FR2844346A1 - Echangeur de chaleur comportant au moins une tubulure de racordement - Google Patents
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Abstract
L'échangeur de chaleur (10) de l'invention comprend au moins une boîte collectrice (12) commune à une gamme d'échangeurs de chaleur et une pièce d'interface assemblée à une extrémité (26) de la boîte collectrice pour recevoir une ou plusieurs tubulures (32, 34) dans une position choisie. L'invention permet la standardisation des échangeurs de chaleur et est applicable notamment aux échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles.
Description
VCL141O.FRD
Echangeur de chaleur comportant au moins une tubulure de raccordement L'invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur,
notamment pour véhicules automobiles.
Elle concerne plus particulièrement un échangeur de chaleur du 10 type comprenant au moins une boîte collectrice dans laquelle
débouche au moins une tubulure.
Les échangeurs de chaleur de ce type comprennent habituellement deux boîtes collectrices montées aux extrémités d'un faisceau, 15 ainsi que des tubulures de raccordement servant respectivement à l'entrée et à la sortie d'un fluide caloporteur qui traverse
l'échangeur de chaleur.
Un tel échangeur de chaleur peut être réalisé, par exemple, 20 sous la forme d'un radiateur de refroidissement du moteur du
véhicule ou encore d'un radiateur de chauffage de l'habitacle.
En ce cas, le fluide caloporteur est habituellement le fluide
de refroidissement du moteur.
L'échangeur de chaleur peut aussi être réalisé sous la forme d'un évaporateur ou d'un condenseur d'une installation de climatisation. En ce cas, le fluide caloporteur est un fluide
réfrigérant qui parcourt l'échangeur de chaleur.
Pour répondre aux différentes conditions d'implantation de l'échangeur de chaleur, qui sont spécifiques à chaque modèle de véhicule, il faut prévoir habituellement des boîtes
collectrices spécifiques pour le raccordement des tubulures.
En effet, les tubulures peuvent être prévues soit sur une même boîte collectrice, soit respectivement sur deux boîtes
collectrices différentes.
En outre, les tubulures peuvent prendre différentes positions ou orientations pour permettre le raccordement de conduits en fonction des conditions d'implantation propres au véhicule considéré. Il en résulte la nécessité de prévoir à chaque fois des boîtes
collectrices spécifiques.
L'invention a notamment pour but de surmonter cet inconvénient.
Elle vise en particulier à procurer un échangeur de chaleur susceptible de faciliter une standardisation du raccordement
des tubulures.
L'invention vise encore à procurer un échangeur de chaleur qui peut être réalisé dans différentes versions avec le plus grand nombre possible de pièces communes, en simplifiant ainsi les outillages. L'invention propose à cet effet un échangeur de chaleur du type
défini précédemment, dans lequel la boîte collectrice est commune à une gamme d'échangeurs de chaleur, et dans lequel une pièce d'interface est assemblée à une extrémité de la boîte collectrice pour recevoir la ou les tubulure(s) dans une 25 position choisie.
Ainsi, il est possible de réaliser toute une gamme d'échangeurs de chaleur qui comportent la ou les même(s) boîte(s) collectrice(s) et qui diffèrent simplement par une pièce 30 d'interface qui est spécifique à un échangeur de chaleur d'un
type donné.
Dans ces conditions, une même gamme d'échangeurs de chaleur comporte les mêmes composants de base, ce qui simplifie la 35 fabrication et les outillages.
Il suffit simplement à chaque fois d'assembler sur un échangeur oC1 r 2844346 de chaleur donné la pièce d'interface qui permet de raccorder
une ou plusieurs tubulure(s) dans une position choisie.
Dans une première forme de réalisation de l'invention, dans 5 laquelle la boîte collectrice comprend un collecteur fermé par un couvercle, ce collecteur étant apte à recevoir un faisceau de tubes, la pièce d'interface est fermée par une extrémité du
collecteur qui s'étend au-delà du faisceau.
Selon une autre caractéristique de l'invention, cette extrémité du collecteur comprend au moins un embout apte à recevoir une
tubulure dans une orientation choisie.
En particulier, l'extrémité du collecteur peut comprendre deux 15 embouts aptes à recevoir respectivement deux tubulures dans des
orientations respectives choisies.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, la pièce d'interface est agencée pour recouvrir une ouverture aménagée 20 dans une extrémité de la boîte collectrice, cette pièce d'interface étant équipée d'au moins un embout apte à recevoir
une tubulure dans une orientation choisie.
