FR2852383A1 - Boite collectrice pour echangeur de chaleur a haute pression et echangeur de chaleur comportant cette boite collectrice - Google Patents

Abstract

La boîte collectrice, destinée à un échangeur de chaleur, en particulier un échangeur de chaleur à haute pression qui comporte des tubes allongés (2) alignés parallèlement les uns aux autres dans une direction sensiblement perpendiculaire à une direction longitudinale de la boîte collectrice est constituée par une superposition en alternance, de premières parois, appelées parois coiffes (4) et de secondes parois, appelées parois entretoises (6). Les parois coiffes présentent des découpes de passage (10) et des découpes de logement (12) qui communiquent avec les découpes de passage (10), les parois entretoises (6) présentant uniquement des découpes de passage (8). Certaines au moins des découpes de passage (10) des parois coiffes (6) se superposent aux découpes de passage (8) des parois entretoises (6) pour former au moins un canal de fluide. La boîte collectrice peut comporter des parois cloisons (14) ne comportant aucune découpe afin de ménager des passes pour la circulation du fluide dans l'échangeur.

Description

Boîte collectrice pour échangeur de chaleur à haute pression

et échangeur de chaleur comportant cette boîte collectrice L'invention concerne une boîte collectrice pour un échangeur de chaleur, notamment pour un échangeur de chaleur à haute pression, qui comporte des tubes allongés alignés parallèlement les uns aux autres, généralement dans une direction 10 sensiblement perpendiculaire à une direction longitudinale de la boîte collectrice.

Elle concerne également un échangeur de chaleur, en particulier à haute pression, comportant une telle boîte collectri15 ce.

Certains des échangeurs-de chaleur qui équipent actuellement les véhicules automobiles modernes, notamment les circuits de climatisation de l'habitacle du véhicule automobile, utili20 sent un fluide caloporteur à haute pression, par exemple le CO2, qui travaille sous une pression très élevée qui peut atteindre plusieurs centaines de bars.

Les boîtes collectrices des échangeurs de chaleur convention25 nels sont généralement constituées par une ou des tôles roulées. Ces boîtes collectrices ne résisteraient pas aux pressions de fonctionnement d'un échangeur à haute pression, en particulier des échangeurs qui utilisent le C02 comme fluide réfrigérant.

On connaît par ailleurs (FR 2 793 014) des échangeurs de chaleur pour fluide sous pression élevée. Ils comprennent une boîte collectrice dont le volume intérieur est défini par un alésage longitudinal ménagé dans un corps massif allongé. Ce 35 volume intérieur est en communication de fluide avec une rangée de tubes parallèles. L'étanchéité entre les tubes et le volume intérieur est obtenue au moyen d'un berceau constitué par une pente profilée recevant le corps et brasée à celui-ci et à la périphérie des tubes. 40 Une boîte collectrice de ce type présente plusieurs inconvé nients. La forte épaisseur des parois rend difficile la réalisation des passages de tubes. Il faut, pour les réaliser, faire appel à des moyens d'usinage coûteux. En outre ces 5 boîtes sont réalisées dans des tubes extrudés non plaqués, ce qui impose également l'emploi de composants supplémentaires pour l'apport de placage de brasage ou l'utilisation d'une matière revêtue de placage après formage.

L'invention a précisément pour objet une boîte collectrice, en particulier pour un échangeur de chaleur à haute pression, qui remédie à ces inconvénients.

Ce but est atteint par le fait qu'elle est constituée par une 15 superposition, en alternance, de premières parois, appelée parois coiffes, et de secondes parois, appelées parois entretoises, les parois coiffes présentant des découpes de passage et des découpes de logement qui communiquent avec les découpes de passage, les parois entretoises présentant 20 uniquement des découpes de passage, certaines au moins des découpes de passage des parois coiffes se superposant aux découpes de passage des parois entretoises pour former au moins un canal de fluide.

