FR3056727A1 - Boite collectrice pour echangeur de chaleur, et echangeur de chaleur comprenant une telle boite - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une boîte collectrice (5) pour échangeur de chaleur comprenant une plaque collectrice (15) et un couvercle (17) assemblés entre eux de façon étanche, pour définir un volume de circulation d'un fluide destiné à parcourir l'échangeur, ladite boîte collectrice (5) comprenant en outre un renfort d'étanchéité (35) d'une zone d'assemblage entre ladite plaque collectrice (15) et ledit couvercle (17), ledit renfort d'étanchéité (35) étant externe à ladite boîte collectrice (5). L'invention concerne aussi un échangeur de chaleur comprenant une telle boîte collectrice (5).
Description
® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication : 3 056 727 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)
©) N° d’enregistrement national : 16 59105
COURBEVOIE © Int Cl8 : F28 F 9/02 (2017.01), B 60 H 1/00
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
| ©) Date de dépôt : 27.09.16. | © Demandeur(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES |
| (© Priorité : | Société par actions simplifiée — FR. |
| @ Inventeur(s) : CORMET NICOLAS. | |
| ©) Date de mise à la disposition du public de la | |
| demande : 30.03.18 Bulletin 18/13. | |
| ©) Liste des documents cités dans le rapport de | |
| recherche préliminaire : Se reporter à la fin du | |
| présent fascicule | |
| (© Références à d’autres documents nationaux | ® Titulaire(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES |
| apparentés : | Société par actions simplifiée. |
| ©) Demande(s) d’extension : | © Mandataire(s) : VALEO SYSTEMES THERMIQUES. |
BOITE COLLECTRICE POUR ECHANGEUR DE CHALEUR, ET ECHANGEUR DE CHALEUR COMPRENANT UNE TELLE BOITE.
FR 3 056 727 - A1
L'invention concerne une boîte collectrice (5) pour échangeur de chaleur comprenant une plaque collectrice (15) et un couvercle (17) assemblés entre eux de façon étanche, pour définir un volume de circulation d'un fluide destiné à parcourir l'échangeur, ladite boîte collectrice (5) comprenant en outre un renfort d'étanchéité (35) d'une zone d'assemblage entre ladite plaque collectrice (15) et ledit couvercle (17), ledit renfort d'étanchéité (35) étant externe à ladite boîte collectrice (5).
L'invention concerne aussi un échangeur de chaleur comprenant une telle boîte collectrice (5).
Boîte collectrice pour échangeur de chaleur, et échangeur de chaleur comprenant une telle boîte
La présente invention a pour objet une boîte collectrice pour échangeur de chaleur et un échangeur de chaleur comprenant une telle boîte. Elle est destinée en particulier à des véhicules, notamment des véhicules automobiles.
Dans ce domaine, il est connu des échangeurs de chaleur comprenant un faisceau de tubes disposé entre deux boîtes collectrices, une boîte collectrice d’entrée et une boîte collectrice de sortie. Un premier fluide s’écoule dans les tubes depuis la boîte collectrice d’entrée vers la boîte collectrice de sortie. Un second fluide s’écoule entre les tubes.
Les boîtes collectrices comprennent généralement une plaque collectrice et un couvercle assemblés entre eux. La plaque collectrice présente des orifices ménagés pour le passage des tubes et permettant le maintien des tubes.
Pour éviter toute éventuelle fuite du fluide s’écoulant dans les tubes et débouchant dans les boîtes collectrices, l’étanchéité doit être assurée au niveau de l’assemblage entre la plaque collectrice et le couvercle. De manière classique, dans le cas des boîtes serties, cette étanchéité est obtenue par l’insertion d’un joint d’étanchéité dans une gorge périphérique de la plaque collectrice sur lequel un pied de couvercle vient en appui.
Dans certains cas, cette étanchéité peut ne pas être suffisante et nécessite d’être renforcée. II existe donc un besoin d’une boîte collectrice remédiant aux inconvénients précédents, notamment une boîte collectrice dans laquelle l’étanchéité est améliorée.
L’invention vise, à cet effet, une boîte collectrice pour échangeur de chaleur comprenant une plaque collectrice et un couvercle assemblés entre eux de façon étanche, pour définir un volume de circulation d’un fluide destiné à parcourir l’échangeur, ladite boîte collectrice comprenant en outre un renfort d’étanchéité d’une zone d’assemblage entre ladite plaque collectrice et ledit couvercle, ledit renfort d’étanchéité étant externe à ladite boîte collectrice.
