EP3948139A1 - Interface et ensemble de raccordement de tubulures de fluide réfrigérant dans un ensemble de refroidissement d'un dispositif de stockage électrique - Google Patents

Interface et ensemble de raccordement de tubulures de fluide réfrigérant dans un ensemble de refroidissement d'un dispositif de stockage électrique

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Publication number
EP3948139A1
EP3948139A1 EP20713006.3A EP20713006A EP3948139A1 EP 3948139 A1 EP3948139 A1 EP 3948139A1 EP 20713006 A EP20713006 A EP 20713006A EP 3948139 A1 EP3948139 A1 EP 3948139A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connection
flange
connection interface
assembly
pipes
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20713006.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Aurélie Bellenfant
Fethy DJALLAL
Julien VERON
Marc HERRY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP3948139A1 publication Critical patent/EP3948139A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F28F9/0251—Massive connectors, e.g. blocks; Plate-like connectors
    • F28F9/0253—Massive connectors, e.g. blocks; Plate-like connectors with multiple channels, e.g. with combined inflow and outflow channels
    • 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
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F28F9/0256—Arrangements for coupling connectors with flow lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2230/00—Sealing means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a cooling assembly of an electrical storage device and more particularly to the connection means implemented to allow the connection of refrigerant fluid pipes.
  • Electric and hybrid vehicles are equipped with at least one electrical storage device made up of an assembly of electrical modules, themselves made of an assembly of electrochemical cells.
  • the electrical storage device should be heat treated.
  • a heat treatment of the electrical storage device aims to maintain the temperature of the electrical modules that compose it, at a temperature of approximately between 20 ° C and 40 ° C. Indeed, when the temperature of an electrical module is too low, the capacity of these electrochemical cells decreases and when the temperature of an electrical module is too high, the service life of these electrochemical cells is degraded.
  • cooling comprising at least one heat exchange member positioned directly in contact with an electrical module of the electrical storage device, said exchange member being configured to be traversed by a refrigerant.
  • exchange member is meant both a heat exchange plate inside which the refrigerant fluid is forced to circulate and a plurality of these plates successively crossed by the refrigerant fluid.
  • the refrigerant can in particular consist of 1234yf or R134a.
  • the refrigerant fluid is brought into the exchanger via tubing in aluminum dimensioned to allow such a refrigerant fluid to circulate under a pressure of about six 6 bars.
  • the pipes are configured to bring the refrigerant fluid into the heat exchange member or, where appropriate, to allow the passage of the refrigerant fluid from one heat exchange member to another.
  • connection assembly with the pipes which are fixed, at their end made integral with a male connection flange, to a female connection flange integral with the heat exchanger or a plate of this exchanger. More particularly, the pipes are brazed onto this male connection flange and this assembly is screwed onto the female connection flange.
  • the position of the exchangers in a cooling system can vary from one system to another depending on the accumulation of dimensional dispersions of the components and of the assembly and that the variation of this position of a system to the other can go up to 4 to 5mm in each direction and in one direction or the other, which is particularly problematic in the two directions perpendicular to the direction of elongation of the final portion of the tubing.
  • the male connection flange and the associated aluminum tubing must be forced and plastically deformed manually by the operator during assembly in order to be able to cooperate with the female connection flange.
  • the invention consists of a connection interface of a connection assembly of refrigerant fluid pipes in a cooling assembly of a motor vehicle battery system, the connection assembly comprising at least one flange made integral with a heat exchange member, said interface of
  • connection being arranged at two end portions of refrigerant pipes to be connected to said heat exchange member.
  • the interface comprises a first part integral with
  • connection interface being configured to cooperate with a fixing member capable of fixing the position of the two parts with respect to one another.
  • the first part comprises a plurality of end pieces respectively attached to one end of a tubing, each end piece having a contact surface forming a stop to the movement of the second part;
  • the second part comprises at least one fixing bore and in that the first part is configured so as to present a passage between the end pieces, the two parts being movable with respect to each other to take a position assembly in which the fixing bore is opposite the passage between the end pieces;
  • each end has a hollow tube extending the tubing
  • the hollow tube being adapted to be housed in a connection orifice formed in the corresponding flange of the connection assembly;
  • the second part has an orifice through which a first tube passes, which has a closed profile, and a orifice which passes through a second tube, which has an open profile.
  • connection assembly comprising at least one flange made integral with a heat exchange member and a connection interface as described above, characterized in that it comprises a fixing member of the connection interface in the flange configured to simultaneously press the two parts of the
  • connection assembly comprises at least one clamping screw forming a fixing member, one head of which bears against an external face of the second part of the connection interface and one of which threaded body is able to cooperate with a threaded fixing orifice of the flange, the first part of the connection interface being arranged between the flange and the second part of the
  • the flange comprises at least one connection orifice which has a receiving portion, the dimension of which in a direction perpendicular to the direction of elongation of the end portion of the corresponding tubing is greater than the corresponding dimension of the hollow tube of the end piece which is housed in this receiving portion.
  • At least one sealing device is arranged between the connection interface and the flange, around at least one of the pipes.
  • the sealing device may comprise an annular metal reinforcement plate overmolded with an elastically deformable element, a junction zone between the deformable element and the reinforcement forming an annular bead, said elastically deformable element being dimensioned so that this annular bead is always clamped between the flange and the first part of the connection interface.
  • FIG. 1 schematically illustrates a heat exchange member associated with an electrical storage device, the heat exchange member being able to be fitted with a connection assembly according to the invention
  • FIG. 2 illustrates an exploded representation of an exemplary embodiment of a heat exchange member, equipped with a flange forming part of the connection assembly according to the invention
  • FIG. 3 illustrates an exploded representation of the various components of
  • connection assembly notably making visible a flange, a sealing device, a two-part connection interface and associated pipes, and fasteners;
  • FIG. 4 illustrates a perspective representation of all
  • FIG. 5 illustrates a representation of the connection assembly of Figure 4, in top view
  • FIG. 6 illustrates the connection interface in two parts visible on the
  • FIG. 7 illustrates the connection assembly in a top view and in a sectional view along the straight section line B-B identified in the top view;
  • FIG. 8 illustrates the connection assembly in a top view and in a sectional view along the broken section line C-C identified in the top view;
  • FIG. 9 is a schematic representation of a particular application of the invention with two connecting assemblies arranged respectively at each end of a set of tubes, for the connection between them of two heat exchange members;
  • FIG. 10 is a schematic representation making it possible to illustrate both the particular application of the invention in accordance with that illustrated in FIG. 9 and a second embodiment of the connection interface illustrated above; and [38] [Fig. 11] is a schematic representation of an alternative embodiment of the connection interface illustrated above.
  • an LVT trihedron is illustrated in Figures 3 to 6, so as to identify the longitudinal L, vertical V, and transverse T directions.
  • Figure 1 illustrates a cooling assembly 1 of a
  • the assembly comprises in particular a heat exchange member 4, here in the form of a plate heat exchanger 6, configured to be pressed onto a housing 8 of the electrical storage device inside which are housed for example electrochemical cells.
  • the heat exchange unit is configured to be traversed by a refrigerant fluid, type 1234yf or R134a.
  • the cooling assembly further includes a set of
  • connection 10 for conducting the coolant to this heat exchange member the connection assembly comprising in particular pipes 12 and flanges and interfaces arranged between these pipes and the heat exchange member.
  • connection assembly 10 is specific in that it comprises at least one floating element 16, that is to say mobile to take an assembly position determined as a function of the dimensional play of the elements to be connected.
  • connection assembly 10 comprises a flange 18 made integral with the heat exchange member 4 on which it is desired to connect the pipes 12 and a connection interface 20 configured to be fixed on the flange , as will be described in more detail below.
  • Figure 2 illustrates, in exploded view, an example of an exchange
  • connection assembly according to the invention, with particular reference to Figures 3 to 8 illustrating a first embodiment.
  • connection assembly 10 comprises at least a plurality of pipes 12, here two in number, a flange 18 made integral of the heat exchange member 4 on which it is desired to connect the two pipes, and a connection interface 20 configured to be fixed on the flange 18. And this connection assembly 10 is specific in that this connection interface 20 has a floating element 16.
  • the pipes 12 are made of bent aluminum. This results in rigidity
  • the pipes are in particular sized to be able to withstand a pressure of up to about fifty bars.
  • the flange 18 has the form of a block of material, here made of aluminum, secured to the heat exchange member 4 here by brazing without this being limiting.
  • the block forming the flange has an oblong shape with a large dimension along a longitudinal axis L.
  • the flange 18 comprises at least one connection hole 26 for each of the pipes to be connected and at least one threaded fixing hole 28 able to cooperate with a fixing member, here clamping screws 36 as illustrated on the figure. figure 3.
