectional view of a seal according to a second embodiment
  • FIG. 6c is a partial sectional view of a seal according to a variant of the second embodiment
  • FIG. 7 is a partial perspective view showing a lid of the collector box of FIG. 1 or 2, and
  • FIG. 8 is a partial view showing the inside of the collector box of Figure 2 in the assembled state.
  • the identical elements bear the same references.
  • a reference L, T corresponding to a horizontal plane
  • the L axis corresponding to a longitudinal axis
  • the T axis corresponding to a transverse axis.
  • the invention relates to a heat exchanger 1 for a motor vehicle, in particular for cooling the engine coolant.
  • the invention applies to a heat exchanger 1 brazed, that is to say, the various elements are assembled by brazing.
  • the heat exchanger 1 comprises at least one manifold 3, generally two manifolds 3, the or each manifold 3 for collecting and distributing a first fluid such as the coolant. More particularly, the invention relates to such a manifold 3.
  • the heat exchanger 1 further comprises a beam 5 formed of a plurality of heat exchange tubes 7, for example aluminum, arranged in one or more rows of tubes.
  • the heat exchange tubes 7 respectively define one or more channels for the flow of a first fluid, for example the coolant.
  • the heat exchange tubes 7 are flat tubes.
  • the heat exchange tubes 7 extend respectively along a longitudinal axis A.
  • the longitudinal axis A is substantially vertical with reference to the arrangement of the elements in FIGS. 1 to 3.
  • the beam 5 may furthermore comprise a plurality of heat exchange fins 9, shown schematically in FIGS. 1 to 3, arranged alternately with the heat exchange tubes 7.
  • the heat exchange fins 9 are advantageously provided so as to disturb the flow of a second fluid such as an air flow between the heat exchange tubes 7, so as to increase the heat exchange surface between the two fluids.
  • the bundle 5 further comprises two lateral cheeks 10 arranged on either side of the stack of heat exchange tubes 7 and heat exchange fins 9. These side cheeks 10 are assembled by brazing at the remainder of the beam 5 in the case of a heat exchanger 1 soldered.
  • the latter comprises:
  • a sealing means such as a seal 13
  • the collector plate 11 which can be seen more clearly in FIGS. 4 and 5, is for example made of aluminum or of aluminum alloy.
  • the collector plate 11 extends longitudinally in the direction L.
  • the direction T is perpendicular to the direction L, generally in the plane of extension of the collector plate 11.
  • fixing means such as crimping tabs 16 intended to be crimped on the edges of the cover 15.
  • header plate 11 has a plurality of orifices 17 for the passage of the ends of the heat exchange tubes 7. These orifices 17 are respectively flanked by flanges 19.
  • the collars 19 are protruding relative to the collector plate 11, and extend towards the inside of the collector box 3, when the cover 15 is assembled to the collector plate 11.
  • the manifold plate 11 may be substantially flat, with the exception of collars 19, that is to say without throat.
  • the collector plate 11 has, for example, a bottom 11a, also called a core, of shape substantially rectangular and edges or flanges 11b. According to the illustrated example, the edges 11b extend substantially pe ⁇ endi videment relative to the bottom 11a. It is for example folded edges 11b.
  • the fastening means such as crimping tabs 16 are for example provided on the edges 11b.
  • the orifices 17 are formed on the bottom 11a of the header plate 11.
  • the edges 11b make it possible to define a housing for the seal 13 in the same plane as the orifices 17.
  • the collars 19 are for example all at the same height h (see Figure 4).
  • the collector plate 11 may comprise a peripheral groove 21 for receiving at least a portion of the seal 13.
  • the collector plate 11 also comprises in this second embodiment realization of edges or rims for example folded 11b may have the fastening means such as crimping tabs 16.
  • This peripheral groove 21 has a bottom 22 and two side walls 23, 24 connected by the bottom 22.
  • One of the side walls, also called inner wall 23, is closest to the orifices 17 and the collars 19.
  • the side wall 24 opposite or outer side wall 24, that is to say the farthest from the orifices 17 and collars 19, is formed on the edges 11b of the header plate 11.
  • the bottom 22 of the peripheral groove 21 extends for example in a plane substantially perpendicular to the edges 1 lb of the collector plate 11.
  • the header plate 11 comprises at least one upper bearing 25 protruding relative to the bottom 22 of the peripheral groove 21.
  • the upper bearing 25 extends for example to a height corresponding to the extension height of the edges 11b of the The upper bearing 25 thus extends in a different plane and above the plane along which the bottom 22 of the peripheral groove 21 extends, with reference to the arrangement of the elements in FIGS. 2 and 3.
  • the upper bearing 25 is raised relative to the bottom 22 of the peripheral groove 21.
  • the upper bearing 25 extends in a plane parallel to the plane along which the bottom 22 of the peripheral groove 21 extends.
  • the upper bearing 25 is also called medallion.
  • the header plate 11 may further comprise an intermediate portion 27 connecting the upper bearing 25 to the peripheral groove 21.
  • the intermediate portion 27 may be inclined with respect to the plane defined by the upper bearing 25.
  • the intermediate portion 27 further extends in this example to an evolutive height relative to the bottom 22 of the peripheral groove 21.
  • the side wall 23 between the bottom 22 of the peripheral groove 21 and the end collar 19, that is, ie bordering the first or the last orifice 17, has a slope.
  • the slope of the side wall 23 is thus inclined with respect to the plane of the opposite side wall 24 and also with respect to the plane along which the bottom 22 of the peripheral groove 21 extends.
  • the plane of the side wall 24 is a vertical plane and the bottom plane 22 is a horizontal plane with reference to the arrangement of the elements in FIG. 1.
  • the slope of the side wall 23 of the peripheral groove 21 extends in the illustrated example according to a direction different from the direction of extension of the intermediate portion 27. These include concurrent directions.
  • the orifices 17 flanked by collars 19 are formed on the upper bearing 25 and the intermediate portion 27.
  • two or three collars 19 are formed on the intermediate portion 27.
  • the collars 19 are not all at the same height along the intermediate portion 27.
  • the core of the collector plate 11 comprises the upper bearing 25 and the intermediate portion 27.
  • the end collar 19 is arranged on the intermediate portion 27.
  • the sealing means such as a seal 13 is described in more detail. It is a compressible seal 13 placed on the peripheral contour of the plate.
  • the seal 13 has a shape complementary to the periphery of the header plate 11.
  • the seal 13 has a peripheral portion of substantially rectangular shape with two long sides 13a opposite and two short sides 13b opposite. This peripheral portion may have by way of nonlimiting example a substantially circular cross section.
  • This seal 13 is arranged either on the bottom 11a of the header plate 11 ( Figure 5), or in the groove 21 ( Figure 2) when provided. In the assembled state of the header box 3, the seal 13 is arranged between the cover 15 and the header plate 11, the cover 15 compressing the seal 13 to close the manifold 3 while sealing the collecting box 3.
  • the seal 13 is elastic and is energized when it is arranged on the collector plate 11.
  • the seal 13 has at least one bearing surface 29, better visible in Figures 5 to 6c, configured to bear against one of the collars 19 when the seal 13 is assembled with the plate
  • at least one bearing surface 29 is arranged against an end collar 19 bordering the first or last orifice 17.
  • the seal 13 when compressed is supported only against a collar 19, in particular by its bearing surfaces 29, and not against a heat exchange tube end 7 opening inside the the manifold 3.
  • the seal 13 has no surface configured to bear against the ends of the heat exchange tubes 7.
  • the seal 13 is held at a distance from the ends of the tubes heat exchange 7 by interposition of the collars 19 between the seal 13 and the ends of the heat exchange tubes 7.
  • a collar 19 is always present between the seal 13, and more specifically the surfaces of the 29, and a heat exchange tube end 7.
  • the seal 13 compressed by the cover 15 is free from any contact with the ends of the heat exchange tubes 7 opening inside the manifold 3 .
