EP4581320A1 - Systeme de connexion fluidique pour un echangeur de chaleur - Google Patents

Systeme de connexion fluidique pour un echangeur de chaleur

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Publication number
EP4581320A1
EP4581320A1 EP23762192.5A EP23762192A EP4581320A1 EP 4581320 A1 EP4581320 A1 EP 4581320A1 EP 23762192 A EP23762192 A EP 23762192A EP 4581320 A1 EP4581320 A1 EP 4581320A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stud
connection system
ear
tubing
heat exchanger
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.)
Pending
Application number
EP23762192.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Christophe Denoual
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 EP4581320A1 publication Critical patent/EP4581320A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • 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
    • 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
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    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F2275/146—Fastening; Joining by using form fitting connection, e.g. with tongue and groove with bayonet connections
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    • F28F2275/20—Fastening; Joining with threaded elements

Definitions

  • the present invention relates to the field of cooling circuits in particular for motor vehicles and relates more precisely to a fluid inlet or outlet connection system making it possible to connect a heat exchanger to such a circuit.
  • the heat exchangers fitted to the air conditioning loops of vehicles are arranged to allow the adjacent circulation in two separate spaces of two different fluids, so as to carry out a heat exchange between these fluids, without mixing them.
  • the fluids circulate under pressure.
  • connection block limits the design possibilities, in particular the shape of the orifices in the connection block. It is indeed difficult to machine non-straight holes in the connection block.
  • the orifices of the plate bundle collector take up a significant amount of space in the corners of the cheek 6, the surface of the connection block that must be brazed to the edges of the corners of the cheek 6 may prove insufficient to carry out this brazing.
  • the current manufacture of the connection blocks of such heat exchangers requires heavy and complex brazing tools, in particular for brazing together the bundles of such heat exchangers with their connection blocks, due to the size of the brazing furnace required. and solder brackets which must be adapted to the different locations and connection blocks to allow their assembly on the harnesses. The number of plates in the bundle is then limited to allow flat brazing of the device.
  • the present invention at least partly remedies the drawbacks of the prior art, by providing a connection system for a heat exchanger, a heat exchanger and a method of assembling the connection system according to the invention, which allow a great freedom of design of the fluidic connections of the heat exchanger.
  • connection system for a heat exchanger, the connection system comprising:
  • a tube mounted watertight on the metal structure, forming a connection with the fluid inlet or outlet port, the tube comprising at least one ear,
  • FIG. 4 represents in perspective a connection system according to the invention, in the first embodiment of the invention.
  • FIG. 6 represents in perspective a connection system according to the invention in a second embodiment of the invention
  • the studs 26 and 28 serve to position a tube 34 of the connection system 20 according to the invention, shown in Figure 4, on the complementary plate 24.
  • the tube 34 has two ears 342 and 344 in which are inserted respectively the stud 28 and the stud 26.
  • the tubing 34 is preferably made of synthetic material, that is to say from polymers (plastic material). Alternatively, the tubing 34 is made of aluminum or another metal.
  • the plate Additional 24 is not necessary.
  • the metal studs allowing the tubing to be positioned are therefore directly brazed or welded to the cheek 22.
  • the tube 34 comprises a base portion 346, as shown in Figure 5, and a connection portion 348 extending axially the base portion 346.
  • axially we mean in an axial direction parallel to the longitudinal direction of the studs 26, 28, that is to say in the direction of flow of the refrigerant fluid in the tubing 34.
  • the base portion 346 is pressed against the complementary plate 24 via a sealing member (not shown), in particular a seal mounted in a groove 345 dug in the contact surface of the base portion 346 with the complementary plate 24.
  • the sealing member is an overmolding made on this contact surface.
  • the internal section of the base portion 346 is identical or substantially identical to the shape of the orifice 32, that is to say that the internal section of the base portion 346 and orifice 32 overlap exactly, or within one or two millimeters.
  • This internal section extends over a height, that is to say in the axial direction, of 2.5 to 13 millimeters from the external surface of the base portion 346 on which the sealing member is mounted, up to the connection portion 348.
  • the internal section of the base portion 346 is triangular, while the internal section of the connection portion 348 is circular.
  • These internal sections of the connection portion 348 and the base portion 346 are connected by a wall substantially orthogonal to the axial direction, so as to form a pre-chamber inside the portion of base 346.
  • substantially orthogonal we mean orthogonal with a tolerance of plus or minus five degrees of deviation with a strictly orthogonal direction. This pre-chamber makes it possible to improve the distribution of the refrigerant fluid in the plate bundle of the heat exchanger.
  • the internal section of the base portion 346 is of a different shape, for example rectangular or circular.
  • the connection portion 348 being intended to receive a hose, the end of which is made of aluminum and has a seal, the shape of the section of the connection portion 348 is preferably circular.
  • the connection system 20 comprises a device 40 for maintaining the tubing 34 in compression against the complementary plate 24, as shown in Figure 4
  • This device for maintaining compression 40 comprises, in this first embodiment of the invention, two clips 36 and 38.
  • the arms of each of these clips 36, 38 are housed at the same time in each of the respective ears 344 and 342 , and in respective circular grooves 282 and 262 of the studs 28 and 26, these circular grooves being visible in Figure 2.
