FR2840395A1 - Echangeur de chaleur a collecteur et boite collectrice de fabrication simplifiee, notamment pour vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant un faisceau de tubes (12), au moins un collecteur (18) dans lequel débouchent les tubes du faisceau, ainsi qu'une boîte collectrice (20) coiffant le collecteur. Le collecteur (18) et la boite collectrice (20) sont formés par deux demi-coquilles généralement symétriques de part et d'autre d'un plan de jonction commun (P) et présentant des joints plats respectifs (22, 24) assemblés suivant ledit plan de jonction. Application aux échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles.
Description
de surfaces de contact avec un canal de transfert thermique.
Echangeur de chaleur a collecteur et bolte collectrice de fabrication simplifiee, notamment pour vehicule automobile L' invention se rapporte au domaine des echangeurs de chaleur,
en particulier pour les vehicules automobiles.
Wile concerne plus precisement un echangeur de chaleur comprenant un faisceau de tubes, au moins un collecteur dans lequel debouchent les tubes du faisceau, ainsi qu'une bote
collectrice coiffant le collecteur.
Un tel echangeur de chaleur peut constituer, par exemple, un radiateur de refroidissement du moteur du vehicule, un radiateur de chauffage de l'habitacle, ou encore un evaporateur
ou un condenseur d'un circuit de climatisation.
Dans un echangeur de chaleur de ce type, le faisceau de tubes est habituellement monte entre deux boltes collectrices par l'intermediaire de leurs collecteurs respectifs, et est propre a etre parcouru par un fluide. Dans le cas d'un radiateur de refroidissement du moteur ou dun radiateur de chauffage de l'habitacle, ce fluide est le liquide servant au refroidissement du moteur. Dans le cas dun evaporateur ou dun condenseur de climatisation, ce fluide est un fluide refrigerant. Dans les echangeurs de chaleur connus, le collecteur est habituellement realise sous la forme d'une plaque qui est munie
de trous pour recevoir les extremites des tubes du faisceau.
Ces trous vent generalement bordes d'un collet pour faciliter un montage etanche entre le collecteur et les tubes du faisceau. Ce montage peut s'effectuer soit par brasage, soit
par l'intermediaire dun joint dietancheite.
De son cote, la bote collectrice qui vient coiffer le collecteur est amenagee pour cooperer de facon etanche avec lui. La bote collectrice peut etre realisee sous la forme d'une piece metallique qui est reliee par brasage au collecteur. Il est connu aussi d'utiliser des botes collectrices en matiere plastique qui vent serties sur le collecteur, par l'intermediaire de moyens de sertissage, en particulier des
griffes, que comporte celui-ci.
Dans tous les cas, le collecteur et la bote collectrice constituent de s pieces spec if iques tres di f ferentes qui vent
concues pour cooperer l'une avec l'autre.
L, invention vise a simplifier la realisation des collecteurs et
botes collectrices.
A cet effet, conformement a l' invention, le collecteur et la bote collectrice vent formes par deux demi-coquilles generalement symetriques de part et d'autre d'un plan de jonction et presentant des joints plats respectifs assembles
suivant ledit plan de jonction.
On peut ainsi realiser le collecteur et la bote collectrice a partir de pieces identiques, a savoir deux demi-coquilles,
destinees a etre jointes l'une a l'autre.
Cela n'exclut pas que des operations specifiques soient mises en oeuvre pour realiser l'une des demi-coquilles, par exemple
celle destinee a former le collecteur.
En effet, il sera necessaire damenager des trous dans la demi-
coquille formant collecteur pour la reception des tubes du faisceau. Dans tous les cas, la fabrication du collecteur et de la bolte collectrice est simplifiee puisque ces deux composants utilisent la meme demi-coquille a la base. Le collecteur et la bote collectrice peuvent ainsi etre obtenus par des outillages commune. Par ailleurs, la presence d'un joint plat facilite et ameliore la jonction etanche entre les deux demi-coquilles. Dans une forme de realisation preferee de l' invention, les deux demicoquilles vent metalliques, par exemple en aluminium, et
leurs joints plats respectifs vent assembles par brasage.
Suivant un premier mode de realisation, les joints plats
respectifs vent formes vers l'exterieur des demi-coquilles.