Grâce à ces caractéristiques, on évite l'emploi de pièces de forte épaisseur. En effet, la boîte collectrice est entièrement réalisée par une superposition de parois de faible épaisseur, avantageusement découpées dans une plaque de tôle ou réalisées d'une autre manière. Ces parois peuvent être 30 obtenues par des procédés d'usinage peu coûteux tels que le poinçonnage, ce qui évite de recourir à des procédés de fabrication coûteux. Le prix de revient de la boîte collectrice est donc fortement diminué. En outre, cette boîte collectrice permet de rester dans des limites de poids et 35 d'encombrement acceptables.

Dans un premier mode de réalisation, les parois entretoises et les parois coiffes sont constituées par des composants réalisés individuellement.

Les parois coiffes et les parois entretoises peuvent par exemple être réalisées par découpage ou par poinçonnage d'une tôle. L'empilement de ces éléments forme la boîte collectrice, les découpes de passage des parois coiffes et des parois 5 entretoises se superposant pour constituer un ou plusieurs canaux de fluide. On peut empiler alternativement une paroi coiffe et une paroi entretoise, les tubes étant insérés dans les découpes de logement des parois coiffes. Cette réalisation conduit à un faible espacement entre deux tubes succes10 sifs. Elle s'applique particulièrement à un échangeur de type gaz/liquide, le gaz, par exemple du C02, circulant à l'intérieur des tubes, tandis que le liquide, par exemple de l'eau, circule extérieurement au tube.

Si l'on souhaite davantage d'espacement entre les tubes, on peut interposer deux, trois ou davantage de parois entretoises entre les parois coiffes de manière que leur épaisseur s'additionne. Il est également possible de superposer plusieurs parois coiffes si l'épaisseur de la tôle dans 20 laquelle ces parois sont découpées est insuffisante pour permettre d'insérer un tube dans la découpe de logement d'une seule paroi coiffe.

Selon un autre mode de réalisation, la boîte collectrice est 25 constituée par une bande de tôle comportant des plis formés alternativement dans un sens et dans l'autre, les zones comprises entre deux plis successifs délimitant alternativement des parois coiffes et des parois entretoises qui se superposent lorsque les plis sont repliés. 30 De la même manière que dans le mode de réalisation précédente, on peut alterner successivement une paroi coiffe et une paroi entretoise, ce qui conduit à un faible espacement entre les parois extérieures de deux tubes successifs (échangeur 35 gaz/liquide). Ou bien, il est possible de réaliser une succession de deux, trois, voire davantage de parois entretoises sur des zones successives comprises entre deux plis successifs. Il est également possible, bien entendu, de superposer plusieurs parois coiffes formées sur des plis successifs de la bande de tôle. On peut ainsi adapter la hauteur des logements destinés à recevoir les tubes et l'espacement entre les tubes.

De préférence, les plis de la bande de tôle sont orientés orthogonalement à une direction allongée de la boîte collectrice.