  • the two arms of each clip 36, 38 are mounted by sliding in two through orifices 3442 (visible Figure 5) of each of the ears 344 and 342, once these are mounted on the studs 26, 28.
  • the free ends of the arms of the clips 36, 38 are folded, as visible in Figure 4, which makes it possible to lock maintaining the tubing 34 in compression on the complementary plate 24.
  • the device for maintaining compression 40 includes a threaded hole 284 on the stud 28.
  • the hose connecting to the tubing 34 has a protrusion , for example an ear, which a screw (not shown) of the compression maintaining device 40 passes through by screwing into the threaded hole 284.
  • This screw therefore makes it possible to hold the hose against the tubing 34 which maintains it in compression against the complementary plate 24.
  • this screw presses the protrusion of the hose against a surface 3422 of the ear 342.
  • the ear 342 extends axially up to the complementary plate 24 to allow this compression of the hose against the ear 342, to compress the ear 342 against the complementary plate 24.
  • An orifice 347 in the ear 342 of the tubing 34 makes it possible to angularly position the protrusion of the hose on the ear 342 to allow this screwing, the protrusion of the hose comprising a positioning pin complementary to this orifice 347.
  • connection system 20 forming a fluid connection with the orifice 30, includes a compression maintaining device similar to the compression maintaining device 40.
  • the compression holding device 40 comprises only one of the clips 36, 38, or only the threaded hole 284 and the screw for holding the hose against the ear 342, or a threaded hole in each of the studs 26 , 28, these threaded holes each cooperating with a protrusion and a screw holding the hose against the ear 342, or a combination of these possibilities.
  • connection system 20 a method of assembling the connection system 20 according to the invention, relative to the first embodiment of the invention, on a bundle of plates of a heat exchanger, relative to the tubing 34 only for simplicity. This process includes the following steps:
  • the first step is the positioning of the complementary plate 24 on the cheek 22 of the heat exchanger using the collars 222 and 224.
  • the next step is the brazing of the heat exchanger equipped with the cheek 22 on which the complementary plate 24 and the studs 26, 28 are positioned.
  • the assembly cheek 22, complementary plate 24 and studs 26, 28 is positioned on the heat exchanger plate bundle.
  • the next step is the positioning of the tubing 34 on the orifice 32 by inserting the studs 28, 26 into the respective ears 344, 342.
  • the next step is the compression of the ears 344, 342 along the studs 28, 26 and the blocking along these studs 28, 26, of these ears held in compression, by mounting the respective clips 38, 36 in the through holes 3442 of the ears 344 and 342 and in the circular grooves 282 and 262.
  • the next step is locking this compression support by folding the free ends of the clips 28, 36.
  • the last step is possibly a check of the tightness of the connection system 20.
  • the first steps are of course the positioning of the studs in the collars 222, 224, then the brazing of the heat exchanger equipped with the cheek 22 and the studs 26 , 28.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Système de connexion fluidique pour un échangeur de chaleur La présente invention concerne un système de connexion (20) pour un échangeur de chaleur, comportant : - une structure métallique (22, 24) comportant un orifice d'entrée ou de sortie de fluide, - une tubulure (34) montée étanche sur la structure métallique (22, 24), formant un raccord avec l'orifice (32), la tubulure (34) comportant au moins une oreille (342, 344), - un dispositif de maintien en compression (40) de la tubulure (34) contre la structure métallique (22, 24), le dispositif de maintien en compression (40) comportant au moins un plot (28, 26) traversant l'oreille (342, 344) et solidaire de la structure métallique (22, 24), et au moins un élément de blocage (38, 36) de l'oreille (342, 344) le long du plot (28, 26), le plot (28, 26) comportant au moins un logement (284, 282, 262) dans lequel l'au moins un élément de blocage (38, 36) est logé.

Description

SYSTEME DE CONNEXION FLUIDIQUE POUR UN ECHANGEUR DE
CHALEUR
La présente invention se rapporte au domaine des circuits de refroidissement notamment pour véhicules automobiles et concerne plus précisément un système de connexion d’entrée ou de sortie d’un fluide permettant de relier un échangeur de chaleur à un tel circuit.
Les échangeurs de chaleur équipant les boucles de climatisation des véhicules sont agencés pour permettre la circulation adjacente en deux espaces séparés de deux fluides différents, de manière à réaliser un échange de chaleur entre ces fluides, sans les mélanger. Au sein des échangeurs de chaleur et des circuits thermodynamiques auxquels ils sont rattachés, les fluides circulent sous pression.
Un tel échangeur 2 est représenté sur la figure 1 . Il est constitué d’un faisceau de plaques d’échange de chaleur et de connexions fluidiques 8, 10 rattachant ce faisceau aux circuits avec lesquels est connecté l’échangeur. Alors que le faisceau est standard pour son utilisation dans plusieurs véhicules, les connexions fluidiques sont spécifiques à chaque conception de circuit de refroidissement destiné à un modèle de véhicule particulier.
Actuellement, les connexions fluidiques 8 destinées au fluide réfrigérant circulant dans un tel échangeur forment un bloc de connexion en aluminium brasé sur une joue 6 de l’échangeur 2, cette joue étant une plaque externe métallique de l’échangeur 2 bordant le faisceau de plaques, lui-même agencé dans un carter 4 en aluminium. Sur la figure 1 , les connexions fluidiques 8 sont des orifices cylindriques dans le bloc de connexion, dans lesquels viennent s’insérer des durites avec un embout en aluminium muni d’un joint d’étanchéité. Ce bloc de connexion peut être adapté à un circuit de refroidissement spécifique d’un véhicule, notamment la disposition des orifices dans le bloc de connexion peut être différente.
