FR2879166A1 - Reservoir de fluide a paroi tubulaire, en particulier pour condenseur de climatisation. - Google Patents

Reservoir de fluide a paroi tubulaire, en particulier pour condenseur de climatisation. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un réservoir de fluide (10) comportant une paroi tubulaire (12) ayant au moins une extrémité fermée par une capsule (16) ayant un pourtour cylindrique (18) fixé dans la paroi tubulaire, à une distance choisie (L) d'un bord d'extrémité (14) de la paroi tubulaire, par l'intermédiaire d'une colle (22) formant joint d'étanchéité. La paroi tubulaire comporte une partie sertie (32) située dans la région du bord d'extrémité (14) pour assurer une tenue mécanique de la capsule. Le réservoir peut être utilisé notamment pour contenir un fluide réfrigérant d'un condenseur de climatisation pour véhicule automobile.

Description

Réservoir de fluide à paroi tubulaire, en particulier pour condenseur de
climatisation
L'invention concerne un réservoir de fluide comportant une paroi tubulaire ayant au moins une extrémité fermée par une cloison.
De tels réservoirs trouvent des applications dans de nombreux domaines industriels, l'un d'entre eux étant celui des circuits de climatisation pour véhicules automobiles. Il est connu en effet d'adjoindre un réservoir de fluide réfrigérant, encore appelé "bouteille", à un condenseur de climatisation.
Un tel réservoir comporte une paroi tubulaire, habituellement une paroi cylindrique circulaire réalisée en une matière à base d'aluminium, cette paroi étant fermée à ses deux extrémités par une cloison formant organe d'obturation.
Dans cette application particulière, le réservoir loge habituellement des moyens de filtration pour diviser l'intérieur du réservoir en un compartiment amont qui reçoit le fluide réfrigérant condensé, non filtré, et un compartiment aval qui reçoit le fluide réfrigérant condensé et filtré. Habituellement, le réservoir loge aussi des moyens de déshydratation, par exemple une cartouche déshydratante, logée dans le compartiment amont du réservoir.
Ce réservoir, qui sert également de vase d'expansion pour le fluide réfrigérant, est en communication avec le condenseur proprement dit. A cet effet, la paroi tubulaire comprend habituellement un orifice d'entrée qui débouche dans le compartiment amont pour y admettre le fluide réfrigérant condensé provenant du condenseur et un orifice de sortie débouchant dans le compartiment aval pour évacuer le fluide filtré vers le condenseur où il est sous-refroidi.
Dans la plupart des réalisations connues, le réservoir de fluide est accessible pour permettre de changer les moyens de filtration et/ou les moyens de déshydratation.
Le document FR 2 785 043 enseigne un réservoir de condenseur fermé à l'aide d'un bouchon vissé, muni de deux joints toriques pour l'étanchéité.
On connaît aussi un réservoir de condenseur comportant un embout vissé sur une embase intégrée au condenseur, l'étanchéité étant assurée par deux joints toriques montés autour de l'embout.
Par ailleurs, on connaît des solutions dans lesquelles le 15 réservoir est fermé de manière définitive, les moyens de filtration et de déshydratation étant non remplaçables.
Ainsi, le document US 2003/0085026 enseigne un réservoir intégré à un collecteur d'un condenseur, dans lequel une cloison externe assure à la fois la fermeture du réservoir et celle du collecteur. La fermeture et l'étanchéité sont obtenues par brasage de la cloison externe.
Le document US 5 713 217 divulgue un réservoir dont les 25 extrémités sont fermées chacune par une cloison externe, l'étanchéité étant assurée par le brasage des cloisons.
Le document WO 03 056259 divulgue un réservoir de condenseur dont une extrémité est fermée par une pastille soudée dans 30 laquelle est fixée une cartouche filtrante.
Les réservoirs comportant un bouchon démontable offrent l'avantage de permettre une accessibilité aux composants internes (moyens de filtration et moyens de déshydratation) logés dans le réservoir. Ils ont en revanche pour inconvénient de nécessiter des joints capables d'assurer une parfaite étanchéité, ce qui suppose une parfaite surface au niveau de la portée des joints et des gorges présentant une rugosité rigoureusement contrôlée.