  • the flange has two connection holes 26 and two fixing holes 28, the connection holes being arranged close to the longitudinal ends of the block 30 and the fixing holes 28 being arranged substantially in the center of the block relative to the longitudinal dimension of this block and respectively in the vicinity of a transverse edge of the flange 32.
  • the block forming the flange 18 has a first face 34, in particular visible in Figure 3, capable of being in contact with the heat exchange member 4. At least the connection orifices 26 open onto this first face 34.
  • the fixing holes 28 are also opening out, but it should be noted that such a configuration is not restrictive since the flange 18 is made integral with the heat exchange member 4. by means other than by clamping screws brought to cooperate with these fixing holes.
  • the flange 18 is preferably brazed on the heat exchange member and the clamping screws 36 only participate in the fixing of the connection interface 20 on the flange 18.
  • the first face 34 of the flange 18 further comprises, around each connection orifice 26, an annular groove 40 configured to receive a brazing ring 41 allowing the brazing of the flange 18 on the exchange member. heat 4, as can be seen in particular in the sectional views of FIGS. 7 and 8.
  • the block forming the flange 18 has a second face 42 opposite to the
  • Each fixing hole 28 is threaded and substantially straight, of constant diameter from one face to the other of the flange 18.
  • connection port 26 has two portions 44, 46
  • a first portion 44 of larger dimension forms a portion reception which extends from the second face 42 to the shoulder 48, this first portion 44 having the function of accommodating the free ends associated with the tubes 12, having a dimension, here a diameter D1, of value greater than that of the diameter D2 of a nozzle mounted at the end of the tubing 12.
  • the flange 18 is positioned so that the connection holes 26 opening onto the first face 34 of the flange are aligned vertically with respect to the orifices of passage 22 of refrigerant provided in the heat exchange member 4.
  • the position of the flange 18 relative to the heat exchange member 4 is theoretically fixed, but it is understood that it is possible that a dimensional play appears due in particular to the mounting play in the aligned positioning of the orifices and passages and the manufacturing play of the flange.
  • connection interface 20 is associated with the pipes 12 so as to allow the connection and reliable maintenance in position thereof relative to the flange 18 and the associated heat exchange member 4.
  • the connection interface 20 comprises according to the invention a first part 50 integral with the end of each of the pipes 12 and a second part 52 forming the floating element 16 mentioned above, these two parts being movable one by one. relative to each other before assembling the connection interface on the flange, this assembly helping to fix the position of the two parts of the connection interface 20.
  • the first part 50 consists of at least one end piece 54 configured to be integral with each corresponding end portion of the tubes.
  • the first part 50 of the connection interface 20 consists of two end pieces 54 separate and respectively integral with an end portion 24 of a tube 12.
  • the first part 50 is configured so as to
  • Each end piece 54 is brazed to the end portion 24 of a tube so as to form a one-piece sub-assembly, in that the end piece 54 and the tube 12 cannot be separated without destroying one. or the other.
  • Each tip has an annular-shaped base 56, which is brazed around the tubing and a hollow tube 58 projecting from the base in the center thereof.
  • the base 56 of the end piece has a diameter of a first dimension D3, and it has a projecting bearing surface 60 from which the hollow tube 58 is formed, the bearing surface being turned towards the end of the tubing and intended to be opposite the flange when the connection assembly 10 is assembled.
  • the base also has a contact surface 62 facing away from the bearing surface and intended to be in contact with the second part 52 forming the floating element during assembly of the assembly of
  • the hollow tube 58 of the end piece vertically extends the end portion 24 of the tubing to be connected and it has a substantially conical shape with a diameter decreasing as it moves away from the base 56 of so as to facilitate the insertion of the tube into the corresponding connection port 26 of the flange 18.
  • the second part 52 consists of a block of material presenting here a
  • second part an outer face 70 facing away from the flange, and a face opposite internal 72 intended to be opposite the end pieces forming the first part 50 of the connection interface 20.
  • the second part 52 of the connection interface 20 has an oblong shape and the openings 64, 66 are arranged at each end
  • the openings 64, 66 are respectively associated with the passage of a
  • the openings 64, 66 have a longitudinal dimension and a transverse dimension, that is to say in the directions perpendicular to the direction of elongation of the end portion of the corresponding tubing, which are larger than the diameter of the tubings 12.
  • the longitudinal dimension of the opening D4 is greater than the diameter of the corresponding tube D5 by a value Ad allowing the movement in this longitudinal direction.
  • the floating element 16 takes the form of a hook, with a first opening 64 which has a closed profile and a second opening 66 which has a profile. open on a transverse edge 76 so that the tubing can be released from the opening by this transverse edge.
  • first opening 64 is of a value greater than that of the diameter D5 of the corresponding tubing so as to allow movement play between the floating element 16 on the one hand and the tubings 12 and the associated end pieces on the other hand.
  • edge 78 delimiting the first opening 64 forms a limit stop for the movement of the floating element 16 formed by the second part 52 relative to the pipes 12, and this in both directions of the two directions perpendicular to the direction of elongation of the end portion 24 of the corresponding tubing.
  • the second opening 66 opens onto a transverse edge 76 of the block.
  • a groove 80 is formed in the extension of the second opening from this transverse edge, the passage section being enlarged in the groove 80 relative to the second opening 66.
  • connection assembly 10 also comprises a plurality of seals forming a sealing device 82 at the junction between the flange 18 and the connection interface 20. These seals are particularly visible in FIG. 3 in an exploded view. , as well as in Figures 6 to 8. To illustrate the placement of a gasket between the flanges, only one of these gaskets has been illustrated in Figure 6.
  • Each seal is a flat seal comprising an annular metal frame 84 and an elastically deformable element 86, of the rubber type, arranged on the inner periphery 88 of the annular frame.
  • the deformable element is perforated in its center, this hole 90 being dimensioned so as to be able to be fitted around the tube 58 forming a projection of the end piece 64 made integral with the end of a tube 12.
  • the elastically deformable element 86 is overmolded on the metal frame and a junction zone between the elastically deformable element 86 and the metal frame 84 forms an annular bead 92.
  • each flat seal is oversized with an internal part formed by the elastically deformable element 86 which is sufficiently large so that the annular bead 92 is always clamped between the flange 18 and the corresponding end piece 54.
  • the tightening screws 36 forming a fastener are dimensioned to pass through the second part 52 of the connection interface, respectively through one of the fastening bores 68, and to cooperate with a threaded fastening hole 28 formed in the flange 18, with a screw head 94 which is able to come to bear on the external face 70 of the floating element formed by the second part 52 of the connection interface 20.
  • connection method to illustrate the advantage of the invention to have at least two independent pipes, unlike the solutions of the prior art where each pipe is directly brazed on a flange configured to be welded. or screwed onto a corresponding flange of the heat exchange member.
  • the flange 18 is made integral with the exchange member
  • the flange 18 is for this purpose positioned relative to the heat exchange member 4 and the passage orifices 22 through which the coolant must enter the plates forming here the heat exchange organ, the positioning 38 protruding from the first face 34 of the flange 18 being inserted into the passage holes.
  • the flange thus takes a fixed position, with a center distance between the passage openings.
  • connection interface 20 associated with the pipes 12 will be fixed on the flange 18 ensuring that the center distance between the pipes 12 and the end pieces 54 which extend them is equal to the center distance between the orifices passage 22, so as not to have to generate forces on the pipes to force them to enter.
  • each part of the connection interface is placed in relation to the pipes.
  • the floating element 16 formed by the second part 52 is first of all threaded around the pipes 12.
  • the floating element has the shape of a hook
  • only the first opening 64 with the closed circular profile is threaded around a pipe 12.
  • the floating element is slid along the pipe or pipes so as to release the end portion of each pipe.
  • the hook shape can be used to rotate the floating element 16
  • the end pieces 54 are made integral, here by brazing or alternatively for example by gluing, of the end portion 24 of the tubes 12.
  • the tubes 58 of the end pieces 54 form a projection extending the tubes, at the opposite of these.
  • the seals forming a sealing device 82 are respectively fitted around the tubes 58 of the end pieces 54.
  • connection interface 20 On the flange 18.
  • each of the end pieces 54 is positioned in the connection openings 26 opening onto the second face 42 of the flange, and therefore more particularly in the receiving portion 44 of each connection orifice 26.
  • the advantage of having independent tubes, that is to say made respectively integral with a nozzle which is specific to them and not on a solid flange and common to all the tubes, is to be able to manage the setting. places tubings independently of one another. Thus, the lack of parallelism from one heat exchange member to the other can be compensated by independently placing each tube and its associated end piece in the receiving portion which corresponds to it. It is thus possible to make correspond, by an independent movement of each tube, the center distance between the tubes and the center distance between the connection orifices without having to force the tubes to separate them or bring them closer to one another to adapt to the center distance between the connection holes.
