FR2755507A1 - Collecteur bipartite pour echangeur de chaleur, notamment de vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Un collecteur (1) pour un échangeur de chaleur à tubes comprend de première (5) et seconde (6) parties délimitant chacune une face centrale longitudinale (7) prolongée par des faces périphériques longitudinales (8) et transversales terminées par un bord (17;14). Les faces centrale (7) et périphériques (8) de la première partie (5) comportant respectivement des fentes transversales parallèles (2) pour recevoir chacune une extrémité (3) de tube (4), et des pattes de sertissage (15). La seconde partie (6) est introduite dans la cavité (9) délimitée par la première partie (5) et son bord (14) s'appuie sur des déformations locales (16) formant butée, dirigées vers la cavité (9), et réalisées sur les faces périphériques (8) de la première partie (5).

Description

Collecteur bipartite pour échangeur de chaleur. notamment de véhicule automobile
L'invention concerne le domaine des échangeurs de chaleur brasés à tubes, notamment de véhicule automobile, et plus particulièrement ceux qui comprennent un collecteur (ou boîte à fluide) réalisé en deux parties.

Plus précisément encore, l'invention concerne les collecteurs qui comprennent de première et seconde parties délimitant chacune une face centrale longitudinale prolongée par des faces périphériques longitudinales et transversales terminées par un bord.

Dans ce type de collecteur, les faces centrale et périphériques de la première partie comportent respectivement des fentes transversales parallèles pour recevoir des extrémités de tube, et des pattes de sertissage. Par ailleurs, la seconde partie est généralement introduite, au moins partiellement, dans la cavité délimitée par les faces centrale et périphériques de la première partie de telle sorte que ses faces centrale et périphériques soient respectivement en regard de la face centrale de la première partie et au contact des faces périphériques de celle-ci.

Dans ce type de collecteur connu, les faces périphériques de la seconde partie s'appuient sur les faces périphériques de la première partie qui reçoit les extrémités de tube dans ses fentes transversales. Or, lorsque l'on procède au sertissage des pattes de la première partie sur la seconde partie, cette seconde partie s'enfonce dans la cavité en forçant sur les faces de la première partie. Il en résulte généralement des déformations géométriques de la première partie et principalement au niveau de ses fentes. De telles déformations réduisent les performances de l'échangeur de chaleur, et peuvent de surcroît le fragiliser.

Un but de l'invention est par conséquent de procurer un collecteur qui ne présente pas l'inconvénient des collecteurs bipartites de la technique antérieure.

L'invention propose à cet effet un collecteur bipartite du type décrit dans l'introduction, dans lequel l'une des première et seconde parties comprend sur au moins l'une de ses faces périphériques longitudinales et/ou transversales au moins une déformation locale dirigée vers la cavité et destinée à former butée pour le bord des faces périphériques de l'autre partie, laquelle ne comprend pas de déformation, et dans lequel les pattes de sertis sage de la première partie sont destinées à s'appuyer, après repliement, sur la face centrale de la seconde partie, pour immobiliser celle-ci relativement à la première partie. On entend ici par déformation locale, une discontinuité locale de matière.

I1 en résulte que désormais l'une des parties est immobilisée relativement à l'autre partie, et par conséquent le sertissage ne peut plus entraîner de déformation de la première partie.

Dans un premier mode de réalisation, les déformations locales sont réalisées sur des faces périphériques de la première partie. Les bords des faces périphériques de la seconde partie s'appuient donc localement sur les déformations-butée réalisées sur les faces périphériques de la première partie.

Dans ce premier mode de réalisation, les déformations locales peuvent être soit ponctuelles, et de préférence au nombre d'au moins deux sur chacune des faces périphériques longitudinales et/ou transversales, soit étendues, par exemple sur toute les faces périphériques.

Dans un second mode de réalisation, les déformations locales sont réalisées sur des faces périphériques de la seconde partie. Les bords des faces périphériques de la première partie s'appuient donc localement sur les déformations-butée réalisées sur les faces périphériques de la seconde partie.

Dans ce second mode de réalisation, les déformations locales sont ponctuelles, réalisées entre des pattes de sertissage voisines, et de préférence au nombre d'au moins deux sur chacune des faces périphériques longitudinales et/ou transversales.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les déformations locales peuvent être soit des bossages, soit des crevages.

