FR2973470A1 - Dispositif de connexion, bride d'un tel dispositif, echangeur de chaleur muni d'une telle bride et procede de test d'etancheite d'un tel dispositif. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de connexion (25) comprenant une bride (5) et un raccord (8) permettant à un fluide de circuler de l'un à l'autre, une zone entre la bride (5) et le raccord (8) étant étanche. Selon l'invention, ladite bride (5) et/ou ledit raccord (8) possède un canal (13) apte à guider un fluide de test dans une direction privilégiée vers l'extérieur en cas de défaut d'étanchéité au niveau de ladite zone. L'invention concerne aussi une bride (5) d'un tel dispositif (25) et un échangeur de chaleur (1) muni d'une telle bride (5). L'invention concerne en outre un procédé de test d'étanchéité d'un tel dispositif (25).

Description

Dispositif de connexion, bride d'un tel dispositif, échangeur de chaleur muni d'une telle bride et procédé de test d'étanchéité d'un tel dispositif.

L'invention concerne un dispositif de connexion comprenant une bride d'échangeur de chaleur et un raccord, une bride d'un tel dispositif, un échangeur muni d'une telle bride et un procédé de test d'étanchéité d'un tel dispositif.

L'invention s'applique à tout type d'échangeurs de chaleur, notamment pour véhicule automobile, comme par exemple des échangeurs thermiques de boucles de climatisation. Plus largement, le dispositif de connexion conforme à l'invention trouvera ses applications, notamment, en tant que dispositif de connexion entre différents éléments de circuits d'une boucle de climatisation, tels que tubulures, compresseurs, détendeurs ou autres.

Dans ce domaine, il est connu des échangeurs comprenant un faisceau de tubes disposés parallèlement les uns aux autres sur une ou plusieurs rangées parallèles entre elles, ces tubes étant agencés pour transporter un fluide frigorigène, tandis que de l'air s'écoule entre les tubes et échange de la chaleur avec le fluide frigorigène.

Les tubes sont reliés à des boîtes collectrices à travers des orifices de passage : une boîte collectrice d'entrée et une boîte collectrice de sortie. Le fluide frigorigène s'écoule dans les tubes depuis la boîte collectrice d'entrée vers la boîte collectrice de sortie. Des ailettes ou intercalaires peuvent être placées entre les tubes pour perturber l'écoulement de l'air entre les tubes et améliorer ainsi l'échange de chaleur avec le fluide frigorigène.

A ces boîtes collectrices sont rapportés des brides de raccordement de fluide, d'entrée sur la boîte collectrice d'entrée et de sortie sur la boite collectrice de sortie.

Elles permettent au fluide d'entrer et de sortir de l'échangeur. Ces brides sont elles même connectées à des raccords d'entrée et de sortie destinés à être montés sur des tubulures de la boucle de circulation de fluide dans laquelle l'échangeur est intégré. L'ensemble des brides et des raccords est appelé dispositif de connexion ou connectique de l'échangeur.

De tels dispositifs de connexion peuvent aussi servir à raccorder une bouteille de stockage de fluide frigorigène en communication de fluide avec l'une des boîtes collectrices.

Une telle bouteille, par exemple raccordée à la boîte collectrice d'entrée, a pour but d'assurer la filtration et la déshydratation du fluide frigorigène, de compenser les variations de volume du fluide frigorigène et/ou d'assurer la séparation des phases liquide et gazeuse.

De tels échangeurs, lors de leur fabrication, nécessitent généralement plusieurs contrôles d'étanchéité. Dans un premier temps, un contrôle d'étanchéité du faisceau de tubes est généralement réalisé dans une machine de test à l'hélium, sous vide, comprenant un spectromètre de masse pour quantifier l'hélium présent dans la zone sous vide.

20 Ensuite, lorsque cet échangeur doit être livré équipé d'éléments supplémentaires, comme par exemple ses connectiques d'entrée et de sortie, des tubulures ou encore des bouteilles comme décrites précédemment et si cette opération est réalisée ultérieurement au premier test, on pratique un second test d'étanchéité à l'hélium ciblant la zone en cause afin de tester l'étanchéité du 25 dispositif de connexion. Cet équipement comprend un spectromètre ou un autre détecteur d'hélium et une sonde aspirante. On déplace alors la sonde aspirante à proximité des zones à tester pour détecter la présence d'hélium et donc d'un défaut d'étanchéité.