  • each orifice have dimensions greater than those of each end piece allows each end piece to move in directions perpendicular to the axis of elongation of the tubing once installed. in the orifices of the flange and this makes it possible to compensate for the position defect of the heat exchange members that is desired
  • the seals take position against the second face of the flange.
  • the seals are sized so that the bead forming the junction between the metal frame and the deformable material
  • connection 20 are made integral with one another by the screwing of the clamping 36 in the flange 18.
  • the floating element 16 formed by the second part 52 of the connection interface should be moved in the longitudinal and transverse plane, perpendicular to the direction of elongation of the pipes in order to align vertically each of the fixing holes 68 of the floating element of the connection interface 20 with the fixing holes 28 of the flange 18.
  • each fixing bore 68 is opposite a fixing hole 28
  • the second part 52 forming the floating element is also positioned so that each fixing bore 68 of the second movable part is opposite the passage 55 formed between the end pieces 54 at the level of the first part 50 fixed to allow the insertion of the clamping screws 36.
  • connection assembly 10 is configured such that in this position of alignment of the bores 68 and the orifices 28, visible in particular in Figures 5, 7 and 8, the seals forming a device
  • sealing 82 are dimensioned so that the outer peripheral contour 89 of the metal frame is flush with the rods of the clamping screws 36 without hindering their tightening, even in an extreme position of the end caps
  • This tightening implies that the annular bead 92 of the seals forming a sealing device 82 is clamped between the flange and the connection interface, which tends in compressing the elastically deformable element 86 against the tube 58 of the corresponding end piece 54 and which thus tends to ensure the sealing of the connection assembly.
  • the floating part 16 forming the second part 52 of the connection interface is thus placed above the end pieces 54 forming the first part 50 of the connection interface.
  • connection 20 so as to bear on these end pieces and compress the joints in order to ensure the fluid-tightness to the passage of fluid while allowing the pipes 12 to move within this floating part 16 to compensate for the defect in positioning between the pipes 12 and flange 18 integral with the heat exchange member.
  • FIG. 9 is a schematic representation of a particular application of the invention with two connection sets disposed respectively at each end of a set of tubes, for the connection between them of two heat exchange members.
  • each of the pipes is equipped at each of its end portions with a connection assembly.
  • the connection sets are identical and take the form of a connection set 10 as described above.
  • Such an application with two connection assemblies is particularly provided for cooling systems where several heat exchange members are arranged in series and where pipes are arranged between two successive heat exchange members.
  • FIG. 9 also makes it possible to make visible from another angle of view the interest of the oversizing of the openings 64 of the floating element with respect to the corresponding dimensioning of the pipes 12.
  • the displacement of the tubing in the corresponding orifice was essentially longitudinal in order to allow longitudinal play to be taken up.
  • FIG. 10 also illustrates the particular application with two connection sets arranged respectively at each end of a set of tubes, for the connection between them of two heat exchange members.
  • This FIG. 10 also illustrates a second embodiment in which a first connection assembly 101 conforms in all respects to what has just been described in the first embodiment and in which, at the other end of the pipes, a second connection assembly 102 is distinguished from the first connection assembly by the shape of the floating element of connection interface 20.
  • connection no longer has the shape of a hook with an orifice with an open profile, but forms a floating flange 104 with two orifices with a closed profile. It is understood that this second connection assembly can have two closed profile openings because the bending of the tubes is substantially the same from one tube to the other in the vicinity of this second connection assembly. Therefore, the arrangement of the tubes allows sufficient movement of the floating element, so that the pivoting of the floating element and therefore the hook shape is not necessary.
  • the mounting method is the same as that described above, but such a floating element can only be implemented if the shape of the two tubes allows a sufficiently long translational clearance of the floating element to allow brazing of the end caps on the flange.
  • FIG. 11 illustrates an alternative embodiment in which the connection assembly 10 is configured to allow the connection to the heat exchange member of three pipes instead of two pipes in what has been described above.
  • the connection assembly has the same configuration with respect to what has been described for the second connection assembly of FIG. 10, namely the connection assembly with the flange 18 and the connection interface 20 of which the second part 52 forming the floating element is equipped openings 64 with closed profile.
  • the pipes 12 must have a first bent portion 74 sufficiently far from their free end to allow the floating element to slide along the pipes. And it should be noted that the number of fasteners, here clamping screws 36, is greater due to the increase in the longitudinal dimension of the flange and the corresponding connection interface.
  • connection assembly such as has just been described according to the two embodiments or any combination of these two embodiments is all the more advantageous as the pipes are short, it being understood that is all the more difficult to force them without damaging them.
  • the invention should not however be limited to the means and configurations described and illustrated here, and it also extends to all equivalent means or configurations and to any technically operative combination of such means.
  • the two embodiments described above are in no way limiting and it is in particular possible to imagine variants of the invention comprising only a selection of characteristics described below isolated from the other characteristics mentioned in this document. , if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the prior art.

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Abstract

Interface de raccordement (20) d'un ensemble de raccordement (10) de tubulures de fluide réfrigérant dans un ensemble de refroidissement d'un dispositif de stockage électrique de véhicule automobile, l'ensemble de raccordement (10) comportant au moins une bride (18) rendue solidaire d'un organe d'échange de chaleur (4), ladite interface de raccordement (20) étant agencée au niveau de portions d'extrémité (24) de tubulures de fluide réfrigérant à raccorder audit organe d'échange de chaleur, caractérisée en ce que l'interface de raccordement (20) comporte une première partie (50) solidaire de l'extrémité de chacune des tubulures (12) et une deuxième partie (52) montée libre autour des tubulures, la deuxième partie comportant des ouvertures (64, 66) de passage des tubulures dimensionnées pour permettre un jeu de déplacement relatif entre elles des deux parties (50, 52) de l'interface de raccordement (20), au moins dans un plan perpendiculaire à une direction d'allongement des portions d'extrémité des tubulures, l'interface de raccordement (20) étant configurée pour coopérer avec un organe de fixation (36) apte à figer la position des deux parties l'une par rapport à l'autre.

Description

Description
Titre de l'invention : Interface et ensemble de raccordement de tubulures de fluide réfrigérant dans un ensemble de refroidissement d’un dispositif de stockage électrique
[1 ] La présente invention concerne un ensemble de refroidissement d’un dispositif de stockage électrique et plus particulièrement des moyens de raccordement mis en œuvre pour permettre le raccordement de tubulures de fluide réfrigérant.
[2] Les véhicules électriques et hybrides sont équipés d’au moins un dispositif de stockage électrique constitué d'un assemblage de modules électriques, eux- mêmes constitués d'un assemblage de cellules électrochimiques.
[3] Pour assurer l’autonomie, la performance et la fiabilité d’un tel dispositif de
stockage électrique, il convient de traiter thermiquement le dispositif de stockage électrique. Un traitement thermique du dispositif de stockage électrique vise à maintenir la température des modules électriques qui le compose, à une température comprise approximativement entre 20°C et 40°C. En effet, lorsque la température d’un module électrique est trop basse, la capacité de ces cellules électrochimiques diminue et lorsque la température d’un module électrique est trop élevée la durée de vie de ces cellules électrochimiques est dégradée.
[4] Pour assurer ce traitement thermique, il est connu d'utiliser un ensemble de
refroidissement comprenant au moins un organe d’échange de chaleur positionné directement au contact d’un module électrique du dispositif de stockage électrique, ledit organe d’échange étant configuré pour être parcouru par un fluide réfrigérant.
[5] Par organe d’échange, on entend aussi bien une plaque d’échange de chaleur à l’intérieur de laquelle le fluide réfrigérant est forcé à circuler qu’une pluralité de ces plaques traversées successivement par le fluide réfrigérant.
[6] Le fluide réfrigérant peut notamment consister en du 1234yf ou du R134a. Le fluide réfrigérant est amené dans l’échangeur par l’intermédiaire de tubulures en aluminium dimensionnées pour permettre à un tel fluide réfrigérant de circuler sous une pression d’environ six 6 bars. Les tubulures sont configurées pour amener le fluide réfrigérant dans l’organe d’échange de chaleur ou le cas échéant pour permettre le passage du fluide réfrigérant d’un organe d’échange de chaleur à un autre.
[7] Dans les deux cas, il importe de prévoir un ensemble de raccordement approprié avec les tubulures qui sont fixées, à leur extrémité rendue solidaire d’une bride de connexion mâle, à une bride de connexion femelle solidaire de l’échangeur de chaleur ou d’une plaque de cet échangeur. Plus particulièrement, les tubulures sont brasées sur cette bride de connexion mâle et cet ensemble est vissé sur la bride de connexion femelle.