Préférentiellement, d'une part, la section transversale de la seconde partie est sensiblement en forme de U, la face centrale formant la partie horizontale de ce U étant sensiblement plane et comportant une partie centrale légèrement concave, et d'autre part, la section transversale de la seconde partie est sensiblement en forme de U, la face centrale formant la partie horizontale de ce U étant en arc de cercle.

Cela permet aux pattes de sertissage de la première partie de s'appuyer sur des zones de la partie centrale de la seconde partie qui sont sensiblement planes, contribuant ainsi à renforcer l'efficacité du sertissage.

Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 illustre, en vue de côté, une partie d'un collecteur selon l'invention dans un premier mode de réalisation; - la figure 2 est une coupe transversale selon l'axe II-II de la figure 1; - la figure 3 illustre, en vue de côté, une partie d'un collecteur selon l'invention dans un second mode de réalisation; - la figure 4 est une coupe transversale selon l'axe IV-IV de la figure 3.

Un échangeur de chaleur comprend habituellement un ou deux collecteurs 1 (ou boîtes à fluide) munis de fentes 2, généralement transversales par rapport au grand côté du collecteur, et propres à recevoir chacune une extrémité 3 d'un tube métallique 4.

Les tubes métalliques 4 forment un faisceau dans lequel circule un fluide, comme par exemple un fluide frigorigène.

Les tubes du faisceau sont séparés par des ailettes qui permettent de favoriser les échanges thermiques entre les tubes et l'air qui circule entre ces tubes en léchant les ailettes. Les échangeurs de chaleur de ce type sont de ce fait réalisés dans une technologie dite "tubes-intercalaires".

Dans la mesure où l'invention concerne plus particulièrement un collecteur d'échangeur de chaleur, les figures 1 à 4 n'illustrent pas dans sa globalité un tel échangeur de chaleur. En conséquence, sur ces figures, seule une partie de l'un des collecteurs est représentée.

Dans la description qui suit, on considère que l'échangeur de chaleur est un condenseur d'une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, par exemple d'un véhicule automobile.

On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2 pour décrire un premier mode de réalisation de l'invention.

Le collecteur 1 est réalisé à partir de deux parois conformées 5 et 6. La première paroi 5 délimite une face centrale 7 prolongée sur toute sa périphérie par deux faces périphériques transversales (non représentées) et deux faces périphériques longitudinales 8. De préférence, la section transversale de la première paroi 5 est sensiblement en forme de U, la partie horizontale de ce U étant en arc de cercle et formant la face centrale 7. La première paroi 5 délimite ainsi une cavité 9.

Par ailleurs, cette première paroi 5 comprend sur sa face centrale 7 la multiplicité de fentes transversales 2 parallèles les unes aux autres et dont la forme est adaptée à celle des extrémités 3 de tube 4 qu'elles reçoivent.

La seconde paroi 6 délimite également une face centrale 10 prolongée sur toute sa périphérie par deux faces périphériques transversales (non représentées sur les figures) et deux faces périphériques longitudinales 11. De préférence, la seconde paroi 6 présente également une section transversale sensiblement en forme de U, mais cette fois-ci, la face centrale formant la partie horizontale de ce U est sensiblement plane. Elle comporte cependant une zone centrale 12 légèrement concave, de façon à augmenter sensiblement le volume de la cavité 9 délimitée principalement par la première paroi 5.

Les faces périphériques longitudinales 11 et transversales de la seconde paroi sont par conséquent sensiblement perpendiculaires à la face centrale 10, au moins sur les zones qui entourent sa partie centrale 12.

Pour permettre l'introduction de la seconde paroi 6 à l'intérieur de la cavité 9 délimitée par la première paroi 5, la distance qui sépare les côtés externes (orientés vers l'extérieur de la cavité) des faces périphériques de la seconde paroi 6 est sensiblement égale, par valeurs inférieures, à la distance qui sépare les côtés internes des faces périphériques longitudinales 8 et transversales de la première paroi 5.

Afin de permettre l'immobilisation partielle de la seconde paroi 6 à l'intérieur de la cavité 9 délimitée par la première paroi 5, on prévoit, dans le premier mode de réalisation, au moins une déformation locale 13 sur certaines au moins des faces périphériques de la première paroi 5.