Des caractéristiques particulières de l'invention sont 10 énumérées ciaprès: - l'épaisseur des plaques coiffes est égale à l'épaisseur des plaques entretoises, - l'épaisseur des plaques entretoises est supérieure à l'épaisseur des plaques coiffes, - la boîte collectrice comporte au moins une plaque cloison ne comportant aucune découpe, - la bande de tôle comporte une pluralité de parois entretoises successives qui se superposent de manière à augmenter l'espacement entre deux tubes de l'échangeur, - la boîte collectrice formée par une bande de tôle, comporte une pluralité de parois coiffes qui se superposent afin de réaliser des logements pour la réception des extrémités des tubes dont la hauteur correspond à la hauteur des tubes de l'échangeur, - la boîte collectrice comporte des parois entretoises comportant une découpe de passage unique de forme générale allongée s'étendant sensiblement sur toute la largeur de la bande de tôle afin de ménager une communication entre les 35 découpes de passage des parois coiffes adjacentes, - la boîte collectrice comporte des parois entretoises comportant une découpe de passage de forme allongée s'étendant sensiblement sur toute la largeur de la bande de tôle, les ouvertures allongées étant intercalées entre d'une part des parois entretoises comportant des découpes de passage en communication avec une extrémité des découpes allongées et, d'autre part, avec des parois entretoises comportant des 5 découpes de passage en communication avec l'autre extrémité allongée des découpes de manière à réaliser une circulation alternativement en amont et en aval de l'écoulement d'un fluide de refroidissement circulant extérieurement aux tubes, - la boîte collectrice comporte des découpes destinées à la réception d'une tubulure d'entrée ou de sortie, - la boîte collectrice comporte des découpes de logement pour la réception de l'extrémité des tubes formant un épaulement, 15 - les bandes de tôles sont revêtues d'un placage de brasure sur chacune de leurs deux faces, - l'échangeur de chaleur, notamment échangeur de chaleur à 20 haute pression, comporte une boîte collectrice selon l'invention, - l'échangeur de chaleur est adapté à l'échange de chaleur liquide/gaz ou à l'échange de chaleur air/gaz. 25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées. Sur ces figures: 30 La figure 1 est une vue éclatée en perspective d'un premier mode de réalisation d'un échangeur de chaleur comportant une boîte collectrice conforme à l'invention; - La figure 2 est une vue en perspective de l'échangeur de chaleur de la figure 1 équipé d'un carter de circulation de liquide; - La figure 3 est une vue en perspective d'une variante de réalisation de l'échangeur représenté sur la figure 1; - La figure 4 est une vue en perspective d'un échangeur de 5 chaleur conforme à un second mode de réalisation de l'invention; - La figure 5 est une vue de côté de l'échangeur représenté sur la figure 4; - La figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de l'échangeur représenté sur la figure 5; - la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de 15 l'échangeur représenté sur la figure 5; - Les figures 8 à 10 illustrent trois étapes successives de la réalisation d'une boîte collectrice conforme à l'invention; - La figure 11 est une vue partielle en perspective d'un échangeur de chaleur comportant la boîte collectrice réalisée suivant les étapes illustrées sur les figures 8 à 10; - Les figures 12 à 14 illustrent la réalisation d'une variante de réalisation d'une boîte collectrice selon l'invention; - La figure 15 est une vue partielle en perspective d'un 30 échangeur de chaleur comportant la boîte collectrice des figures 12 à 14; - Les figures 16 à 18 illustrent encore une autre variante de réalisation d'une boîte collectrice conforme à l'invention; 35 - La figure 19 est une vue partielle en perspective d'un échangeur de chaleur comportant la boîte collectrice des figures 16 à 18; - La figure 20 est une vue partielle en perspective montrant la réalisation d'une patte de fixation; - La figure 21 est une vue de détail en perspective qui 5 montre l'insertion de l'extrémité d'un tube dans des plaques coiffes de la boîte collectrice; et - La figure 22 est une vue de détail en perspective qui illustre la mise en place d'une tubulure d'entrée ou de 10 sortie du fluide par la boîte collectrice.

On a représenté sur la figure 1 une vue en perspective d'un échangeur de chaleur conforme à l'invention. Il est constitué par la juxtaposition d'une multiplicité de tubes plans 15 disposés parallèlement les uns aux autres. Les tubes 2 sont du type multicanaux. Ils sont percés intérieurement d'une multiplicité de canaux parallèles destinés, dans l'exemple, à la circulation d'un fluide sous haute pression, par exemple le C02. Une paroi coiffe 4 est disposée à chacune des 20 extrémités de chaque tube 2. Une paroi entretoise 6 est intercalée entre chaque paroi coiffe. On a donc une superposition, en alternance, d'une paroi coiffe et d'une paroi entretoise.

Dans l'exemple représenté, les parois coiffes 4 et les parois entretoise 6 sont constituées par des éléments individualisés, séparés les uns des autres, découpés individuellement dans une tôle. Les parois coiffes et les parois entretoises constituent donc des éléments individuels en forme de plaques 30 constituant des plaques coiffes et des plaques entretoises.

Dans l'exemple, les plaques entretoises 6 comportent deux découpes de passage 8 de forme circulaire.