[8] Les tubulures sont cintrées pour répondre aux contraintes d’encombrement de l’échangeur de chaleur. Un tel cintrage des tubulures les rend fragiles, notamment lorsque les tubulures s’étendent sur de courtes distances, lorsque des contraintes sont exercées sur les tubulures.
[9] Or, un problème des ensembles de raccordement tels qu’ils viennent d’être
décrits est qu’ils doivent permettre le raccordement entre eux d’éléments dont la position ou la configuration peut varier d’un véhicule à l’autre en raison de jeux dimensionnels de montage ou de fabrication. En effet, on comprend que la position des échangeurs dans un système de refroidissement peut varier d’un système à un autre en fonction de l’accumulation de dispersions dimensionnelles des composants et de l’assemblage et que la variation de cette position d’un système à l’autre peut aller jusqu’à 4 à 5mm dans chaque direction et dans un sens ou dans l’autre, ce qui est notamment problématique dans les deux directions perpendiculaires à la direction d’allongement de la portion finale de la tubulure. En effet, pour pouvoir compenser cette dispersion dimensionnelle, la bride de connexion mâle et les tubulures aluminium associées doivent être contraintes et déformées plastiquement manuellement par l'opérateur lors de l’assemblage afin de pouvoir coopérer avec la bride de connexion femelle.
L’effort réalisé par l’opérateur pour rattraper les défauts de positionnement est entièrement transféré sur les tubulures. [10] Tel que cela a pu être précisé, ce type de déformation manuelle est trop pénalisant pour les ensembles comportant des tubulures de petite dimension qui risquent de casser. D’autre part, ces déformations peuvent occasionner des modifications de la section de passage du fluide réfrigérant à l’intérieur des tubulures, en particulier dans les zones cintrées.
[11] Par ailleurs, les opérations de montage impliquant une telle déformation de la bride de connexion mâle sont rendues compliquées. Ces déformations ajoutent de la pénibilité au travail de l'opérateur si l’assemblage se fait manuellement, et elles rendent impossible l’assemblage sur une ligne robotisée, le robot étant incapable d’adapter son geste à chaque cas comme le ferait un opérateur.
[12] La présente invention s’inscrit dans ce contexte et vise à répondre aux
inconvénients précédemment cités. A cet effet, l’invention consiste en une interface de raccordement d’un ensemble de raccordement de tubulures de fluide réfrigérant dans un ensemble de refroidissement d’un système de batteries de véhicule automobile, l’ensemble de raccordement comportant au moins une bride rendue solidaire d’un organe d’échange de chaleur, ladite interface de
raccordement étant agencée au niveau de deux portions d’extrémité de tubulures de fluide réfrigérant à raccorder audit organe d’échange de chaleur.
[13] Selon l’invention, l’interface comporte une première partie solidaire de
l’extrémité de chacune des tubulures et une deuxième partie montée libre autour des tubulures, la deuxième partie comportant des orifices de passage des tubulures dimensionnés pour permettre un jeu de déplacement relatif entre elles des deux parties de l’interface de raccordement au moins dans un plan perpendiculaire à une direction d’allongement des portions d’extrémité des tubulures, l’interface de raccordement étant configurée pour coopérer avec un organe de fixation apte à figer la position des deux parties l’une par rapport à l’autre.
[14] La présente solution permet de de compenser la dispersion de position des organes d’échange de chaleur tout en évitant de contraindre totalement ou partiellement les tubes aluminium. La présence d’une bride flottante formant partie d’une interface de raccordement associée aux tubulures permet d’adapter la position de cette bride associée aux tubulures par rapport à une bride associée à un organe d’échange de chaleur et permet d’assurer l’étanchéité de l’ensemble de raccordement en figeant ensuite la position de cette bride flottante par rapport à une autre partie fixe, formant référence, de l’interface.
[15] Tel que cela a pu être précisé précédemment, par organe d’échange, on
entend aussi bien une plaque d’échange de chaleur à l’intérieur de laquelle le fluide réfrigérant est forcé à circuler qu’une pluralité de ces plaques traversées successivement par le fluide réfrigérant.
[16] Selon différentes caractéristiques de l’invention, prises seules ou en
combinaison, on peut prévoir que :
[17] la première partie comporte une pluralité d’embouts respectivement fixés à une extrémité d’une tubulure, chaque embout présentant une surface de contact formant butée au déplacement de la deuxième partie ;
[18] la deuxième partie comporte au moins un alésage de fixation et en ce que la première partie est configurée de manière à présenter un passage entre les embouts, les deux parties étant mobiles l’une par rapport à l’autre pour prendre une position d’assemblage dans laquelle l’alésage de fixation est en regard du passage entre les embouts ;
[19] chaque embout présente un tube creux prolongeant la tubulure
correspondante pour le passage du fluide réfrigérant, le tube creux étant apte à être logé dans un orifice de raccordement formé dans la bride correspondante de l’ensemble de raccordement ;
[20] la deuxième partie comporte un orifice de passage d’une première tubulure qui présente un profil fermé et un orifice de passage d’une deuxième tubulure qui présente un profil ouvert.
[21] L’invention concerne également un ensemble de raccordement comportant au moins une bride rendue solidaire d’un organe d’échange de chaleur et une interface de raccordement tel que précédemment décrite, caractérisé en ce qu’il comporte un organe de fixation de l’interface de raccordement dans la bride configuré pour plaquer simultanément les deux parties de l’interface de
raccordement l’une contre l’autre et l’ensemble de cette interface de
raccordement contre la bride de raccordement. [22] Selon une caractéristique de l’invention, l’ensemble de raccordement comporte au moins une vis de serrage formant organe de fixation dont une tête est en appui contre une face externe de la deuxième partie de l’interface de raccordement et dont un corps fileté est apte à coopérer avec un orifice de fixation taraudé de la bride, la première partie de l’interface de raccordement étant disposée entre la bride et la deuxième partie de l’interface de
raccordement.
[23] De la sorte, le vissage de la vis de serrage tend à rapprocher la deuxième partie de l’interface de raccordement vers la bride et tend ainsi à enserrer la première partie de l’interface de raccordement entre la bride et la deuxième partie de l’interface de raccordement. Un tel serrage permet notamment de figer la position l’un par rapport à l’autre des deux composants de l’interface de raccordement.
[24] Selon une caractéristique de l’invention, la bride comporte au moins un orifice de raccordement qui présente une portion d’accueil dont la dimension dans une direction perpendiculaire à la direction d’allongement de la portion d’extrémité de la tubulure correspondante est supérieure à la dimension correspondante du tube creux de l’embout qui est logé dans cette portion d’accueil.
[25] Selon une caractéristique de l’invention, au moins un dispositif d’étanchéité est agencé entre l’interface de raccordement et la bride, autour d’au moins une des tubulures.
[26] Le dispositif d’étanchéité peut comporter une plaque d’armature annulaire métallique surmoulée d’un élément déformable élastiquement, une zone de jonction entre l’élément déformable et l’armature formant un bourrelet annulaire, ledit élément déformable élastiquement étant dimensionné de manière à ce que ce bourrelet annulaire soit toujours enserré entre la bride et la première partie de l’interface de raccordement.
[27] D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels : [28] [Fig. 1 ] illustre schématiquement un organe d’échange de chaleur associé à un dispositif de stockage électrique, l’organe d’échange de chaleur étant apte à être équipé d’un ensemble de raccordement conforme à l’invention ;
[29] [Fig. 2] illustre une représentation éclatée d’un exemple de réalisation d’un organe d’échange de chaleur, équipé d’une bride formant partie de l’ensemble de raccordement selon l’invention ;
[30] [Fig. 3] illustre une représentation éclatée des différents composants de
l’ensemble de raccordement selon l’invention, rendant notamment visible une bride, un dispositif d’étanchéité, une interface de raccordement en deux parties et des tubulures associées, et des organes de fixation ;
[31] [Fig. 4] illustre une représentation en perspective de l’ensemble de
raccordement lorsque les composants de la figure 3 sont assemblés ;
[32] [Fig. 5] illustre une représentation de l’ensemble de raccordement de la figure 4, en vue de dessus ;
[33] [Fig. 6] illustre l’interface de raccordement en deux parties visibles sur la
figure 3 ;
[34] [Fig. 7] illustre l’ensemble de raccordement par une vue de dessus et par une vue en coupe selon la ligne de coupe droite B-B identifiée dans la vue de dessus ;
[35] [Fig. 8] illustre l’ensemble de raccordement par une vue de dessus et par une vue en coupe selon la ligne de coupe brisée C-C identifiée dans la vue de dessus ;
[36] [Fig. 9] est une représentation schématique d’une application particulière de l’invention avec deux ensembles de raccordement disposés respectivement à chaque extrémité d’un jeu de tubulures, pour le raccordement entre eux de deux organes d’échange de chaleur ;
[37] [Fig. 10] est une représentation schématique permettant d’illustrer à la fois l’application particulière de l’invention conforme à celle illustrée sur la figure 9 et un deuxième mode de réalisation de l’interface de raccordement précédemment illustrée ; et [38] [Fig. 11] est une représentation schématique d’une variante de réalisation de l’interface de raccordement précédemment illustrée.