Néanmoins, la réalisation de ce bloc de connexion par usinage limite les possibilités de conception, notamment de forme des orifices dans le bloc de connexion. Il est en effet difficile d’usiner des orifices non droits dans le bloc de connexion. De plus, lorsque les orifices du collecteur de faisceau de plaques prennent une place importante dans les coins de la joue 6, la surface du bloc de connexion que l’on doit braser sur les bords des coins de la joue 6 peut s’avérer insuffisante pour effectuer ce brasage. Enfin, la fabrication actuelle des blocs de connexion de tels échangeurs de chaleur nécessite des outils de brasage lourds et complexes, notamment pour braser ensemble les faisceaux de tels échangeurs de chaleur avec leurs blocs de connexion, en raison de la dimension du four de brasage nécessaire et des supports de brasage qui doivent être adaptés aux différents emplacements et blocs de connexion pour permettre leur assemblage sur les faisceaux. Le nombre de plaques du faisceau est alors limité pour permettre un brasage à plat du dispositif.
Ces différentes contraintes limitent donc les différentes conceptions possibles des agencements de blocs de connexion sur un tel échangeur de chaleur.
Il existe donc un besoin d’une connexion flexible, simple et facile à fabriquer, d’un bloc de connexion de fluide réfrigérant sur un échangeur de chaleur, qui permette de faciliter l’adaptation des orifices du bloc de connexion aux différents orifices des collecteurs d’échangeurs de chaleur et aux spécificités des circuits de refroidissement de différents modèles de véhicule.
La présente invention remédie au moins en partie aux inconvénients de l’art antérieur, en fournissant un système de connexion pour un échangeur de chaleur, un échangeur de chaleur et un procédé d’assemblage du système de connexion selon l’invention, qui permettent une grande liberté de conception des connexions fluidiques de l’échangeur de chaleur.
A cette fin, l’invention propose un système de connexion pour un échangeur de chaleur, le système de connexion comportant :
- une structure métallique comportant un orifice d’entrée ou de sortie de fluide,
- une tubulure montée étanche sur la structure métallique, formant un raccord avec l’orifice d’entrée ou de sortie de fluide, la tubulure comportant au moins une oreille,
- un dispositif de maintien en compression de la tubulure contre la structure métallique, le système étant caractérisé en ce que le dispositif de maintien en compression comporte au moins un plot traversant l’oreille et solidaire de la structure métallique, et au moins un élément de blocage de l’oreille le long du plot, le plot comportant au moins un logement dans lequel l’au moins un élément de blocage est logé.
Grâce à l’invention, l’échangeur de chaleur est dans un premier temps brasé ou soudé avec la structure métallique et le ou les plots du dispositif de maintien en compression, ces plots étant de préférence métalliques, puis dans un deuxième temps la tubulure, de préférence en un matériau synthétique (matière plastique), est comprimée le long du ou des plots. En variante, une autre matière est choisie pour réaliser la tubulure, par exemple du métal. Cela permet un montage et un démontage de la tubulure ailleurs que sur le poste de brasage ou soudage et donc apporte de la flexibilité pour le conditionnement de l’échangeur de chaleur.
De plus, l’invention permet d’optimiser les diamètres des orifices d’entrée et sortie de l’échangeur lorsque ceux-ci sont positionnés dans les coins de la plaque externe métallique, par rapport aux solutions de l’art antérieur. En effet, les tubulures étant en matière synthétique, elles n’ont pas besoin d’être brasées sur une joue de l’échangeur de chaleur. Enfin, n’étant pas nécessairement usinées, elles peuvent être de formes très diverses.
Le système de connexion selon l’invention comprend bien sûr préférentiellement à la fois une tubulure d’entrée et une tubulure de sortie associées chacune à un orifice d’entrée ou de sortie de fluide, et un dispositif de maintien en compression associé à chaque tubulure.
L’invention s’applique aussi bien aux connexions fluidiques de l’échangeur de chaleur destinées au liquide caloporteur de l’échangeur de chaleur, qu’aux connexions fluidiques de l’échangeur de chaleur destinées au fluide réfrigérant, bien que l’invention soit plus spécifiquement destinée à cette dernière option.
Dans un exemple de réalisation de l’invention, le logement du plot du dispositif de maintien en compression du système de connexion selon l’invention, comporte un trou fileté, l’élément de blocage comportant une vis apte à être vissée dans le trou fileté en passant dans une excroissance d’un embout de tube destiné à être monté étanche sur la tubulure. En effet, la tubulure est destinée à recevoir un embout en aluminium d’une durite. Dans cet exemple de réalisation de l’invention, la durite comporte une excroissance, par exemple une oreille, dans laquelle une vis vient plaquer l’excroissance contre l’oreille de la tubulure en se vissant dans le trou fileté. L’oreille de la tubulure comprime ainsi la tubulure contre la structure métallique, assurant l’étanchéité du système de connexion. La tubulure comporte en effet un organe d’étanchéité, par exemple un joint d’étanchéité, ou un surmoulage, sur sa surface de contact avec la structure métallique.