Le renfort d’étanchéité permet d’améliorer l’étanchéité de la zone d’assemblage, notamment lorsque des faiblesses existent dans l’assemblage de la plaque collectrice et du couvercle. En conséquence, si malgré la liaison étanche entre la plaque collectrice une fuite subsiste, ledit renfort d’étanchéité limite les déperditions du fluide circulant dans lesdits tubes. De la sorte, même en cas de surpression lors de l’utilisation de ladite boîte collectrice, l’étanchéité entre ladite plaque et le couvercle reste assurée.
Selon différents modes de réalisation de l’invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément :
- ledit renfort d’étanchéité est en contact avec ledit couvercle et ladite plaque collectrice,
- ladite boîte collectrice comprend une partie de voûte,
- ledit renfort d’étanchéité est en contact avec ladite partie de voûte dudit couvercle,
- ledit couvercle comprend une nervure périphérique, ledit renfort d’étanchéité étant en contact avec ladite nervure,
- ladite nervure est située à distance de ladite plaque collectrice,
- ladite boîte collectrice comprend un joint d’étanchéité comprimé entre ladite plaque collectrice et ledit couvercle,
- ladite plaque collectrice comprend une gorge périphérique configurée pour recevoir un joint d’étanchéité,
- ladite gorge est configurée pour recevoir un pied dudit couvercle,
- ladite gorge est un sertissage dudit pied,
- ledit renfort d’étanchéité entre en contact avec une face externe de ladite gorge,
- ladite gorge comprend un flanc latéral externe et un fond,
- ledit renfort d’étanchéité est en contact avec ledit flanc latéral externe,
- ledit renfort d’étanchéité laisse libre ledit fond de ladite gorge,
- ladite nervure comprend une extrémité dans l’alignement du flanc latéral externe de ladite gorge de ladite plaque collectrice.
- ledit renfort d’étanchéité est plan,
- ledit renfort d’étanchéité s’étend entre ladite nervure et ledit flanc latéral,
- ledit renfort d’étanchéité est plié de manière à épouser la forme de la plaque collectrice et du couvercle,
- ladite plaque collectrice comprend au moins une dent de sertissage,
- ledit renfort d’étanchéité recouvre la ou lesdites dents de sertissage,
- ledit renfort d’étanchéité est un joint et/ou un revêtement en matériau étanche,
- ledit joint est fixé par clipsage et/ou collage,
- ledit revêtement est appliqué par peinture et/ou pulvérisation et/ou est un film à base dudit matériau étanche.
L’invention concerne aussi un échangeur de chaleur comprenant une boîte collectrice telle que décrite précédemment.
L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'au moins un mode de réalisation de l’invention donné à titre d’exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématique annexés.
Sur ces dessins :
- la figure 1 est une vue schématique d’ensemble d’un échangeur de chaleur comprenant une boîte collectrice selon l’invention,
- la figure 2 est une vue schématique en coupe transversale d’une zone d’assemblage entre une plaque collectrice et un couvercle d’une boîte collectrice selon un premier mode de réalisation de l’invention,
- la figure 3 est une vue schématique en coupe transversale d’une zone d’assemblage entre une plaque collectrice et un couvercle d’une boîte collectrice selon un second mode de réalisation de l’invention.
Comme illustré à la figure 1, l’invention concerne un échangeur de chaleur 1, en particulier un échangeur de chaleur 1 pour véhicule, permettant un échange de chaleur entre un premier fluide et un second fluide.
Ledit échangeur 1 comprend une pluralité de tubes 3, par exemple parallèles entre eux et sensiblement de même longueur. Lesdits tubes 3 forment ici un faisceau dans lequel circule le premier fluide. De préférence, les tubes sont obtenus par pliage d’une bande de tôle et définissent chacun deux canaux de circulation du premier fluide. Chaque tube 3 possède deux extrémités 3a longitudinales débouchant dans une première et seconde boîtes collectrices 5 de l’échangeur 1. Lesdits tubes 3 peuvent également présenter des corrugations et/ou comprendre des intercalaires ou turbulateurs (non représentés) disposés à l’intérieur desdits tubes 3, pour améliorer l’échange thermique et la résistance à la pression interne desdits tubes. Lesdits tubes 3 peuvent également être extrudés ou un assemblage de deux plaques.