  • the seal 13 comprises at least one holding portion 31, 33 extending in the transverse direction T, that is to say along the width of the seal 13, otherwise here in the direction of the short sides 13b of the seal 13.
  • at least one holding portion 31 extends in the transverse direction T between a small side 13b of the seal 13 and a collar 19 of 'end.
  • the bearing surface or surfaces 29 of the seal 13 coming against a collar 19 are formed on these holding portions 31 and / or 33, more precisely on one or each side of the holding portions 31, 33.
  • the holding portions 31 extend substantially in the same plane as the peripheral portion 13a, 13b of the seal 13.
  • the holding portions 31 before compression of the joint 13, extend on the same height hmax as the peripheral portion of the seal 13 which corresponds here to the thickness of the seal 13.
  • the number of holding portions 31, 33 and their location can be adapted as needed.
  • at least one holding portion 31 is provided so that its bearing surface 29 bears against an end collar 19.
  • At least one holding portion 31 may be contiguous with a small side 13b of the seal 13. According to the example illustrated, it is possible to provide a reduction in thickness at the junction 37 between the short side 13b and the holding portion 31.
  • One or more holding portions 31 may be transverse portions or transverse straps 31 extending to join the two opposite long sides 13a of the seal 13, the sealing means then having a generally ladder shape of which the bars are formed by the transverse straps.
  • the width of a transverse strap 31 is substantially equal to the width between two successive collars 19.
  • the width of a transverse strap 31 is of the order of 2.5 mm to 5 mm.
  • These holding portions 31 have for example a flat surface 35 on their upper face arranged facing the lid 15 in the assembled state of the manifold 3.
  • seal 13 Only one longitudinal end of the seal 13 is visible in the figures. Of course, it can be provided that the seal 13 is shaped similarly to its other longitudinal end with one or more transverse holding portions 31. In particular, the seal 13 may be symmetrical with respect to a median plane.
  • the seal 13 according to this first embodiment is adapted to be arranged on the substantially flat collector plate 11 according to the first embodiment described with reference to FIGS. 1, 4 and 5.
  • the holding portions 31, 33 are raised relative to the peripheral portion 13a, 13b of the seal 13.
  • connecting portions 39 connect the holding portion or portions 31, 33 to the peripheral portion 13a, 13b of the seal 13.
  • one or more holding portions 31 may be transverse portions 31 also called transverse straps.
  • the transverse portions 31 extend so as to join the connecting portions 39 respectively connected to a long side 13a of the seal 13.
  • one or more holding portions 33 may be formed as lug 33 extending from a connecting portion 39 connected to a large side 13a towards the connecting portion 39 opposite connected to the another large side 13a, without joining, as shown in Figure 6c.
  • At least one holding portion 31 is contiguous with a small side 13b of the seal. According to the examples illustrated in Figures 6b and 6c, it is a portion or transverse strap 31 having one or more recesses 41 to cooperate with the lid 15 as will be described in more detail later.
  • the holding portions 31 and / or 33 may also have a flat portion 35 on their upper face arranged facing the assembled state lid 15 of the manifold 3.
  • seal 13 As before, only one longitudinal end of the seal 13 is visible in the figures. Of course, it is possible for the seal 13 to be shaped similarly to its other longitudinal end with one or more holding portions 31 and / or 33, and in particular the seal 13 according to this second embodiment. realization can be symmetrical with respect to a median plane.
  • the seal 13 according to this second embodiment is adapted to be arranged at least partially in the peripheral groove 21 of the header plate 11 according to the second embodiment described with reference to Figures 2, 3, 6b and 6c.
  • the holding portions 31 and / or 33 are advantageously made in one piece with the peripheral portion 13a, 13b of the seal 13.
  • the peripheral portion 13a, 13b and the holding portions 31 and / or 33 may be made of a single material.
  • the seal 13 according to one or other of the embodiments, and in particular the or each holding portion 31, 33, has before compression a maximum height hmax (FIGS. 6c) less than or equal to the height h to which collars 19 ( Figure 4) are arranged on the collector plate 11, which height h is generally substantially identical for all the collars of a flat collector plate.
  • the maximum height hmax corresponds in particular to the limit height of the holding portions 31, 33 (which may be raised relative to the peripheral portion 13a, 13b) with respect to the bottom 11a of the collecting plate 11. According to the first embodiment, this maximum height hmax corresponds to the height of the peripheral portion 13a, 13b of the seal 13 which corresponds to the height of the holding portions 31.
  • the seal 13 may have before compression a maximum height hmax less than or equal to the height hmin of the collar 19 the lowest (see Figure 2).
  • the maximum height hmax corresponds to the limit height, relative to the bottom 22 of the header plate 11, of the holding portions 31, 33 (which are raised relative to the peripheral portion 13a, 13b) .
  • the collar 19 the lower high is the collar 19 end arranged at the beginning of the intermediate portion 27, that is to say the closest to the peripheral groove 21.
  • the sealing means may have, before compression, a maximum height hmax greater than the height at which collars are arranged on the collector plate, the maximum height h max being determined so that the sealing means in the compressed state is kept at a distance from the ends of the heat exchange tubes through the collars.
  • cover 15 is described in more detail. It may be a cover 15 made of plastic or aluminum alloy.
  • the cover 15 may have a generally vaulted general shape.
  • the cover 15 comprises a peripheral cover foot 43 closing the manifold 3 by compressing the seal 13.
  • the expression "cover foot” means the lower part of the cover 15 coming to press on the seal sealing 13 and which cooperates with the collector plate 11 to be fixed, for example by crimping tabs 16 present on the periphery or around the collector plate 11 and which are folded, during crimping, on the lid 15 .
  • the lid foot 43 has a predefined number of protuberances 45 protruding from the inner wall of the cover foot 43 and extending towards the seal 13 on the collector plate 11, so as to bear against the seal 13.
  • the protuberances 45 protrude over a thickness e from the inside wall of the cover foot 43.
  • the protuberances 45 are therefore produced inside the volume defined by the cover 15.
  • the thickness e is, for example, chosen so large that at least one protuberance 45 of the cover foot 43 bears against a holding portion 31 and / or 33 of the sealing means 13, in the assembled state of the collector box 3.
  • each protrusion 45 has a lower portion 47 which presses on the sealing means 13 as shown schematically in Figure 8.
  • the protuberances 45 are advantageously made in one piece with the cover 15, for example by injection.
  • the protuberances 45 extend in this example substantially parallel to the axis A.
  • the cover foot 43 is offset relative to the vault shape of the cover 15.
  • the cover foot 43 defines a flange as can be seen in FIG. protuberances 45 are in this example aligned with, or in other words arranged in the continuity of, the inner wall of this vault shape of the cover 15, as is best seen in Figures 2 and 7.
  • the cover foot 43 has a shape complementary to the shape of the peripheral contour of the collector plate 11, here substantially rectangular.
  • the protuberances 45 may be provided on one or both of the opposite small sides of the cover foot 43. Alternatively or additionally, the protuberances 45 may be provided on one or both of the large opposite sides of the cover foot 43.
  • protrusion 45 may be arranged between the end collar 19 and the corner of the manifold 3 (see Figure 8).
  • one or more protuberances 45 can come to bear on the holding portion 31 contiguous to the short side 13b of the seal 13 by committing itself on a given height, in a recess 41 provided for this purpose on the holding portion 31.
  • protuberances 45 maintain the seal 13 in position and prevent it from moving or deforming during assembly but also during the different thermal cycles of the heat exchanger 1.
  • the protuberances 45 contribute to maintain the seal 13 so that it remains at a distance from the ends of the heat exchange tubes 7.
  • the protuberances 45 can respectively present a contour reducing the risk of damaging the seal 13 during assembly of the header box 3, for example the corners or edges may be substantially rounded.
