FR3056736B1 - Faisceau d’echange thermique pour echangeur thermique, echangeur thermique et procede d’assemblage associes - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un faisceau d'échange thermique (10) pour échangeur thermique (1) notamment de véhicule automobile, ledit faisceau (10) étant assemblé par brasage et comprenant une pluralité de tubes (11). Selon l'invention, ledit faisceau (10) comporte en outre au moins une plaque de maintien (17) assemblée aux extrémités des tubes (11), ladite au moins une plaque de maintien (17) étant configurée pour maintenir les tubes (11) et assurer le pas entre les tubes (11) pendant l'opération de brasage du faisceau d'échange thermique (10). L'invention concerne également un échangeur thermique comprenant un tel faisceau d'échange thermique (10) et un procédé d'assemblage correspondant.

Description

Faisceau d’échange thermique pour échangeur thermique, échangeur thermique etprocédé d’assemblage associés L’invention se rapporte au domaine des échangeurs thermiques, notamment pourvéhicules automobiles. L’invention concerne plus particulièrement un faisceau d’échangethermique pour un tel échangeur thermique. L’invention concerne encore un procédéd’assemblage d’un échangeur thermique comprenant un tel faisceau d’échange thermique.

Les échangeurs thermiques comportent classiquement un faisceau d’échangethermique avec une pluralité de tubes et au moins une, généralement deux boites collectricesou boîtiers de distribution d’un fluide. De façon connue, chaque boite collectrice comprend aumoins deux parties : une plaque collectrice recevant les extrémités des tubes et un couverclevenant coiffer la plaque collectrice pour fermer au moins partiellement la boite collectrice.

Des intercalaires ou ailettes peuvent également être prévus entre les tubes pouraméliorer l’échange thermique.

On connaît des échangeurs thermiques dits brasés, c’est-à-dire dont les différentséléments sont fixés définitivement les uns aux autres par une opération de brasage. Dans cecas, les divers éléments d’un échangeur thermique sont métalliques, par exemple enaluminium ou en alliage d’aluminium, et peuvent être assemblés puis brasés par passage dansun four de brasage, pour assurer la solidarisation de l’ensemble des éléments.

La recherche de performances thermiques accrues conduit à utiliser des tubes desection de plus en plus aplatie et allongée.

Les tubes peuvent être réalisés respectivement à partir d’une seule bande métallique etl’étanchéité de chaque tube peut être assurée par brasage ou par soudure.

En particulier, il est connu de réaliser les tubes par repliement de la bande métalliquesur elle-même afin de délimiter deux canaux parallèles, éventuellement de sectionsensiblement identique, séparés par une entretoise. L’entretoise résulte de la réunion de deuxbordures de la bande qui sont pliées chacune sensiblement à angle droit et qui viennent enbutée sur une face plane en regard commune aux deux canaux. Cette entretoise, aussi appeléejambe, permet d’améliorer la résistance du tube à la pression interne. On parle dans ce cas detube plié, et la section transversale d’un tel tube plié est généralement sensiblement en « B ».

Selon un autre exemple de réalisation connu de tube à partir d’une bande métallique et dont l’étanchéité est assurée par brasage, le tube est refermé le long de l’une de ses faces,généralement d’une petite face, par recouvrement de deux épaisseurs de la bande métallique.On parle également de tube agrafé.

Avec cette technologie brasée, les tubes peuvent être agencés avec un pas serré, parexemple de l’ordre de 6mm. L’augmentation du nombre de tubes du faisceau d’échangethermique permet d’améliorer les performances des échangeurs thermiques dits brasés.

Cependant, lors du brasage, les températures élevées du four peuvent modifier lagéométrie des tubes et du faisceau d’échange thermique, notamment le pas entre les tubes.Habituellement, pour un tel échangeur brasé, les tubes sont assemblés et brasés à la plaquecollectrice de chaque boite collectrice, les plaques collectrices assurant alors lepositionnement des tubes durant l’opération de brasage.