Préférentiellement, le plot comporte une gorge circulaire formant le logement, l’élément de blocage étant sous forme d’une agrafe, l’agrafe comportant deux bras, et l’oreille comportant deux orifices traversants recevant chacun un des deux bras de l’agrafe, les deux bras enserrant le plot en étant logés dans la gorge circulaire. Cette réalisation de l’invention ne nécessite pas d’assemblage spécifique avec la durite, mais est compatible avec l’exemple de réalisation précédent dans la mesure où le dispositif de maintien en compression a possiblement plusieurs éléments de blocage logés dans plusieurs logements du plot.
Préférentiellement encore, la tubulure comporte une autre oreille, la structure métallique comportant un autre plot solidaire de la structure métallique et traversant l’autre oreille. Le dispositif de maintien en compression comporte de préférence un élément de blocage de l’autre oreille le long de l’autre plot, l’autre plot comportant un logement dans lequel l’élément de blocage est logé. Cet élément de blocage est par exemple une agrafe ou une vis comme évoqué ci-dessus. L’autre plot est, également de préférence, un plot métallique brasé ou soudé à la structure métallique.
Dans un exemple de réalisation de l’invention, la structure métallique comporte une joue de l’échangeur de chaleur et une plaque complémentaire soudée ou brasée contre la joue de l’échangeur de chaleur, le plot étant solidaire de la plaque complémentaire. Cette plaque complémentaire permet de disposer de plus de place pour fixer les tubulures sur les orifices d’entrée et de sortie du collecteur du faisceau de plaques de l’échangeur de chaleur. L’autre plot est par exemple positionné sur une surface de la plaque complémentaire s’étendant au-delà de la joue.
Avantageusement, la structure métallique comporte un dispositif d’indexage de la plaque complémentaire sur la joue et/ou du plot sur la joue. Ce dispositif d’indexage permet de bien positionner les orifices de la plaque complémentaire sur ceux de la joue de l’échangeur de chaleur, et les tubulures sur les orifices du collecteur de l’échangeur de chaleur.
Le dispositif d’indexage comporte par exemple au moins un collet apte à s’insérer dans une ouverture correspondante de la plaque complémentaire et/ou à recevoir le plot.
Dans un mode de réalisation, le système de connexion selon l’invention comporte un joint d’étanchéité surmoulé fixé sur la joue de l’échangeur de chaleur, sur le contour de l’orifice d’entrée ou de sortie de fluide, ce joint d’étanchéité surmoulé étant apte à envelopper au moins en partie la portion de base de la tubulure.
Dans un mode de réalisation, la tubulure comporte une portion de base proximale à la structure métallique, et une portion de connexion reliée à la portion de base, la portion de connexion étant de section inférieure à celle de la portion de base. Cette caractéristique permet de former une préchambre dans la tubulure. Cette préchambre est avantageuse dans le cas où l’orifice du collecteur en vis-à-vis de la tubulure est de section plus grande que celle de la portion de connexion. Sans cette préchambre, l'élargissement brusque de la section du circuit de fluide réfrigérant, au niveau de la joue de l’échangeur de chaleur, génère une mauvaise distribution du fluide réfrigérant au niveau des premières plaques du faisceau de plaques de l’échangeur de chaleur. En décalant cet élargissement au niveau de la préchambre, la distribution du fluide réfrigérant dans l’échangeur de chaleur est améliorée.
Par « proximale », on entend ici que la portion de base est plus proche de la structure métallique que la portion de connexion, qui est destinée à recevoir un embout de durite.
La portion de base a, de préférence, un contour interne sensiblement identique au contour de l’orifice d’entrée ou de sortie de fluide. Cette caractéristique permet d’éviter les pertes de charge. Par « sensiblement », on entend que le contour interne de la portion de base se superpose à l’orifice d’entrée ou de sortie de fluide à un ou deux millimètres près.
La portion de base s’étend par exemple sur une hauteur comprise entre 2,5 et 13 millimètres. Elle est, par exemple, de section triangulaire ou rectangulaire. La portion de connexion est, par exemple, de section circulaire.
Dans un exemple de réalisation, la portion de base comporte au moins une gorge recevant un organe d’étanchéité, par exemple un joint d’étanchéité.
L’invention concerne aussi un échangeur de chaleur comprenant au moins un faisceau de plaques et au moins un système de connexion selon l’invention.
L’invention concerne enfin un procédé d’assemblage d’un système de connexion selon l’invention, ledit procédé comportant les étapes de :
- solidarisation du plot sur la structure métallique,
- insertion de l’oreille de la tubulure sur le plot,
- compression de l’oreille le long du plot et blocage de l’oreille via l’élément de blocage.