Dans l'exemple illustré, on prévoit au moins deux déformations locales "ponctuelles" 13 sur les deux faces périphériques longitudinales 8 de la première paroi 5.

On entend par déformation locale ponctuelle, par opposition à une déformation locale "étendue", une déformation (ou discontinuité de matière) qui ne s'étend pas sur la totalité d'une face périphérique longitudinale ou transversale.

I1 est bien entendu possible de prévoir une multiplicité (bien supérieure à deux) de déformations locales ponctuelles sur les faces deux périphériques longitudinales, et/ou sur les deux faces périphériques transversales.

Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, les déformations locales ponctuelles sont réalisées sensiblement au même niveau que les zones de la face centrale 7 qui comprennent les fentes transversales 2. Bien entendu, elles peuvent être réalisées en autres zones.

Préférentiellement, les déformations locales 13 sont formées en des zones de faces périphériques de même orientation (longitudinale ou transversale) qui sont sensiblement symétriques par rapport à un plan médian longitudinal ou transversal.

Ainsi, les discontinuités de matière formées par les déformations locales sont contenues sensiblement dans un plan X-X perpendiculaire audit plan médian.

Pour des raisons de standardisation, il peut être utile de réaliser les déformations locales ponctuelles avec le même pas que l'écartement entre tubes.

Les déformations locales 13 peuvent être, dans ce premier mode de réalisation, autres que ponctuelles. En effet, elles peuvent être étendues sur toute la longueur des faces périphériques longitudinales 8 ou transversales, ou sur l'ensemble des faces périphériques longitudinales 8 et transversales. On peut également prévoir des déformations locales ponctuelles sur certaines faces et des déformations locales étendues sur les autres faces.

Dans la mesure où ce type de collecteur 1 est réalisé dans un matériau métallique, comme l'aluminium, les déformations locales, qu'elles soient ponctuelles ou étendues, peuvent être réalisées sous forme de bossages ou de crevages dirigés vers l'intérieur de la cavité 9. Les bossages sont cependant préférés dans la mesure où ils ne requièrent pas un contrôle complémentaire d'étanchéité après passage du condenseur dans un four, par exemple de brasage.

Lorsque les déformations locales 8 sont réalisées sous forme de bossages, il est préférable, pour des raisons de continuité de matière, que la profondeur de la déformation locale soit au maximum égale aux trois quarts de l'épaisseur de la paroi.

Grâce à ces déformations locales 13 dirigées vers l'intérieur de la cavité 9, le bord 14 qui termine les faces périphériques longitudinales 11 et transversales de la seconde paroi 6 peut reposer sur les discontinuités de matière que forment les déformations locales sur la première paroi 5.

Pour interdire la sortie de la seconde paroi 6 hors de la cavité 9, on prévoit aux extrémités des faces périphériques de la première paroi 5, et au moins sur ses côtés longitudinaux, des pattes de sertissage 15 destinées à être repliées vers l'intérieur de la cavité de façon à s'appuyer sur le côté externe de la face centrale 10 de la seconde paroi 6.

Dans le mode de réalisation préféré de la seconde paroi 6, la face centrale 10 est sensiblement plane sur ses zones qui entourent la partie centrale concave et sont prolongées par les faces périphériques. Cela permet de replier une partie au moins des pattes de sertissage 15 sensiblement à perpendicularité par rapport aux faces périphériques qui les portent, et par conséquent d'immobiliser la seconde paroi 6 à l'intérieur de la cavité 9.

On se réfère maintenant aux figures 3 et 4 pour décrire un second mode de réalisation de l'invention. Les éléments identiques à ceux décrits en référence aux figures 1 et 2 portent les mêmes références que sur ces deux figures.

Dans ce second mode de réalisation, les déformations locales ne sont plus réalisées sur les faces périphériques de la première paroi 5, mais sur les faces périphériques de la seconde paroi 6.

Du fait de la présence des pattes de sertissage 15 aux extrémités des faces périphériques de la première paroi 5, son bord périphérique 17 est discontinu (en créneau). I1 n'est donc pas possible de prévoir des déformations locales en n'importe quel endroit des faces périphériques 8 de la seconde paroi 6. En conséquence, les déformations locales 16 réalisées sur les faces périphériques longitudinales 11 ne peuvent être que ponctuelles et réalisées en des endroits destinés à coopérer avec des parties du bord 17 qui ne comportent pas de pattes de sertissage 15.