Dans le cas où le réservoir est fermé par soudure, il existe un risque de venir fondre des parties en matière plastique logées à l'intérieur du réservoir. C'est le cas notamment des moyens de filtration qui utilisent souvent une toile très fine en matière plastique.
Lorsque le. réservoir est muni d'une cloison brasée, cela nécessite d'intégrer les moyens de filtration et les moyens de déshydratation avant brasage dans un four de brasage. Cela exclut par conséquent toute pièce réalisée en matière plastique. De plus, cela suppose de prévoir un logement pour intégrer des moyens de déshydratation autres qu'un sac en tissu ou une cartouche.
L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités.
Elle vise en particulier à procurer un réservoir de fluide dont l'une au moins des extrémités peut être fermée définitivement par une cloison externe en garantissant une parfaite étanchéité et une parfaite compatibilité avec des pièces en matière plastique logées à l'intérieur du réservoir.
C'est encore un but de l'invention de procurer un tel réservoir qui trouve une application particulière dans les condenseurs de climatisation pour véhicules automobiles.
L'invention propose à cet effet un réservoir de fluide du type défini en introduction, dans lequel la cloison externe est une capsule ayant un pourtour cylindrique fixé dans la paroi tubulaire à une distance choisie d'un bord d'extrémité de la paroi tubulaire par l'intermédiaire d'une colle formant joint d'étanchéité, et dans lequel la paroi tubulaire comporte une partie sertie située dans la région du bord d'extrémité pour assurer une tenue mécanique de la capsule.
Ainsi, l'étanchéité entre la capsule et la paroi tubulaire est assurée par une colle, tandis que la tenue mécanique de la capsule est assurée par une partie sertie. Ceci permet de garantir à la fois une parfaite étanchéité et une parfaite tenue mécanique, sans faire intervenir une opération de soudage ou de brasage.
Dans ces conditions, le réservoir peut loger sans risque des parties en matière plastique.
Avantageusement, la partie sertie s'étend à partir du bord 10 d'extrémité sur une distance axiale inférieure à la distance choisie.
De la sorte, le sertissage s'effectue sur une partie restreinte de la paroi tubulaire sans risquer de déformer la 15 capsule, ce qui, autrement, pourrait nuire à l'étanchéité.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la capsule comprend un fond bombé qui tourne sa concavité vers l'extérieur du réservoir et qui est reliée au pourtour cylindrique. Ce fond bombé présente avantageusement une forme torisphérique.
De préférence, la capsule est une pièce métallique emboutie, avantageusement en une matière à base d'aluminium.
La paroi tubulaire est de préférence réalisée par extrusion, avantageusement à partir d'une matière à base d'aluminium.
La colle est avantageusement une colle polymérisable choisie 30 parmi les colles de type anaérobie, c'est-à-dire une colle qui polymérise rapidement en l'absence d'air.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les deux extrémités de la paroi tubulaire sont munies chacune 35 d'une capsule telle que définie précédemment.
Dans une application préférentielle, le réservoir est agencé pour contenir un fluide réfrigérant d'un condenseur de climatisation.
Sous un autre aspect, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un réservoir de fluide comportant une paroi tubulaire dont au moins une extrémité est munie d'une cloison telle que définie précédemment. Ce procédé comprend les opérations suivantes: a) prévoir une cloison réalisée sous la forme d'une capsule ayant un pourtour cylindrique adapté à la paroi tubulaire du réservoir; b) introduire la capsule dans la paroi tubulaire pour qu'elle se situe à une distance choisie d'un bord d'extrémité de la paroi tubulaire; c) fixer la capsule dans la paroi tubulaire par l'intermédiaire d'une colle formant joint d'étanchéité ; et d) sertir la paroi tubulaire dans la région du bord d'extrémité pour former une partie sertie assurant la tenue 20 mécanique de la capsule.
L'opération b) comprend avantageusement l'introduction de la capsule qui a préalablement reçu une couche de colle sur son pourtour cylindrique.
L'opération c) comprend avantageusement la polymérisation d'une colle polymérisable.
Pour l'opération d), on utilise avantageusement deux mâchoires qui sont rapprochées l'une de l'autre pour enserrer la paroi tubulaire dans sa région d'extrémité et former la partie sertie.