L’échangeur de chaleur selon l’invention et le procédé d’assemblage selon l’invention comportent des avantages analogues à ceux du système de connexion selon l’invention. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
[fig 1] déjà commentée en relation avec l’art antérieur, illustre un échangeur de chaleur de l’art antérieur,
[fig 2] représente en perspective une face d’une structure métallique d’un système de connexion selon l’invention, selon un premier mode de réalisation de l’invention,
[fig 3] représente en perspective une face opposée de la structure métallique de la figure 2, dans le premier mode de réalisation de l’invention,
[fig 4] représente en perspective un système de connexion selon l’invention, dans le premier mode de réalisation de l’invention,
[fig 5] représente en perspective une tubulure d’un système de connexion selon l’invention dans le premier mode de réalisation de l’invention,
[fig 6] représente en perspective un système de connexion selon l’invention dans un deuxième mode de réalisation de l’invention,
[fig 7] représente en perspective une structure métallique du système de connexion de la figure 6, et
[fig 8] représente en perspective une tubulure du système de connexion de la figure 6.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention représenté sur la figure 2, un système de connexion 20 selon l’invention pour un échangeur de chaleur, comporte une structure métallique constituée de la joue 22 de l’échangeur de chaleur, fermant un faisceau de plaques métalliques de l’échangeur de chaleur, et d’une plaque complémentaire 24 soudée ou brasée sur la joue 22 de l’échangeur de chaleur. La joue 22 et la plaque complémentaire 24 sont donc métalliques, par exemple faites d’aluminium.
La joue 22 et la plaque complémentaire 24 comportent deux orifices 30 et 32 destinés à se superposer aux orifices d’entrée et de sortie de fluide de l’échangeur de chaleur. Par exemple l’orifice 30 est un orifice d’entrée de fluide réfrigérant, et l’orifice 32 est un orifice de sortie de fluide réfrigérant. Les orifices 30 et 32 sont donc de section identique ou sensiblement identique à ceux du collecteur de l’échangeur de chaleur. Par sensiblement identique, on entend que les orifices 30, 32 se superposent à ceux du collecteur de chaleur à un ou deux millimètres près.
Afin de faciliter la bonne superposition de la plaque complémentaire 24 sur la joue 22 notamment au niveau des orifices 30 et 32, un dispositif d’indexage de la joue 22 permet d’aider au positionnement de la plaque complémentaire 24 sur la joue 22. Dans ce premier mode de réalisation de l’invention, ce dispositif d’indexage comporte deux collets 222 et 224 sur la joue 22, venant s’insérer dans des orifices correspondants de la plaque complémentaire 24. Ces collets 222 et 224 servent en outre à positionner chacun un plot métallique sur la plaque complémentaire 24. Dans cet exemple de réalisation, le collet 224 sert à positionner un plot 28, métallique et solidarisé par brasage ou soudage, dans le collet 224. Un autre plot 26, métallique, est positionné sur la plaque complémentaire 24 grâce à un orifice 25 (visible figure 3) de la plaque complémentaire 24, dans lequel est vissé le plot 26. En variante, le plot 26 est soudé ou brasé à la plaque complémentaire 24, l’orifice 25 ne servant qu’à recevoir une excroissance du plot 26. Dans une autre variante, les plots 26 et 28 sont issus de matière avec la plaque complémentaire 24.
Dans encore une autre variante, le dispositif d’indexage comporte par exemple des pions sur la joue 22, venant s’insérer dans des orifices correspondants de la plaque complémentaire 24, et la plaque complémentaire 24 comporte un dispositif de positionnement du plot métallique 28, par exemple un pion ou un collet.
Les plots 26 et 28 servent à positionner une tubulure 34 du système de connexion 20 selon l’invention, représentée sur la figure 4, sur la plaque complémentaire 24. Pour cela, la tubulure 34 comporte deux oreilles 342 et 344 dans lesquelles sont insérés respectivement le plot 28 et le plot 26. La tubulure 34 est de préférence en matière synthétique, c’est-à-dire issue de polymères (matière plastique). En variante, la tubulure 34 est en aluminium ou d’un autre métal.
Dans ce premier mode de réalisation de l’invention, une tubulure telle que la tubulure 34 est montée de manière étanche contre chaque orifice 30, 32 d’entrée ou de sortie de fluide. Il y a donc en fait quatre plots métalliques sur la plaque complémentaire 24 pour positionner ces deux tubulures, seuls les plots 26, 28 et la tubulure 34 étant représentés sur les figures 2 à 4. Il apparaît clairement que les deux tubulures présentent un encombrement trop important pour être montées ensemble uniquement sur la joue 22 de l’échangeur de chaleur, d’où la présence de la plaque complémentaire 24 permettant de recevoir au moins une oreille et un plot correspondant à une tubulure. Ainsi, l’oreille 344 et le plot 26 sont positionnés sur une surface de la plaque complémentaire 24 qui s’étend au-delà de la joue 22.
Il s’en suit que dans le cas où les orifices d’entrée et de sortie de fluide de l’échangeur de chaleur permettent de monter de manière étanche des tubulures sur ces orifices sans déborder de la surface plane de la joue 22, la plaque complémentaire 24 n’est pas nécessaire. Dans cette configuration, illustrée dans un deuxième mode de réalisation de l’invention décrit plus loin, les plots métalliques permettant de positionner les tubulures sont donc directement brasés ou soudés sur la joue 22.
Outre les oreilles 342 et 344, la tubulure 34 comporte une portion de base 346, comme représenté sur la figure 5, et une portion de connexion 348 prolongeant axialement la portion de base 346. Par axialement, on entend selon une direction axiale parallèle à la direction longitudinale des plots 26, 28 c’est-à-dire à la direction d’écoulement du fluide réfrigérant dans la tubulure 34.