Lesdites boîtes collectrices 5 sont ici parallèles et orientées sensiblement perpendiculairement aux tubes 3. Ledit échangeur 1 pourra comprendre des parois ou joues 7 permettant de protéger latéralement le faisceau. Ledit échangeur pourra également être un échangeur étanche (non représenté) comprenant un carter formant un volume dans lequel sont reçus les tubes.
Le second fluide circule entre les tubes 3. Des intercalaires 9, pourront être agencés entre ces tubes 3, notamment des intercalaires ondulés comme représentés ici. De tels intercalaires 9 permettent d’augmenter la surface d’échange thermique entre le premier fluide circulant dans lesdits tubes 3 et le second fluide traversant l’échangeur 1 entre les tubes 3. De tels intercalaires 9 pourront aussi être utilisés entre les tubes 3 extérieurs et les joues latérales 7.
Ledit échangeur 1 pourra, en outre, comprendre, par exemple, une bride d’entrée 11 et/ou une bride de sortie 13 pour le premier fluide, situées ici sur chacune des boîtes collectrices
5. Il est également possible d’avoir l’entrée et la sortie sur une même boîte collectrice 5, en fonction de la circulation, éventuellement en plusieurs passes ou nappes, du premier fluide dans l’échangeur.
Cela étant, l’invention concerne plus particulièrement les boîtes collectrices 5 dudit échangeur 1.
Chacune des boîtes collectrices 5 comprend une plaque collectrice 15 et un couvercle 17 assemblés entre eux de manière étanche, pour définir un volume de circulation d’un fluide destiné à parcourir l’échangeur.
Ladite plaque collectrice 15 présente ici une forme sensiblement rectangulaire et comprend des orifices 19 dans lesquels débouchent les extrémités 3a des tubes 3. Lesdits orifices 19 permettent le passage des tubes 3 et de les maintenir en faisceau en les solidarisant à la boîte collectrice 5. Pour améliorer le maintien desdits tubes 3, ladite plaque collectrice 15 peut également comprendre des collets 21 bordant lesdits orifices 19. Dans les exemples représentés, lesdits collets 21 sont orientés intérieurement par rapport à la boîte collectrice. En variante, ils pourront être orientés extérieurement par rapport à la boîte collectrice. Les orifices 19 sont ici ordonnés en une seule rangée, l’un parallèlement à l’autre. Ladite rangée s’étend selon une direction correspondant à la direction d’extension longitudinale de la plaque 15. Lesdits orifices 19 s’étendent perpendiculairement à cette dernière. Lesdits orifices 19 de la plaque collectrice 15 ont une forme correspondante à la section des extrémités 3a desdits tubes
3.
Pour faciliter le maintien étanche dudit couvercle 17, ladite plaque 15 comporte ici une gorge 23 délimitant son périmètre. Ladite gorge 23 comprend un flanc latéral externe 25 et un fond 27. Ladite gorge 23 a pour fonction d’accueillir un joint d’étanchéité 29, destiné à être comprimé entre ladite plaque collectrice 15 et ledit couvercle 17, notamment par un bord ou pied 31 du couvercle 17. Le pied 31 du couvercle est situé sur le contour de l’ouverture dudit couvercle 17. Il est configuré pour s’insérer à l’intérieur de ladite gorge 23 comme représenté aux figures 2 et 3. Ladite gorge 23 sert de sertissage dudit pied 31.
De manière classique, ledit joint d’étanchéité 29 est configuré pour conférer une étanchéité périphérique entre la plaque 15 et le couvercle 17. Il peut s’agir par exemple d’un bourrelet continu de contour sensiblement rectangulaire avec deux grands côtés et deux petits côtés et venant se loger dans la gorge 23 de ladite plaque collectrice 15. De manière générale, ledit joint d’étanchéité 29 est réalisé en une matière élastomère appropriée. Avant compression, ledit joint est, par exemple, de section ronde ou ovale.
Ladite plaque collectrice 15 comprend en outre des moyens de fixation du couvercle 17. Il peut s’agir par exemple de dents de sertissage 33, non visibles sur la figure 1 mais représentées aux figures 2 et 3. Lesdites dents 33 s’étendent le long du périmètre de la plaque collectrice 15, depuis le flan latéral externe 25 de la gorge 23 et lui sonne un aspect crénelé. Ces dents 33 servent à bloquer le couvercle 17 sur la plaque collectrice 15 lors de l’assemblage, l’effort de sertissage étant dimensionner pour comprimer le joint 29. Dans un autre mode de réalisation non représenté, lesdites dents de sertissage peuvent être remplacées par un bandeau continu de sertissage.