Par ailleurs, les échangeurs thermiques sont soumis à beaucoup de contraintes etvariations thermiques au cours des différents cycles de fonctionnement. En particulier, desphénomènes de dilatation et de rétractation liés aux variations de températures peuvent seproduire, notamment au niveau des liaisons entre la plaque collectrice et les tubes. Cesliaisons étant rigides dans un échangeur thermique brasé, cela ne permet pas de compenser detels phénomènes de dilatation et de rétractation. Au fil du temps ces liaisons s’affaiblissent etdes ruptures et en conséquence des fuites du fluide peuvent apparaître.

Une autre technologie d’assemblage connue de l’échangeur thermique est unetechnologie mécanique, à savoir à température ambiante, par exemple par sertissage, évasage,clipsage ou autre liaison mécanique. En particulier, les tubes sont assemblés à chaque plaquecollectrice par évasage de leurs extrémités de façon à comprimer un joint d’étanchéité entreles extrémités des tubes et la plaque collectrice. Ce joint d’étanchéité permet de compenser lesphénomènes de dilatation et de rétraction qui peuvent survenir. Un tel assemblage mécaniquepermet donc de réduire les risques de fuite du fluide.

Toutefois, dans les échangeurs thermiques à assemblage mécanique connus, les tubessont de moindre densité que dans un échangeur thermique brasé, le nombre de tubestraversant la plaque collectrice étant limité par l’épaisseur des collets bordant généralement lesouvertures de chaque plaque collectrice. H en résulte une moins bonne performance thermiquedans un échangeur thermique à assemblage mécanique par rapport à un échangeur thermiquebrasé pour un encombrement équivalent. L’invention a donc pour objectif de pallier au moins partiellement ces problèmes del’art antérieur en garantissant le positionnement des tubes pendant l’assemblage del’échangeur thermique. A cet effet, l’invention a pour objet un faisceau d’échange thermique pour échangeurthermique notamment de véhicule automobile, ledit faisceau étant assemblé par brasage etcomprenant une pluralité de tubes.

Selon l’invention, ledit faisceau comporte en outre au moins une plaque de maintienassemblée aux extrémités des tubes, ladite au moins une plaque de maintien étant configuréepour maintenir les tubes et assurer le pas entre les tubes pendant l’opération de brasage dufaisceau d’échange thermique.

Une telle plaque de maintien garantit le bon positionnement et notamment le pas destubes d’échange thermique lors du brasage du faisceau d’échange thermique.

Le faisceau d’échange thermique peut en outre comporter une ou plusieurscaractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : ladite au moins une plaque de maintien présente une pluralité d’ouvertures recevantrespectivement une extrémité d’un tube du faisceau d’échange thermique, de façon àcalibrer le pas entre les tubes ; les tubes s’étendent longitudinalement et ladite au moins une plaque de maintien s’étendtransversalement par rapport à l’axe longitudinal des tubes ; ladite au moins une plaque de maintien présente une épaisseur inférieure à 1mm ; ladite au moins une plaque de maintien est sensiblement plane ; ladite au moins une plaque de maintien est réalisée dans un matériau métallique, parexemple en aluminium ou en alliage d’aluminium ; ladite au moins une plaque de maintien est au moins partiellement sécable. L’invention concerne aussi un échangeur thermique, notamment pour véhiculeautomobile, comportant : un faisceau d’échange thermique brasé tel que défini précédemment comprenant unepluralité de tubes et au moins une plaque de maintien, et au moins une boite collectrice comportant une plaque collectrice traversée par lesextrémités des tubes, caractérisé en ce que ladite au moins une plaque de maintien est distincte de la plaque collectrice.

Selon un aspect de l’invention, le faisceau d’échange thermique est assemblémécaniquement à ladite au moins une boite collectrice, de sorte que les extrémités des tubesdu faisceau d’échange thermique débouchent dans ladite au moins une boite collectrice.

Avec un tel assemblage mécanique entre le faisceau d’échange thermique et la boitecollectrice, les tubes ne sont pas brasés avec une plaque collectrice de la boite collectricecontrairement aux solutions de l’art antérieur, mais la plaque de maintien permet de garantir lepositionnement et le pas entre les tubes pendant l’opération de brasage.

En outre, un tel échangeur thermique permet d’optimiser les performancesthermiques tout en réduisant les risques de fuite.