[39] Pour des conditions de clarté de la description détaillée des brides de
raccordement, un trièdre LVT est illustré sur les figures 3 à 6, de manière à identifier des directions longitudinale L, verticale V, et transversale T.
[40] Par ailleurs, les dénominations « première » et « deuxième » mentionnées durant la description ne désignent pas une notion quantitative mais permet de différencier certains éléments présents en double au sein de l’invention.
[41] La figure 1 illustre un ensemble de refroidissement 1 d’un dispositif de
stockage électrique 2. L’ensemble comporte notamment un organe d’échange de chaleur 4, ici sous la forme d’un échangeur à plaques 6, configuré pour être plaqué sur un boîtier 8 du dispositif de stockage électrique à l’intérieur duquel sont logés par exemple des cellules électrochimiques. L’organe d’échange de chaleur est configuré pour être traversé par un fluide réfrigérant, de type 1234yf ou R134a.
[42] L’ensemble de refroidissement comporte en outre un ensemble de
raccordement 10 permettant de conduire le fluide réfrigérant vers cet organe d’échange de chaleur, l’ensemble de raccordement comportant notamment des tubulures 12 et des brides et interfaces agencées entre ces tubulures et l’organe d’échange de chaleur.
[43] L’ensemble de raccordement 10 selon l’invention est spécifique en ce qu’il comporte au moins un élément flottant 16, c’est-à-dire mobile pour prendre une position d’assemblage déterminée en fonction du jeu dimensionnel des éléments à raccorder.
[44] Plus particulièrement, l’ensemble de raccordement 10 comporte une bride 18 rendue solidaire de l’organe d’échange de chaleur 4 sur lequel on souhaite raccorder les tubulures 12 et une interface de raccordement 20 configurée pour venir être fixée sur la bride, tel que cela va être décrit plus en détails ci-après.
[45] La figure 2 illustre, en vue éclatée, un exemple d’organe d’échange de
chaleur 4, sous forme d’échangeur à plaques à une extrémité duquel une bride 18 est fixée en regard d’orifices de passage de fluide 22. Deux plaques sont ici mises en regard et elles délimitent entre elles, par des structures formant canaux de circulation, un passage pour le fluide réfrigérant qui entre et sort au niveau de la bride 18 après avoir circulé le long d’un chemin s’étendant sur toute la surface des plaques.
[46] On va maintenant décrire plus particulièrement l’ensemble de raccordement selon l’invention, en se référant notamment aux figures 3 à 8 illustrant un premier mode de réalisation.
[47] Tel que décrit précédemment, et tel que cela est particulièrement visible sur la vue éclatée de la figure 3, l’ensemble de raccordement 10 comporte au moins une pluralité de tubulures 12, ici au nombre de deux, une bride 18 rendue solidaire de l’organe d’échange de chaleur 4 sur lequel on souhaite raccorder les deux tubulures, et une interface de raccordement 20 configurée pour venir être fixée sur la bride 18. Et cet ensemble de raccordement 10 est spécifique en que cette interface de raccordement 20 comporte un élément flottant 16.
[48] Les tubulures 12 sont en aluminium cintrés. Il en résulte une rigidité
importante des tubulures par rapport à la souplesse des tubulures flexibles telles qu’elles peuvent être utilisées lorsque d’autres fluides caloporteurs peuvent être utilisés. Les tubulures sont notamment dimensionnées pour pouvoir résister à une pression pouvant aller jusqu’à une cinquantaine de bars.
[49] Au moins en une portion d’extrémité à raccorder 24, les tubulures 12
présentent une forme sensiblement droite, c’est-à-dire s’étendant parallèlement à une droite d’extension vertical V. Cette portion d’extrémité s’étend en direction de la bride solidaire de l’organe d’échange de chaleur.
[50] La bride 18 présente la forme d’un bloc de matière, ici réalisé en aluminium, rendu solidaire de l’organe d’échange de chaleur 4 ici par brasage sans que cela soit limitatif. Dans l’exemple illustré, le bloc formant la bride présente une forme oblongue avec une grande dimension selon un axe longitudinal L.
[51 ] La bride 18 comporte au moins un orifice de raccordement 26 pour chacune des tubulures à raccorder et au moins un orifice de fixation 28 taraudé apte à coopérer avec un organe de fixation, ici des vis de serrage 36 telles qu’illustrées sur la figure 3. [52] Dans l’exemple illustré, la bride comporte deux orifices de raccordement 26 et deux orifices de fixation 28, les orifices de raccordement étant disposés proches des extrémités longitudinales du bloc 30 et les orifices de fixation 28 étant disposés sensiblement au centre du bloc par rapport à la dimension longitudinale de ce bloc et respectivement au voisinage d’un bord transversal de la bride 32.
[53] Le bloc formant la bride 18 présente une première face 34, notamment visible sur la figure 3, apte à être en contact avec l’organe d’échange de chaleur 4. Au moins les orifices de raccordement 26 débouchent sur cette première face 34. Dans l’exemple illustré, les orifices de fixation 28 sont également débouchant mais il convient de noter qu’une telle configuration n’est pas limitative dès lors que la bride 18 est rendue solidaire de l’organe d’échange de chaleur 4 par d’autres moyens que par des vis de serrage amenées à coopérer avec ces orifices de fixation. Notamment, et tel que cela a pu être précisé précédemment, la bride 18 est de préférence brasée sur l’organe d’échange de chaleur et les vis de serrage 36 ne participent qu’à la fixation de l’interface de raccordement 20 sur la bride 18.
[54] Au niveau de la première face 34 de la bride 18, le bord délimitant chaque orifice de raccordement est prolongé par une collerette 38 formant saillie de la première face, de manière à former un organe de positionnement lors de la fixation de la bride 18 sur l’organe d’échange de chaleur 4.
[55] La première face 34 de la bride 18 comporte par ailleurs, autour de chaque orifice de raccordement 26, une gorge annulaire 40 configurée pour recevoir un anneau de brasage 41 permettant le brasage de la bride 18 sur l’organe d’échange de chaleur 4, tel que cela est notamment visible sur les vues en coupe des figures 7 et 8.
[56] Le bloc formant la bride 18 présente une deuxième face 42 opposée à la
première face 34 et destinée à être en regard de l’interface de raccordement 20 lorsque l’ensemble de raccordement est assemblé. Bien entendu, les orifices de fixation 28 et les orifices de raccordement 26 débouchent sur cette deuxième face 42, visible au moins partiellement sur la figure 4. [57] Chaque orifice de fixation 28 est taraudé et sensiblement droit, de diamètre constant d’une face à l’autre de la bride 18.
[58] Chaque orifice de raccordement 26 comporte deux portions 44, 46
consécutives d’une face à l’autre de la bride 18, ces deux portions consécutives présentant des dimensions différentes de sorte qu’un épaulement 48 est ménagé dans l’orifice de raccordement 26. Une première portion 44 de plus grande dimension forme une portion d’accueil qui s’étend depuis la deuxième face 42 jusqu’à l’épaulement 48, cette première portion 44 ayant pour fonction d’accueillir les extrémités libres associées aux tubulures 12, en présentant une dimension, ici un diamètre D1 , de valeur supérieure à celle du diamètre D2 d’un embout monté en bout de la tubulure 12.
[59] Tel que cela est visible sur les vues en coupe des figures 7 et 8 notamment, la bride 18 est positionnée de sorte que les orifices de raccordement 26 débouchant sur la première face 34 de la bride soient alignés verticalement par rapport aux orifices de passage 22 de fluide réfrigérant ménagées dans l’organe d’échange de chaleur 4. La position de la bride 18 par rapport à l’organe d’échange de chaleur 4 est théoriquement fixe, mais on comprend qu’il est possible qu’un jeu dimensionnel apparaisse du fait notamment du jeu de montage dans le positionnement aligné des orifices et des passages et du jeu de fabrication de la bride.
[60] L’interface de raccordement 20 est associée aux tubulures 12 de manière à permettre le raccordement et le maintien en position fiable de celles-ci par rapport à la bride 18 et l’organe d’échange de chaleur 4 associé. L’interface de raccordement 20 comporte selon l’invention une première partie 50 solidaire de l’extrémité de chacune des tubulures 12 et une deuxième partie 52 formant l’élément flottant 16 évoqué ci-dessus, ces deux parties étant mobiles l’une par rapport à l’autre avant l’assemblage de l’interface de raccordement sur la bride, cet assemblage participant à figer la position des deux parties de l’interface de raccordement 20.