  • the cover foot 43 may have a counterform 49, visible in FIGS. 2 and 3, such as a rib extending axially in the direction of the cover foot 43, so as to press the thinned portion 37 of the seal 13 according to the first embodiment.
  • the counter-form 49 presses between a small side 13b and the contiguous holding portion 31.
  • the seal 13 is placed on the bottom 11a or in the peripheral groove 21 of the collector plate 11 and then the cover 15 is crimped onto the collector plate 11, in particular by means of the crimping lugs 16, with the gasket 13 interposed between the lid base 43 and the collector plate 11.
  • the seal 13 and in particular its peripheral portion 13a, 13b ensures the sealing between the collector plate 11 and the cover 15.
  • the seal 13 bears on the collars 19 and is arranged at a distance from the ends of the heat exchange tubes 7 passing through the collector plate 11 by interposition of the collars 19.
  • at least one bearing surface 29 of the seal 13 is arranged in abutment against a collar 19. The seal 13 is thus not likely to transmit the force exerted by the cover 15 on the seal.
  • the holding portions 31, 33 allow a force recovery maintaining the seal 13 stretched especially during the assembly of the cover 15.
  • the seal 13 remains stretched in the long term to ensure the sealing throughout the life of the heat exchanger 1.
  • the protuberances 45 of the cover 15 help maintain the position of the seal 13 without contact with the ends of the heat exchange tubes 7.

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Abstract

L 'invention concerne une boite collectrice (3) pour échangeur thermique comportant : - une plaque collectrice (11) présentant des orifices respectivement bordés de collets (19) pour le passage d'extrémités de tubes d'échange thermique (7), - un moyen d'étanchéité (13), et - un couvercle fermant la boite collectrice (3). Selon l'invention, le moyen d'étanchéité (13) comporte au moins une surface d'appui (29) et est agencé sur la plaque collectrice (11) de sorte que: - la surface d'appui (29) est agencée en appui et en tension contre un des collets (19) lorsque le moyen d'étanchéité (13) est assemblé avec la plaque collectrice (11), et - le moyen d'étanchéité (13) à l'état comprimé est maintenu à distance des extrémités des tubes d'échange thermique (7) par interposition des collets (19) entre le moyen d'étanchéité (13) et les extrémités desdits tubes (7).

Description

BOITE COLLECTRICE, MOYEN D 'ETANCHEITE ET ECHANGEUR
THERMIQUE CORRESPONDANT
L'invention concerne une boite collectrice pour échangeur thermique, en particulier pour véhicule automobile. L'invention concerne aussi un moyen d'étanchéité destiné à être agencé dans une telle boite collectrice. L'invention concerne encore un échangeur thermique correspondant.
On connaît déjà des échangeurs thermiques utilisés dans les véhicules automobiles, tels que des radiateurs par exemple pour refroidir le liquide de refroidissement du moteur.
Généralement, un tel échangeur thermique comprend un faisceau de tubes et d'ailettes intercalées entre les tubes, et une boite collectrice. Cette boite collectrice comprend au moins deux parties : une plaque collectrice recevant les extrémités des tubes et un couvercle venant se fixer sur la plaque collectrice pour fermer la boite collectrice en assurant la compression d'un moyen d'étanchéité.
Selon une solution connue, la plaque collectrice comporte une gorge ou rainure destinée à faciliter notamment le positionnement et le maintien en place du moyen d'étanchéité. Ensuite, le couvercle est positionné sur le moyen d'étanchéité puis le couvercle est fixé sur la plaque collectrice pour fermer la boite collectrice.
En variante, on connaît des plaques collectrices dites planes ne disposant pas de gorge ou rainure, en particulier au niveau de sa périphérie. On entend par l'expression « plaque collectrice plane », le fait que cette plaque collectrice s'étend suivant une surface unique plane, à l'exception de collets classiquement protubérants pour recevoir les extrémités des tubes. Le couvercle vient comprimer et maintenir en position le moyen d'étanchéité sur le fond de la plaque collectrice plane.
Selon ces solutions connues, le moyen d'étanchéité vient en contact avec les extrémités des tubes d'échange thermique débouchant à l'intérieur de la boite collectrice. Cependant, lorsque le moyen d'étanchéité est comprimé par la mise en place du couvercle, le moyen d'étanchéité exerce à son tour une pression, notamment contre les extrémités des premier et dernier tubes d'échange thermique du faisceau d'échange thermique. En particulier, dans le cas d'un échangeur thermique assemblé par brasage, les tubes d'échange thermique sont fins et les extrémités des tubes, notamment des premier et dernier tubes, qui sont en contact avec le moyen d'étanchéité peuvent se déformer sous l'effet de la pression exercée par le moyen d'étanchéité.
L'invention a pour objectif de pallier au moins partiellement à ces problèmes de l'art antérieur en proposant une boite collectrice comprenant un moyen d'étanchéité dont l'agencement est optimisé afin de réduire le risque de déformation des extrémités des tubes d'échange thermique débouchant dans la boite collectrice.
À cet effet l'invention a pour objet une boite collectrice pour échangeur thermique comportant :
une plaque collectrice présentant une pluralité d'orifices respectivement bordés de collets pour le passage d'extrémités d'une pluralité de tubes d'échange thermique,
- un moyen d'étanchéité compressible disposé sur le contour périphérique de la plaque collectrice, et
un couvercle fermant la boite collectrice en comprimant le moyen d'étanchéité.
Selon l'invention le moyen d'étanchéité comporte au moins une surface d'appui et est agencé sur la plaque collectrice, de sorte que:
- ladite au moins une surface d'appui est agencée en appui contre un desdits collets lorsque le moyen d'étanchéité est assemblé avec la plaque collectrice, le moyen d'étanchéité étant en outre conformé pour être en tension sur la plaque collectrice via la surface d'appui, et le moyen d'étanchéité à l'état comprimé du moyen d'étanchéité est maintenu à distance des extrémités des tubes d'échange thermique par interposition des collets entre le moyen d'étanchéité et les extrémités desdits tubes.
Selon un aspect de l'invention, ladite au moins une surface d'appui est configurée pour venir en appui uniquement contre ledit collet et le moyen d'étanchéité est configuré pour être exempt de tout contact avec les extrémités des tubes d'échange thermique.
Ceci permet d'empêcher la déformation des extrémités des tubes d'échange thermique par pression du moyen d'étanchéité lorsque les tubes d'échange thermique sont introduits dans la boite collectrice et lors de l'assemblage du couvercle à la plaque collectrice.