La portion de base 346 est plaquée contre la plaque complémentaire 24 par l’intermédiaire d’un organe d’étanchéité (non représenté), notamment un joint monté dans une gorge 345 creusée dans la surface de contact de la portion de base 346 avec la plaque complémentaire 24. En variante l’organe d’étanchéité est un surmoulage effectué sur cette surface de contact.
La section interne de la portion de base 346, selon un plan orthogonal à cette direction axiale, est identique ou sensiblement identique à la forme de l’orifice 32, c’est-à-dire que la section interne de la portion de base 346 et l’orifice 32 se superposent exactement, ou à un ou deux millimètres près. Cette section interne s’étend sur une hauteur, c’est-à-dire suivant la direction axiale, de 2,5 à 13 millimètres depuis la surface externe de la portion de base 346 sur laquelle est monté l’organe d’étanchéité, jusqu’à la portion de connexion 348.
A la jonction entre la portion de base 346 et la portion de connexion 348, s’effectue une variation brusque de section interne de la tubulure 34, la section interne de la portion de connexion 348 étant inférieure à la section interne de la portion de base 346. Dans ce premier mode de réalisation de l’invention, la section interne de la portion de base 346 est triangulaire, tandis que la section interne de la portion de connexion 348 est circulaire. Ces sections internes de la portion de connexion 348 et de la portion de base 346 sont reliées par une paroi sensiblement orthogonale à la direction axiale, de manière à former une préchambre à l’intérieur de la portion de base 346. Par sensiblement orthogonal on entend orthogonal avec une tolérance de plus ou moins cinq degrés d’écart avec une direction strictement orthogonale. Cette préchambre permet d’améliorer la distribution du fluide réfrigérant dans le faisceau de plaques de l’échangeur de chaleur.
Bien sûr en variante, la section interne de la portion de base 346 est de forme différente, par exemple rectangulaire ou circulaire. La portion de connexion 348 étant destinée à recevoir une durite, dont l’embout est en aluminium et comporte un joint d’étanchéité, la forme de la section de la portion de connexion 348 est de préférence circulaire.
Afin d’assurer l’étanchéité entre la plaque complémentaire 24 et la tubulure 34, le système de connexion 20 selon l’invention comporte un dispositif 40 de maintien en compression de la tubulure 34 contre la plaque complémentaire 24, comme représenté sur la figure 4. Ce dispositif de maintien en compression 40 comporte, dans ce premier mode de réalisation de l’invention, deux agrafes 36 et 38. Les bras de chacune de ces agrafes 36, 38 sont logés à la fois dans chacune des oreilles respectives 344 et 342, et dans des gorges circulaires respectives 282 et 262 des plots 28 et 26, ces gorges circulaires étant visibles sur la figure 2. Pour ce faire, les deux bras de chaque agrafe 36, 38 sont montés par coulissement dans deux orifices 3442 traversants (visibles figure 5) de chacune des oreilles 344 et 342, une fois celles-ci montées sur les plots 26, 28. Puis les extrémités libres des bras des agrafes 36, 38 sont repliées, comme visible sur la figure 4, ce qui permet de verrouiller le maintien en compression de la tubulure 34 sur la plaque complémentaire 24.
En plus de ce maintien en compression de la tubulure 34 par les agrafes 36, 38, le dispositif de maintien en compression 40 comporte un trou fileté 284 sur le plot 28. En effet, la durite venant se connecter à la tubulure 34 comporte une excroissance, par exemple une oreille, qu’une vis (non représentée) du dispositif de maintien en compression 40 vient traverser en se vissant dans le trou fileté 284. Cette vis permet donc de maintenir la durite contre la tubulure 34 ce qui maintient celle-ci en compression contre la plaque complémentaire 24. Notamment cette vis appuie l’excroissance de la durite contre une surface 3422 de l’oreille 342. L’oreille 342 s’étend axialement jusqu’à la plaque complémentaire 24 pour permettre à cette compression de la durite contre l’oreille 342, de comprimer l’oreille 342 contre la plaque complémentaire 24. Un orifice 347 dans l’oreille 342 de la tubulure 34 permet de positionner angulairement l’excroissance de la durite sur l’oreille 342 pour permettre ce vissage, l’excroissance de la durite comportant un pion de positionnement complémentaire à cet orifice 347.
Bien sûr, l’autre tubulure du système de connexion 20, formant un raccord fluidique avec l’orifice 30, comporte un dispositif de maintien en compression similaire au dispositif de maintien en compression 40.
En variante, le dispositif de maintien en compression 40 ne comporte qu’une des agrafes 36, 38, ou seulement le trou fileté 284 et la vis de maintien de la durite contre l’oreille 342, ou un trou fileté dans chacun des plots 26, 28, ces trous filetés coopérant chacun avec une excroissance et une vis de maintien de la durite contre l’oreille 342, ou une combinaison de ces possibilités.
On décrit maintenant un procédé d’assemblage du système de connexion 20 selon l’invention, relativement au premier mode de réalisation de l’invention, sur un faisceau de plaques d’un échangeur de chaleur, relativement à la tubulure 34 seulement pour simplifier. Ce procédé comporte les étapes suivantes :
La première étape est le positionnement de la plaque complémentaire 24 sur la joue 22 de l’échangeur de chaleur grâce aux collets 222 et 224.
L’étape suivante est le positionnement des plots 28, 26 dans les collets 222 et 224.