Selon un autre aspect de l’invention, ladite au moins une boite collectrice comporte unjoint d’étanchéité compressible agencé au moins partiellement sur la plaque collectrice etautour des extrémités des tubes débouchant dans la boite collectrice, et le faisceau d’échangethermique est assemblé mécaniquement à la plaque collectrice par expansion des extrémitésdes tubes de façon à comprimer le joint d’étanchéité. L’invention concerne encore un procédé d’assemblage d’un échangeur thermiquecomportant : un faisceau d’échange thermique comprenant une pluralité de tubes, et au moins une boite collectrice comprenant une plaque collectrice et un joint d’étanchéité.

Selon l’invention, ledit procédé comprend les étapes suivantes :empilement d’une pluralité de tubes,assemblage des tubes à au moins une plaque de maintien,brasage du faisceau d’échange thermique comprenant les tubes et ladite au moins uneplaque de maintien,assemblage des extrémités des tubes du faisceau d’échange thermique brasé de manière àtraverser la plaque collectrice et le joint d’étanchéité de ladite au moins une boitecollectrice, etexpansion des extrémités des tubes d’échange thermique de façon à comprimer le jointd’étanchéité autour des extrémités des tubes.

Selon un aspect de l’invention, le procédé d’assemblage comprend une étapesupplémentaire dans laquelle on enlève au moins partiellement ladite au moins une plaque de maintien après l’opération de brasage et avant l’assemblage à la plaque collectrice. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à lalecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et desdessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en tranche de haut en bas d’un échangeur thermique selon unpremier mode de réalisation montrant en partie un faisceau d’échange thermique et uneboite collectrice, - la figure 2a est une vue en coupe transversale d’un tube plié pour échangeur thermique, - la figure 2b est une vue en coupe transversale d’un tube agrafé pour échangeur thermique, - la figure 3 est une vue en perspective du faisceau d’échange thermique de l’échangeurthermique de la figure 1, - la figure 4 est une portion agrandie de la figure 3, - la figure 5 est une vue en coupe représentant de façon schématique une étaped’assemblage du faisceau d’échange thermique des figures 3 et 4 avec une plaquecollectrice et un joint d’étanchéité, - la figure 6a est une vue en coupe représentant de façon schématique et partielle le faisceaud’échange thermique des figures 3 et 4 après assemblage avec une boite collectrice, - la figure 6b est une vue en perspective montrant partiellement le faisceau d’échangethermique des figures 3 et 4 après assemblage avec une boite collectrice, - la figure 7 est une vue en perspective montrant de façon partielle un échangeur thermiqueselon un deuxième mode de réalisation, - la figure 8 est une vue perspective d’une plaque collectrice d’une boite collectrice del’échangeur thermique selon le deuxième mode de réalisation, - la figure 9a est une vue en perspective d’un joint d’étanchéité de la boite collectrice selonle deuxième mode de réalisation, - la figure 9b est une vue en coupe partielle montrant une extrémité d’un tube del’échangeur thermique selon le deuxième mode de réalisation assemblé à la boitecollectrice avant compression du joint d’étanchéité de la figure 9a, - la figure 10a est une vue en perspective d’une face inférieure d’une plaque interne de laboite collectrice selon le deuxième mode de réalisation, - la figure 10b est une vue en perspective d’une portion d’une face supérieure de la plaque interne de la boite collectrice selon le deuxième mode de réalisation.

Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références.

Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ouplusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référenceconcerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s’appliquent seulement àun seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisationpeuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d’autres réalisations.

Dans la description, on peut indexer certains éléments, comme par exemple premierélément ou deuxième élément. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier etdénommer des éléments proches mais non identiques. Cette indexation n’implique pas unepriorité d’un élément par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de tellesdénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pasnon plus un ordre dans le temps.

Echangeur thermique L’invention concerne un échangeur thermique 1 pour véhicule automobile, tel qu’unradiateur.

Comme cela est partiellement illustré sur la figure 1, un échangeur thermique 1comprend classiquement : - un faisceau d’échange thermique 10 comprenant une pluralité de tubes 11, agencés selonune ou plusieurs rangées de tubes 11, et - au moins une boite collectrice 20, généralement deux boites collectrices 20 (une seuleétant visible sur la figure 1), chaque boite collectrice 20 comprenant une plaque collectrice21 traversée par les tubes 11, et un couvercle 23 destiné à venir se fixer sur la plaquecollectrice 21 pour fermer au moins partiellement la boite collectrice 20.