Dans une première variante, l'ouverture est aménagée dans une 25 zone de raccordement de deux faces contiguÙs de la boîte collectrice, et la pièce d'interface est une plaque pliée qui comprend deux ailes aptes à recouvrir respectivement les portions de l'ouverture qui correspondent aux deux faces contiguÙs de la boîte collectrice. 30 En pareil cas, il est avantageux que l'ouverture comprenne deux portions généralement symétriques aménagées dans les deux faces contiguÙs, et que les deux ailes de la plaque soient symétriques, l'une des deux ailes étant munie d'un embout. Ceci 35 permet de placer la plaque dans deux positions différentes pour faire déboucher l'embout dans l'une ou l'autre des deux faces contiguÙs. Dans une autre version, l'ouverture est aménagée dans une zone de raccordement de deux faces contiguÙs de la boîte collectrice, tandis que la pièce d'interface est un carter agencé pour recouvrir l'ouverture. Avantageusement, ce carter 5 s'étend dans le prolongement de la boîte collectrice et est
agencé pour recevoir au moins un embout.
En particulier, il est avantageux que ce carter soit agencé pour recevoir deux embouts débouchant dans deux faces 10 respectives du carter.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la pièce d'interface comprend un bord périphérique agencé pour recouvrir un bord périphérique de l'ouverture. 15 Les bords périphériques respectifs de la pièce d'interface et de l'ouverture peuvent être généralement plans ou encore
peuvent être des bords pliés.
Dans une forme de réalisation avantageuse, la boîte collectrice est formée par l'assemblage de deux coquilles de part et d'autre d'un plan d'assemblage commun, l'ouverture étant formée soit dans l'une des deux coquilles, soit dans les deux coquilles. Dans l'un ou l'autre cas, les deux coquilles peuvent 25 être réalisées généralement symétriques ou nonsymétriques par
rapport à leur plan d'assemblage.
L'échangeur de chaleur peut comprendre soit une seule boîte collectrice, soit deux boîtes collectrices sur lesquelles sont 30 assemblées respectivement deux pièces d'interface.
Avantageusement, la boîte collectrice et la pièce d'interface
sont assemblées par brasage.
Dans la description qui suit, faite seulement à titre
d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la Figure 1 est une vue partielle en perspective d'un échangeur de chaleur comprenant une boîte collectrice équipée d'une pièce d'interface dans une première forme de réalisation de l'invention; - la Figure 2 est une vue analogue à la Figure 1 montrant les tubulures dans une position différente; - la Figure 3 est une vue partielle en perspective d'un échangeur de chaleur selon une deuxième forme de réalisation de l'invention comprenant une pièce d'interface constituée par une 10 plaque pliée; - la Figure 4 représente en perspective la plaque pliée destinée à la boîte collectrice de la Figure 3; - la Figure 5 est une vue en coupe axiale d'un embout propre à être reçu par la plaque pliée de la Figure 4; - la Figure 6 est une vue en coupe d'une boîte collectrice analogue à celle de la Figure 3, montrant deux positions différentes de la plaque pliée; - la Figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la Figure 6; - la Figure 8 est une vue en coupe d'une boîte collectrice équipée d'une pièce d'interface réalisée sous la forme d'un carter muni de deux embouts de raccordement; la Figure 9 est une vue en coupe selon la ligne IX-IX de la Figure 8; - la Figure 10 est une vue partielle en perspective d'un échangeur de chaleur analogue à la Figure 1 dans une variante de réalisation; - la Figure 11 est une vue en perspective de la plaque pliée destinée à s'adapter sur la boîte collectrice de la Figure 10; 30 - la Figure 12 est une vue en coupe montrant le raccordement d'un embout sur la plaque pliée de la Figure 11; - la Figure 13 montre schématiquement un échangeur de chaleur ayant deux boîtes collectrices équipées chacune d'une pièce d'interface selon l'invention, les tubulures étant disposées 35 dans une orientation donnée; - la Figure 14 est une vue analogue à la Figure 13, dans laquelle les tubulures ont des orientations différentes; et - la Figure 15 est une vue partielle en perspective d'un échangeur de chaleur selon une variante de réalisation de la
Figure 3.
On se réfère d'abord à la Figure 1 qui montre un échangeur de chaleur 10 comprenant une boîte collectrice 12, elle-même constituée d'un collecteur 14 fermé par un couvercle 16. Le collecteur 14 est une plaque métallique généralement plane ayant deux bords longitudinaux 18 repliés pour recevoir le 10 couvercle 16. Dans le fond du collecteur, sont aménagés des trous allongés (non visibles sur le dessin) destinés à recevoir les tubes 20 d'un faisceau 22 d'échange de chaleur. Entre les tubes 20, sont 15 disposés des intercalaires ondulés 24 formant ailettes
d'échange de chaleur.