30 Grâce à cette méthode, dite de reniflage, seules les zones critiques sont testées en étanchéité et en cas de fuite, celle-ci est localisée, ce qui permet une réparation du défaut. En outre, l'investissement pour un poste de reniflage est largement inférieur à celui pour une machine sous vide décrite précédemment.15 Par contre, plusieurs inconvénients sont liés à cette méthode. En effet, dans sa version de base, une sonde aspirante permet de détecter la présence d'hélium seulement à proximité immédiate du point particulier à tester. La position de la sonde a donc une très grande importance sur le résultat, la sonde devant en général passer à moins d'un millimètre du défaut pour que celui-ci puisse être détecté. De plus, la diffusion de l'hélium autour de la fuite est toujours aléatoire ce qui empêche de localiser précisément la fuite. Enfin, ce genre de test nécessite de déplacer la sonde tout autour de la pièce, ou de la zone, à tester.

Un autre moyen de tester de telles zones est la méthode de reniflage avec accumulation. Dans cette version plus élaborée, le reniflage s'effectue dans un petit volume clos qui a été installé autour du point à tester. Après un certain temps dit « temps d'accumulation », la sonde va permettre d'analyser la concentration en hélium dans le volume clos. Au départ du test, le volume étant rempli d'air à la pression atmosphérique, la concentration en hélium est de 5ppm (dans le cas d'un environnement non pollué par d'autres sources d'hélium). Le savoir-faire des fabricants d'équipements est nécessaire pour définir la forme et le volume appelé parfois « clamp », qui doit pouvoir être mis en place facilement dans la zone à tester, puis doit être retiré après le test. Cependant, la configuration du produit, principalement lorsqu'il s'agit d'un module comprenant plusieurs échangeurs placés les uns derrière les autres, ne permet pas toujours d'utiliser cette technique de reniflage dans un volume d'accumulation.

La présente invention a pour but de remédier aux problèmes précités.

Elle propose à cet effet, un dispositif de connexion comprenant une bride et un raccord permettant à un fluide de circuler de l'un à l'autre, une zone entre la bride et le raccord étant étanche. Selon l'invention, ladite bride et/ou ledit raccord possède un canal apte à guider un fluide de test dans une direction privilégiée vers l'extérieur en cas de défaut d'étanchéité au niveau de ladite zone.30 L'invention consiste ainsi à concevoir les éléments de connectique d'un dispositif de connexion, de telle sorte que si la zone étanche servant à assurer l'étanchéité de cette connectique devient défaillante, l'écoulement du fluide de test soit favorisé dans une direction unique, de préférence une direction où il est facile de réaliser un contrôle. Bien sûr, tant que la zone étanche n'est pas défaillante, la bride est configurée pour qu'il n'y ait pas d'écoulement par ledit canal.

Ainsi, grâce à l'invention, il n'est plus nécessaire ni de créer un volume d'accumulation, ni de déplacer la sonde autour de la pièce à tester, il suffit simplement de la positionner en sortie du canal et ceci dans une position qui pourra rester fixe. On pourra d'ailleurs favoriser le temps de réaction de la sonde en choisissant de positionner le canal à proximité du point d'émission et/ou en choisissant un très faible volume pour ledit canal.

Selon un autre aspect de l'invention, ledit canal se situe au niveau d'une interface entre ladite bride et ledit raccord.

Selon un autre aspect de l'invention, ledit canal a une direction radiale. Selon un autre aspect de l'invention, ledit canal débouche à l'extérieur du dispositif par un orifice débouchant, unique.

Selon un aspect de l'invention, ladite zone étanche comprend un élément 25 d'étanchéité et ledit canal débouche en regard d'un épaulement d'appui dudit élément d'étanchéité.

Selon un autre aspect de l'invention, ledit élément d'étanchéité est un joint.

