FR3022336A1 - Echangeur de chaleur a fabrication facilitee par brasage - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un échangeur de chaleur d'un véhicule automobile comprenant des tubes de transport et au moins un premier réservoir (3) comportant une pluralité de fentes (5) ménagées dans une des parois longitudinales du premier réservoir, les fentes recevant respectivement une des deux extrémités des tubes de transport. Selon l'invention, la paroi longitudinale dudit au moins un réservoir est conformée pour favoriser un écoulement d'un matériau de brasage à l'intérieur d'au moins l'une des fentes lors du brasage des tubes de transport audit réservoir.
Description
Echangeur de chaleur à fabrication facilitée par brasage L'invention concerne un échangeur de chaleur pour véhicule automobile, l'échangeur ayant une structure fa- cilitant une fabrication de l'échangeur par brasage. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Dans le domaine automobile, il est connu des échangeurs de chaleur comprenant : - des tubes de transport d'un fluide notamment réfrigérant, un premier réservoir comportant des parois longitudinales dans l'une desquelles une pluralité de fentes sont ménagées, les fentes recevant respectivement une des deux extrémités des tubes de transport, et un deuxième réservoir comportant des parois longitudinales dans l'une desquelles une plura- lité de fentes sont ménagées, les fentes re- cevant respectivement l'autre des deux extrémités des tubes de transport. Usuellement, les extrémités des tubes sont solidarisées aux deux réservoirs par brasage. Cette étape s'avère toutefois délicate à mettre en oeuvre et conduit donc souvent à l'obtention d'une brasure de mauvaise qualité. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de proposer un échangeur de chaleur qui soit plus simple d'assemblage que les échangeurs de l'art antérieur.35 BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose un échangeur de chaleur d'un véhicule automobile comprenant des tubes de transport d'un fluide, et, au moins un premier réservoir comportant des parois longitudinales dans l'une desquelles une pluralité de fentes sont ménagées, les fentes recevant respectivement une des deux extrémités des tubes de transport.
Selon l'invention, la paroi longitudinale dudit au moins un réservoir est conformée pour favoriser un écoulement d'un matériau de brasage à l'intérieur d'au moins l'une des fentes lors d'un brasage des tubes de transport audit réservoir.
Ainsi, lors de l'étape de brasage des tubes au réservoir, le matériau de brasage s'écoule dans la fente entre le tube et la paroi longitudinale correspondante de façon relativement homogène et rapide. Ceci permet de remplir très correctement l'espace entre la fente et le tube en matériau de brasage. L'échangeur s'avère ainsi simple d'assemblage no- tamment en ce qui concerne le brasage des tubes aux réservoirs. Grâce à la paroi longitudinale, les brasures s'avèrent en outre de meilleure qualité. La figure la est une photographie d'une vue en coupe transversale partielle d'un échangeur de l'art antérieur, le plan de coupe passant par une brasure entre l'un des tubes et l'un des réservoirs dudit échangeur. La figure lb est une vue schématisée de la photographie de la figure la. Ces figures la et lb attestent que dans les échangeurs de l'art antérieur la brasure pouvait présenter une forte porosité due à la formation de cavités indésirables de grands volumes lors de l'étape de brasage des tubes au réservoir. La brasure était alors de mau- vaise qualité ce qui nuisait à la bonne étanchéité entre les tubes et le réservoir. La figure 2a est une photographie d'une vue en coupe transversale partielle d'un échangeur de chaleur selon l'invention, le plan de coupe passant par la bra- sure entre l'un des tubes et le réservoir. La figure 2b est une vue schématisée de la photographie de la figure 2a. Il est ainsi visible qu'avec l'échangeur de chaleur selon l'invention, la brasure s'avère être de meilleure qualité. En particulier, la brasure comporte moins de ca- vités indésirables et est donc moins poreuse. La brasure est en outre répartie régulièrement dans la fente autour du tuyau. Ceci assure une meilleure étanchéité entre les tubes et le réservoir.