[61] La première partie 50 consiste en au moins un embout 54 configuré pour être solidaire de chaque portion d’extrémité correspondante des tubulures. Dans l’exemple illustré, la première partie 50 de l’interface de raccordement 20 consiste en deux embouts 54 séparés et respectivement solidaires d’une portion d’extrémité 24 d’une tubulure 12.
[62] Plus particulièrement, la première partie 50 est configurée de manière à
présenter un passage 55 entre les embouts 54.
[63] Chaque embout 54 est brasé sur la portion d’extrémité 24 d’une tubulure de manière à former un sous ensemble monobloc, en ce sens que l’embout 54 et la tubulure 12 ne peuvent être séparés sans destruction de l’un ou de l’autre.
Chaque embout présente une base 56 de forme annulaire, qui est brasée autour de la tubulure et un tube creux 58 s’étendant en saillie de la base, au centre de celle-ci.
[64] La base 56 de l’embout présente un diamètre d’une première dimension D3, et elle présente une surface d’appui 60 en saillie de laquelle le tube creux 58 est formé, la surface d’appui étant tournée vers l’extrémité de la tubulure et destinée à être en regard de la bride lorsque l’ensemble de raccordement 10 est assemblé. La base présente par ailleurs une surface de contact 62 tournée à l’opposé de la surface d’appui et destinée à être en contact de la deuxième partie 52 formant l’élément flottant lors de l’assemblage de l’ensemble de
raccordement.
[65] Le tube creux 58 de l’embout prolonge verticalement la portion d’extrémité 24 de la tubulure à raccorder et il présente une forme sensiblement conique avec un diamètre allant en diminuant au fur et à mesure de son éloignement de la base 56 de manière à faciliter l’insertion du tube dans l’orifice de raccordement 26 correspondant de la bride 18.
[66] La deuxième partie 52 consiste en un bloc de matière présentant ici une
forme générale oblongue, ledit bloc étant traversé par un nombre d’ouvertures 64, 66 égal au nombre de tubulures à raccorder à l’organe d’échange de chaleur, ainsi que par des alésages de fixation 68 ici au nombre de deux. Ces ouvertures et alésages sont traversant en ce sens qu’ils s’étendent verticalement d’une face à l’autre du bloc formant la deuxième partie.
[67] On peut notamment distinguer sur cet élément flottant 16 formé par la
deuxième partie une face externe 70 tournée à l’opposé de la bride, et une face interne 72 opposée destinée à être en regard des embouts formant la première partie 50 de l’interface de raccordement 20.
[68] De façon similaire à ce qui a été décrit précédemment pour la bride 18, la deuxième partie 52 de l’interface de raccordement 20 présente une forme oblongue et les ouvertures 64, 66 sont disposées à chaque extrémité
longitudinale du bloc tandis que les alésages de fixation 68 sont disposés au centre du bloc par rapport à la grande dimension de la forme oblongue, c’est-à- dire la dimension longitudinale, ici respectivement au voisinage d’un bord transversal du bloc.
[69] Les ouvertures 64, 66 sont respectivement associées au passage d’une
tubulure 12 au travers de cette deuxième partie 52. De manière à former un élément flottant notamment par rapport à ces tubulures, les ouvertures 64, 66 présentent une dimension longitudinale et une dimension transversale, c’est-à- dire dans les directions perpendiculaires à la direction d’allongement de la portion d’extrémité de la tubulure correspondante, qui sont plus grandes que le diamètre des tubulures 12.
[70] A titre d’exemple, tel qu’illustré sur la figure 5, la dimension longitudinale de l’ouverture D4 est plus grande que le diamètre de la tubulure D5 correspondante d’une valeur Ad permettant le débattement selon cette direction longitudinale. Ainsi, une fois la deuxième partie 52 de l’interface de raccordement 20 enfilée autour des tubulures 12, un déplacement de cette deuxième partie formant l’élément flottant 16 est permis selon les deux directions perpendiculaires à l’axe d’allongement de la tubulure au niveau de son extrémité coopérant avec l’interface de raccordement. Par ailleurs, on comprend que cette deuxième partie 52 peut, avant l’assemblage définitif de l’ensemble de raccordement et l’utilisation de l’organe de fixation formé ici par les vis de serrage 36, coulisser le long des tubulures selon la direction verticale, jusqu’à rencontrer une portion coudée 74 de la tubulure.
[71 ] Dans le premier mode de réalisation illustré sur les figures 3 à 8, l’élément flottant 16 prend la forme d’un crochet, avec une première ouverture 64 qui présente un profil fermé et une deuxième ouverture 66 qui présente un profil ouvert sur un bord transversal 76 de sorte que la tubulure peut être dégagée de l’ouverture par ce bord transversal.
[72] Tel que cela a été précisé précédemment, le diamètre interne D4 de la
première ouverture 64 est d’une valeur supérieure à celle du diamètre D5 de la tubulure correspondante de manière à permettre un jeu de déplacement entre l’élément flottant 16 d’une part et les tubulures 12 et les embouts associés d’autre part. Et le bord 78 délimitant la première ouverture 64 forme une butée de fin de course au déplacement de l’élément flottant 16 formé par la deuxième partie 52 par rapport aux tubulures 12, et ce dans les deux sens des deux directions perpendiculaires à la direction d’allongement de la portion d’extrémité 24 de la tubulure correspondante.
[73] Tel qu’illustré sur la figure 3, la deuxième ouverture 66 débouche sur un bord transversal 76 du bloc. En d’autres termes, une rainure 80 est formée dans le prolongement de la deuxième ouverture depuis ce bord transversal, la section de passage étant agrandie dans la rainure 80 par rapport à la deuxième ouverture 66.
[74] Il résulte de cette forme en crochet que la deuxième partie 52 de l’interface de raccordement 20 est apte à pivoter autour d’un axe formé par le contact linéaire entre la première ouverture 64 à profil fermé et la tubulure correspondante 12. Il est ainsi possible de pivoter l’élément flottant 16 une fois celui-ci enfilé autour des tubulures 12, lors d’une étape de l’assemblage lors de laquelle on doit réaliser le brasage des embouts sur les tubulures.
[75] L’ensemble de raccordement 10 comporte par ailleurs une pluralité de joints formant dispositif d’étanchéité 82 à la jonction entre la bride 18 et l’interface de raccordement 20. Ces joints sont particulièrement visibles sur la figure 3 en une vue éclatée, ainsi que sur les figures 6 à 8. Pour illustrer la mise en place d’un joint d’étanchéité entre les brides, un seul de ces joints a été illustré sur la figure 6.
[76] Chaque joint est un joint plat comportant une armature métallique annulaire 84 et un élément déformable élastiquement 86, de type caoutchouc, agencé sur le pourtour interne 88 de l’armature annulaire. L’élément déformable est troué en son centre, ce trou 90 étant dimensionné pour pouvoir être emmanché autour du tube 58 formant saillie de l’embout 64 rendu solidaire de l’extrémité d’une tubulure 12. L’élément déformable élastiquement 86 est surmoulé sur l’armature métallique et une zone de jonction entre l’élément déformable élastiquement 86 et l’armature métallique 84 forme un bourrelet annulaire 92.
[77] Afin d’assurer l'étanchéité malgré un mouvement des embouts dans les deux directions perpendiculaires à la direction d’allongement des tubulures, chaque joint plat est surdimensionné avec une partie interne formée par l’élément déformable élastiquement 86 qui est suffisamment grande pour que le bourrelet annulaire 92 soit toujours enserré entre la bride 18 et l’embout 54 correspondant.
[78] Les vis de serrage 36 formant organe de fixation sont dimensionnées pour traverser la deuxième partie 52 de l’interface de raccordement, respectivement à travers un des alésages de fixation 68, et pour venir coopérer avec un orifice de fixation taraudé 28 formé dans la bride 18, avec une tête de vis 94 qui est apte à venir en appui sur la face externe 70 de l’élément flottant formé par la deuxième partie 52 de l’interface de raccordement 20. On comprend que lorsque les vis sont serrées, l’élément flottant est poussé par la tête de vis 94 contre la première partie 50 de l’interface de raccordement 20 et cet ensemble est simultanément plaqué contre la bride 18, en réalisant simultanément l’emprisonnement des joints formant dispositif d’étanchéité 82 entre la bride 18 et l’interface de raccordement 20 et le blocage du mouvement relatif entre les deux parties 50, 52 de l’interface de raccordement.
[79] On va maintenant décrire un procédé de raccordement pour illustrer l'intérêt de l’invention d’avoir au moins deux tubulures indépendantes, contrairement aux solutions de l’art antérieur où chaque tubulure est directement brasée sur une bride configurée à être soudée ou vissée sur une bride correspondante de l’organe d’échange de chaleur.