Les joints plats ainsi formes vers ltexterieur vent
avantageusement maintenus par au moins une griffe.
Suivant un second mode de realisation, les joints plats
respectifs vent formes vers l'interieur des demi-coquilles.
Ceci permet notamment de diminuer l'encombrement de la bolte collectrice. De plus, l'un des joints plats ainsi formes vers l'interieur forme avantageusement une butee a l'egard des tubes
du faisceau.
Les joints plats peuvent avoir des empreintes respectives de formes conjuguees qui vent destinees a s'embolter mutuellement par cooperation de forme pour assurer un maintien en position
des deux demi-coquilles.
Selon encore une autre particularite de linvention, la demi-
coquille formant collecteur comporte, en outre, des trous pour
la reception des tubes du faisceau.
Une bolte collectrice d'echangeur de chaleur peut comporter une ou plusieurs tubulures servant a l' entree ou la sortie d'un
fluide caloporteur.
Conformement a l 'invention, et dans une variante de realisation, les deux demi-coquilles vent formees avec des demi-tubulures generalement symetriques par rapport au plan de jonction, de maniere a former une tubulure complete (encore appelee "entretoise"), loreque les deux demicoquilles vent
assemblees entre elles.
De preference, les demi-coquilles vent realisees chacune par formage d'une tole metallique. Par le terme "formage", on entend designer au moins une operation mecanique classique, telle que par exemple un emboutissage, un pliage, un roulage, etc. Ainsi, lorsque les deux demi- coquilles vent formees chacune avec une demi-tubulure, les demi-tubulures vent realisees aussi
lors du formage des deux demi-coquilles.
La presence de joints plats permet de former differents amenagements. Ainsi, on peut prevoir que l'un au moins des joints plats se prolonge vers l'exterieur par une languette servant, par exemple, au positionnement et/ou a la fixation de ltechangeur
de chaleur.
Dans une application preferentielle de ['invention, l'echangeur de chaleur comprend aussi des intercalaires ondules places
entre les tubes, ['ensemble etant forme par brasage.
Dans la description qui suit, faite a titre d'exemple, on se
refere aux dessins annexes, sur lesquels: - la Figure 1 est une vue partielle de cote d'un echangeur de chaleur selon l' invention; - la Figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne II-II de la Figure 1; - la Figure 3 est une vue en perspective d'un ensemble collecteur-bote collectrice selon l' invention, dans une autre forme de realisation; - la Figure 4 est une vue partielle en perspective d'un echangeur de chaleur selon l' invention, dans lequel le collecteur et la bolte collectrice vent formes chacun avec une demi-tubulure; - la Figure 5 est une vue en coupe analogue a la figure 2 dans une autre forme de realisation; et - la Figure 6 est vue partielle en coupe de deux joints plats
munis de moyens de maintien.
On se refere d'abord conjointement aux Figures 1 et 2 qui montrent partiellement un echangeur de chaleur 10 selon l' invention comprenant un faisceau 12 forme de tubes plats 14, paralleles entre eux, et entre lesquels vent disposes des
intercalaires ondules 16.
A l'une au moins des extremites du faisceau 12, les tubes 14 vent recus dans un collecteur 18, lequel est coiffe par une bolte collectrice 20 pour former un volume qui communique avec les tubes 14 du faisceau. L'ensemble peut ainsi etre parcouru par un fluide caloporteur qui echange de la chaleur avec un
flux d'air balayant le faisceau.
A leur autre extremite, les tubes 14 du faisceau vent avantageusement recus dans un collecteur identique ou similaire (non represente), coiffe lui aussi par une bote collectrice
(non representee).
Comme on le volt sur la Figure 2, le collecteur 18 et la bolte collectrice 20 vent formes de deux demi-coquilles generalement symetriques, assemblees de part et d'autre d'un plan de jonction P. Dans l'exemple de realisation represente, ces deux demi-coquilles vent identiques et elles presentent des joints plats respectifs 22 et 24 formes a la peripherie des coquilles
et vers l'exterieur.