Le collecteur 14 comprend une extrémité 26 qui s'étend au-delà du faisceau 22. Cette extrémité 26 comprend deux embouts 28 et 20 30 de forme générale cylindrique, dans lesquels sont emmanchées
respectivement les extrémités de deux tubulures 32 et 34.
Les embouts 30 et 32 peuvent être constitués par de simples collets formés dans le fond du collecteur. En variante, les 25 embouts 28 et 30 peuvent être rapportés et brasés sur le fond
du collecteur.
Comme ces embouts ont une forme de révolution, les deux tubulures 32 et 34 peuvent être placées dans des orientations 30 choisies.
Dans l'exemple de réalisation, les tubulures 32 et 34 sont coudées. Sur la Figure 1, les tubulures sont orientées de telle sorte qu'elles s'étendent dans une direction sensiblement 35 parallèle aux bords longitudinaux 18 de la boîte collectrice.
Il en résulte que ces tubulures peuvent être raccordées à des LX conduits (non représentés) en procurant un raccordement d'extrémité. Par contre, dans la forme de réalisation de la Figure 2, les 5 tubulures 32 et 34 ont une orientation différente et elles s'étendent dans des directions généralement orthogonales aux bords longitudinaux 18 du collecteur. Cette disposition facilite un raccordement à des conduits (non représentés) pour
procurer un raccordement latéral.
Les tubulures 32 et 34 ont des extrémités respectives 36 et 38
qui permettent le raccordement de tels conduits.
On se réfère maintenant à la Figure 3 qui montre un autre 15 échangeur de chaleur comprenant un faisceau 22 (non représenté en détail) assemblé à une boîte collectrice 40. Dans l'exemple, cette boîte collectrice est formée par l'assemblage de deux coquilles 42 et 44 par rapport à un plan d'assemblage commun défini par deux bords d'assemblage respectifs 46 et 48 qui font 20 saillie vers l'extérieur de la boîte collectrice. La boîte collectrice 42 est pourvue de trous allongés 50 servant à recevoir les extrémités des tubes du faisceau 22. En revanche, la coquille 44 est fermée. Dans l'exemple de réalisation, les coquilles 42 et 44 sont généralement symétriques de part et 25 d'autre de leur plan d'assemblage et ont ainsi des profondeurs égales. Toutefois, ces deux coquilles pourraient en variante
être non-symétriques et avoir des profondeurs différentes.
La boîte collectrice 40, ainsi constituée par l'assemblage des 30 deux coquilles 42 et 44, comprend une ouverture 52 aménagée au
niveau d'une extrémité 54. L'ouverture 52 est formée ici dans les deux coquilles 42 et 44 et elle s'étend ainsi de part et d'autre du plan d'assemblage des coquilles. Cette ouverture 52 débouche dans deux faces contiguÙs de la boîte collectrice, à 35 savoir une face d'extrémité 56 et une face latérale 58.
L'ouverture 52 est aménagée dans une zone de raccordement des
deux faces 56 et 58.
Cette ouverture est destinée à être fermée par une pièce d'interface 60 qui est représentée sur la Figure 4. Cette pièce d'interface 60 est réalisée sous la forme d'une plaque pliée comprenant deux ailes 62 et 64 aptes à recouvrir respectivement 5 les portions de l'ouverture 52 qui correspondent aux deux faces contiguÙs 56 et 58.
Dans l'exemple, les faces contiguÙs 56 et 58 sont généralement perpendiculaires entre elles et reliées par un arrondi 66. De 10 même, les ailes 62 et 64 sont généralement perpendiculaires entre elles et reliées par un arrondi 68. Les dimensions de la plaque 60 sont légèrement supérieures à celles de l'ouverture pour permettre un recouvrement mutuel. Ainsi, la pièce d'interface 60 comprend un bord périphérique 70 (représenté en 15 grisé sur la Figure 4) agencé pour recouvrir un bord périphérique 72 de l'ouverture. De cette manière, la plaque 60 peut être assemblée par brasage et assurer la fermeture de
l'ouverture 52.
Comme on le voit sur la Figure 5, l'une des ailes de la plaque
, ici l'aile 62, comprend un trou 74 destiné à recevoir un embout 76 dans lequel peut être introduite une tubulure 78 servant à l'entrée ou à la sortie d'un fluide caloporteur.