Le faisceau d’échange thermique 10 est assemblé par brasage, c’est-à-dire que lesdifférents éléments sont assemblés entre eux puis brasés par passage dans un four de brasage,pour assurer la solidarisation de l’ensemble des éléments du faisceau d’échange thermique 10.A cet effet, les divers éléments du faisceau d’échange thermique 10 sont métalliques, depréférence en aluminium ou en alliage d’aluminium.

Les tubes 11 peuvent s’étendre longitudinalement et être montés entre deux boitescollectrices 20, par l’intermédiaire des plaques collectrices 21 disposées transversalement parrapport aux tubes 11 et respectivement traversées par les extrémités des tubes 11.

La ou les boites collectrices 20 permettent de distribuer un premier fluide vers lestubes 11 ou de collecter le premier fluide ayant parcouru ces tubes 11. Les tubes 11 sont doncdestinés à être traversés par le premier fluide.

Selon les modes de réalisation décrits, chaque boite collectrice 20 comporte un jointd’étanchéité 25. Plus précisément, il s’agit d’un joint d’étanchéité 25 compressible destiné àêtre agencé au moins partiellement sur la plaque collectrice 21 et autour des extrémités destubes 11 débouchant dans la boite collectrice 20 à l’assemblage de l’échangeur thermique 1.

Premier mode de réalisation

En référence aux figures 1 à 6b, on décrit un premier mode de réalisation del’échangeur thermique 1.

Faisceau d’échange thermique

Tubes

Les tubes 11 sont avantageusement réalisés sous formes de tubes plats.

Les tubes 11 du faisceau d’échange thermique peuvent être réalisés à partir d’unebande ou tôle métallique. L’étanchéité de chaque tube 11 peut être assurée par brasage. Parexemple les tubes 11 sont formés par pliage, on parle alors de « tube plié » (voir figure 2a), ouils peuvent être agrafés (voir figure 2b) ou encore il peut s’agir de tubes électro-soudés.

Les extrémités des tubes 11 sont de section sensiblement allongée, dans l’exempleillustré. De préférence, les extrémités des tubes 11 sont de section sensiblement ovale ouoblongue de façon à augmenter la résistance des tubes 11.

Comme illustré sur la figure 2a, la section transversale d’un tube 11 peut présenterdeux canaux de circulation de fluide parallèles juxtaposés 111 et séparés par au moins unecloison 113, aussi appelée jambe, formant entretoise. Autrement dit, dans cet exemplel’extrémité du tube 11 plié présente deux demi-sections séparées par la jambe 113. A titred’exemple, chaque tube 11 peut présenter une section transversale sensiblement en «B ».Bien entendu, on peut prévoir tout autre type de pliage. En alternative, on peut prévoird’autres sections, par exemple de forme sensiblement oblongue définissant un unique canal 111 de circulation de fluide, comme illustré dans l’exemple de la figure 2b.

En référence à la figure 3, les tubes 11 s’étendent longitudinalement selon un axelongitudinal LT.

En outre, le faisceau d’échange thermique 10 brasé (figure 1) peut être assemblémécaniquement à la ou chaque boite collectrice 20. Pour ce faire, les tubes 11 sont assemblésmécaniquement à chaque boite collectrice 20. L’échangeur thermique 1 est alors appelé unéchangeur mécano-brasé.

Dans ce cas, les tubes 11 ne sont pas brasés avec chaque plaque collectrice 21,contrairement aux solutions connues d’échangeur brasé, mais sont assemblées puis braséesavec des plaques de maintien 17 distinctes des plaques collectrices 21, les plaques de maintien17 étant mieux visibles sur les figures 3 et 4, et décrites plus en détail par la suite.