Pour toute la présente demande, par « face in- terne » on entend bien entendu la face de la paroi longitudinale qui forme l'intérieur du réservoir par opposition à la « face externe » de la paroi longitudinale qui est en regard de l'autre réservoir et des tubes.
Des modes de réalisations particuliers de la pré- sente invention proposent que : une face interne de la paroi longitudinale est conformée pour favoriser un écoulement d'un matériau de brasage à l'intérieur d'au moins l'une des fentes lors du brasage des tubes de transport audit réservoir, la face interne comporte au moins une surépaisseur locale agencée pour favoriser un écoulement d'un matériau de brasage à l'intérieur d'au moins l'une des fentes lors du brasage des tubes de transport audit réservoir, la surépaisseur s'étendant transversalement sur la face interne entre deux fentes consé- cutives, la surépaisseur s'étend transversalement sur la face interne à mi-distance de chacune des deux fentes consécutives, la surépaisseur a une section semi- circulaire, la surépaisseur est un emboutissage local de la paroi longitudinale, au moins une des fentes de la paroi longitudinale est conformée pour favoriser un écou- lement d'un matériau de brasage à l'intérieur de ladite fente lors du brasage des tubes de transport audit réservoir, la fente comporte un chanfrein interne débouchant sur une face interne de la paroi longi- tudinale, et, les parois longitudinales sont divisées en une première portion comportant une première rangée de fente selon la direction longitudinale et une deuxième portion comportant une deuxième rangée de fente selon la direction longitudinale, la première portion et la deuxième portion étant conformées chacune de sorte à avoir une section transversale en arc de cercle, la portion étant courbée vers l'extérieur du réservoir correspondant. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Les figures la, lb, 2a et 2b ont déjà été dé- crites. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier, non limitatif, de l'invention. Il sera fait référence aux figures ci-jointes, parmi lesquelles : la figure 3 est une vue en perspective d'un échangeur de chaleur selon l'invention, - la figure 4 est une vue en perspective d'un réservoir de l'échangeur illustré à la figure 3, seule la paroi longitudinale munie de fentes du réservoir étant représentée en traits pleins, - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une partie de la paroi longitudinale du ré- servoir illustré à la figure 4, - les figures 6a et 6b illustrent schématiquement une vue partielle en coupe longitudinale de l'échangeur de chaleur illustré à la figure 3 respectivement avant l'étape de brasage d'un tube au réservoir et au cours de l'étape de brasage d'un tube au réservoir. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La figure 3 illustre l'échangeur de chaleur 1 d'un véhicule automobile selon l'invention. L'échangeur de chaleur 1 est par exemple destiné à être intégré au système de climatisation dudit véhicule. De façon connue en soi, l'échangeur de chaleur 1 comporte une pluralité de tubes 2 de transport d'un fluide typiquement réfrigérant. Les différents tubes 2 sont ici tous identiques et agencés de sorte à s'étendre parallèlement les uns par rapport aux autres. L'échangeur de chaleur 1 comporte en outre un premier réservoir appelé ici réservoir supérieur 3. Comme plus visible à la figure 4, le réservoir supérieur 3 comporte une paroi longitudinale 4 formant un fond du réservoir supérieur 3. La paroi longitudinale 4 comporte une pluralité de fentes 5 s'étendant chacune transversalement dans le réservoir supérieur 3, chaque fente 5 recevant l'une des extrémités ouvertes d'un des tubes 2. Les tubes 2 sont solidarisés audit réservoir supérieur 3 par brasage. Chaque fente 5 est ici conformée en un trou oblong. L'échangeur de chaleur 1 comporte en outre un deuxième réservoir appelé ici réservoir inférieur 6. De la même façon que le réservoir supérieur 3, le réservoir inférieur 6 comporte une paroi longitudinale 7 formant un plafond du réservoir inférieur 6. La paroi longitudinale 7 comporte une pluralité de fentes (non référencées ici) s'étendant chacune transversalement dans le réservoir in- férieur 6, chaque fente reçoit l'autre des extrémités ouvertes d'un des tubes 2. Les tubes 2 sont solidarisés audit réservoir inférieur 6 par brasage. Chaque fente est également ici conformée en un trou oblong.