30 Selon un autre aspect de l'invention, un espace circonférentiel en communication avec ledit canal est défini à proximité de ladite zone. Ainsi, quelque soit l'endroit où il y aurait un défaut d'étanchéité au niveau de l'élément d'étanchéité, il serait détecté puisque le fluide arrivera dans cette espace circonférentiel et sera20 guidé naturellement vers le canal pour finalement sortir au niveau dudit orifice débouchant.

Selon un autre aspect de l'invention, le canal possède une section, 5 perpendiculaire à sa direction, constante entre ledit espace circonférentiel et ledit orifice débouchant.

Selon un autre aspect de l'invention, ladite section du canal est en forme de «u». L'invention concerne aussi une bride du dispositif tel que défini précédemment et un échangeur de chaleur muni d'une telle bride.

L'invention concerne également un procédé de test d'un dispositif de 15 connexion comprenant une bride d'échangeur de chaleur et un raccord permettant à un fluide de circuler de l'un à l'autre, une zone entre la bride et le raccord étant étanche. Selon ce procédé, on guide un fluide de test dans une direction privilégiée vers l'extérieur en cas de défaut d'étanchéité au niveau de ladite zone.

20 Selon une variante de l'invention, ledit fluide de test sortant du dispositif au niveau d'un orifice débouchant en cas de défaut d'étanchéité au niveau de ladite zone, on place une sonde aspirante à proximité de l'orifice afin de détecter une fuite dudit fluide de test par ledit orifice.

25 Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.

La figure 1 est une vue schématique en plan d'un exemple de réalisation d'un 30 échangeur de chaleur comprenant un dispositif de connexion conformément à l'invention. 10 La figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de connexion selon l'invention, illustré selon un plan de coupe diamétrale, ainsi que d'une sonde aspirante et d'un spectromètre.

La figure 3 est une vue en perspective d'une bride comprenant un canal conformément à l'invention.

L'invention peut trouver son application dans un échangeur de chaleur tel que représenté sur la figure 1. Cet échangeur est, par exemple, un condenseur d'une boucle de climatisation de l'habitacle d'un véhicule.

L'échangeur 1 peut comprendre un faisceau de tubes parallèles 2 dont les extrémités 2A sont reliées, de manière fixe et étanche, à des boîtes collectrices respectivement d'entrée 3 et de sortie 4 selon le sens de circulation F d'un fluide frigorigène circulant dans les tubes 2. A ces boites collectrices 3, 4 sont respectivement rapportées des brides d'entrée 5 et de sortie 6, elles mêmes connectées à des raccords d'entrée 8 et de sortie 9, montés sur des tubulures et permettant au fluide d'effectuer une boucle de circulation.

En particulier, les tubes 2 dans lesquels circule le fluide ont une section transversale oblongue et entre ceux-ci sont agencés des intercalaires 7 augmentant la surface d'échange thermique entre le fluide circulant dans l'échangeur 1 et le flux d'air extérieur traversant celui-ci. L'intérieur des tubes 2 peut aussi inclure des perturbateurs qui, à l'instar des intercalaires 7, augmentent la surface d'échange thermique et la tenue mécanique des tubes. Il pourra aussi s'agir de tubes extrudés. Chaque tube définit, par exemple, une pluralité de canaux internes, parallèles, de circulation de fluide.

Les boîtes collectrices d'entrée 3 et de sortie 4 sont globalement identiques et ont une forme générale tubulaire. Elles sont, par exemple, de type « bipartite », c'est-à-dire que chacune d'elles se compose d'un collecteur 10 et d'un couvercle 11.

D'autres brides 35 peuvent être rapportées par sertissage sur les boîtes collectrices 3, 4 et sont destinées à la fixation de l'échangeur 1 sur des supports appropriés du véhicule et/ou à l'accrochage d'une bouteille de stockage de fluide en communication de fluide avec l'un des collecteurs. Les différents composants de l'échangeur de chaleur 1 sont, notamment, en aluminium.

L'ensemble d'une bride d'entrée 5 et d'un raccord d'entrée 8 et l'ensemble 10 d'une bride de sortie 6 et d'un raccord de sortie 9 forment chacun un dispositif de connexion 25 conformément à l'invention. Un tel dispositif de connexion 25 est avantageusement constitué d'un métal léger, par exemple de l'aluminium.