De manière similaire, les plaques coiffes 4 comportent deux 35 découpes de passage 10. Toutefois, alors que les découpes de passage 8 des plaques entretoises 6 sont fermées, les découpes 10 des plaques coiffes 4 sont ouvertes de manière à posséder une découpe de logement 12 adaptée à la réception de l'extrémité du tube 2 à l'extrémité duquel elles sont montées. Les découpes de passage 10 sont ainsi en communication de fluide avec les multiples canaux longitudinaux des tubes multi-canaux 2. Dans l'exemple représenté, l'une des découpes de passage 10 est en communication avec une moitié 5 des canaux des tubes 2, tandis que l'autre découpe de passage 10 est en communication de fluide avec l'autre moitié des canaux du tube 2.

Les découpes de passage 8 des plaques entretoises 6 et les 10 découpes de passage des plaques coiffes 4 se superposent, tout au moins en ce qui concerne leur partie supérieure, afin de réaliser des canaux de fluide pour la distribution du fluide caloporteur danséles tubes.

On peut également prévoir des plaques cloisons, telles que 14, qui ne comportent aucune découpe. Le remplacement d'une plaque entretoise par une plaque cloison 14 ferme les canaux de fluide, ce qui permet de réaliser, de manière classique, des passes pour la circulation du fluide qui circule dans les 20 tubes 2.

Enfin, l'échangeur comporte une plaque d'extrémité 18 et une plaque d'extrémité 20. La plaque d'extrémité 18 comporte deux découpes de passage 22 qui se superposent aux découpes de 25 passage de la plaque entretoise 6 accolée à la plaque d'extrémité 18. Les découpes 22 permettent le raccordement des tubulures d'entrée et de sortie pour le fluide, par

exemple le C02.

L'échangeur représenté sur la figure 1 comporte en alternance une plaque coiffe 4 et une plaque entretoise 6. L'espace défini entre deux tubes est donc égal à l'épaisseur des plaques entretoises 6. Cet espace est donc peu important. En conséquence, un échangeur de ce type est particulièrement 35 adapté à l'échange liquide/gaz. Le gaz, par exemple du C02 sous une pression très élevée, plusieurs centaines de bars, circule dans les canaux de fluide défini dans les boîtes collectrices situées aux deux extrémités des tubes après avoir traversé les canaux longitudinaux des tubes multicanaux 2. Le liquide, généralement de l'eau, passe entre les tubes. L'espace défini entre deux tubes doit être peu important afin d'améliorer le rendement de l'échange de chaleur.

On a représenté sur la figure 2 une vue extérieure en perspective de l'échangeur de la figure 1 équipé d'un carter d'eau. Les tubes 2 de l'échangeur sont enfermés par des parois latérales 24 fixées sur les plaques d'extrémité 18 et 10 20 au moyen de pattes rabattues 26. Une tubulure d'entrée 28 pour l'eau est fixée sur l'une des plaques latérales 24, tandis qu'une tubulure de sortie 30 pour l'eau est fixée sur l'autre plaque latérale 24. L'eau pénètre par la tubulure 28, circule en diagonale, de haut en bas et de gauche à droite 15 entre les tubes 2 en échangeant de la chaleur avec le gaz qui circule dans les tubes 2. Ensuite elle ressort par la tubulure de sortie 30. Des tubulures d'entrée 32 et de sortie 34 sont raccordées respectivement aux plaques d'extrémités 18 et 20. Le gaz pénètre par la tubulure d'entrée 32, parcourt 20 les canaux des tubes 2 en effectuant une succession de passes puis ressort par la tubulure de sortie 34 après avoir échangé de la chaleur avec l'eau qui circule extérieurement aux tubes.

De la même manière la plaque d'extrémité 20 comporte des découpes (non visibles sur la figure) situées à sa partie inférieure de manière à communiquer avec les canaux de fluide de la boîte collectrice définis par la superposition des plaques coiffes et des plaques entretoises à l'extrémité 30 inférieure des tubes multi-canaux 2.