De préférence, les deux mâchoires délimitent chacune une demi- ouverture adaptée à la section extérieure de la paroi tubulaire et présentant une nervure en saillie propre à déformer la paroi tubulaire dans sa région d'extrémité lorsque les deux mâchoires sont rapprochées l'une de l'autre.
De préférence, les deux nervures en saillie présentent chacune une forme semi-circulaire et forment conjointement une bague calibrée lorsque les deux mâchoires sont rapprochées l'une de l'autre.
Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale montrant une 10 extrémité d'une paroi tubulaire de réservoir et une capsule, avant assemblage; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 après mise en place de la capsule et avant sertissage; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 montrant un outillage de sertissage; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 montrant 20 l'assemblage après sertissage; - la figure 5 est une vue en perspective montrant l'extrémité de la paroi tubulaire équipée de la capsule, ainsi qu'une mâchoire de sertissage; - la figure 6 est une vue analogue à la figure 5 montrant les deux mâchoires de sertissage; et - la figure 7 représente schématiquement un condenseur muni d'un réservoir de fluide réfrigérant dont les deux extrémités sont fermées chacune par une capsule conformément à l'invention.
On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente un réservoir de fluide 10 comportant une paroi tubulaire 12 qui, dans l'exemple, est une paroi cylindrique de section circulaire possédant un diamètre interne Dl. Cette paroi, qui est représentée partiellement, comporte une extrémité ou face ouverte délimitée par un bord d'extrémité 14.
La paroi tubulaire 12 est, dans l'exemple, réalisée par extrusion, avantageusement à partir d'une matière à base d'aluminium.
Le réservoir 10 peut constituer en particulier un réservoir de fluide réfrigérant pour un condenseur (non représenté) d'une installation de climatisation de véhicule automobile. Dans cette application particulière, le diamètre intérieur Dl de la paroi tubulaire 12 est habituellement compris entre 15 et 35 mm.
Le réservoir est destiné à être fermé, à l'une au moins de ses extrémités, par une cloison externe réalisée ici sous la forme d'une capsule 16, représentée à distance de la paroi.
Cette capsule 16 est avantageusement réalisée sous la forme d'une pièce métallique emboutie, par exemple en une matière à base d'aluminium. La capsule 16 comporte un pourtour cylindrique 18 relié à un fond bombé 20 qui, dans l'exemple, a une forme torisphérique. Dans l'exemple, le pourtour 18 a une hauteur axiale H qui est de l'ordre de 3 mm et un diamètre extérieur D2 qui est légèrement inférieur au diamètre intérieur Dl de la paroi tubulaire pour permettre un emboîtement de la capsule dans la paroi tubulaire, comme on le verra plus loin.
Avant assemblage, le pourtour cylindrique 18 de la capsule 16 est muni d'une couche 22 d'une colle qui, dans l'exemple, est une colle polymérisable. On utilise une colle qui doit être compatible avec le fluide que recevra le réservoir, c'est à dire d'un fluide réfrigérant dans le cas d'un réservoir associé à un condenseur de climatisation.
Dans l'exemple, la colle utilisée est un méthacrylate du type anaérobie, c'est-à-dire une colle adaptée aux surfaces métalliques. Le dépôt de la couche de colle 22 peut s'effectuer par exemple à l'aide d'un pinceau ou à l'aide d'un dispositif d'encollage automatique.
Dans une étape ultérieure, on introduit la capsule 16 dans la paroi tubulaire 12 de manière que le bord 24 de la capsule se situe à une distance choisie L du bord d'extrémité 14 de la paroi tubulaire, comme le montre la figure 2. Dans l'exemple particulier considéré, la distance choisie L peut être de l'ordre de 5 mm.
La couche de colle 22 permet, par sa viscosité, un maintien provisoire en place de la capsule à la distance L précitée.
La colle est ensuite polymérisée soit à température ambiante (25 - 30'C), soit à chaud pour augmenter la vitesse de polymérisation, par exemple à 40 -50'C, par passage dans une étuve, pour assurer une liaison définitive entre le pourtour de la capsule et la paroi tubulaire en formant un joint étanche.