Bien que non représenté, un dispositif de connexion 25 selon l'invention peut 15 comprendre une bride qui ne serait pas directement montée sur une boîte collectrice mais, par exemple, brasée ou soudée sur un autre élément de la boucle de circulation, notamment, une tubulure intermédiaire.

De la même manière, tout ensemble formé d'une bride et d'un raccord 20 permettant une circulation de fluide entre la boite collectrice et un composant extérieur raccordé à l'échangeur de façon amovible ou entre plusieurs de ces composants, telles qu'une bouteille dessicant de fluide frigorigène et/ou un compresseur, forme chacun un dispositif de connexion conformément à l'invention.

25 Un tel dispositif 25 est représenté plus en détail à la figure 2. Il comprend une bride 5 et un raccord 8 en contact l'un avec l'autre et configurés pour permettre au fluide circulant dans l'échangeur de passer de l'un à l'autre. L'étanchéité au fluide entre la bride 5 et le raccord 8 est assuré grâce à une zone étanche comprenant, par exemple, un élément d'étanchéité 12, notamment, un joint. 30 L'étanchéité d'un tel dispositif 25 peut également être assurée grâce à la géométrie des surfaces en contact entre la bride 5 et le raccord 8. Autrement dit, le5 contact entre la bride 5 et le raccord 8 crée dans le dispositif 25 une zone étanche au fluide.

Le raccord 8 et/ou la bride 5 sont notamment cylindrique. Ils possèdent ainsi une paroi périphérique comprenant chacune une face intérieure en contact avec le fluide circulant à l'intérieur du dispositif 25 et une face extérieur. Chacune des parois se termine, au niveau d'une extrémité du raccord 8 et d'une extrémité de la bride 5, par une tranche définissant une surface d'interface plane et perpendiculaire aux parois périphériques, la tranche 24 (représenté sur la figure 3) de la bride 5 étant en contact avec la tranche du raccord 8.

Les tranches sont donc annulaires et leur largeur, par rapport à un axe longitudinal du cylindre défini par le raccord 8 et/ou la bride 5, correspond à l'épaisseur des parois du raccord 8 et de la bride 5 respectivement. La bride et/ou le raccord pourront présenter des surfaces d'interface plus grande que le reste du corps de ces deux composants en fonction de l'importance de la zone de contact que l'on souhaite établir entre les deux tranches.

Les faces intérieures de la bride 5 définissent un conduit 17 à l'intérieur duquel le fluide peut circuler. Ce conduit débouche à l'extérieur de la bride au niveau de l'extrémité de la bride 5 en contact avec le raccord 8. Au niveau de cette extrémité, le conduit 17 peut notamment être élargi, en réalisant par exemple un chanfrein 16 sur les parois de la bride 5 définissant le conduit 17 et la tranche 24.

Le raccord 8 possède au niveau de son extrémité en contact avec la bride 5, un prolongement 14, également de forme cylindrique, parallèle au raccord 8 et centré par rapport à celui-ci.

Ce prolongement 14 est apte à pénétrer dans le conduit 17 défini dans la bride 5. Il peut ainsi coopérer avec la face intérieure la bride 5, c'est-à-dire que son diamètre extérieur est sensiblement égal ou légèrement inférieur au diamètre intérieur de la bride 5.

Son introduction dans le conduit de la bride 5 est favorisée par la présence du chanfrein 16 qui permet de guider le prolongement 14 à l'intérieur du conduit lors de l'opération d'assemblage du dispositif de connexion 25.

Une fois assemblés, la bride 5 et le raccord 8 sont donc en contact au niveau de leur tranche comme expliqué précédemment, et également au niveau du prolongement 14 du raccord 8 et du conduit 17 de la bride 5. C'est d'ailleurs par un conduit interne de ce prolongement 14, non représenté, que le fluide va passer entre le raccord 8 et la bride 5.