[80] Tout d’abord, la bride 18 est rendue solidaire de l’organe d’échange de
chaleur 4, par exemple par brasage. Tel que cela est visible sur les figures 7 et 8, la bride 18 est à cet effet positionnée par rapport à l’organe d’échange de chaleur 4 et les orifices de passage 22 par lesquels le fluide réfrigérant doit entrer dans les plaques formant ici l’organe d’échange de chaleur, les organes de positionnement 38 faisant saillie de la première face 34 de la bride 18 étant insérés dans les orifices de passage. La bride prend ainsi une position figée, avec un entraxe entre les orifices de passage.
[81] Par la suite, l’interface de raccordement 20 associée aux tubulures 12 va être fixée sur la bride 18 en assurant que l’entraxe entre les tubulures 12 et les embouts 54 qui les prolongent soit égal à l’entraxe entre les orifices de passage 22, afin de ne pas avoir à générer des efforts sur les tubulures pour les forcer à entrer.
[82] Dans un premier temps, on dispose chacune des parties de l’interface de raccordement par rapport aux tubulures. L’élément flottant 16 formé par la deuxième partie 52 est tout d’abord enfilé autour des tubulures 12. Dans l’exemple illustré où l’élément flottant présente la forme d’un crochet, seule la première ouverture 64 au profil circulaire fermé est enfilée autour d’une tubulure 12. L’élément flottant est coulissé le long de la ou des tubulures de manière à dégager la portion d’extrémité de chaque tubulure.
[83] La forme en crochet peut permettre de faire pivoter l’élément flottant 16
autour de la première ouverture 64, notamment dans le cas où le cintrage des tubulures 12 ne rend pas possible le fait de remonter suffisamment cet élément flottant pour dégager l’extrémité des tubulures et permettre le brasage des embouts sur ces extrémités.
[84] Puis les embouts 54 sont rendus solidaires, ici par brasage ou de manière alternative par exemple par collage, de la portion d’extrémité 24 des tubulures 12. Les tubes 58 des embouts 54 forment une saillie prolongeant les tubulures, à l’opposé de celles-ci. Enfin, les joints formant dispositif d’étanchéité 82 sont respectivement emmanchés autour des tubes 58 des embouts 54.
[85] Il convient alors dans un deuxième temps de fixer l’interface de raccordement 20 sur la bride 18. Tout d’abord, on positionne chacun des embouts 54 dans les orifices de raccordement 26 débouchant sur la deuxième face 42 de la bride, et donc plus particulièrement dans la portion d’accueil 44 de chaque orifice de raccordement 26. [86] L’intérêt d’avoir des tubulures indépendantes, c’est à dire rendues respectivement solidaires d’un embout qui leur est propre et non pas sur une bride solide et commune à toutes les tubulures, est de pouvoir gérer la mise en place des tubulures indépendamment de l’une par rapport à l’autre. Ainsi, le défaut de parallélisme d’un organe d’échange de chaleur à l’autre peut être compensé en plaçant indépendamment chaque tubulure et son embout associé dans la portion d’accueil qui lui correspond. On peut ainsi faire correspondre, par un mouvement indépendant de chaque tubulure, l’entraxe entre les tubulures et l’entraxe entre les orifices de raccordement sans avoir à forcer sur les tubulures pour les écarter ou les rapprocher l’une de l’autre pour s’adapter à l’entraxe entre les orifices de raccordement.
[87] Par ailleurs, le fait que les portions d’accueil de chaque orifice présentent des dimensions supérieures à celles de chaque l’embout permet à chaque embout de bouger dans les directions perpendiculaires à l’axe d’allongement des tubulures une fois installé dans les orifices de la bride et cela permet de compenser le défaut de position des organes d’échange de chaleur que l’on souhaite
raccorder.
[88] Le fait que la deuxième partie de l’interface de raccordement forme un
élément flottant non encore solidaire des embouts avec des ouvertures de dimensions plus grandes que celles des tubulures permet à ces tubulures de se déplacer à l’intérieur des ouvertures et de pouvoir prendre sans entrave une position alignée verticalement avec les orifices de raccordement.
[89] Lors de cette mise en position de l’interface de raccordement sur la bride, les joints d’étanchéité prennent position contre la deuxième face de la bride. Tel que cela a été précisé, les joints d’étanchéité sont dimensionnés pour que le bourrelet formant la jonction entre armature métallique et matériau déformable
élastiquement type caoutchouc soit en appui contre la deuxième face de la bride, même dans une position extrême des embouts contre un bord délimitant la première portion de l’orifice de raccordement correspondant, tel qu’illustré sur les figures 7 et 8.
[90] Dans un dernier temps, les deux parties 50, 52 formant l’interface de
raccordement 20 sont rendues solidaires l’une de l’autre par le vissage des vis de serrage 36 dans la bride 18. Il convient pour cela que l’élément flottant 16 formé par la deuxième partie 52 de l’interface de raccordement soit déplacé dans le plan longitudinal et transversal, perpendiculairement à la direction d’allongement des tubulures pour aligner verticalement chacun des alésages de fixation 68 de l’élément flottant de l’interface de raccordement 20 avec les orifices de fixation 28 de la bride 18.
[91] Dans ce positionnement des deux parties de l’interface de raccordement mobiles l’une par rapport à l’autre pour prendre une position d’assemblage dans laquelle chaque alésage de fixation 68 est en regard d’un orifice de fixation 28, il convient de noter que la deuxième partie 52 formant l’élément flottant est également positionné de manière à ce que chaque alésage de fixation 68 de la deuxième partie mobile soit en regard du passage 55 ménagé entre les embouts 54 au niveau de la première partie 50 fixe pour pouvoir permettre l’insertion des vis de serrage 36.
[92] En d’autres termes, l’ensemble de raccordement 10 est configuré de telle sorte que dans cette position d’alignement des alésages 68 et des orifices 28, visible notamment sur les figures 5, 7 et 8, les joints formant dispositif
d’étanchéité 82 sont dimensionnés de telle sorte que le contour périphérique externe 89 de l’armature métallique affleure avec les tiges des vis de serrage 36 sans gêner leur serrage, même dans une position extrême des embouts
(représentée en pointillés sur les figures 7 et 8) dans la portion d’accueil correspondante de la bride.
[93] Le serrage de la vis implique un appui de la tête de vis 94 sur la face externe 70 de la deuxième partie de l’interface de raccordement et tel qu’expliqué précédemment un plaquage en cascade de cette deuxième partie 52 de l’interface de raccordement sur la première partie 50 de l’interface de
raccordement et un plaquage de cette première partie 50 de l’interface de raccordement contre la bride 18. Ce serrage implique que le bourrelet annulaire 92 des joints formant dispositif d’étanchéité 82 est enserré entre la bride et l’interface de raccordement ce qui tend à compresser l’élément déformable élastiquement 86 contre le tube 58 de l’embout 54 correspondant et ce qui tend ainsi à assurer l’étanchéité de l’ensemble de raccordement. La partie flottante 16 formant deuxième partie 52 de l’interface de raccordement est ainsi placée au- dessus des embouts 54 formant première partie 50 de l’interface de
raccordement 20 de manière à faire appui sur ces embouts et compresser les joints afin d’assurer l'étanchéité au passage de fluide tout en laissant les tubulures 12 se déplacer au sein de cette partie flottante 16 pour compenser le défaut de positionnement entre tubulures 12 et bride 18 solidaire de l’organe d’échange de chaleur.
[94] On va maintenant décrire différentes variantes et modes de réalisation en référence aux figures 9 à 11.
[95] La figure 9 est une représentation schématique d’une application particulière de l’invention avec deux ensembles de raccordement disposés respectivement à chaque extrémité d’un jeu de tubulures, pour le raccordement entre eux de deux organes d’échange de chaleur. En d’autres termes, chacune des tubulures est équipée à chacune de ses portions d’extrémité d’un ensemble de raccordement. Dans l’exemple illustré, les ensembles de raccordement sont identiques et prennent la forme d’un ensemble de raccordement 10 tel que précédemment décrit. Une telle application à deux ensembles de raccordement est notamment prévue pour des systèmes de refroidissement où plusieurs organes d’échange de chaleur sont agencés en série et que des tubulures sont disposées entre deux organes d’échange de chaleur successifs.