Dans un mode de réalisation préférentiel, on utilise une colle polymérisable à température ambiante. Pour cela, on peut utiliser notamment une colle connue sous la dénomination Loctite 121078. Il s'agit d'un uréthanne méthacrylate du type anaérobie qui est connu comme produit de fixation utilisable dans la technique.
Dans une étape ultérieure, on sertit la paroi tubulaire 12 dans la région du bord d'extrémité 14 à l'aide d'un outil de sertissage 26 (figure 3) comportant deux mâchoires 28 et 30 susceptibles d'être rapprochées l'une de l'autre (flèches F1) dans une direction perpendiculaire à l'axe XX de la paroi tubulaire. Ces deux mâchoires, qui seront décrites plus loin, permettent de conformer la paroi tubulaire, dans la région du bord d'extrémité 14, sur une distance axiale 1 qui est inférieure à la distance axiale L, pour obtenir une partie sertie 32(figure 4).
La partie sertie 32 permet de resserrer la paroi tubulaire, dans la région du bord d'extrémité 14, pour assurer une tenue mécanique de la capsule 16. Ainsi, l'étanchéité entre la capsule et la paroi tubulaire s'effectue par la couche de colle 22, tandis que sa tenue mécanique s'effectue par la partie sertie 32. La capsule ainsi mise en place est disposée de sorte que le fond bombé 20 tourne sa concavité vers l'extérieur du réservoir, ce qui lui permet de résister à des pressions importantes du fluide contenu ultérieurement dans celui-ci.
Les mâchoires 28 et 30 (figure 3) délimitent respectivement deux demi-ouvertures 34 et 36 adaptées à la section externe de la paroi tubulaire et présentant une nervure en saillie 38, 40 pour déformer la paroi tubulaire dans sa région d'extrémité, lorsque les mâchoires 28 et 30 sont rapprochées l'une de l'autre.
On a représenté sur la figure 5 l'une des deux mâchoires, à savoir la mâchoire 28, dont on aperçoit la demi-ouverture 34 et la nervure 38. La nervure 38 est positionnée dans la région de l'extrémité pour former la partie sertie. On aperçoit également sur la figure 5 la capsule 16 correctement placée à distance du bord d'extrémité 14.
La figure 6 est une vue analogue à la figure 5 qui représente également l'autre mâchoire 30, les deux mâchoires étant représentées dans la position de sertissage. Les deux nervures 38 et 40 forment conjointement une bague calibrée lorsque les deux mâchoires sont rapprochées l'une de l'autre. le calibre de la bague et sa position dans les mâchoires permettent de réaliser, de manière très précise, la partie sertie 32.
Bien que la polymérisation de la colle soit de préférence réalisée avant sertissage, il est envisageable d'inverser l'ordre de ces deux opérations.
On se réfère maintenant à la figure 7 qui représente un réservoir 10 selon l'invention dont les deux extrémités ont été fermées par deux capsules 16 du type défini précédemment.
Le réservoir 10 est adjoint à un condenseur de climatisation représenté ici schématiquement. Le réservoir 10 loge deux composants qui sont placés au préalable à l'intérieur du réservoir avant fermeture définitive de celui-ci par les deux capsules 16. Ces deux composants comprennent d'une part un filtre 42 et, d'autre part, une cartouche de déshydratation 44. Le filtre 42 divise l'intérieur du réservoir en un compartiment amont 46 et en un compartiment aval 48. Le compartiment amont 46 comporte un orifice d'entrée 50 qui communique avec le condenseur et qui permet l'admission du fluide réfrigérant condensé comme montré par la flèche F2.
Cet orifice d'entrée 50 débouche dans le compartiment amont 46. Le fluide est déshydraté dans le compartiment amont 46 qui contient la cartouche déshydratante 44. Le fluide est ensuite filtré par le filtre 48 pour produire un fluide filtré dans le compartiment aval 48. Le fluide filtré quitte le compartiment 48 par un orifice de sortie 52 pour gagner le condenseur 40 comme montré par la flèche F3.
Du fait que l'assemblage des deux capsules 16 s'effectue par des procédés essentiellement mécaniques, sans apport notable de chaleur, comme ce serait le cas par une opération de brasage, le filtre 42 et la cartouche déshydratante 44 peuvent être réalisés au moins en partie en matière plastique.