Des déformations locales étendues ne sont envisageables qu'à condition que certaines faces périphériques de la première paroi 5 ne comportent pas de pattes de sertissage. C'est parfois le cas des faces transversales.

Tout comme dans le premier mode de réalisation, les déformations locales peuvent être réalisées soit sous forme de bossages, soit sous forme de crevages.

Ces déformations locales sont également dirigées vers l'intérieur de la cavité 9 de sorte que le bord périphérique 17 qui termine les faces périphériques longitudinales 8 et transversales puisse s'appuyer au moins localement sur les discontinuités de matière formées par les déformations locales 16.

Une fois la seconde paroi 6 introduite dans la cavité 9, il n'y a plus qu'à replier les pattes de sertissage 15 de sorte que celles-ci s'appuient sur le côté externe de la face centrale 6, comme décrit dans le premier mode de réalisation.

De la sorte, la seconde paroi 6 se trouve parfaitement immobilisée dans la cavité 9.

L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-avant, mais en embrasse toutes les variantes que pourra développer l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.

Ainsi, la forme de la cavité délimitée par les première et seconde parois pourra varier notablement de celle décrite en référence aux quatre figures.

Par ailleurs, l'emplacement des déformations locales pourra être différent de celui illustré sur ces mêmes figures.

Enfin, on peut envisager de placer dans un collecteur du type de celui décrit ci-avant des cloisons médianes transversales et/ou longitudinales de façon à délimiter des sous-cavités à l'intérieur de la cavité délimitée par les deux parois délimitant ledit collecteur.

Claims (10)

Revendications

1. Collecteur (1) pour un échangeur de chaleur à tubes, du type comprenant une première partie (5) délimitant une face centrale longitudinale (7) prolongée par des faces périphériques longitudinales (8) et transversales terminées par un bord (17) et comportant respectivement des fentes transversales parallèles (2), propres à recevoir chacune une extrémité (3) de tube (4), et des pattes de sertissage (15), et une seconde partie (6) délimitant une face centrale longitudinale (10) prolongée par des faces périphériques longitudinales (11) et transversales terminées par un bord (14), et destinée à être introduite au moins partiellement dans la cavité (9) délimitée par les faces centrale (7) et périphériques (8) de la première partie (5) de telle sorte que ses faces centrale (10) et périphériques (11) soient respectivement en regard de la face centrale (7) de la première partie (5) et au contact des faces périphériques (8) de celle-ci,

caractérisé en ce que l'une desdites première (5) et seconde (6) parties comprend sur au moins l'une ses faces périphériques longitudinales (8) et/ou transversales au moins une déformation locale (13;16) dirigée vers la cavité (9) et destinée à former butée pour le bord (14;17) des faces périphériques de l'autre partie, laquelle ne comprend pas de déformation, et en ce que les pattes de sertissage (15) de la première partie (5) sont destinées à s'appuyer, après repliement, sur la face centrale (10) de la seconde partie (6), pour immobiliser celle-ci relativement à la première partie (5).

2. Collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les déformations locales (13) sont réalisées sur des faces périphériques de la première partie (5).

3. Collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les déformations locales (16) sont réalisées sur des faces périphériques de la seconde partie (6).

4. Collecteur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'elle comprend sur chacune des faces périphériques longitudinales (8) et/ou transversales, en des endroits choisis, au moins deux déformations locales ponctuelles (13;16).

5. Collecteur selon la revendication 3 combinée à la revendication 4, caractérisé en ce que les déformations locales ponctuelles (16) sont réalisées en des endroits choisis de la seconde paroi (6) destinés à coopérer avec des zones de la première paroi (5) situées entre des pattes de sertissage voisines (15).

6. Collecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une déformation locale étendue sur les faces périphériques de la première partie (5).

7. Collecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les déformations sont des bossages.

8. Collecteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les déformations sont des crevages.

9. Collecteur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la section transversale de la seconde partie (6) est sensiblement en forme de U, la face centrale (10) formant la partie horizontale dudit U étant sensiblement plane et comportant une partie centrale (12) légèrement concave.

10. Collecteur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la section transversale de la première partie (5) est sensiblement en forme de U, la face centrale (7) formant la partie horizontale dudit U étant en arc de cercle.