En outre, le moyen d'étanchéité étant en tension sur les collets via l'au moins une surface d'appui, cela permet de maintenir le positionnement du moyen d'étanchéité avec la plaque collectrice lors de l'assemblage de la boite collectrice et ainsi d'éviter que le moyen d'étanchéité ne se dissocie facilement de la plaque collectrice, ou ne se mette dans une mauvaise position (par exemple par vrillage, retournement, fluage, torsade ou autre). La boite collectrice peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :
au moins une surface d'appui est agencée contre un collet d'extrémité ;
les collets sont protubérants sur la plaque collectrice et s'étendent en direction de l'intérieur de la boite collectrice, et le moyen d'étanchéité présente avant compression une hauteur maximale inférieure ou égale à la hauteur à laquelle des collets sont disposés sur la plaque collectrice. Ainsi, le moyen d'étanchéité ne dépasse pas les collets, de sorte qu'il ne vient pas en contact avec les extrémités des tubes d'échange thermique lorsqu'ils traversent la plaque collectrice ;
- les collets sont protubérants sur la plaque collectrice et s'étendent en direction de l'intérieur de la boite collectrice, et le moyen d'étanchéité présente avant compression une hauteur maximale supérieure à la hauteur à laquelle des collets sont disposés sur la plaque collectrice, la hauteur maximale supérieure étant déterminée de sorte à ce que le moyen d'étanchéité à l'état comprimé soit maintenu à distance des extrémités des tubes d'échange thermique par l'intermédiaire des collets. De cette manière, le moyen d'étanchéité ne vient pas en contact avec les extrémités des tubes d'échange thermique lorsque le moyen d'étanchéité est comprimé ;
les collets sont alignés selon une même hauteur, par exemple dans le cas d'une plaque collectrice plane ;
- des collets sont disposés sur la plaque collectrice à des hauteurs différentes et le moyen d'étanchéité présente avant compression une hauteur maximale inférieure ou égale à la hauteur du collet le moins haut ;
le moyen d'étanchéité présente une partie périphérique de forme sensiblement rectangulaire, et comprend au moins une portion de maintien s 'étendant suivant la direction transversale et présentant ladite au moins une surface d'appui. Les portions de maintien évitent au moyen d'étanchéité de se déplacer ou de fluer au cours des différents cycles thermiques de l'échangeur thermique ;
au moins une portion de maintien présentant ladite au moins une surface d'appui, la portion de maintien étant agencée entre deux collets successifs et présente une largeur sensiblement égale à l'écart entre les deux collets, par exemple de l'ordre de 2.5 mm à 5 mm ;
ladite au moins une portion de maintien est réalisée d'une seule pièce avec la partie périphérique du moyen d'étanchéité. Le moyen d'étanchéité est donc de conception simple et peu coûteuse ;
au moins une portion de maintien s'étend transversalement de façon à rejoindre les deux grands côtés du moyen d'étanchéité ;
- au moins une portion de maintien est réalisée sous forme d'ergot ;
ladite au moins une portion de maintien présente un méplat sur sa face supérieure en regard du couvercle ;
la plaque collectrice s'étend suivant une surface sensiblement plane à l'exception des collets ;
- la plaque collectrice comprend une gorge périphérique pour recevoir au moins partiellement le moyen d'étanchéité ;
le couvercle comprend un pied de couvercle ;
le pied de couvercle présente un nombre prédéfini de protubérances faisant saillie de la paroi intérieure du pied de couvercle et s 'étendant en direction du moyen d'étanchéité sur la plaque collectrice, de façon à venir en appui contre le moyen d'étanchéité lorsque la plaque collectrice est assemblée avec le couvercle. Les protubérances sur le pied de couvercle contribuent au maintien en position du moyen d'étanchéité et permettent d'éviter que le moyen d'étanchéité ne se déplace ou ne flue au cours des différents cycles thermiques ;
- au moins une protubérance du pied de couvercle est agencée en appui contre ladite au moins une portion de maintien du moyen d'étanchéité.
L'invention concerne également un moyen d'étanchéité pour une boite collectrice telle que définie précédemment. Le moyen d'étanchéité comprend une partie périphérique de forme sensiblement rectangulaire et comprend en outre au moins une portion de maintien s 'étendant suivant la direction transversale et présentant au moins une surface d'appui configurée pour être agencée en appui contre un collet d'une plaque collectrice de la boite collectrice lorsque le moyen d'étanchéité est assemblé avec la plaque collectrice. Le moyen d'étanchéité est en outre élastique pour être mis en tension sur la plaque collectrice via la surface d'appui, et ladite au moins une portion de maintien présente avant compression une hauteur maximale prédéfinie de façon à être inférieure ou égale à la hauteur à laquelle ledit collet est disposé sur la plaque collectrice. Un tel moyen d'étanchéité est donc compressible et est destiné à être agencé dans une boite collectrice de façon à venir en appui contre un ou plusieurs collets de la plaque collectrice de cette boite collectrice sans venir en contact avec les extrémités de tubes d'échange thermique à l'assemblage de l'échangeur thermique. Le moyen d'étanchéité peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :
le moyen d'étanchéité est réalisé sous forme de joint d'étanchéité ;
le moyen d'étanchéité est élastique ;
ladite au moins une portion de maintien présente une largeur de l'ordre de 2.5mm à 5mm ;
ladite au moins une portion de maintien est réalisée d'une seule pièce avec la partie périphérique du moyen d'étanchéité ;
au moins une portion de maintien s'étend transversalement de façon à rejoindre les deux grands côtés du moyen d'étanchéité ;
- au moins une portion de maintien est réalisée sous forme d'ergot ;
ladite au moins une portion de maintien présente un méplat sur sa face supérieure en regard du couvercle.
L'invention concerne encore un échangeur thermique, notamment pour véhicule automobile, comprenant un faisceau de tubes d'échange thermique. Selon l'invention, l'échangeur thermique comporte en outre au moins une boite collectrice telle que décrite précédemment, et telle que le moyen d'étanchéité comporte au moins une surface d'appui agencée en appui contre un desdits collets lorsque le moyen d'étanchéité est assemblé avec la plaque collectrice et est conformé pour être en tension sur la plaque collectrice via la surface d'appui, et à l'état comprimé du moyen d'étanchéité, est agencé à distance des extrémités desdits tubes traversant la plaque collectrice par interposition des collets.
Un collet est donc toujours présent entre le moyen d'étanchéité et une extrémité de tube d'échange thermique débouchant dans la boite collectrice.
Ainsi, on assure de façon simple et sans nécessiter de pièce supplémentaire que le moyen d'étanchéité ne transmette pas d'effort contre les extrémités des tubes d'échange thermique, notamment des tubes extrêmes, lors de l'assemblage du couvercle sur la plaque collectrice qui vient comprimer le moyen d'étanchéité. On évite ainsi que les extrémités des tubes d'échange thermique ne soient déformées.
Selon un aspect de l'invention, les extrémités des tubes d'échange thermique sont respectivement fixées à deux boites collectrices.
Selon un autre aspect de l'invention, ledit faisceau comprend un empilement alterné de tubes d'échange thermique et d'ailettes d'échange thermique.
Selon un mode de réalisation préférentiel, l'échangeur thermique est assemblé 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 1 est une vue partielle en éclaté d'un échangeur thermique comprenant une boite collectrice selon un premier mode de réalisation,
- la figure 2 est une vue partielle en coupe et en éclaté d'un échangeur thermique comprenant une boite collectrice selon un deuxième mode de réalisation,
- la figure 3 est une vue partielle en coupe montrant l'échangeur thermique de la figure 2 à l'état assemblé,
- la figure 4 est une vue partielle en perspective montrant une plaque collectrice de la boite collectrice selon le premier mode de réalisation,
- la figure 5 est une vue partielle en coupe montrant une plaque collectrice logeant un moyen d'étanchéité,
- la figure 6a est une vue en coupe partielle d'un joint d'étanchéité selon un premier mode de réalisation,
- la figure 6b est une vue en coupe partielle d'un joint d'étanchéité selon un deuxième mode de réalisation,
- la figure 6c est une vue en coupe partielle d'un joint d'étanchéité selon une variante du deuxième mode de réalisation,
- la figure 7 est une vue partielle en perspective montrant un couvercle de la boite collectrice de la figure 1 ou 2, et
- la figure 8 est une vue partielle montrant l'intérieur de la boite collectrice de la figure 2 à l'état assemblé. Sur ces figures, les éléments identiques 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 ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
Sur certaines figures, on a représenté un repère L, T correspondant à un plan horizontal, l'axe L correspondant à un axe longitudinal et l'axe T correspondant à un axe transversal.
Dans la présente description, les termes vertical/horizontal ou supérieur/inférieur sont désignés en référence à la disposition des éléments sur les figures, qui correspond généralement à la disposition des éléments à l'état monté dans le véhicule automobile.
En référence aux figures 1 à 3, l'invention concerne un échangeur thermique 1 pour véhicule automobile, notamment pour refroidir le liquide de refroidissement du moteur. Avantageusement, l'invention s'applique à un échangeur thermique 1 brasé, c'est-à-dire dont les différents éléments sont assemblés par brasage.