[96] Cette figure 9 permet par ailleurs de rendre visible avec un autre angle de vue l’intérêt du surdimensionnement des ouvertures 64 de l’élément flottant par rapport au dimensionnement correspondant des tubulures 12. Dans ce qui a été précédemment illustré, il était mis en avant des exemples où le déplacement de la tubulure dans l’orifice correspondant était essentiellement longitudinal pour permettre un rattrapage de jeu longitudinal. Dans l’exemple illustré sur la figure 9, il est rendu visible un cas pratique dans lequel, pour un premier ensemble de raccordement, les embouts 54 disposés dans le prolongement des tubulures sont décalés d’un jeu j1 par rapport à l’axe de révolution des orifices de raccordement 26 dans un premier sens par rapport à la direction transversale et dans lequel, pour le deuxième ensemble de raccordement, les embouts 54 disposés dans le prolongement des tubulures sont décalés d’un jeu j2 par rapport à l’axe de révolution des orifices de raccordement 26 dans un deuxième sens opposé par rapport à la direction transversale. La possibilité de translation de chaque tubulure dans l’orifice 64 correspondant formée dans l’élément flottant de l’interface de raccordement permet d’ajuster l’alignement des embouts dans les orifices de raccordement, puis de repositionner l’élément flottant sans contraindre les tubulures pour aligner les alésages et les orifices de fixation.
[97] La figure 10 illustre également l’application particulière avec deux ensembles de raccordement disposés respectivement à chaque extrémité d’un jeu de tubulures, pour le raccordement entre eux de deux organes d’échange de chaleur. Cette figure 10 illustre également un deuxième mode de réalisation dans lequel un premier ensemble de raccordement 101 est conforme en tout point à ce qui vient d’être décrit dans le premier mode de réalisation et dans lequel, à l’autre extrémité des tubulures, un deuxième ensemble de raccordement 102 se distingue du premier ensemble de raccordement par la forme de l’élément flottant de l’interface de raccordement 20.
[98] Plus particulièrement l’élément flottant du deuxième ensemble de
raccordement ne présente plus une forme de crochet avec un orifice à profil ouvert, mais forme une bride flottante 104 avec deux orifices à profil fermé. On comprend que ce deuxième ensemble de raccordement peut présenter deux orifices à profil fermé car le cintrage des tubulures est sensiblement le même d’une tubulure à l’autre au voisinage de ce deuxième ensemble de raccordement. Dès lors, la disposition des tubulures permet un déplacement suffisant de l’élément flottant, de sorte que le pivotement de l’élément flottant et donc la forme en crochet n’est pas nécessaire.
[99] Le procédé de montage est le même que celui décrit précédemment, mais un tel élément flottant ne peut être mis en oeuvre que si la forme des deux tubulures permet un dégagement en translation suffisamment long de l’élément flottant pour permettre le brasage des embouts sur la bride.
[100] La figure 11 illustre une variante de réalisation dans laquelle l’ensemble de raccordement 10 est configuré pour permettre le raccordement à l’organe d’échange de chaleur de trois tubulures au lieu de deux tubulures dans ce qui a été précédemment décrit. L’ensemble de raccordement présente la même configuration par rapport à ce qui a été décrit pour le deuxième ensemble de raccordement de la figure 10, à savoir l’ensemble de raccordement avec la bride 18 et l’interface de raccordement 20 dont la deuxième partie 52 formant l’élément flottant est équipée d’ouvertures 64 à profil fermé.
[101 ] Il résulte de cette configuration que les tubulures 12 doivent présenter une première portion coudée 74 suffisamment éloignée de leur extrémité libre pour permettre le coulissement de l’élément flottant le long des tubulures. Et il convient de noter que le nombre d’organes de fixation, ici des vis de serrage 36, est plus important du fait de l’augmentation de la dimension longitudinale de la bride et de l’interface de raccordement correspondante.
[102] Bien entendu, le nombre d’embouts rendus solidaires de façon indépendante de chacune des extrémités des tubulures passant à travers une ouverture 64 de l’élément flottant est lui aussi augmenté, restant égal au nombre de tubulures, c’est-à-dire ici égal à trois.
[103] Il résulte de ce qui vient d’être décrit qu’un intérêt de l’invention est de
permettre un assemblage simple et sans ou avec peu d’efforts, tout en évitant de contraindre les tubulures dans des proportions risquant de les détériorer.
L’utilisation d’un ensemble de raccordement tel qu’il vient d’être décrit selon les deux modes de réalisation ou toute combinaison de ces deux modes de réalisation est d’autant plus avantageuse que les tubulures sont courtes, étant entendu qu’il est d’autant plus difficile de les contraindre sans les endommager.
[104] L'invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici, et elle s'étend également à tous moyens ou configurations équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens. En d’autres termes, les deux modes de réalisation décrits ci-dessus ne sont nullement limitatifs et on pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques mentionnées dans ce document, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Interface de raccordement (20) d’un ensemble de raccordement (10) de tubulures de fluide réfrigérant dans un ensemble de refroidissement d’un dispositif de stockage électrique de véhicule automobile, l’ensemble de
raccordement (10) comportant au moins une bride (18) rendue solidaire d’un organe d’échange de chaleur (4), ladite interface de raccordement (20) étant agencée au niveau de portions d’extrémité (24) de tubulures de fluide réfrigérant à raccorder audit organe d’échange de chaleur,
caractérisée en ce que l’interface de raccordement (20) comporte une première partie (50) solidaire de l’extrémité de chacune des tubulures (12) et une deuxième partie (52) montée libre autour des tubulures, la deuxième partie comportant des ouvertures (64, 66) de passage des tubulures dimensionnées pour permettre un jeu de déplacement relatif entre elles des deux parties (50, 52) de l’interface de raccordement (20), au moins dans un plan perpendiculaire à une direction
d’allongement des portions d’extrémité des tubulures, l’interface de raccordement (20) étant configurée pour coopérer avec un organe de fixation (36) apte à figer la position des deux parties l’une par rapport à l’autre.
[Revendication 2] Interface de raccordement (20) selon la revendication
précédente, caractérisée en ce que la première partie (50) comporte une pluralité d’embouts (54) respectivement fixés à une extrémité d’une tubulure (12), chaque embout présentant une surface de contact (62) formant butée au déplacement de la deuxième partie (52).
[Revendication 3] Interface de raccordement (20) selon la revendication
précédente, caractérisée en ce que la deuxième partie (52) comporte au moins un alésage de fixation (68) et en ce que la première partie (50) est configurée de manière à présenter un passage (55) entre les embouts (54), les deux parties étant mobiles l’une par rapport à l’autre pour prendre une position d’assemblage dans laquelle l’alésage de fixation est en regard du passage entre les embouts.
[Revendication 4] Interface de raccordement (20) selon l’une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que chaque embout (54) présente un tube creux (58) prolongeant la tubulure correspondante pour le passage du fluide réfrigérant, le tube creux (58) étant apte à être logé dans un orifice de raccordement (26) formé dans la bride (18) correspondante de l’ensemble de raccordement.
[Revendication 5] Interface de raccordement (20) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la deuxième partie (52) comporte une première ouverture (64) de passage d’une première tubulure qui présente un profil fermé et une ouverture (66) de passage (66) d’une deuxième tubulure qui présente un profil ouvert.
[Revendication 6] Ensemble de raccordement (10) comportant au moins une bride (18) rendue solidaire d’un organe d’échange de chaleur (4) et une interface de raccordement (20) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un organe de fixation (36) de l’interface de raccordement (20) dans la bride (18) configuré pour plaquer simultanément les deux parties (50, 52) de l’interface de raccordement l’une contre l’autre et l’ensemble de cette interface de raccordement (20) contre la bride (18).
[Revendication 7] Ensemble de raccordement (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’il comporte au moins une vis de serrage (36) formant organe de fixation dont une tête (94) est en appui contre une face externe (70) de la deuxième partie (52) de l’interface de raccordement (20) et dont un corps fileté est apte à coopérer avec un orifice de fixation (28) taraudé de la bride, la première partie (50) de l’interface de raccordement étant disposée entre la bride (18) et la deuxième partie (52) de l’interface de raccordement.
[Revendication 8] Ensemble de raccordement (10) selon l’une des revendications 6 ou 7, dans lequel l’interface de raccordement (20) est selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bride (18) comporte au moins un orifice de raccordement (26) qui présente une portion d’accueil (44) dont la dimension dans une direction perpendiculaire à la direction d’allongement de la portion d’extrémité de la tubulure correspondante est supérieure à la dimension correspondante du tube creux (58) de l’embout (54) qui est logé dans cette portion d’accueil (44).
[Revendication 9] Ensemble de raccordement (10) selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu’au moins un dispositif d’étanchéité (82) est agencé entre l’interface de raccordement (20) et la bride (18), autour d’au moins une des tubulures (12). [Revendication 10] Ensemble de raccordement (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif d’étanchéité (82) comporte une plaque d’armature annulaire métallique (84) surmoulée d’un élément déformable élastiquement (86), une zone de jonction entre l’élément déformable et armature formant un bourrelet annulaire (92), ledit élément déformable élastiquement étant dimensionné de manière à ce que ce bourrelet annulaire soit toujours enserré entre la bride (18) et la première partie (50) de l’interface de raccordement.
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