Cette tubulure 78 peut être droite ou coudée comme les 25 tubulures 32 et 34 des Figures 1 et 2. La tubulure 78 comprend un collet 80 facilitant la solidarisation de la tubulure et de
l'embout au moyen d'un collier de serrage 82.
Dans la forme de réalisation des Figures 3 et 4, les ailes 62 30 et 64 sont différentes, ce qui signifie qu'elles sont destinées à recouvrir respectivement les faces 56 et 58 de la boîte collectrice. Dans la variante de réalisation des Figures 6 et 7, les ailes 35 62 et 64 ont la même étendue. Ainsi, comme dans le cas des Figures 3 et 4, les ailes 62 et 64 peuvent recouvrir respectivement les faces 56 et 58 de la boîte collectrice. En
pareil cas, l'embout 76 débouche du côté de la face 58 de la boîte collectrice. Cependant, il est possible d'inverser la position de la plaque 60 pour que les ailes 62 et 64 viennent recouvrir respectivement les faces 58 et 56. En pareil cas, 5 l'embout 76 débouche du côté de la face 56, comme montré à gauche de la Figure 6. Dans le premier cas, l'embout 76 procure un raccordement latéral, tandis que dans le deuxième cas il procure un raccordement d'extrémité. Il est possible de passer de l'un à l'autre des deux modes de raccordement par un simple 10 retournement de la plaque 60 qui fait office de platine.
Dans la forme de réalisation des Figures 8 et 9, la boîte collectrice 40 est analogue à celle des Figures 3 et 6. La pièce d'interface est réalisée ici sous la forme d'un carter 90 15 qui se place dans le prolongement de la boîte collectrice 40.
Ce carter comprend notamment une face latérale 92 qui s'étend dans une direction sensiblement parallèle à la face 58 de la boîte collectrice. Cette face 92 se raccorde par deux autres faces 94 et 96 (Figure 9) à une face oblique 98. Les faces 92, 20 94, 96 et 98 sont entourées par un bord périphérique qui vient
recouvrir le bord de l'ouverture 52. La face 92 comprend un trou 102 pour la réception d'un embout 76 pour fournir une sortie latérale décalée. Par ailleurs, la face 96 est munie d'un trou 104 pour recevoir un autre embout 106 pour réaliser 25 un autre raccordement.
Dans la forme de réalisation des Figures 10 et 11, qui s'apparent à celle des Figures 3 et 4, la plaque 60 comporte un bord périphérique 84 qui est plié et, de même, l'ouverture 52 30 est entourée par un bord périphérique 86 qui est également
plié. Ceci facilite le centrage et le positionnement de la plaque 60 en vue de son assemblage définitif avec la boîte collectrice. On voit sur la Figure 11 que l'aile 64 comporte un trou bordé d'un collet 88 facilitant l'assemblage de l'embout, 35 comme on le voit aussi sur la Figure 12.
Les différents composants de l'échangeur de chaleur, y compris
la boîte collectrice et les pièces d'interface, sont avantageusement réalisés dans une même matière métallique, de préférence à base d'aluminium, et l'ensemble de ces composants peut être assemblé par brasage au cours d'une même opération.
On se réfère maintenant à la Figure 13 qui montre un échangeur de chaleur dont le faisceau 22 est assemblé à deux boîtes collectrices 40A et 40B, sur lesquelles sont assemblées respectivement deux pièces d'interface, à savoir deux plaques 10 pliées 60A et 60B. Ces dernières reçoivent respectivement un embout 76A, 76B. L'embout 76A est conçu pour procurer un raccordement latéral et l'embout 76B un raccordement d'extrémité. Dans la forme de réalisation de la Figure 14, les embouts 76A et 76B sont inversés. L'embout 76A procure un raccordement d'extrémité, tandis que l'embout 76B procure un raccordement latéral. L'échangeur de chaleur de la Figure 15 s'apparente à celui de la Figure 3, à la différence que l'ouverture 52 est formée dans l'une des deux coquilles, ici la coquille 42, et non pas dans les deux coquilles 42 et 44. Dans l'exemple, les deux coquilles ne sont pas symétriques par rapport à leur plan d'assemblage 25 commun, la coquille 42 comportant l'ouverture 52 étant plus profonde que la coquille 44 sans ouverture. Mais, il serait possible de concevoir aussi des coquilles généralement
symétriques par rapport à leur plan d'assemblage.