Pour assurer l'étanchéité entre la bride 5 et le raccord 8, le joint 12 est disposé entre les deux. Dans l'exemple illustré, il s'agit d'un joint 12 de forme circulaire, disposé autour du prolongement 14. Il est par exemple prévu à cet effet un usinage 22 autour du prolongement 14, moins profond que l'épaisseur du joint 12, mais permettant de positionner facilement le joint 12 sur le prolongement 14, entre deux épaulements.

Une fois le prolongement 14 du raccord 8 positionné à l'intérieur du conduit 17 de la bride 5, le joint 12 sera donc en contact, entre le prolongement 14 et le conduit 17 sur une section parallèle à l'axe longitudinale de la bride 5. Il permet ainsi d'assurer l'étanchéité entre la bride 5 et le raccord 8.

Comme évoqué plus haut, l'invention cherche à faciliter la détection des fuites au cas où un défaut d'étanchéité existerait entre le prolongement 14 et la bride 5, notamment au niveau du joint 12. Pour cela on prévoit l'utilisation d'un fluide de test qui sera amené à circuler, entre le prolongement 14 et la partie du corps de la bride 5 avec lequel il est en contact.

Selon l'invention, la bride 5 et/ou le raccord 8 possède un canal 13 apte à guider le fluide de test circulant entre les deux dans une direction privilégiée vers l'extérieur en cas de défaut d'étanchéité au niveau dudit élément d'étanchéité 12.

Le canal 13 se situe, par exemple, comme illustré sur la figure 2, au niveau d'une interface entre la bride 5 et le raccord 8, et il est notamment présent sur la tranche de la bride 5 faisant face à la tranche du raccord 8. Dans un exemple non représenté, le canal 13 pourrait cependant être percé dans la paroi de la bride 5, sans être au contact du raccord 8.

Le canal 13 possède, par exemple, une direction radiale, c'est-à-dire qu'il suit une direction allant du centre du dispositif de connexion 25, ici de forme cylindrique, vers l'extérieur. Il débouche ainsi du dispositif au niveau d'un orifice débouchant 15, unique, présents sur la paroi extérieure de la bride 5. L'orifice se situe donc lui aussi au niveau d'une interface entre la bride 5 et le raccord 8.

En plus de faciliter le montage du prolongement 14 dans le conduit 17, le chanfrein 16 permet de définir un espace circonférentiel 19 autour du prolongement 14 et au niveau duquel le canal 13 commence pour se poursuivre ensuite jusqu'à l'orifice débouchant 15 afin de guider le fluide de test vers l'extérieur du dispositif 25. L'espace circonférentiel 19 se situe ainsi entre le chanfrein 16 fait sur la bride 5, une partie du prolongement 14 et une partie de la tranche du raccord 8. Il est particulièrement avantageux d'utiliser le chanfrein 16 pour définir l'espace circonférentiel 19 mais cet espace peut, par exemple, avoir une autre forme, tant qu'il définit un volume libre, proche de la zone étanche et apte à guider le fluide de test vers le canal 13 quelque soit l'endroit de la zone étanche où il y aurait un défaut d'étanchéité.

De cette manière, quelque soit la position du défaut d'étanchéité au niveau du joint 12, le fluide de test passera d'abord entre le prolongement 14 et la surface du conduit 17, il débouchera ensuite dans l'espace circonférentiel 19 créé par le chanfrein 16 et sera finalement guidé vers l'extérieur du dispositif 25 par le canal 13 jusqu'à l'orifice débouchant 15, au niveau duquel il sortira du dispositif 25.

Comme illustré sur la figure 3, la section du canal 13 perpendiculaire à sa direction longitudinale est notamment en forme de U et par exemple constante entre l'espace circonférentiel et l'orifice débouchant. Le canal 13 de section en forme de U est alors couvert par une partie de la tranche du raccord 8 (non représenté sur la figure 3) pour guider le fluide de test vers l'orifice débouchant.

Le canal 13 présente, par exemple, une section inférieure à 1 mm, notamment 0,1 mm, en particulier afin de diminuer son volume.