Selon l’invention, ladite boîte collectrice 5 comprend en outre un renfort externe d’étanchéité 35 d’une zone d’assemblage entre ladite plaque collectrice 15 et ledit couvercle 17. Ladite zone d’assemblage correspond ici à la gorge 23 et à son voisinage.
De préférence ledit renfort d’étanchéité 35 est externe à ladite boîte collectrice 5. De préférence, ledit renfort d’étanchéité 35 est en contact avec ledit couvercle 17 et ladite plaque collectricel 5, notamment avec une partie de voûte 37 dudit couvercle 17 et une face externe de ladite gorge 23. De façon avantageuse, ledit renfort d’étanchéité 35 est en contact avec ledit flanc latéral externe 25 de ladite gorge 23 tout en laissant libre ledit fond 27.
Ladite partie de voûte 37 est la partie dudit couvercle 17 formant une cavité dirigée vers l’intérieur de ladite boîte collectrice 5. Autrement dit, il s’agit de la partie dudit couvercle 17 dans le prolongement dudit pied 31, ladite partie voûte 37 commence ainsi dès que le couvercle 17 n’est plus dans ladite gorge 23.
De façon avantageuse, ledit renfort 35 est en matériau étanche, tel qu’un caoutchouc. Il peut notamment s’agir d’un joint et/ou d’un revêtement fait de ce matériau.
Dans le cas d’un joint, celui-ci peut être, par exemple, fixé par clipsage et/ou collage ou tout autre technique connue de l’Homme du métier permettant de maintenir ledit renfort en place.
Dans le cas d’un revêtement, celui-ci peut être appliqué par peinture, ladite peinture étant à base dudit matériau étanche. Le revêtement peut aussi être appliqué par pulvérisation d’une matière à base dudit matériau étanche.
Dans le cas de la pulvérisation, ledit fond 27 n’est pas l’élément ciblé et il est de préférence laissé libre. Ledit fond peut cependant comprendre quelques projections éparses.
Le revêtement peut également être un film à base dudit matériau étanche. Ledit film peut être, par exemple, un film thermoformé appliqué au niveau de ladite zone d’assemblage de ladite plaque et dudit couvercle.
Dans tous les cas de figures, ledit revêtement recouvre alors les parties adéquates de ladite plaque collectrice 15 et dudit couvercle 17 de manière à améliorer l’étanchéité au niveau de leur zone d’assemblage.
Dans un premier mode de réalisation, représenté à la figure 2, ledit couvercle 17 comprend une nervure 39 périphérique située à distance de ladite plaque collectrice 15, c’est-à-dire à proximité dudit pied 31 du couvercle 17 et dans la partie basse de ladite partie de voûte 37. Ladite nervure 39 est, ici, issue de matière dudit couvercle 17, notamment de ladite partie de voûte 37.
Ladite nervure comprend, en outre, une extrémité 39a dans l’alignement du flanc latéral externe 25 de ladite gorge 23 de ladite plaque collectrice 15 de manière à ce que ledit renfort d’étanchéité 35 s’étende de ladite extrémité 39a de ladite nervure 39 vers ledit flanc latéral externe 25 de ladite gorge 23 tout en laissant libre ledit fond 27 de celle-ci. Ledit renfort d’étanchéité 35 est ainsi en contact avec ledit couvercle 17 et ladite plaque collectrice 15. De façon avantageuse, dans cette configuration, ledit renfort d’étanchéité 35 présente une configuration sensiblement plane.
Dans ce premier mode de réalisation, ledit renfort d’étanchéité 35 est préférentiellement un joint en caoutchouc entourant ladite plaque collectrice 15 et ledit couvercle 17, au niveau de leur zone d’assemblage.
Dans un second mode de réalisation, représenté à la figure 3, ledit renfort d’étanchéité 35 est plié de manière à être en contact avec ledit couvercle 17 et ladite plaque collectrice 15 et à épouser la forme de la plaque collectrice 15 et du couvercle 17. Ledit renfort 35 recouvre ainsi lesdites dents de sertissage 33 de la plaque collectrice 15. Dans ce mode réalisation, également, ledit renfort d’étanchéité 35 est en contact avec ledit flanc latéral externe 25 de la gorge 23 de la plaque collectrice 15 tout en laissant libre ledit fond 27.