On a représenté sur la figure 3 une vue en perspective, partiellement éclatée, d'une variante de réalisation de l'échangeur représentée sur les figures 1 et 2. Alors que 35 l'échangeur des figures 1 et 2 est plus particulièrement destiné à l'échange liquide/gaz, l'échangeur de la figure 3 est un échangeur de type air/gaz. A cet effet, l'espacement entre les tubes est plus important. Il est défini par l'épaisseur de plaques entretoises 40. Les boîtes collectri- ces, situées aux deux extrémités des tubes multi-canaux 2 sont, dans cet exemple également, constituées en alternance par superposition de plaques coiffes 42 et de plaques entretoises 40, mais contrairement à l'exemple précédent, 5 l'épaisseur de ces plaques diffère, les plaques entretoises étant nettement plus épaisses que les plaques coiffes.

De cette manière les tubes multi-canaux 2 sont plus espacés et on loge, entre deux tubes adjacents, des éléments interca10 laires ondulés 44 destinés à améliorer l'échange de chaleur entre un courant d'air qui traverse l'échangeur perpendiculairement à son plan, comme schématisé par la flèche 46 et le gaz, par exemple du C02, circulant dans les tubes multi-canaux 2. L'échangeur comporte, à chacune de ses deux extrémités, 15 une plaque d'extrémité 48 qui ferme les canaux de fluide définis par chacune des boîtes collectrices. En outre, à la partie inférieure et à la partie supérieure de l'échangeur, une plaque entretoise 40 est remplacée par un élément massif 50 constituant une tubulure d'entrée ou une tubulure de 20 sortie. Les éléments 50 comportent un alésage fileté permettant de raccorder les canalisations d'amenée et d'évacuation du CG2.

On a représenté sur la figure 4 une vue en perspective d'un 25 second mode de réalisation d'un échangeur de chaleur 60 conforme à la présente invention. Il comporte deux boîtes collectrices 62 et 64 montées à chacune des extrémités d'une série de tubes parallèles multi-canaux 2. Comme pour le mode de réalisation précédemment décrit, les boîtes collectrices 30 62 et 64 sont constituées par une superposition en alternance de parois entretoises 66 comportant des découpes de passage 68 (voir figure 6) et de parois coiffes 70 comportant des découpes de passage 72 et des découpes de logement 74 destinées à la réception des extrémités des tubes multi35 canaux 2 (voir figure 7). Toutefois, dans ce mode de réalisation, contrairement au mode de réalisation précédent, les parois entretoises 66 et les parois coiffes 70 ne sont pas constituées par des éléments individualisés découpés dans une tôle. Elles sont au contraire constituées par une bande de tôle unique comportant des plis 76 formés alternativement dans un sens et dans l'autre, comme on le voit sur la vue de côté de la figure 5. Les zones définies entre deux plis successifs délimitent les parois entretoises 66 et les parois 5 coiffes 70. Il en résulte plusieurs différences entre ces deux modes de réalisation. Tout d'abord, les parois entretoises et les parois coiffes étant formées dans une même bande de tôle, leur épaisseur est nécessairement la même. Il n'est pas possible, comme dans le mode de réalisation précédent, de 10 choisir des plaques entretoises possédant une épaisseur supérieure à celle des plaques coiffes. En conséquence, lorsque l'on souhaite augmenter l'espacement entre les tubes multi-canaux, par exemple pour adapter l'échangeur à un échange air/gaz, il est nécessaire de superposer plusieurs 15 parois entretoises entre deux parois coiffes.

De la même manière, si l'épaisseur de la bande de tôle est insuffisante, il est possible de superposer plusieurs parois coiffes afin d'obtenir un logement dont l'épaisseur corres20 pond à l'épaisseur des tubes multicanaux.

Les figures 8 à 11 illustrent la réalisation d'une boîte collectrice à deux canaux au moyen d'une bande de tôle 78. La bande de tôle 78 (figure 8) présente une forme générale 25 allongée. Elle comporte une succession de plis 76 formés - alternativement dans un sens et dans l'autre et qui délimitent entre eux des zones distinctes. Certaines de ces zones constituent des parois entretoises 66, d'autres zones, alternant avec les zones 66, constituant des parois coiffes 30 70. Les zones 66 comportent des découpes de passage circulaire 68. Dans l'exemple représenté chaque zone 66 comporte deux découpes 68 de manière à constituer une boîte collectrice à deux canaux. Les zones 70, constituant les parois coiffes comportent d'une part des découpes de passages 72 et, 35 d'autre part, des découpes de logement 74 destinées à recevoir les extrémités des tubes multi-canaux 2 comme on l'a expliqué antérieurement.