Ainsi, dans les différentes formes de réalisation représentées, il est possible, à partir d'une même boîte collectrice, de procurer des orientations différentes pour un ou plusieurs embout(s). Cela permet de standardiser et de simplifier les fabrications d'une gamme d'échangeurs de chaleur qui comportent 35 des éléments communs. L'invention s'applique en particulier aux
échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles.
Claims (17)
1. Echangeur de chaleur comprenant au moins une boîte collectrice dans laquelle débouche au moins une tubulure,
caractérisé en ce que la boite collectrice (12; 40) est commune à une gamme d'échangeurs de chaleur et en ce qu'une pièce d'interface (14; 60; 90) est assemblée à une extrémité de la boîte collectrice pour recevoir la ou les tubulure(s) 10 (32, 34) dans une position choisie.
2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, dans lequel la boîte collectrice (12) comprend un collecteur (14) fermé par un couvercle (16), le collecteur étant apte à recevoir un 15 faisceau de tubes (22), caractérisé en ce que la pièce d'interface est formée par une extrémité (26) du collecteur
(14) qui s'étend au-delà du faisceau.
3. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et 20 2, caractérisé en ce que l'extrémité (26) du collecteur (14)
comprend au moins un embout (28, 30) apte à recevoir une
tubulure (32, 34) dans une orientation choisie.
4. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé 25 en ce que l'extrémité (26) du collecteur (14) comprend deux embouts (28, 30) aptes à recevoir respectivement deux tubulures
(32, 34) dans des orientations respectives choisies.
5. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé 30 en ce que la pièce d'interface (60) est agencée pour recouvrir une ouverture (52) aménagée dans une extrémité (54) de la boîte collectrice (40), et en ce que la pièce d'interface (60) est équipée d'au moins un embout (76) apte à recevoir une tubulure
dans une orientation choisie.
6. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ouverture (52) est aménagée dans une zone de
raccordement de deux faces contiguÙs (56, 58) de la boîte collectrice (40) , et en ce que la pièce d'interface (60) est une plaque pliée comprenant deux ailes (62, 64) aptes à recouvrir respectivement des portions de l'ouverture (52) qui 5 correspondent aux deux faces contiguÙs (56, 58) de la boîte collectrice.
7. Echangeur de chaleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ouverture (52) comprend deux portions généralement 10 symétriques aménagées dans les deux faces contiguÙs (56, 58),
en ce que les deux ailes (62, 64) de la plaque pliée (60) sont symétriques, et en ce que l'une des ailes (62) est munie d'un embout (76), ce qui permet de placer la plaque pliée (60) dans deux positions différentes pour faire déboucher l'embout (76) 15 dans l'une ou l'autre des deux faces contiguÙs (56, 58).
8. Echangeur de chaleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ouverture (52) est aménagée dans une zone de raccordement de deux faces contiguÙs (56, 58) de la boîte 20 collectrice (40), et en ce que la pièce d'interface est un
carter (90) agencé pour recouvrir l'ouverture (52).
9. Echangeur de chaleur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le carter (90) s'étend dans le prolongement de la 25 boîte collectrice (40) et est agencé pour recevoir au moins un
embout (76, 106).
10. Echangeur de chaleur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le carter (90) est agencé pour recevoir deux embouts 30 (76, 106) débouchant dans deux faces respectives (92, 96) du carter.
11. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que la pièce d'interface (60) comprend un 35 bord périphérique (70; 84) agencé pour recouvrir un bord
périphérique (72; 86) de l'ouverture (52).
12. Echangeur de chaleur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le bord périphérique (70) de la pièce d'interface et le bord périphérique (72) de l'ouverture sont
des bords généralement plans.
13. Echangeur de chaleur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le bord périphérique (84) de la pièce d'interface et le bord périphérique (86) de l'ouverture sont
des bords pliés.
14. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 5 à 13, caractérisé en ce que la boîte collectrice (40) est formée par l'assemblage de deux coquilles (42, 44) de part et d'autre d'un plan d'assemblage commun (46, 48), et en ce que 15 l'ouverture (52) est formée dans l'une des deux coquilles.
15. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 5 à 13, caractérisé en ce que la boîte collectrice (40) est formée par l'assemblage de deux coquilles (42, 44) de part et d'autre 20 d'un plan d'assemblage commun (46, 48), et en ce que
l'ouverture (52) est formée dans les deux coquilles.
16. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend deux boîtes collectrices 25 (40A, 40B) sur lesquelles sont assemblées respectivement deux
pièces d'interface (60A, 60B).
17. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la boîte collectrice (12; 40) et la 30 pièce d'interface (14; 60; 90) sont assemblées par brasage.
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