L’étape suivante est le brasage de l’échangeur de chaleur équipé de la joue 22 sur laquelle est positionnée la plaque complémentaire 24 et les plots 26, 28. Pour cela, l’ensemble joue 22, plaque complémentaire 24 et plots 26, 28 est positionné sur le faisceau de plaques de l’échangeur de chaleur.
L’étape suivante est le positionnement de la tubulure 34 sur l’orifice 32 en insérant les plots 28, 26 dans les oreilles respectives 344, 342.
L’étape suivante est la compression des oreilles 344, 342 le long des plots 28, 26 et le blocage le long de ces plots 28, 26, de ces oreilles maintenues en compression, en montant les agrafes respectives 38, 36 dans les orifices traversants 3442 des oreilles 344 et 342 et dans les gorges circulaires 282 et 262.
L’étape suivante est le verrouillage de ce maintien en compression par pliage des extrémités libres des agrafes 28, 36.
Enfin la dernière étape est éventuellement une vérification de l’étanchéité du système de connexion 20. Dans une variante où il n’y a pas de plaque complémentaire 24, les premières étapes sont bien sûr le positionnement des plots dans les collets 222, 224, puis le brasage de l’échangeur de chaleur équipé de la joue 22 et des plots 26, 28.
De même dans la variante où les plots 26, 28 sont venus de matière avec la plaque complémentaire 24, on passe directement de l’étape de positionnement de la plaque complémentaire 24 sur la joue 22 à l’étape de brasage. Il en est de même si les plots 26, 28 sont vissés sur la plaque complémentaire 24 avant que celle-ci ne soit positionnée sur la joue 22.
Selon un deuxième mode de réalisation représenté sur les figures 6, 7 et 8, un système de connexion 50 pour un échangeur de chaleur comporte une structure métallique constituée de la joue 52 de l’échangeur de chaleur, fermant un faisceau de plaques métalliques de l’échangeur de chaleur. Le système de connexion 50 comporte également une tubulure 64 montée sur la joue 52, et formant un raccord étanche avec un orifice 62 (référencé figure 7) d’entrée ou de sortie de fluide agencé sur la joue 52.
Sur la figure 6, une seule tubulure 64 est représentée, mais l’échangeur de chaleur comporte bien sûr préférentiellement au moins deux tubulures, une tubulure d’entrée de fluide et une tubulure de sortie de fluide, conformes au système de connexion 50 selon l’invention.
Comme dans le premier mode de réalisation de l’invention, la tubulure 64 comporte une portion de base 646, et une portion de connexion 648 prolongeant axialement la portion de base 646, c’est-à-dire parallèlement à la direction d’écoulement du fluide réfrigérant en sortie de la joue 52. Les caractéristiques structurelles de la portion de base 646 et de la portion de connexion 648 sont similaires à celles de la tubulure 34 du premier mode de réalisation de l’invention et ne sont donc pas plus amplement détaillées ici.
Contrairement au premier mode de réalisation, dans ce deuxième mode de réalisation de l’invention, le positionnement de la tubulure 64 sur la joue 52 est réalisé par emboîtement d’au moins une partie la portion de base 646 de la tubulure 64 dans un joint d’étanchéité surmoulé 54 fixé sur le contour de l’orifice 62 de la joue 32. Ce joint d’étanchéité surmoulé 54 prolonge axialement le contour de l’orifice 62 en s’évasant légèrement pour ceinturer étroitement la portion de base 646 de la tubulure 64 sur au moins une partie de celle-ci dans la direction axiale. Le joint d’étanchéité surmoulé 54 a donc une section, orthogonalement à la direction axiale, de forme complémentaire à la section de la portion de base 646, ici une section triangulaire.
La portion de base 646 est plaquée contre une surface interne de ce joint d’étanchéité surmoulé 54, notamment contre une gorge 644 (visible figure 8) creusée dans la surface de contact de la portion de base 646 avec le joint d’étanchéité surmoulé 54.
De plus, dans ce deuxième mode de réalisation de l’invention, le système de connexion 50 comporte un plot 58 brasé sur la joue 52 et s’étendant orthogonalement à la dimension d’extension principale de la joue 52, c’est-à-dire axialement, vers l’extérieur de la joue 52. Un collet 522 agencé sur la joue 52 permet de positionner le plot 58 avant son brasage sur la joue 52. Lors du positionnement de la tubulure 64 dans le joint d’étanchéité surmoulé 54, le plot 58 est inséré dans une oreille 642 de la tubulure 64. Le plot 58 comporte également un trou fileté 584 destiné à recevoir une vis (non représentée) traversant une excroissance d’une durite se connectant à la tubulure 64. Cette vis maintient l’excroissance en compression contre une surface 6422 de l’oreille 642, ce qui comprime l’oreille 642 et donc la tubulure 64 contre la joue 52.
Un orifice 647 dans l’oreille 642 de la tubulure 64 permet de positionner angulairement l’excroissance de la durite sur l’oreille 642 pour permettre ce vissage, l’excroissance de la durite comportant un pion de positionnement complémentaire à cet orifice 647.
Le plot 58 et la vis constituent donc, dans le système de connexion 50 selon l’invention, un dispositif de maintien en compression de la tubulure 64 contre la joue 52.
Dans ce deuxième mode de réalisation, un seul plot 58 par tubulure 64 du système de connexion 50 selon l’invention est nécessaire, et le dispositif de maintien en compression n’utilise que la vis associée à la durite venant se brancher sur la tubulure 64.