Les deux demi-coquilles 18 et 20 vent realisees avantageusement par formage et en particulier par emboutissage diune tole metallique, de preference en aluminium ou en alliage a base d'aluminium. Ces deux demicoquilles vent formees a partir des memes elements de base et avec les memes outillages. La seule difference reside ici dans le fait que la demicoquille formant le collecteur 18 doit etre en outre usinee pour former des trous allonges 26 (Figure 2) propres a recevoir chacun une extremite dun tube 14. Ces trous vent avantageusement formes par decoupe a la presse. I1 vent avantageusement entoures chacun d'un collet ameliorant la jonction entre le tube et le collecteur. Dans l'exemple de realisation represente, tous les autres composants de ltechangeur de chaleur vent formes en metal, de preference dans le meme metal ou alliage metallique que le collecteur et la bolte collectrice. L'ensemble est assemble par brasage, avantageusement par passage au four, au cours d'une
meme operation.
Ainsi, ['assemblage du collecteur et de la bote collectrice est realise dans un m8me plan de jonction avec un accostage
plat contre plat des joints plats 22 et 24.
Cette conception permet davoir des emboutis peu profonds, d'ou un gain de matiere. De plus, une certaine partie de liemboutissage peut etre commune aux deux demi-coquilles, ce
qui permet de reduire les delais de fabrication.
Par ailleurs, l'accostage plat contre plat permet d'obtenir un bon brasage. Enfin, la presence des joints plats 22 et 24, qui stetendent a la peripherie et a ltexterieur de ['ensemble collecteur/bote collectrice, forme un element en saillie. Cet element en saillie peut servir, par exemple, au calage de l'echangeur de chaleur dans un boltier. Ceci presente un interet notamment lorsque ltechangeur de chaleur doit etre insere et monte dans un boltier d'un appareil de chauffage
et/ou de climatisation de vehicule automobile.
On se refere maintenant a la Figure 3 qui montre un ensemble collecteur/bote collectrice analogue a celui des Figures 1 et 2, mais dans une variante de realisation. La difference principale reside ici dans le fait que l'un des joints plats, a savoir le joint plat 22, comporte deux languettes en saillie 28 et 30 pouvant servir, par exemple, au calage de l'echangeur de chaleur dans un boltier (non represente). On distingue egalement sur la Figure 3 une griffe 32 servant au maintien des
deux joints plats l'un contre lautre.
Dans la forme de realisation de la Figure 4, qui s'apparente a celle des Figures 1 et 2, les demi-coquilles respectives 18 et 20 vent formees chacune avec des demi-tubulures 34 et 36 ayant chacune une section de forme sensiblement semi-circulaire. Ces deux demi-tubulures vent generalement symetriques par rapport au plan de jonction. Ainsi, loreque les deux demi-coquilles vent assemblees mutuellement, les demi-tubulures 34 et 36 forment conjointement une tubulure complete 38, encore appelee "entretoise". Cette tubulure sert a l' entree ou a la sortie d'un fluide caloporteur circulant dans l'echangeur de chaleur. Comme on peut le constater sur la Figure 4, les joints plats respectifs 22 et 24 des deux demi-coquilles se poursuivent au niveau des demi-tubulures 34 et 36, ameliorant ainsi la jonction etanche
de ces deux demi-tubulures entre elles.
Les deux demi-tubulures 34 et 36 vent avantageusement realisees par formage, en particulier par emboutissage, en meme temps que les deux demicoquilles, ce qui facilite la aussi la fabrication. L' interface avec les tubulures peut &tre assuree
par un element brase qui entoure les deux demi-coquilles.
Cette forme de realisation offre l'avantage de permettre un raccordement de maniere oblongue, voire rectangle, sur la bote a eau. Ceci permet aussi une diminution de la hauteur de la bote collectrice, ce qui se traduit par une diminution de la
matiere engagee et une reduction dans liencombrement.
Il en resulte aussi l'avantage de conserver la section de passage du liquide constante, sans generer d' augmentation de la
vitesse du liquide au passage dans la tubulure ou entretoise.
Cette conception permet un raccordement d'une tubulure soit lateralement sur la bote collectrice, soit en extremite de
cette derriere.
La forme de realisation de la Figure 5 differe de celle de la figure 2 par le fait que les joints plats respectifs 22 et 24 vent formes vers l'interieur des demi-coquilles, au lieu de liexterieur. Dans ces conditions, le formage des demi-coquilles ne peut etre obtenu seulement par emboutissage et necessite au moins une operation supplementaire pour rabattre les joints
plats vers l'interieur.