De façon traditionnelle, les réservoirs 3, 6 sont conformés de sorte que la moitié des tubes 2 soient alignés les uns à la suite des autres pour former une première rangée de tubes 8a selon la direction longitudinale X de l'échangeur de chaleur 1 et que l'autre moitié des tubes 2 soient alignés les uns à la suite des autres pour former une deuxième rangée de tubes 8b selon la direction longitudinale X, les deux rangées 8a, 8b étant agencées l'une à côté de l'autre. Les parois longitudinales 4, 7 des deux réser- voirs 3, 6 sont ainsi divisées en une première portion 9a comportant une première rangée de fentes recevant les extrémités de la première rangée de tubes 8a et en une deuxième portion 9b comportant une deuxième rangée de fentes recevant les extrémités de la deuxième rangée de tubes 8b. De façon particulière, la première portion 9a et la deuxième portion 9b de chaque paroi longitudinale 4, 7 sont chacune conformées de sorte à avoir une section transversale en arc de cercle, chaque portion 9a, 9b étant courbée vers l'extérieur du réservoir associé.
De la sorte, on limite le risque de rétention d'eau sur le pourtour des tubes à l'extérieur des réservoirs 3, 6 au niveau des brasures entre les tubes 2 et les réservoirs 3, 6.
Dans le mode de réalisation illustré ici, les pa- rois longitudinales 4, 7 des deux réservoirs 3, 6 comprenant les fentes 5 sont conformées pour favoriser un écoulement d'un matériau de brasage à l'intérieur de chacune des fentes 5 lors du brasage des tubes 2 aux réservoirs 3, 6. La paroi longitudinale 4 du réservoir supérieur 3 va être à présent décrite en référence aux figures 4, 5, 6a et 6b. La description qui suit est entièrement applicable à la paroi longitudinale 6 du réservoir inférieur 7. Selon un mode de réalisation particulier, une face interne 10 de la paroi longitudinale 4 comporte une pluralité de surépaisseurs 11 locales, chaque surépaisseur 11 s'étendant transversalement sur la face interne 10 entre deux fentes 5 consécutives. Chaque surépaisseur 11 forme ainsi un bourrelet au niveau de la face interne 10 qui s'étend sensiblement parallèlement aux deux fentes 5 l'entourant. De préférence, chaque surépaisseur 11 s'étend à mi-distance des deux fentes 5 l'entourant.
Chaque surépaisseur 11 a ici une section semi-circulaire (selon un plan de coupe longitudinal). Chaque surépaisseur 11 est par exemple un embou- tissage local de la paroi longitudinale 4. La face ex- terne 12 de la paroi longitudinale 4, opposée à la face interne 10, présente donc elle un renfoncement 13 corres- pondant à la surépaisseur de la face interne (comme visible aux figures 6a et 6b). En référence à la figure 6a, de façon tradition- nelle, un matériau de brasage B recouvre la face interne 10 de la paroi longitudinale 4 pour faciliter la solida- risation des tubes 2 au réservoir supérieur 3. Un mode de réalisation non illustré propose que les deux faces de la paroi longitudinale soient recouvertes par le matériau de brasage B.
Le matériau de brasage B peut ainsi également être appelé matériau d'apport pour le brasage. Les extrémités des tubes 2 sont ensuite insérées dans les différentes fentes 5 de ladite paroi longitudinale 4. Puis, en référence à la figure 6b, lors de l'étape de brasage des tubes 2 au réservoir supérieur 3, le matériau de brasage B s'écoule dans les fentes 5 de la paroi longitudinale 4, cet écoulement étant favorisé par la présence des différentes surépaisseurs 11. En effet, le matériau de brasage B a tendance à découvrir la partie supérieure médiane de chaque surépaisseur 11 pour se dé- verser en bas de la surépaisseur en direction des deux fentes 5 associées. En outre, grâce aux surépaisseurs 11, une quanti- té relativement égale du matériau de brasage B se déverse dans les deux fentes 5 adjacentes à chaque surépaisseur 11. Ceci permet de remplir de façon très correcte et relativement homogène en matériau de brasage B l'espace entre les fentes 5 et les tubes 2 correspondants.