Le faisceau d’échange thermique 10 brasé est donc assemblé à chaque boitecollectrice 20 (figures 5 à 6b) de sorte que les extrémités des tubes 11 traversentrespectivement une plaque collectrice 21 associée, comme cela est mieux visible sur lesfigures 1 et 6a. Les extrémités des tubes 11 débouchant dans chaque boite collectrice 20 sontensuite déformées de manière plastique. L’assemblage mécanique se fait par expansion ou évasage des extrémités des tubes11. Les extrémités des tubes 11 sont donc évasées de façon à prendre appui sur le jointd’étanchéité 25. Les évasements 115 sur les périphéries des extrémités des tubes 11 formentdonc des zones d’appui sur le joint d’étanchéité 25.

De préférence, l’évasage est réalisé de façon localisée, c’est-à-dire que l’évasage n’estpas réalisé sur toute la périphérie de l’extrémité d’un tube 11. Autrement dit, l’évasage estréalisé sur une ou plusieurs portions de l’extrémité du tube 11.

On peut prévoir d’évaser au moins localement les extrémités des tubes 11 uniquementsur la périphérie des extrémités des tubes 11, à savoir du côté débouchant dans le volumeintérieur de la boite collectrice 20 à l’état assemblé.

En variante, on peut prévoir d’évaser les extrémités des tubes 11 selon au moins deuxsections transversales distinctes des extrémités des tubes 11. En particulier, les extrémités destubes 11 peuvent présenter : d’une part un ou plusieurs évasements 115 dits externes sur la périphérie des extrémitésdes tubes 11 débouchant dans la boite collectrice 20, c’est-à-dire du côté extérieur dufaisceau d’échange thermique 10, et d’autre part un ou plusieurs autres évasements 117 dits internes, réalisés du côté du restedu faisceau d’échange thermique 10, soit du côté intérieur du faisceau d’échangethermique 10.

Les évasements 115, 117 locaux permettent de comprimer et maintenir en place lejoint d’étanchéité 25 afin de garantir l’étanchéité entre la plaque collectrice 21 et les tubes 11.

En outre, les évasements 115, 117 sont réalisés sur les portions de tubes 11débouchant dans la boite collectrice jusqu’à la plaque de maintien 17. L’échangeur thermique 1 peut avantageusement comprendre un ou plusieurs organesde verrouillage (non représentés) agencés au niveau de l’extrémité d’un ou plusieurs tubes 11de façon à maintenir le ou les évasements externes 115, et ainsi maintenir la compression dujoint d’étanchéité 25.

Intercalaires

Par ailleurs, le faisceau d’échange thermique 10 comprend en outre dans cet exempledes intercalaires 13 (voir figures 1 et 3 à 6b), par exemple de forme sensiblement ondulée,séparant les tubes 11 les uns des autres, et destinés à être traversés par un deuxième fluidepour un échange thermique avec le premier fluide destiné à traverser les tubes 11. Laperturbation générée par la présence de ces intercalaires 13 permet de faciliter les échangesthermiques entre les deux fluides. Les intercalaires 13 sont par exemple brasés aux tubes 11au niveau des sommets de leurs ondulations. Ces intercalaires 13 sont bien connus del’Homme du métier et ne sont pas décrits plus en détail dans la présente.

Joues

Le faisceau d’échange thermique 10 peut comprendre de plus deux joues latérales 15(voir figures 1 et 3 à 6b) de part et d’autre de la pluralité de tubes 11, dans cet exemple de partet d’autre de l’empilement alterné de tubes 11 et d’intercalaires 13, selon l’axe transversal T(voir figure 3).

Les joues latérales 15 peuvent comporter respectivement des moyens de fixation aucouvercle 23 de la boite collectrice 20, comme cela est illustré sur la variante de la figure 1. Hs’agit de moyens de fixation mécaniques tels que des pattes de sertissage 151 configuréespour être rabattues sur le couvercle 23 à l’assemblage du faisceau d’échange thermique 10 àla boite collectrice 20. Ces moyens de fixation mécanique entre les joues latérales 15 et le couvercle 23 permettent de verrouiller l’assemblage mécanique entre le faisceau d’échangethermique 10 et la boite collectrice 20.