Il est à noter que la polymérisation de la colle s'effectue à une température modérée, qui est généralement de l'ordre de 25 -30 C pour une colle du type Locticte , comme mentionnée plus haut.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à une application particulière aux réservoirs de fluide réfrigérant pour des condenseurs de climatisation. Elle peut être utilisée pour d'autres types de réservoirs. En outre, il est envisageable que seule une extrémité du réservoir soit fermée par une capsule et que l'autre extrémité soit fermée d'une autre manière.

Claims (15)

Revendications
1. Réservoir de fluide comportant une paroi tubulaire (12) ayant au moins une extrémité fermée par une cloison extérieure, caractérisé en ce que la cloison extérieure est une capsule {16) ayant un pourtour cylindrique (18) fixé dans la paroi tubulaire à une distance choisie (L) d'un bord d'extrémité (14) de la paroi tubulaire par l'intermédiaire d'une colle (22) formant joint d'étanchéité, et en ce que la paroi tubulaire (12) comporte une partie sertie (32) située dans la région du bord d'extrémité pour assurer une tenue mécanique de la capsule.
2. Réservoir de fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie sertie (32) s'étend, à partir du bord d'extrémité (14), sur une distance axiale (1) inférieure à la distance choisie (L).
3. Réservoir de fluide selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la capsule (16) comprend un fond bombé (20) qui tourne sa concavité vers l'extérieur du réservoir (10) et qui est relié au pourtour cylindrique (18).
4. Réservoir de fluide selon la revendication 3, 25 caractérisé en ce que le fond bombé (20) de la capsule (16) est de forme torisphérique.
5. Réservoir de fluide selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la capsule (12) est une pièce métallique emboutie, avantageusement en une matière à base d'aluminium.
6. Réservoir de fluide selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la paroi tubulaire (12) est réalisée par extrusion, avantageusement à partir d'une matière à base d'aluminium.
7. Réservoir de fluide selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la colle (22) est une colle polymérisable choisie parmi les colles de type anaérobie.
8. Réservoir de fluide selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les deux extrémités de la paroi tubulaire (12) sont munies chacune d'une capsule (16).
9. Réservoir de fluide selon l'une des revendications 1 à 10 8, caractérisé en ce qu'il est agencé pour contenir un fluide réfrigérant d'un condenseur de climatisation.
10. Procédé de fabrication d'un réservoir de fluide (10) comportant une paroi tubulaire (12) ayant au moins une extrémité munie d'une cloison (16), comme définie dans l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: a) prévoir une cloison réalisée sous la forme d'une capsule 20 (16) ayant un pourtour cylindrique (18) adapté à la paroi tubulaire (12) du réservoir; b) introduire la capsule (16) dans la paroi tubulaire (12) pour qu'elle se situe à une distance choisie (L) d'un bord 25 d'extrémité (14) de la paroi tubulaire; c) fixer la capsule dans la paroi tubulaire par l'intermédiaire d'une colle (22) formant joint d'étanchéité et d) sertir la paroi tubulaire (12) dans la région du bord d'extrémité (14) pour former une partie sertie (32) assurant la tenue mécanique de la capsule (16).
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'opération b) comprend l'introduction de la capsule (16), qui a préalablement reçu une couche de colle (22) sur son pourtour cylindrique (18).
12. Procédé selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que l'opération c) comprend la polymérisation d'une colle polymérisable.
13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que l'opération d) comprend l'utilisation de deux mâchoires (28, 30) rapprochées l'une de l'autre pour enserrer la paroi tubulaire (12) dans sa région d'extrémité et former la partie sertie (32).
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que les deux mâchoires (28, 30) délimitent chacune une demi-ouverture (34, 36) adaptée à la section externe de la paroi tubulaire et présentant une nervure en saillie (38, 40) propre à déformer la paroi tubulaire (12) dans sa région d'extrémité lorsque les deux mâchoires sont rapprochées l'une de l'autre.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que les deux nervures (38, 40) en saillie présentent à chacune une forme semi circulaire et forment conjointement une bague calibrée lorsque les deux mâchoires sont rapprochées l'une de l'autre.
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