Les brasures ainsi formées sont donc au final de bonne qualité. En particulier, lesdites brasures s'avèrent peu poreuses. En référence aux figures 4 et 5, et selon un mode de réalisation particulier, chaque fente 5 comporte en outre un premier chanfrein 14 interne débouchant sur la face interne 10. Chaque fente 5 a donc une section élargie au niveau de la face interne 10. Habituellement, lors de la réalisation de l'opération de découpage de la paroi longitudinale 4 pour créer les fentes 5, des bavures peuvent demeurer sur le pourtour des fentes 5 au niveau de la face interne 10 de ladite paroi longitudinale 4. Ceci peut empêcher le matériel de brasage B de s'écouler dans les fentes 5 lors de l'étape de brasage.
La réalisation du premier chanfrein 14 permet ainsi un ébavurage du pourtour de la fente 5 au niveau de la face interne 10, ce qui permet de favoriser l'écoulement du matériau de brasage B dans ladite fente 5.
En outre, la paroi inclinée du premier chanfrein 14 étant dirigée vers l'intérieur de la fente 5, ladite paroi permet en elle-même de favoriser également l'écoulement du matériau de brasage B dans ladite fente 5.
Ceci permet encore davantage de remplir correcte- ment en matériau de brasage B l'espace entre chaque fente 5 et le tube 2 associé. Le premier chanfrein 14 a ici une hauteur hcl comprise entre 5 et 15% de la hauteur totale de la fente h (la hauteur totale de la fente h correspondant égale- ment à l'épaisseur de la paroi longitudinale e). Par exemple le premier chanfrein 14 a une hauteur hcl égale à 10% de la hauteur totale de la fente h. Ceci permet d'assurer un écoulement important du matériau de brasage B dans les fentes 5. Le premier chanfrein 14 a ici un angle de chanfrein al compris entre 30 et 40 degrés, c'est-à-dire que la paroi inclinée du premier chanfrein 14 s'étend entre 30 et 40 degrés par rapport à une portion centrale 15 de la fente 5. Ceci permet d'assurer également un écoulement du matériau de brasage dans les fentes 5. Selon un mode de réalisation particulier, chaque fente 5 comporte un deuxième chanfrein 16 interne débou- chant sur la face externe 12 de la paroi longitudinale 4.
Chaque fente 5 a donc également une section élargie au niveau de la face externe 12. Ceci permet de faciliter l'insertion des tubes 2 dans les fentes 5 correspondantes par l'extérieur du ré- servoir supérieur 3. Le deuxième chanfrein 16 a ici une hauteur hc2 comprise entre 15 et 25% de la hauteur totale de la fente h. Par exemple le deuxième chanfrein 16 a une hauteur hc2 égale à 20% de la hauteur totale de la fente h.
Ceci permet l'insertion des tubes 2 dans les fentes 5 tout en autorisant la formation de brasures de diamètre important autour des tubes 2 au niveau de la face externe 12 de la paroi longitudinale 4. De la sorte, les tubes 2 s'avèrent particulièrement bien solidarisés au réservoir supérieur 3. Le deuxième chanfrein 16 a ici un angle de chanfrein CX2 compris entre 30 et 40 degrés, c'est-à-dire que la paroi inclinée du deuxième chanfrein 16 s'étend à entre 30 et 40 degrés par rapport à la portion centrale 15 de la fente 5. Ceci permet également l'insertion des tubes 2 dans les fentes 5 tout en autorisant la formation de brasures de diamètre important autour des tubes 2 au niveau de la face externe 12 de la paroi longitudinale 4.