Le fait d'avoir des joints plats diriges vers l'interieur permet de diminuer l'encombrement de la bote collectrice. De plus, l'un des joints plats, ici le joint 22 forme une butee a l'egard des tubes 14 du faisceau 12. Ceci permet de positionner automatiquement les tubes en direction axiale par rapport a la
bolte collectrice.
Le fait que les joints plats 22 et 24 soient ici tournes vers l'interieur ntempeche pas la realisation d'elements en saillie vers l'exterieur, analogues aux languettes 28 et 30 decrites precedemment. En effet de tels element peuvent etre facilement obtenus par des operations mecaniques classiques, par exemple
par un double pliage.
Dans la forme de realisation de la Figure 6, les joints plats 22 et 24 ont des empreintes respectives 40 et 42 de formes conjuguees qui vent destinees a s'embo1ter mutuellement par cooperation de forme pour assurer un maintien en position des deux demi-coquilles. Dans l'exemple represente, ces empreintes
vent obtenues par un pliage en U de chacun des joints plats.
Ces empreintes peuvent etre realisees soit sur la totalite, soit sur une portion de la peripherie des demi-coquilles. L'agencement de telles empreintes siapplique aussi bien aux joints plats diriges vers l'exterieur (Figure 2) qu'aux joints
plats diriges vers l'interieur (Figure 5).
L' invention trouve une application particuliere aux echangeurs de chaleur de vehicules automobiles. Un tel echangeur de chaleur peut constituer, par exemple, un radiateur de refroidissement du moteur du vehicule, un radiateur de chauffage de lthabitacle, ou encore un evaporateur ou un
condenseur d'un circuit de climatisation.
Claims (13)
1. Echangeur de chaleur comprenant un faisceau de tubes, au moins un collecteur dans lequel debouchent les tubes du faisceau, ainsi qu'une bolte collectrice coiffant le collecteur, caracterise en ce que le collecteur (18) et la bote collectrice (20) vent formes par deux demicoquilles generalement symetriques de part et d'autre d'un plan de jonction commun (P) et presentant des joints plats respectifs
(22, 24) assembles suivant ledit plan de jonction.
2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caracterise en ce que les deux demi-coquilles (18, 20) vent metalliques, par exemple en aluminium, et en ce que leurs joints plats
respectifs (22, 24) vent assembles par brasage.
3. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et
2, caracterise en ce que les joints plats respectifs (22, 24)
vent formes vers l'exterieur des demi-coquilles.
4. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caracterise en ce que les joints plats (22, 24) formes vers l'exterieur
vent maintenus par au moins une griffe (32).
5. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et
2, caracterise en ce que les joints plats respectifs (22, 24)
vent formes vers l'interieur des demi-coquilles.
6. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caracterise en ce que l'un des joints plats (22, 24) formes vers l'interieur forme une butee a ltegard des tubes (14) du
faisceau (12).
7. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 a 6,
caracterise en ce que les joints plats (22, 24) ont des empreintes respectives (40, 42) de formes conjuguees qui vent destinees a s'embolter mutuellement par cooperation de forme
pour assurer un maintien en position des deux demi-coquilles.
8. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 a 7,
caracterise en ce que la demi-coquille formant collecteur (18) comporte, en outre, des trous (26) pour la reception des tubes
(14) du faisceau (12).
9. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 a 8,
caracterise en ce que les deux demi-coquilles (18, 20) vent formees avec des demi-tubulures (34, 36) generalement symetriques par rapport au plan de jonction (P), de maniere a former une tubulure complete (38), encore appelee entretoise,
lorsque les deux demi-coquilles vent assemblees entre elles.
10. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 a 9,
caracterise en ce que les deux demi-coquilles (18, 20) vent
realisees chacune par formage d'une tole metallique.
11. Echangeur de chaleur selon les revendications 9 et 10,
prises en combinaison, caracterise en ce que les deux demi-
tubulures (34, 36) vent realisees aussi lors du formage des
deux demi-coquilles (18, 20).
12. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 a 11,
caracterise en ce que l'un au moins des joints plats (22, 24) se prolonge vers l'exterieur par une languette (28; 30) servant, par exemple, au positionnement et/ou a la fixation de
ltechangeur de chaleur.
13. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 a 12,
caracterise en ce qutil comprend, en outre, des intercalaires
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