Plaque de maintien

Comme dit précédemment, le faisceau d’échange thermique 10 comporte encore aumoins une plaque de maintien 17, à laquelle les extrémités des tubes 11 sont brasées. Une telleplaque de maintien 17 n’appartient pas à la boite collectrice 20. H s’agit d’une plaque demaintien 17 supplémentaire dans l’échangeur thermique 1, en plus de la plaque collectrice 21.

En se référant en particulier à la figure 3, le faisceau d’échange thermique 10comprend deux plaques de maintien 17, une à chaque extrémité du faisceau d’échangethermique selon l’axe longitudinal Lt. Autrement dit, les plaques de maintien 17 sontassemblées aux extrémités longitudinales des tubes 11 du faisceau d’échange thermique 10.

Les plaques de maintien 17 sont réalisées dans un matériau métallique, par exempleen aluminium ou en alliage d’aluminium.

Chaque plaque de maintien 17 s’étend selon l’axe transversal T, de façonsensiblement transversale par rapport à l’axe longitudinal LT des tubes 11.

Chaque plaque de maintien 17 présente une pluralité d’ouvertures 171 désignées parles flèches en pointillés sur les figures 3 et 4, de façon à pouvoir être traversée par lesextrémités des tubes 11. Les ouvertures 171 sont avantageusement réparties selon un pasconstant.

Les plaques de maintien 17 permettent de calibrer le positionnement des tubes 11,c'est-à-dire qu’elles permettent de garantir le positionnement des tubes 11, et donc le pas entreles tubes 11 pendant l’opération de brasage. Les plaques de maintien 17 maintiennentégalement les tubes 11 sensiblement droits durant l’opération de brasage. Les plaques demaintien 17 sont donc brasées avec les tubes 11 pendant cette opération de brasage.

Ce calibrage permet de garantir le pas de tube 11 en vue de l’étape d’assemblage dufaisceau d’échange thermique 10 avec les boites collectrices 20, notamment avec les sous-ensembles comportant chacun une plaque collectrice 21 et un joint d’étanchéité 25.

De plus, chaque plaque de maintien 17 est une plaque fine ou mince, c'est-à-direprésentant une épaisseur inférieure à 1mm. Du fait de sa faible épaisseur, la plaque demaintien 17 n’a pas d’effet par rapport aux contraintes de choc thermique appliquées aufaisceau d’échange thermique 10.

La plaque de maintien 17 peut rester assemblée au reste du faisceau d’échangethermique 10 après l’opération de brasage et être assemblée à la boite collectrice 20. Dans cecas, les plaques de maintien 17 garantissent encore le pas entre les tubes 11 après l’opérationde brasage.

En alternative, les plaques de maintien 17 peuvent être enlevées après l’opération debrasage et avant l’assemblage du faisceau d’échange thermique 1 aux boites collectrices 20.Pour ce faire, les plaques de maintien 17 peuvent être au moins partiellement sécables, parexemple de façon automatique après brasage ou avec l’aide d’un outillage simple.

Selon le mode de réalisation décrit, il s’agit en outre d’une plaque de maintien 17sensiblement plane. Chaque plaque de maintien 17 est dépourvue de renfort structurel ounervure. Avantageusement, les plaques de maintien 17 ne présentent pas non plus de bordssurélevés ni d’enfoncement de matière.

De plus, les plaques de maintien 17 sont dans l’exemple des figures 3 et 4dimensionnées de façon à dépasser de part et d’autre des joues latérales 15 du faisceaud’échange thermique 10. Ainsi, les joues latérales 15 sont également brasées sur les plaquesde maintien 17 lors de l’opération de brasage 17.

Selon la variante de réalisation illustrée sur la figure 1, on peut prévoir que les plaquesde maintien 17 ne dépassent pas de part et d’autre des joues latérales 15 selon l’axetransversal T (visible sur la figure 3). Dans ce cas, les joues latérales 15 comprennentavantageusement les moyens de fixation mécanique, tels que les pattes de sertissage 151configurées pour être rabattues sur le couvercle 23 à l’assemblage du faisceau d’échangethermique 10 à la boite collectrice 20, de façon à verrouiller l’assemblage mécanique entre lefaisceau d’échange thermique 10 et la boite collectrice 20, tel que décrit précédemment.