Sur la figure 8, la bande de tôle 78 est représentée après réalisation des découpes, par exemple par poinçonnage ou par emboutissage. Sur la figure 9, la bande de tôle est représentée après réalisation des plis dans un sens et dans l'autre. 5 Comme on peut le constater, la bande de tôle comporte une succession de six parois entretoises 66 regroupées deux par deux. Il y a donc trois ondulations de la bande de tôle qui se superposent pour former une entretoise de plus grande épaisseur correspondant à six épaisseurs de la bande de tôle. 10 De la même manière, deux parois coiffes 70 successives se suivent. Leur découpe, en particulier les découpes de logement 74, sont réalisées symétriquement par rapport à un pli central 76 qui sépare les deux zones 70. Ainsi, lorsque la bande de tôle est repliée, les découpes de passage 72 15 d'une paroi coiffe se superposent aux découpes de passage 72 de la paroi coiffe adjacente par rapport au pli central 76 qui les sépare. De la même manière, les découpes de logement 74 d'une paroi coiffe se superposent aux découpes de logement de la paroi coiffe 70 située de l'autre côté du pli 76. 20 La bande de tôle 78 a été représentée en position entièrement repliée sur la figure 10, les parois coiffes et les parois entretoises étant en contact l'une avec l'autre. Sur cette figure on peut constater que la superposition de deux 25 découpes de logement 74 permet la réception d'un tube multicanaux dont l'épaisseur correspond au double de l'épaisseur de la bande de tôle. La bande de tôle 78 est avantageusement revêtue de placage de brasure sur chacune de ses deux faces.

Cette caractéristique permet de faciliter l'assemblage de la 30 boîte collectrice par brasage.

On a représenté sur la figure 11 une vue partielle en perspective de la boîte collectrice entièrement assemblée, 62 ou 64, les tubes multi-canaux 2 ayant été insérés dans les 35 découpes de logement 74 et des intercalaires ondulés 44 disposés entre les tubes 2. Un échangeur de ce type est destiné à l'échange de chaleur air/gaz. Enfin, on a désigné par la référence 80 les interfaces d'entrée et de sortie.

On a représenté sur les figures 12 à 14 les étapes successives de la réalisation d'une boîte collectrice de type intermédiaire. Alors que la boîte collectrice décrite en référence aux figures 8 à 11, comporte des tubulures d'entrée 5 et de sortie pour l'admission et l'évacuation d'un fluide, généralement du C02' la boîte collectrice dont la réalisation est décrite en référence aux figures 12 à 15, ne comporte ni tubulure d'entrée ni tubulure de sortie. Elle est simplement destinée à assurer le retour du fluide (le C02) vers la boîte 10 collectrice principale comportant les tubulures d'entrée et de sortie.

A cet effet, la bande de tôle représentée sur la figure 12 comporte d'une part des parois coiffes 70 et, d'autre part, 15 des parois entretoises 66. Les parois coiffes 70 comportent des découpes de passage 72a et 72b et des découpes de logement 74a et 74 b. Les parois entretoises 66 comportent chacune une découpe de passage 82 de forme allongée. En outre, la bande de tôle comporte des parois cloisons 84 ne 20 comportant aucune découpe. Comme on peut le constater sur la figure 13, lorsque l'on replie la bande de tôle alternativement dans un sens et dans l'autre selon les plis 76, les découpes de passage allongées 82 des parois entretoises 66 mettent en communication l'une avec l'autre les découpes de 25 passage 72a et 72b des parois coiffes 70. Par ailleurs, les parois cloisons 84 ne comportant aucune découpe constituent des cloisons qui empêchent le passage du fluide. Ainsi, le C02 débouchant dans le volume défini par la superposition des deux découpes de passage 72a des parois coiffes 70 transite 30 par le volume défini par la superposition de deux découpes de passage 82 des parois entretoises 66 adjacentes et pénètre dans le volume défini par la superposition des deux découpes de passage 72b avant de pénétrer dans les canaux des tubes insérés dans les logements 74b. 35 On a représenté sur la figure 15 une vue partielle en perspective de la boîte collectrice assemblée aux tubes 2 avec la présence d'intercalaires ondulés 44 entre les tubes.