L' échangeur thermique 1 comprend au moins une boite collectrice 3, généralement deux boites collectrices 3, la ou chaque boite collectrice 3 permettant de collecter et de distribuer un premier fluide tel que le liquide de refroidissement. Plus particulièrement, l'invention concerne une telle boite collectrice 3.
L' échangeur thermique 1 comprend de plus un faisceau 5 formé d'une multiplicité de tubes d'échange thermique 7, par exemple en aluminium, agencés selon une ou plusieurs rangées de tubes. Les tubes d'échange thermique 7 définissent respectivement un ou plusieurs canaux pour l'écoulement d'un premier fluide, par exemple le liquide de refroidissement. À titre d'exemple non limitatif, les tubes d'échange thermique 7 sont des tubes plats. En outre, les tubes d'échange thermique 7 s'étendent respectivement selon un axe longitudinal A. Dans cet exemple, l'axe longitudinal A est sensiblement vertical en référence à la disposition des éléments sur les figures 1 à 3.
Seule une extrémité des tubes d'échange thermique 7 est visible sur les figures 1 à 3. Selon un mode de réalisation, les extrémités des tubes d'échange thermique 7 sont respectivement fixées à deux boites collectrices 3. Le faisceau 5 peut comprendre de plus une pluralité d'ailettes d'échange thermique 9, représentés de façon schématique sur les figures 1 à 3, agencés de manière alternée avec les tubes d'échange thermique 7. Les ailettes d'échange thermique 9 sont avantageusement prévues de manière à perturber l'écoulement d'un deuxième fluide tel qu'un flux d'air entre les tubes d'échange thermique 7, de façon à augmenter la surface d'échange thermique entre les deux fluides.
Dans cet exemple, le faisceau 5 comprend encore deux joues latérales 10 agencées de part et d'autre de l'empilement de tubes d'échange thermique 7 et d'ailettes d'échange thermique 9. Ces joues latérales 10 sont assemblées par brasage au reste du faisceau 5 dans le cas d'un échangeur thermique 1 brasé.
En ce qui concerne plus particulièrement la boite collectrice 3, cette dernière comprend :
- une plaque collectrice 11 ,
- un moyen d'étanchéité tel qu'un joint d'étanchéité 13, et
- un couvercle 15 fermant la boite collectrice 3 en comprimant le j oint d' étanchéité 13.
La plaque collectrice 11 mieux visible sur les figures 4 et 5, est par exemple réalisée en aluminium ou en alliage d'aluminium.
La plaque collectrice 11 s'étend longitudinalement selon la direction L. La direction T est perpendiculaire à la direction L, globalement dans le plan d'extension de la plaque collectrice 11.
On peut prévoir sur la plaque collectrice 11 des moyens de fixation tels que des pattes de sertissage 16 prévues pour être serties sur des bords du couvercle 15.
En outre, la plaque collectrice 11 présente une pluralité d'orifices 17 pour le passage des extrémités des tubes d'échange thermique 7. Ces orifices 17 sont respectivement bordés de collets 19.
Selon les modes de réalisation représentés, les collets 19 sont protubérants par rapport à la plaque collectrice 11, et s'étendent en direction de l'intérieur de la boite collectrice 3, lorsque le couvercle 15 est assemblé à la plaque collectrice 11.
Selon le premier mode de réalisation illustré sur les figures 1, 4 et 5, la plaque collectrice 11 peut être sensiblement plane, à l'exception des collets 19, c'est-à-dire sans gorge. La plaque collectrice 11 présente par exemple un fond lia, aussi appelé âme, de forme sensiblement rectangulaire et des bords ou rebords 11b. Selon l'exemple illustré, les bords 11b s'étendent sensiblement peφendiculairement par rapport au fond lia. Il s'agit par exemple de bords 11b repliés. Les moyens de fixation tels que des pattes de sertissage 16 sont par exemple prévues sur les bords 11b.
Les orifices 17 sont ménagés sur le fond lia de la plaque collectrice 11. De plus, les bords 11b permettent de définir un logement pour le joint d'étanchéité 13 dans le même plan que les orifices 17. En outre selon ce mode de réalisation, les collets 19 sont par exemple tous à la même hauteur h (voir figure 4).
Selon le deuxième mode de réalisation sur les figures 2 et 3, la plaque collectrice 11 peut comprendre une gorge périphérique 21 pour la réception d'au moins une partie du joint d'étanchéité 13. La plaque collectrice 11 comporte aussi dans ce deuxième mode de réalisation des bords ou rebords par exemple repliés 11b pouvant présenter les moyens de fixation tels que des pattes de sertissage 16.
Cette gorge périphérique 21 présente un fond 22 et deux parois latérales 23, 24 reliées par le fond 22. L'une des parois latérales, aussi appelée paroi intérieure 23, est la plus proche des orifices 17 et des collets 19. La paroi latérale 24 opposée ou paroi latérale 24 extérieure, c'est-à-dire la plus éloignée des orifices 17 et des collets 19, est formée sur les bords 11b de la plaque collectrice 11. Le fond 22 de la gorge périphérique 21 s'étend par exemple dans un plan sensiblement perpendiculaire aux bords 1 lb de la plaque collectrice 11.
Par ailleurs, la plaque collectrice 11 comprend au moins un palier supérieur 25 protubérant par rapport au fond 22 de la gorge périphérique 21. Le palier supérieur 25 s'étend par exemple sur une hauteur correspondant à la hauteur d'extension des bords 11b de la plaque collectrice 11. Le palier supérieur 25 s'étend donc suivant un plan différent et au- dessus du plan selon lequel s'étend le fond 22 de la gorge périphérique 21, en référence à la disposition des éléments sur les figures 2 et 3. Autrement dit, le palier supérieur 25 est surélevé par rapport au fond 22 de la gorge périphérique 21. En particulier, le palier supérieur 25 s'étend suivant un plan parallèle au plan selon lequel s'étend le fond 22 de la gorge périphérique 21. Le palier supérieur 25 est aussi appelé médaillon.
À au moins une extrémité longitudinale de la plaque collectrice 11, de préférence à chaque extrémité longitudinale, la plaque collectrice 11 peut comprendre en outre une portion intermédiaire 27 reliant le palier supérieur 25 à la gorge périphérique 21. En particulier, la portion intermédiaire 27 peut être inclinée par rapport au plan défini par le palier supérieur 25. La portion intermédiaire 27 s'étend de plus dans cet exemple sur une hauteur évolutive par rapport au fond 22 de la gorge périphérique 21.
En outre, selon un exemple de réalisation particulier, à l'une ou aux deux extrémités longitudinales de la plaque collectrice 11, la paroi latérale 23 entre le fond 22 de la gorge périphérique 21 et le collet 19 d'extrémité, c'est-à-dire bordant le premier ou le dernier orifice 17, présente une pente. La pente de la paroi latérale 23 est donc inclinée par rapport au plan de la paroi latérale 24 opposée et également par rapport au plan selon lequel s'étend le fond 22 de la gorge périphérique 21. Selon l'exemple illustré, le plan de la paroi latérale 24 est un plan vertical et le plan du fond 22 est un plan horizontal en référence à la disposition des éléments sur la figure 1. La pente de la paroi latérale 23 de la gorge périphérique 21 s'étend dans l'exemple illustré selon une direction différente de la direction d'extension de la portion intermédiaire 27. Il s'agit notamment de directions concourantes.
Selon ce deuxième mode de réalisation, les orifices 17 bordés de collets 19 sont ménagés sur le palier supérieur 25 et la portion intermédiaire 27. Par exemple, deux ou trois collets 19 sont ménagés sur la portion intermédiaire 27. Il en résulte que les collets 19 ne sont pas tous à la même hauteur le long de la portion intermédiaire 27. L'âme de la plaque collectrice 11 comprend le palier supérieur 25 et la portion intermédiaire 27. En particulier, à au moins une extrémité longitudinale de la plaque collectrice 11, le collet 19 d'extrémité est agencé sur la portion intermédiaire 27.