Boite collectrice

Plaque collectrice

En ce qui concerne la plaque collectrice 21, on se réfère plus particulièrement auxfigures 1 et 5 à 6b. Une pluralité d’ouvertures 211 sont ménagées sur la plaque collectrice 21pour le passage des extrémités des tubes 11 du faisceau d’échange thermique 10. La forme deces ouvertures 211 est complémentaire à la forme des extrémités des tubes 11 avant évasage,les ouvertures 211 sont respectivement de section sensiblement allongée. Par exemple, les ouvertures 211 sont sensiblement oblongues, et s’étendent longitudinalement de façonsensiblement transversale à l’axe longitudinal des tubes 11 à l’état assemblé de l’échangeurthermique 1.

Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 5 à 6b, la plaque collectrice 21comporte de plus des moyens de fixation 213 au couvercle 23, par exemple mécaniques, telsque des pattes de sertissage susceptibles d’être rabattues sur le couvercle 23. A titred’exemple, la plaque collectrice 21 présente une bordure périphérique 215, par exemplerepliée, présentant ces moyens de fixation 213.

Par ailleurs, selon le mode de réalisation illustré, la plaque collectrice 21 comporte unfond 217 dans lequel sont ménagées les ouvertures 211 et par rapport auquel la bordurepériphérique 215 est surélevée. Le fond 217 peut présenter des collets 218 permettant defaciliter l’insertion des tubes 11. La plaque collectrice 21 comporte en outre, selon le premiermode de réalisation illustré, une gorge périphérique 219 pour recevoir au moins une partie dujoint d’étanchéité 25. Cette gorge périphérique 219 relie le fond 217 et la bordure périphérique215 surélevée.

Couvercle

Le couvercle 23 peut être réalisé en plastique. Dans ce cas, c’est le joint d’étanchéité25 qui assure une liaison étanche entre le couvercle 23 et la plaque collectrice 21.

De plus, le couvercle 23 comporte un pied de couvercle 231 destiné à être fixé à laplaque collectrice 21, par exemple grâce aux pattes de sertissage 213 de la plaque collectrice21 qui sont serties sur le pied de couvercle 231 à l’assemblage (voir figures 1 et 6a, 6b). Onentend par « pied de couvercle », la partie inférieure du couvercle 23 qui se trouve du côté dufaisceau d’échange thermique 10 à l’assemblage. Le pied de couvercle 231 vient alors enappui contre le joint d’étanchéité 25, plus précisément contre une partie périphérique du jointd’étanchéité 25, entre le couvercle 23 et la plaque collectrice 21 lors du sertissage.

Joint d’étanchéité

En ce qui concerne le joint d’étanchéité 25, il est par exemple réalisé en élastomère telqu’un monomère d’éthylène-propylène-diène connu sous le sigle EPDM.

Comme cela est mieux visible sur les figures 1 et 6a, le joint d’étanchéité 25comprend selon le premier mode de réalisation : une partie périphérique 251 conformée pour suivre le pourtour de la plaque collectrice 21de manière à assurer l’étanchéité entre le couvercle 23 et la plaque collectrice 21, etune pluralité de collets inversés 255, s’étendant en direction du faisceau d’échangethermique 10 à l’état assemblé de l’échangeur thermique 1, et délimitant des ouvertures254 propres à recevoir les extrémités des tubes 11 à l’assemblage du faisceau d’échangethermique 10 à la boite collectrice 20.

Les collets inversés 255 s’étendent à travers les ouvertures 211 de la plaque collectrice21 lorsque le joint d’étanchéité 25 est agencé sur la plaque collectrice 21 comme cela estmieux visible sur la figure 5. Les collets inversés 255 s’étendent selon une direction parallèleà l’axe longitudinal des tubes 11 à l’état assemblé de l’échangeur thermique 1. Les colletsinversés 255 s’étendent selon le sens opposé au sens d’insertion des tubes 11 dans la plaquecollectrice 21.

Enfin, les collets inversés 255 sont souples et s’adaptent à la forme des tubes 11 et desouvertures 211 de la plaque collectrice 21. Ainsi, le joint d’étanchéité 25 assure une liaisonsouple entre la plaque collectrice 21 et les tubes 11, ce qui permet d’absorber les contraintesde déformations liées à la dilatation thermique.