On a représenté sur les figures 16 à 18 la réalisation d'une boîte collectrice pour des tubes 2 montés en quinconce. La bande de tôle illustrée sur la figure 16 comporte des parois entretoises 70 comportant, comme décrit précédemment, des 5 découpes de passages 72a et 72b et des découpes de logement 74a et 74b. On trouve ensuite deux parois entretoises 66 comportant chacune une découpe de passage circulaire unique 68 qui se superpose à l'une des découpes de passages 72 des parois coiffes 70. La bande de tôle se poursuit par deux 10 parois entretoises 66 comportant, cette fois-ci, une découpe de passage 82 de forme allongée dont une extrémité (l'extrémité gauche sur la figure 16) se superpose aux découpes de passage 68 décrite, précédemment. Les découpes 82 communiquent ensuite avec deux découpes de passage 68 de forme 15 circulaire mais disposées, cette fois-ci, sur la partie droite, selon la figure 16 de la bande de tôle. Enfin on trouve à nouveau les deux parois coiffes 70 comportant des découpes de passage 72a et 72b et des découpes de logement 74a et 74b.

La figure 17 représente une vue en perspective de la bande de tôle de la figure 16 en position partiellement repliée et la figure 18 cette bande de tôle complètement repliée.

La circulation du C02 dans une boîte collectrice de ce type est la suivante. Le gaz pénètre, en débouchant des canaux des tubes 2, dans le volume défini par la superposition des deux découpes de passage 72a, puis pénètre en traversant les deux découpes 68 voisines dans les découpes 82 puis, en passant à 30 nouveau à travers deux découpes 68 formées dans les parois entretoises 66 suivantes, il pénètre dans le volume défini par la superposition des deux découpes de passage 72b, puis il est évacué hors de ce volume par les canaux des tubes insérés dans les découpes de logement 74b. On constate ainsi 35 que, grâce à cette réalisation, le gaz circule dans les tubes multi-canaux alternativement à la gauche et à la droite de l'échangeur (selon les figures). En d'autres termes, lorsque l'échangeur est traversé par un flux d'air circulant de gauche à droite, comme schématisé par la flèche 46 (voir figure 19) le gaz circule dans les tubes alternativement en position frontale par rapport au flux d'air 46 et en position aval.

La bande de tôle permet de réaliser également d'autres fonctions comme représenté sur la figure 20. La bande de tôle comporte quatre plis 86 de plus grande longueur comportant des trous de fixation 88 qui servent à réaliser une patte de fixation permettant de. fixer l'échangeur de chaleur par 10 exemple sur la structure d'un véhicule automobile.

La figure 21 illustre la réalisation d'une variante de réalisation des découpes de logement. Dans cette variante les découpes de logement 90 sont plus larges que la hauteur des 15 tubes multi-canaux 2. Elles forment des épaulements ou surfaces de réception qui permettent de recevoir en butée l'extrémité des tubes 2, comme illustré sur la figure 21.

La figure 22 est une vue partielle en perspective qui 20 illustre le montage d'une tubulure d'entrée ou de sortie 92.

Une découpe rectangulaire 94 est formée dans l'épaisseur de la boîtecollectrice afin de recevoir une forme correspondante de la tubulure d'entrée ou de sortie 92.