En se référant aux figures 5 à 6c, on décrit plus en détail le moyen d'étanchéité tel qu'un joint d'étanchéité 13. Il s'agit d'un joint d'étanchéité 13 compressible disposé sur le contour périphérique de la plaque collectrice 11. Le joint d'étanchéité 13 présente une forme complémentaire à la périphérie de la plaque collectrice 11. En particulier ici, le joint d'étanchéité 13 présente une partie périphérique de forme sensiblement rectangulaire avec deux grands côtés 13a opposés et deux petits côtés 13b opposés. Cette partie périphérique peut présenter à titre d'exemple non limitatif une section transversale sensiblement circulaire.
Ce joint d'étanchéité 13 est agencé soit sur le fond lia de la plaque collectrice 11 (figure 5), soit dans la gorge 21 (figure 2) lorsqu'elle est prévue. À l'état assemblé de la boite collectrice 3, le joint d'étanchéité 13 est agencé entre le couvercle 15 et la plaque collectrice 11, le couvercle 15 comprimant le joint d'étanchéité 13 afin de fermer la boite collectrice 3 tout en assurant l'étanchéité de la boite collectrice 3.
Avantageusement, le joint d'étanchéité 13 est élastique et est mis sous tension lorsqu'il est agencé sur la plaque collectrice 11.
En outre, le joint d'étanchéité 13 présente au moins une surface d'appui 29, mieux visible sur les figures 5 à 6c, configurée pour venir en appui contre un des collets 19 lorsque le joint d'étanchéité 13 est assemblé avec la plaque collectrice 11. En particulier, au moins une surface d'appui 29 est agencée contre un collet d'extrémité 19 bordant le premier ou dernier orifice 17.
En particulier, le joint d'étanchéité 13 lorsqu'il est comprimé vient en appui uniquement contre un collet 19, notamment par ses surfaces d'appui 29, et non contre une extrémité de tube d'échange thermique 7 débouchant à l'intérieur de la boite collectrice 3. Le joint d'étanchéité 13 est dépourvu de surface configurée pour venir en appui contre les extrémités des tubes d'échange thermique 7. À cette fin, le joint d'étanchéité 13 est maintenu à distance des extrémités des tubes d'échange thermique 7 par interposition des collets 19 entre le joint d'étanchéité 13 et les extrémités des tubes d'échange thermique 7. Autrement dit, un collet 19 est toujours présent entre le joint d'étanchéité 13, et plus précisément les surfaces d'appui 29, et une extrémité de tube d'échange thermique 7.
Ainsi, à l'état assemblé de l'échangeur thermique 1, le joint d'étanchéité 13 comprimé par le couvercle 15 est exempt de tout contact avec les extrémités des tubes d'échange thermique 7 débouchant à l'intérieur de la boite collectrice 3.
Selon les modes de réalisation décrits, le joint d'étanchéité 13 comprend au moins une portion de maintien 31, 33 s'étendant suivant la direction transversale T, c'est-à-dire selon la largeur du joint d'étanchéité 13, autrement dit ici suivant la direction des petits côtés 13b du joint d'étanchéité 13. En particulier, au moins une portion de maintien 31 s'étend suivant la direction transversale T entre un petit côté 13b du joint d'étanchéité 13 et un collet 19 d'extrémité. La ou les surfaces d'appui 29 du joint d'étanchéité 13 venant contre un collet 19 sont formées sur ces portions de maintien 31 et/ou 33, plus précisément sur un ou chaque côté des portions de maintien 31, 33.
Selon un premier mode de réalisation représenté sur les figures 1, 5 et 6a, les portions de maintien 31 s'étendent sensiblement dans le même plan que la partie périphérique 13a, 13b du joint d'étanchéité 13. De plus, selon l'exemple illustré, avant compression du joint d'étanchéité 13, les portions de maintien 31 s'étendent sur une même hauteur hmax que la partie périphérique du joint d'étanchéité 13 qui correspond ici à l'épaisseur du joint d'étanchéité 13.
Le nombre de portions de maintien 31, 33 et leur emplacement peut être adapté selon les besoins. De préférence, au moins une portion de maintien 31 est prévue de sorte que sa surface d'appui 29 vienne en appui contre un collet 19 d'extrémité.
Par exemple, au moins une portion de maintien 31 peut être contiguë à un petit côté 13b du joint d'étanchéité 13. Selon l'exemple illustré, on peut prévoir une réduction d'épaisseur à la jonction 37 entre le petit côté 13b et la portion de maintien 31.
Une ou plusieurs portions de maintien 31 peuvent être des portions transversales ou bretelles transversales 31 s'étendant de façon à rejoindre les deux grands côtés 13a opposés du joint d'étanchéité 13, le moyen d'étanchéité ayant alors une forme générale d'échelle dont les barreaux sont formés par les bretelles transversales. La largeur d'une bretelle transversale 31 est sensiblement égale à la largeur entre deux collets 19 successifs. À titre d'exemple non limitatif, la largeur d'une bretelle transversale 31 est de l'ordre de 2,5 mm à 5 mm.
Ces portions de maintien 31 présentent par exemple un méplat 35 sur leur face supérieure agencée en regard du couvercle 15 à l'état assemblé de la boite collectrice 3.
En variante ou en complément, on peut également prévoir un ou plusieurs ergots s'étendant depuis un grand côté 13a en direction du grand côté opposé 13a sans le rejoindre.
Seule une extrémité longitudinale du joint d'étanchéité 13 est visible sur les figures. Bien entendu, on peut prévoir que le joint d'étanchéité 13 soit conformé de façon similaire à son autre extrémité longitudinale avec une ou plusieurs portions de maintien 31 transversales. En particulier, le joint d'étanchéité 13 peut être symétrique par rapport à un plan médian.
Le joint d'étanchéité 13 selon ce premier mode de réalisation est adapté pour être agencé sur la plaque collectrice 11 sensiblement plane selon le premier mode de réalisation décrit en référence aux figures 1, 4 et 5.
Selon un deuxième mode de réalisation représenté sur les figures 2, 6b et 6c, les portions de maintien 31, 33 sont surélevées par rapport à la partie périphérique 13a, 13b du joint d'étanchéité 13. Dans ce cas, des parties de liaison 39 relient la ou les portions de maintien 31, 33 à la partie périphérique 13a, 13b du joint d'étanchéité 13. De façon similaire au premier mode de réalisation, une ou plusieurs portions de maintien 31 peuvent être des portions transversales 31 aussi appelées bretelles transversales. Dans ce cas, les portions transversales 31 s'étendent de façon à rejoindre les parties de liaison 39 respectivement reliées à un grand côté 13a du joint d'étanchéité 13.
En variante ou en complément, une ou plusieurs portions de maintien 33 peuvent être réalisées sous forme d'ergot 33 s'étendant depuis une portion de liaison 39 reliée à un grand côté 13a en direction de la portion de liaison 39 opposée reliée à l'autre grand côté 13a, sans la rejoindre, tel qu'illustré sur la figure 6c.
En particulier, au moins une portion de maintien 31 est contiguë à un petit côté 13b du joint d'étanchéité. Selon les exemples illustrés sur les figures 6b et 6c, il s'agit d'une portion ou bretelle transversale 31 présentant un ou plusieurs évidements 41 pour coopérer avec le couvercle 15 comme cela sera décrit plus en détail par la suite.
De façon similaire au premier mode de réalisation, les portions de maintien 31 et/ou 33 peuvent aussi présenter un méplat 35 sur leur face supérieure agencée en regard du couvercle 15 à Γ état assemblé de la boite collectrice 3.