Dans ce second mode de réalisation, ledit renfort d’étanchéité 35 est préférentiellement un revêtement s’étendant dudit flanc latéral externe 25 de la gorge 23 de la plaque collectrice 15 jusqu’à la partie de voûte 37 dudit couvercle 17.
Dans ces deux modes de réalisations, ledit renfort d’étanchéité 35 est ainsi dans une configuration permettant d’obturer l’espace 41 entre le couvercle 17 et la plaque collectrice 15 par lequel une éventuelle fuite de fluide pourrait survenir. Ledit renfort d’étanchéité 35 permet avantageusement d’atteindre un niveau de fuite inférieur à 10 cc/min, même en cas de surpression.
Concernant le montage des tubes 3 et de la plaque collectrice 15, les éléments sont, par exemple, en aluminium et/ou alliage d’aluminium et sont fixés les uns aux autres de préférence par brasage.
Il est à noter que des variantes de réalisation sont bien sûr possibles et que la présente invention ne se limite pas au type de boîte collectrice et d’échangeur décrits ci-dessus. Notamment, on peut également envisager que l’invention s’applique à un échangeur de chaleur dont la circulation est dite en U.
Claims (14)
- Revendications1. Boîte collectrice (5) pour échangeur de chaleur (1 ) comprenant une plaque collectrice (15) et un couvercle (17) assemblés entre eux de façon étanche, pour définir un volume de circulation d’un fluide destiné à parcourir l’échangeur, ladite boîte collectrice (5) comprenant en outre un renfort d’étanchéité (35) d’une zone d’assemblage entre ladite plaque collectrice (15) et ledit couvercle (17), ledit renfort d’étanchéité (35) étant externe à ladite boîte collectrice (5).
- 2. Boîte collectrice (5) selon la revendication précédente, dans laquelle ledit renfort d’étanchéité (35) est en contact avec ledit couvercle (17) et ladite plaque collectrice (15).
- 3. Boîte collectrice (5) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit couvercle (17) comprend une partie de voûte (37), ledit renfort d’étanchéité (35) étant en contact avec ladite partie de voûte (37) dudit couvercle (17).
- 4. Boîte collectrice (5) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit couvercle (17) comprend une nervure périphérique (39), ledit renfort d’étanchéité (35) étant en contact avec ladite nervure (39).
- 5. Boîte collectrice (5) selon la revendication précédente, dans laquelle ladite nervure (39) est située à distance de ladite plaque collectrice (15).
- 6. Boîte collectrice (5) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ladite plaque collectrice (15) comprend une gorge périphérique (23) configurée pour recevoir un joint d’étanchéité (29), ledit renfort d’étanchéité (35) entrant en contact avec une face externe de ladite gorge (23).
- 7. Boîte collectrice (5) selon la revendication précédente, dans laquelle ladite gorge (23) comprend un flanc latéral externe (25) et un fond (27), ledit renfort d’étanchéité (35) étant en contact avec ledit flanc latéral externe (25).
- 8. Boîte collectrice (5) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit renfort d’étanchéité (35) est plan.
- 9. Boîte collectrice (5) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle ledit renfort d’étanchéité (35) est plié de manière à épouser la forme de la plaque collectrice (15) et du couvercle (17).
- 10. Boîte collectrice (5) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ladite plaque collectrice (15) comprend au moins une dent de sertissage (33), ledit renfort d’étanchéité (35) recouvrant la ou lesdites dents de sertissage (33).10
- 11. Boîte collectrice (5) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit renfort d’étanchéité (35) est un joint et/ou un revêtement en matériau étanche.
- 12. Boîte collectrice (5) selon la revendication précédente, dans laquelle ledit joint est fixé15 par clipsage et/ou collage.
- 13. Boîte collectrice (5) selon la revendication 11, dans laquelle ledit revêtement est appliqué par peinture et/ou pulvérisation et/ou est un film à base dudit matériau étanche.
- 14. Échangeur de chaleur (1) comprenant une boîte collectrice (5) selon l’une quelconque des revendications 1 à 13.
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| FR3056727B1 (fr) | 2018-11-30 |
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