Les tubulures d'entrée et de sortie sont assemblées aux boîtes collectrices par brasage au four sans opération supplémentaire. h

Claims (14)

Revendications

1 - Boîte collectrice pour un échangeur de chaleur, notamment un échangeur de chaleur à haute pression, qui comporte des 5 tubes (2) allongés alignés parallèlement les uns aux autres, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une superposition, en alternance, de premières parois, appelées parois coiffes (4, 70) et de secondes parois, appelées parois entretoises (6, 66), les parois coiffes présentant des 10 découpes de passage (10, 72) et des découpes de logement (12, 74, 90), les parois entretoises présentant uniquement des découpes de passage (8, 68, 82) certaines au moins des découpes de passage (10, 72) des parois coiffes se superposant aux découpes de passage (8, 68, 82) des parois entretoi15 ses (6, 66) pour former au moins un canal de fluide.

2 - Boîte collectrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parois-coiffes sont constituées par des composants séparés (4, 6) réalisées individuellement qui 20 constituent des plaques coiffes (4) et des plaques entretoises (6).

3 - Boîte collectrice selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'épaisseur des plaques coiffes (4) est égale à 25 l'épaisseur des plaques entretoises (6).

4 - Boîte collectrice selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'épaisseur des plaques entretoises (6) est supérieure à l'épaisseur des plaques coiffes (4). 30 - Boîte collectrice selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une plaque cloison (14) ne comportant aucune découpe.

6 - Boîte collectrice selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une bande de tôle (78) comportant des plis (76) formés alternativement dans un sens et dans l'autre, les zones comprises entre deux plis succes- sifs (76) délimitant alternativement des parois coiffes (70) et des parois entretoises (66) qui se superposent.

7 - Boîte collectrice selon la revendication 6, caractérisée 5 en ce que la bande de tôle (78) comporte une pluralité de parois entretoises successives qui se superposent de manière à augmenter l'espacement entre deux tubes de l'échangeur.

8 - Boîte collectrice selon l'une des revendications 6 et 7, 10 caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de parois coiffes (70) qui se superposent afin de réaliser des logements pour la réception des extrémités des tubes dont la hauteur correspond à la hauteur des tubes de l'échangeur.

9 - Boîte collectrice selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte des parois entretoises (66) comportant une découpe de passage unique (82) de forme générale allongée s'étendant sensiblement sur toute la largeur de la bande de tôle afin de ménager une communication 20 entre les découpes de passage (72a, 72b) des parois coiffes (70) adjacentes.

- Boîte collectrice selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte des parois cloisons (84) 25 ne comportant aucune découpe de passage de manière à interrompre la circulation du fluide.

11 - Boîte collectrice selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte des parois entretoises 30 (66) comportant une découpe de passage de forme allongée (82) s'étendant sensiblement sur toute la largeur de la bande de tôle (78), les ouvertures allongées étant intercalées entre d'une part des parois entretoises (66) comportant des découpes de passage (68) en communication avec une extrémité 35 des découpes allongées (82) et, d'autre part, avec des parois entretoises (66) comportant des découpes de passage (68) en communication avec l'autre extrémité allongée des découpes (82) de manière à réaliser une circulation alternativement en amont et en aval de l'écoulement d'un fluide de refroidissement circulant extérieurement aux tubes.

12 - Boîte collectrice selon l'une des revendications 6 à 11, 5 caractérisée en ce qu'elle comporte des découpes (94) destinées à la réception d'une tubulure d'entrée ou de sortie (92).

13 - Boîte collectrice selon l'une des revendications 6 à 12, 10 caractérisée en ce qu'elle comporte des découpes de logement (90) pour la réception de l'extrémité des tubes (2) formant un épaulement.

14 - Boîte collectrice selon l'une des revendications 6 à 13, 15 caractérisée en ce que les bandes de tôles (78) sont revêtues d'un placage de brasure sur chacune de leurs deux faces.

- Echangeur de chaleur, notamment échangeur de chaleur à haute pression, caractérisé en ce qu'il comporte une boîte 20 collectrice selon l'une des revendications 1 à 14.

16 - Echangeur de chaleur selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il est adapté à l'échange de chaleur liquide/gaz.

17 - Echangeur de chaleur selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il est adapté à l'échange de chaleur air/gaz.