Comme précédemment, seule une extrémité longitudinale du joint d'étanchéité 13 est visible sur les figures. Bien entendu, on peut prévoir que le joint d'étanchéité 13 soit conformé de façon similaire à son autre extrémité longitudinale avec une ou plusieurs portions de maintien 31 et/ou 33, et en particulier le joint d'étanchéité 13 selon ce deuxième mode de réalisation peut être symétrique par rapport à un plan médian.
Le joint d'étanchéité 13 selon ce deuxième mode de réalisation est adapté pour être agencé au moins partiellement dans la gorge périphérique 21 de la plaque collectrice 11 selon le deuxième mode de réalisation décrit en référence aux figures 2, 3, 6b et 6c.
Selon le premier ou le deuxième mode de réalisation, les portions de maintien 31 et/ou 33 sont avantageusement réalisées d'une seule pièce avec la partie périphérique 13a, 13b du joint d'étanchéité 13. Afin de simplifier encore la production d'une telle pièce, la partie périphérique 13a, 13b et les portions de maintien 31 et/ou 33 peuvent être réalisées en une seule matière.
Par ailleurs, de façon préférentielle, le joint d'étanchéité 13 selon l'un ou l'autre des modes de réalisation, et en particulier la ou chaque portion de maintien 31, 33, présente avant compression une hauteur maximale hmax (figures 6a à 6c) inférieure ou égale à la hauteur h à laquelle des collets 19 (figure 4) sont disposés sur la plaque collectrice 11, laquelle hauteur h est généralement sensiblement identique pour tous les collets d'une plaque collectrice plane. La hauteur maximale hmax correspond notamment à la hauteur limite des portions de maintien 31, 33 (qui peuvent être surélevées par rapport à la partie périphérique 13a, 13b) par rapport au fond lia de la plaque collectrice 11. Selon le premier mode de réalisation, cette hauteur maximale hmax correspond à la hauteur de la partie périphérique 13a, 13b du joint d'étanchéité 13 qui correspond à la hauteur des portions de maintien 31.
Dans le cas où les collets 19 ne sont pas tous de la même hauteur comme selon le deuxième mode de réalisation, le joint d'étanchéité 13 peut présenter avant compression une hauteur maximale hmax inférieure ou égale à la hauteur hmin du collet 19 le moins haut (voir figure 2). Selon le deuxième mode de réalisation illustré, la hauteur maximale hmax correspond à la hauteur limite, par rapport au fond 22 de la plaque collectrice 11, des portions de maintien 31, 33 (qui sont surélevées par rapport à la partie périphérique 13a, 13b) . Le collet 19 le moins haut, quant à lui, est le collet 19 d'extrémité agencé au début de la portion intermédiaire 27 , c ' est-à-dire au plus proche de la gorge périphérique 21.
Selon un autre mode de réalisation possible (non représenté sur les figures), le moyen d'étanchéité peut présenter avant compression une hauteur maximale hmax supérieure à la hauteur à laquelle des collets sont disposés sur la plaque collectrice, la hauteur maximale hmax supérieure étant déterminée de sorte à ce que le moyen d'étanchéité à l'état comprimé soit maintenu à distance des extrémités des tubes d'échange thermique par l'intermédiaire des collets.
Enfin, en référence aux figures 1, 2 et 7, on décrit plus en détail le couvercle 15. Il peut s'agir d'un couvercle 15 en plastique ou en alliage d'aluminium.
Le couvercle 15 peut présenter une forme générale sensiblement de voûte. En particulier, le couvercle 15 comprend un pied de couvercle périphérique 43 fermant la boite collectrice 3 en comprimant le joint d'étanchéité 13. On entend par l'expression « pied de couvercle », la partie inférieure du couvercle 15 venant appuyer sur le joint d'étanchéité 13 et qui coopère avec la plaque collectrice 11 pour se fixer, par exemple grâce à des pattes de sertissage 16 présentes sur la périphérie ou le pourtour de la plaque collectrice 11 et qui sont rabattues, lors du sertissage, sur le couvercle 15.
Comme cela est mieux visible sur les figures 2 et 7, le pied de couvercle 43 présente un nombre prédéfini de protubérances 45 faisant saillie de la paroi intérieure du pied de couvercle 43 et s 'étendant en direction du joint d'étanchéité 13 sur la plaque collectrice 11, de façon à venir en appui contre le joint d'étanchéité 13. En particulier, les protubérances 45 font saillie sur une épaisseur e à partir de la paroi intérieure du pied de couvercle 43. Les protubérances 45 sont donc réalisées à l'intérieur du volume défini par le couvercle 15.
L'épaisseur e est par exemple choisie suffisamment grande pour qu'au moins une protubérance 45 du pied de couvercle 43 vienne en appui contre une portion de maintien 31 et/ou 33 du moyen d'étanchéité 13, à l'état assemblé de la boite collectrice 3.
En outre, chaque protubérance 45 présente une partie inférieure 47 qui vient appuyer sur le moyen d'étanchéité 13 comme schématisé sur la figure 8. Les protubérances 45 sont avantageusement réalisées d'une seule pièce avec le couvercle 15, par exemple par injection. Les protubérances 45 s'étendent dans cet exemple de façon sensiblement parallèle à l'axe A.
De plus, selon l'exemple illustré, le pied de couvercle 43 est décalé par rapport à la forme de voûte du couvercle 15. Autrement dit, le pied de couvercle 43 permet de définir un rebord comme cela est visible sur la figure 1. Les protubérances 45 sont dans cet exemple alignées avec, ou autrement dit agencées dans la continuité de, la paroi intérieure de cette forme de voûte du couvercle 15, comme cela est mieux visible sur les figures 2 et 7.
Le pied de couvercle 43 présente une forme complémentaire à la forme du contour périphérique de la plaque collectrice 11, ici sensiblement rectangulaire. Les protubérances 45 peuvent être prévues sur un ou les deux petits côtés opposés du pied de couvercle 43. En variante ou en complément, les protubérances 45 peuvent être prévues sur un ou les deux grands côtés opposés du pied de couvercle 43. En particulier, une protubérance 45 peut être agencée entre le collet 19 d'extrémité et le coin de la boite collectrice 3 (voir figure 8).
De plus, dans le cas d'un joint d'étanchéité 13 selon le deuxième mode de réalisation, une ou plusieurs protubérances 45 peuvent venir appuyer sur la portion de maintien 31 contiguë au petit côté 13b du joint d'étanchéité 13 en s 'engageant sur une hauteur donnée, dans un évidement 41 prévu à cet effet sur la portion de maintien 31.
Ces protubérances 45 maintiennent le joint d'étanchéité 13 en position et permettent d'éviter que ce dernier ne se déplace ou ne se déforme durant l'assemblage mais aussi au cours des différents cycles thermiques de l'échangeur thermique 1. Ainsi, les protubérances 45 contribuent à maintenir le joint d'étanchéité 13 de sorte qu'il reste à distance des extrémités des tubes d'échange thermique 7. Par ailleurs, les protubérances 45 peuvent respectivement présenter un contour réduisant le risque d'abimer le joint d'étanchéité 13 lors de l'assemblage de la boite collectrice 3, par exemple les coins ou arêtes peuvent être sensiblement arrondis.