Dans ce deuxième mode de réalisation de l’invention, un procédé d’assemblage du système de connexion selon l’invention sur un faisceau de plaques d’un échangeur de chaleur, relativement à la tubulure 64 comporte les étapes suivantes :
La première étape est le positionnement du plot 58 dans le collet 522. L’étape suivante est le brasage de l’échangeur de chaleur équipé de la joue 52 sur laquelle est positionné le plot 58. Pour cela, l’ensemble joue 52 et plot 58 est positionné sur le faisceau de plaques de l’échangeur de chaleur.
L’étape suivante est le positionnement du joint d’étanchéité surmoulé 54 sur la joue 52.
L’étape suivante est le positionnement de la tubulure 64 contre l’orifice 62 en emboîtant la tubulure 64 dans le joint d’étanchéité surmoulé 54 et en insérant le plot 58 dans l’oreille 642.
L’étape suivante est la compression de l’oreille 642 le long du plot 58 et le blocage le long de ce plot 58 de l’oreille 642 maintenue en compression, en vissant une vis maintenue dans une excroissance d’une durite dans le trou fileté 584 du plot 58 et en connectant la durite dans la tubulure 64.
Enfin la dernière étape est éventuellement une vérification de l’étanchéité du système de connexion 50. Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention.

Claims

REVENDICATIONS
1- Système de connexion (20) pour un échangeur de chaleur, le système de connexion (20) comportant :
- une structure métallique (22, 24) comportant un orifice (32) d’entrée ou de sortie de fluide,
- une tubulure (34) montée étanche sur la structure métallique (22, 24), formant un raccord avec l’orifice (32) d’entrée ou de sortie de fluide, la tubulure (34) comportant au moins une oreille (342, 344),
- un dispositif de maintien en compression (40) de la tubulure (34) contre la structure métallique (22, 24), le système étant caractérisé en ce que le dispositif de maintien en compression (40) comporte au moins un plot (28, 26) traversant l’oreille (342, 344) et solidaire de la structure métallique (22, 24), et au moins un élément de blocage (38, 36) de l’oreille (342, 344) le long du plot (28, 26), le plot (28, 26) comportant au moins un logement (284, 282, 262) dans lequel l’au moins un élément de blocage (38, 36) est logé.
2- Système de connexion (20) selon la revendication 1 , dans lequel le logement (284) comporte un trou fileté, l’élément de blocage (38, 36) comportant une vis apte à être vissée dans le trou fileté en passant dans une excroissance d’un embout de tube destiné à être monté étanche sur la tubulure (34).
3- Système de connexion (20) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le plot (28, 26) comporte une gorge circulaire (282, 262) formant le logement (282, 262), l’élément de blocage (38, 36) étant sous forme d’une agrafe (38, 36), l’agrafe (38, 36) comportant deux bras, et l’oreille (342, 344) comportant deux orifices (3442) traversants recevant chacun un des deux bras de l’agrafe (38, 36), les deux bras enserrant le plot (28, 26) en étant logés dans la gorge circulaire (282, 262).
4- Système de connexion (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la tubulure (34) comporte une autre oreille (344), la structure métallique (22, 24) comportant un autre plot (26) solidaire de la structure métallique (22, 24) et traversant l’autre oreille (344).
5- Système de connexion (20) selon la revendication 4, dans lequel le dispositif de maintien en compression (40) comporte un élément de blocage (36) de l’autre oreille (344) le long de l’autre plot (26), l’autre plot (26) comportant un logement (262) dans lequel l’élément de blocage (36) est logé. 6- Système de connexion (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure métallique (22, 24) comporte une joue (22) de l’échangeur de chaleur et une plaque complémentaire (24) soudée ou brasée contre la joue (22) de l’échangeur de chaleur, le plot (28, 26) étant solidaire de la plaque complémentaire (24).
7- Système de connexion (20) selon la revendication précédente, dans lequel la structure métallique (22, 24) comporte un dispositif d’indexage de la plaque complémentaire (24) sur la joue (22) et/ou du plot (28) sur la joue (22).
8- Système de connexion (20) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif d’indexage comporte au moins un collet (222, 224) apte à s’insérer dans une ouverture correspondante de la plaque complémentaire (24) et/ou à recevoir le plot (28).
9- Système de connexion (20) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8 prise dans la dépendance de la revendication 4, dans lequel l’autre plot (26) est positionné sur une surface de la plaque complémentaire (24) s’étendant au-delà de la joue (22).
10- Système de connexion (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la tubulure (34) comporte une portion de base (346) proximale à la structure métallique (22, 24), et une portion de connexion (348) reliée à la portion de base (346), la portion de connexion (348) étant de section inférieure à celle de la portion de base (346).
11- Echangeur de chaleur comprenant au moins un faisceau de plaques et au moins un système de connexion (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
12- Procédé d’assemblage d’un système de connexion (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, ledit procédé comportant les étapes de :
- solidarisation du plot (28, 26) sur la structure métallique (22, 24),
- insertion de l’oreille (342, 344) de la tubulure (34) sur le plot (28, 26)
- compression de l’oreille (342, 344) le long du plot (28, 26) et blocage de l’oreille (342, 344) via l’élément de blocage (38, 36).
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