Ainsi conformée, chaque fente 5 est définie par le premier chanfrein 14, la portion centrale 15 et le deuxième chanfrein 16. La portion centrale 15, encadrée par les deux chanfreins, a une hauteur hc comprise entre 60 et 80% de la hauteur totale de la fente h. Par exemple la portion centrale 15 a une hauteur h, égale à 70% de la hauteur totale de la fente h. L'épaisseur e de la paroi longitudinale, et donc la hauteur totale de la fente h, est par exemple comprise entre 0,9 millimètre et 1,1 millimètre. Ici, l'épaisseur e de la paroi longitudinale est de 1 millimètre.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention telle que définie par les revendications.
En particulier, bien qu'ici les réservoirs com- portent à la fois des surépaisseurs locales sur la face interne et des chanfreins interne et externe au niveau de la fente, les réservoirs pourront ne comporter qu'un seul moyen à la fois pour favoriser l'écoulement du matériau de brasage dans les fentes. La paroi longitudinale de l'un seul des réservoirs pourra être conformée pour favoriser un écoulement d'un matériau de brasage à l'intérieur d'au moins l'une des fentes lors du brasage des tubes de transport audit réservoir.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Echangeur de chaleur (1) d'un véhicule automobile comprenant : - des tubes (2) de transport d'un fluide, et, - au moins un premier réservoir (3) comportant des parois longitudinales dans l'une (4) desquelles une pluralité de fentes (5) sont ménagées, les fentes recevant respectivement une des deux extrémités des tubes de transport, l'échangeur de chaleur étant caractérisé en ce que la paroi longitudinale dudit au moins un réservoir est conformée pour favoriser un écoulement d'un matériau de brasage à l'intérieur d'au moins l'une des fentes lors d'un brasage des tubes de transport audit réservoir.
- 2. Echangeur selon la revendication 1, dans le- quel une face interne (10) de la paroi longitudinale (4) est conformée pour favoriser un écoulement d'un matériau de brasage à l'intérieur d'au moins l'une des fentes (5) lors du brasage des tubes de transport (2) audit réser- voir.
- 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 2, dans lequel la face interne (10) comporte au moins une surépaisseur (11) locale agencée pour favoriser un écoulement d'un matériau de brasage à l'intérieur d'au moins l'une des fentes (5) lors du brasage des tubes (2) de transport audit réservoir.
- 4. Echangeur selon la revendication 3, dans lequel la surépaisseur (11) s'étendant transversalement sur la face interne (10) entre deux fentes (5) consécutives.
- 5. Echangeur selon la revendication 4, dans le- quel la surépaisseur (11) s'étend transversalement sur la face interne (10) à mi-distance de chacune des deux fentes (5) consécutives.
- 6. Echangeur selon la revendication 3 à 5, dans 35 lequel la surépaisseur (11) a une section semi-circulaire.
- 7. Echangeur selon la revendication 3 à 6, dans lequel la surépaisseur (11) est un emboutissage local de la paroi longitudinale (4).
- 8. Echangeur selon la revendication 1, dans le- quel au moins une des fentes (5) de la paroi longitudinale (4) est conformée pour favoriser un écoulement d'un matériau de brasage à l'intérieur de ladite fente lors du brasage des tubes (2) de transport audit réservoir.
- 9. Echangeur selon la revendication 8, dans le- quel la fente (5) comporte un chanfrein interne (14) débouchant sur une face interne (10) de la paroi longitudinale.
- 10. Echangeur selon la revendication 1, dans le- quel les parois longitudinales (4, 7) sont divisées en une première portion (9a) comportant une première rangée de fente selon la direction longitudinale et une deuxième portion (9b) comportant une deuxième rangée de fente selon la direction longitudinale, la première portion et la deuxième portion étant conformées chacune de sorte à avoir une section transversale en arc de cercle, la portion étant courbée vers l'extérieur du réservoir correspondant.
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