Enfin, le pied de couvercle 43 peut présenter une contre-forme 49, visible sur les figures 2 et 3, telle qu'une nervure s'étendant axialement en direction du pied de couvercle 43, de façon à venir appuyer sur la portion amincie 37 du joint d'étanchéité 13 selon le premier mode de réalisation. En variante, pour un joint d'étanchéité 13 selon le deuxième mode de réalisation, la contre-forme 49 vient appuyer entre un petit côté 13b et la portion de maintien 31 contiguë. Ainsi, lors de l'assemblage de l'échangeur thermique 1, on brase ensemble le faisceau
5 de tubes d'échange thermique 7 et la plaque collectrice 11. Le joint d'étanchéité 13 est mis en place sur le fond lia ou dans la gorge périphérique 21 de la plaque collectrice 11 puis on vient sertir le couvercle 15 sur la plaque collectrice 11, notamment à l'aide des pattes de sertissage 16, avec le joint d'étanchéité 13 intercalé entre le pied de couvercle 43 et la plaque collectrice 11. Le joint d'étanchéité 13 et notamment sa partie périphérique 13a, 13b assure l'étanchéité entre la plaque collectrice 11 et le couvercle 15. Et, le joint d'étanchéité 13 prend appui sur les collets 19 et est agencé à distance des extrémités des tubes d'échange thermique 7 traversant la plaque collectrice 11 par interposition des collets 19. Notamment, au moins une surface d'appui 29 du joint d'étanchéité 13 est agencée en appui contre un collet 19. Le joint d'étanchéité 13 ne risque pas ainsi de transmettre l'effort exercé par le couvercle 15 sur le joint d'étanchéité 13 aux extrémités des tubes d'échange thermique 7 débouchant dans la boite collectrice 3.
En outre, les portions de maintien 31, 33 permettent une reprise de force maintenant le joint d'étanchéité 13 tendu notamment lors de l'assemblage du couvercle 15. En outre, le joint d'étanchéité 13 reste tendu à long terme pour assurer l'étanchéité pendant toute la durée de vie de l'échangeur thermique 1.
Les protubérances 45 du couvercle 15 participent au maintien en position du joint d'étanchéité 13 sans contact avec les extrémités des tubes d'échange thermique 7.

Claims

REVENDICATIONS
Boite collectrice (3) pour échangeur thermique comportant :
- une plaque collectrice (11) présentant une pluralité d'orifices (17) respectivement bordés de collets (19) pour le passage d'extrémités d'une pluralité de tubes d'échange thermique (7),
- un moyen d'étanchéité (13) compressible, disposé sur le contour périphérique de la plaque collectrice (11), et
- un couvercle (15) fermant la boite collectrice (3) en comprimant le moyen d'étanchéité (13),
caractérisée en ce que le moyen d'étanchéité (13) comporte au moins une surface d'appui (29) et est agencé sur la plaque collectrice (11) de sorte que :
- ladite au moins une surface d'appui (29) est agencée en appui contre un desdits collets (19) lorsque le moyen d'étanchéité (13) est assemblé avec la plaque collectrice (11), le moyen d'étanchéité (13) étant en outre conformé pour être en tension sur la plaque collectrice (11) via la surface d'appui (29), et
- le moyen d'étanchéité (13) à l'état comprimé du moyen d'étanchéité (13) est maintenu à distance des extrémités des tubes d'échange thermique (7) par interposition des collets (19) entre le moyen d'étanchéité (13) et les extrémités desdits tubes (7).
Boite collectrice (3) selon la revendication précédente, dans laquelle :
- les collets (19) sont protubérants sur la plaque collectrice (11) et s'étendent en direction de l'intérieur de la boite collectrice (3), et dans laquelle
- le moyen d'étanchéité (13) présente avant compression une hauteur maximale inférieure ou égale à la hauteur (h ; hmin) à laquelle des collets (19) sont disposés sur la plaque collectrice (11).
Boite collectrice (3) selon la revendication 1, dans laquelle :
- les collets (19) sont protubérants sur la plaque collectrice (11) et s'étendent en direction de l'intérieur de la boite collectrice (3), et dans laquelle
- le moyen d'étanchéité présente avant compression une hauteur maximale supérieure à la hauteur à laquelle des collets (19) sont disposés sur la plaque collectrice, la hauteur maximale supérieure étant déterminée de sorte à ce que le moyen d'étanchéité à l'état comprimé soit maintenu à distance des extrémités des tubes d'échange thermique par l'intermédiaire des collets.
4. Boite collectrice (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le moyen d'étanchéité (13) présente une partie périphérique (13a, 13b) de forme sensiblement rectangulaire, et comprend au moins une portion de maintien (31, 33) s 'étendant suivant la direction transversale (T) et présentant ladite au moins une surface d'appui (29).
5. Boite collectrice (3) selon la revendication précédente, dans lequel au moins une portion de maintien (31, 33) présentant ladite au moins une surface d'appui (29), la portion de maintien (31, 33) étant agencée entre deux collets (19) successifs et présente une largeur sensiblement égale à l'écart entre les deux collets (19), par exemple de l'ordre de 2.5 mm à 5 mm.
6. Boite collectrice (3) selon l'une des revendications 4 ou 5, dans laquelle ladite au moins une portion de maintien (31, 33) est réalisée d'une seule pièce avec la partie périphérique
(13a, 13b) du moyen d'étanchéité (13).
7. Boite collectrice (3) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans laquelle au moins une portion de maintien (31) s'étend transversalement de façon à rejoindre les deux grands côtés (13a) du moyen d'étanchéité (13). 8. Boite collectrice (3) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans laquelle au moins une portion de maintien (33) est réalisée sous forme d'ergot.
9. Boite collectrice (3) selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, dans laquelle ladite au moins une portion de maintien (31, 33) présente un méplat (35) sur sa face supérieure en regard du couvercle (15). 10. Boite collectrice (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle la plaque collectrice (11) s'étend suivant une surface sensiblement plane à l'exception des collets (19).
11. Boite collectrice (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle la plaque collectrice (11) comprend une gorge périphérique (21) pour recevoir au moins partiellement le moyen d'étanchéité (13).
12. Boite collectrice (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le couvercle (15) comprend un pied de couvercle (43) périphérique, et dans laquelle le pied de couvercle (43) présente un nombre prédéfini de protubérances (45) faisant saillie de la paroi intérieure du pied de couvercle (43) et s'étendant en direction du moyen d'étanchéité (13) sur la plaque collectrice (11), de façon à venir en appui contre le moyen d'étanchéité (13) lorsque la plaque collectrice (11) est assemblée avec le couvercle (15).
13. Boite collectrice (3) selon l'une quelconque des revendications 4 à 9 en combinaison avec la revendication 12, dans laquelle au moins une protubérance (45) du pied de couvercle (43) est agencée en appui contre ladite au moins une portion de maintien (31, 33) du moyen d'étanchéité (13).
14. Moyen d'étanchéité (13) pour une boite collectrice (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le moyen d'étanchéité (13) comprenant une partie périphérique (13a, 13b) de forme sensiblement rectangulaire, caractérisé en ce que : - le moyen d'étanchéité (13) comprend en outre au moins une portion de maintien
(31, 33) s'étendant suivant la direction transversale (T) et présentant au moins une surface d'appui (29) configurée pour être agencée en appui contre un collet (19) d'une plaque collectrice (11) de la boite collectrice lorsque le moyen d'étanchéité (13) est assemblé avec la plaque collectrice (11),
- le moyen d'étanchéité (13) est élastique pour être mis en tension sur la plaque collectrice (11) via la surface d'appui (29), et en ce que
- ladite au moins une portion de maintien (31, 33) présente avant compression une hauteur maximale prédéfinie de façon à être inférieure ou égale à la hauteur (h ; hmin) à laquelle ledit collet (19) est disposé sur la plaque collectrice (11). 15. Échangeur thermique (1), notamment pour véhicule automobile, comprenant un faisceau (5) de tubes d'échange thermique (7),
caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une boite collectrice (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, et en ce que le moyen d'étanchéité (13):
- comporte au moins une surface d'appui (29) agencée en appui contre un desdits collets (19) lorsque le moyen d'étanchéité (13) est assemblé avec la plaque collectrice (11),
- est conformé pour être en tension sur la plaque collectrice (11) via la surface d'appui (29) et
- à l'état comprimé du moyen d'étanchéité (13), est agencé à distance des extrémités desdits tubes (7) traversant la plaque collectrice (11) par interposition des collets (19).
16. Échangeur (1) selon la revendication précédente, assemblé par brasage.
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