L'invention concerne également un procédé de test d'un dispositif de connexion comprenant une bride 5 d'échangeur de chaleur et un raccord 8 en contact l'un avec l'autre et configurés pour permettre à un fluide de circuler de l'un à l'autre, une étanchéité entre la bride 5 et le raccord 8 étant assurée par un élément d'étanchéité 12. Le procédé comprend une étape selon laquelle on guide un fluide de test dans une direction privilégiée vers l'extérieur en cas de défaut d'étanchéité au niveau dudit élément d'étanchéité 12.

Le guidage dudit fluide de test est obtenu, par exemple, par un canal 13 défini sur la bride 5 et/ou le raccord 8 et un espace circonférentiel 19 comme expliqué précédemment.

Comme illustré sur la figure 2, lorsque l'on veut tester l'étanchéité d'un tel dispositif, on place une sonde 20, par exemple aspirante, à proximité de l'orifice 15 du canal, débouchant extérieurement, notamment à moins de 1 mm, afin de détecter la présence du fluide de test. L'air aspiré est ensuite analysé par un spectromètre 21 permettant de détecter la présence du fluide de test.

Dans le cas des échangeurs de chaleur, c'est par exemple de l'hélium qui est introduit dans le dispositif 25. Le test d'étanchéité se fait donc sur la présence d'hélium à une certaine quantité au niveau de l'orifice débouchant 15. Il est cependant possible d'effectuer le test avec d'autre gaz comme par exemple de l'hydrogène ou encore des gaz halogénés. Dans le cas de l'hydrogène, on utilisera, notamment, des sondes passives.

Les dispositifs de connexions selon l'invention trouvent une application particulière sur des échangeurs de chaleur tel que des condenseurs ou des évaporateurs de circuit de climatisation. Il peuvent également s'appliquer dans tous types d'échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles comme par exemple, des radiateurs de refroidissement du moteur, des radiateurs de chauffage de l'habitacle, des refroidisseurs de gaz d'échappement ou des refroidisseurs d'air de suralimentation. 15 20 25 30

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de connexion (25) comprenant une bride (5) et un raccord (8) permettant à un fluide de circuler de l'un à l'autre, une zone entre la bride (5) et le raccord (8) étant étanche, caractérisé par le fait que ladite bride (5) et/ou ledit raccord (8) possède un canal (13) apte à guider un fluide de test dans une direction privilégiée vers l'extérieur en cas de défaut d'étanchéité au niveau de ladite zone.
2. 2. Dispositif (25) selon la revendication 1, dans lequel ledit canal (13) se situe au niveau d'une interface entre ladite bride (5) et ledit raccord (8).
3. 3. Dispositif (25) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit canal (13) a une direction radiale.
4. 4. Dispositif (25) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit canal (13) débouche à l'extérieur du dispositif (25) par un orifice débouchant (15), unique.
5. 5. Dispositif (25) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel ladite zone étanche comprend un élément d'étanchéité et ledit canal (13) débouche en regard d'un épaulement d'appui dudit élément d'étanchéité (12).
6. 6. Dispositif (25) selon la revendication 5, dans lequel ledit élément d'étanchéité est un joint (12).
7. 7. Dispositif (25) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel un espace circonférentiel (19) en communication avec ledit canal (13) est défini à proximité de ladite zone. 30
8. 8. Dispositif (25) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le canal (13) possède une section constante.25
9. 9. Dispositif (25) selon la revendication' 8, dans lequel ladite section du canal (13) est en forme de « U ».
10. 10. Echangeur de chaleur (1) muni d'un dispositif (25) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
11. 11. Procédé de test d'un dispositif de connexion (25) comprenant une bride (5) et un raccord (8) permettant à un fluide de circuler de l'un à l'autre, une zone entre la bride (5) et le raccord (8) étant étanche, procédé selon lequel on guide un fluide de test dans une direction privilégiée vers l'extérieur en cas de défaut d'étanchéité au niveau de ladite zone.
12. 12., Procédé selon la revendication 11, dans lequel ledit fluide de test sortant du dispositif (25) au niveau d'un orifice débouchant (15) en cas de défaut d'étanchéité au niveau de ladite zone, on place une sonde (20) à proximité de l'orifice débouchant (15) afin de détecter une fuite dudit fluide de test par ledit orifice débouchant (15). 25