Le joint d’étanchéité 25 comporte de plus dans cet exemple une base 257 (voir figure1), à partir de laquelle s’étendent les collets inversés 255. La base 257 relie la partiepériphérique 251 aux collets inversés 255.

Deuxième mode de réalisation

Un deuxième mode de réalisation, illustré sur les figures 7 à 10b, diffère notammentdu premier mode de réalisation par le fait que la boite collectrice 20 comporte en outre uneplaque interne 27 distincte de la plaque collectrice 21 (figure 8), et agencée au moins en partiecontre le joint d’étanchéité 25 (figures 9a, 9b) de façon à maintenir le joint d’étanchéité 25autour des extrémités des tubes 11 à l’état assemblé de l’échangeur thermique 1. Ainsi, le jointd’étanchéité 25 est comprimé entre les extrémités des tubes 11 d’échange thermique et laplaque interne 27, à l’état assemblé de l’échangeur thermique 1.

Le faisceau d’échange thermique 10 tel que décrit en référence au premier mode deréalisation est identique pour ce deuxième mode de réalisation.

Seules les différences du deuxième mode de réalisation par rapport au premier mode de réalisation sont décrites ci-après.

Plaque collectrice

Selon le deuxième mode de réalisation illustré, la plaque collectrice 21 (figure 8) estsensiblement plane et dépourvue de collet, plus précisément elle comporte un fond 217sensiblement plan et dépourvu de collet, dans lequel sont ménagées les ouvertures 211 et parrapport auquel la bordure périphérique 215 est surélevée.

Joint d’étanchéité

Selon ce deuxième mode de réalisation, le joint d’étanchéité 25 (figures 9a, 9b),comprend en outre une pluralité de collets standards 253 s’étendant en direction du couvercle23 à l’assemblage de la boite collectrice 20, dans le prolongement et à l’opposé des colletsinversés 255. Ces collets standards 253 sont reçus dans la plaque interne 27 à l’assemblage dela boite collectrice 20.

De plus, les collets standards 253 délimitent également les ouvertures 254 et sontpropres à recevoir les extrémités des tubes 11 à l’assemblage du faisceau d’échange thermique10 à la boite collectrice 20. La forme des collets standards 253 est complémentaire à celle desextrémités des tubes 11, par exemple les collets standards 253 présentent, en sectiontransversale, une forme sensiblement oblongue avant assemblage de la boite collectrice 20(voir figure 9b).

Enfin, les collets standards 253 sont souples et sont destinés à être comprimés lors del’expansion des extrémités des tubes 11, de façon à assurer l’étanchéité entre les tubes 11 et laplaque collectrice 21.

Plaque interne

La plaque 27, visible sur les figures 7, 9b, 10a et 10b) est nommée « plaque interne »du fait de son agencement dans le volume intérieur de la boite collectrice 20 défini entre laplaque collectrice 21 et le couvercle 23. Cette plaque interne 27, mieux visible sur les figures10a, 10b, par exemple de forme générale sensiblement parallélépipédique, peut être réaliséeen plastique.

La plaque interne 27 comprend une pluralité d’ouvertures 271 pour recevoir lesextrémités des tubes 11 et le joint d’étanchéité 25 autour des extrémités des tubes 11, plusprécisément les collets standards 253 du joint d’étanchéité 25. Une telle plaque interne 27présente l’avantage de limiter la propagation de l’évasage sur le reste des tubes 11.

La forme des ouvertures 271 est adaptée à la forme des collets standards 253 et desextrémités des tubes IL Dans cet exemple, les ouvertures 271 sont sensiblement oblongues.

En outre, la plaque interne 27 est sensiblement plane.

La plaque interne 27 présente une face inférieure 27a représentée sur la figure 10adestinée à être agencée en regard de la base 257 du joint d’étanchéité 25 et une facesupérieure 27b opposée, représentée sur la figure 10b, destinée à être agencée en regard ducouvercle 23, à l’assemblage de la boite collectrice 20. Ainsi, la base 257 du joint d’étanchéité25 est interposée entre la plaque interne 27 (sa face inférieure 27a) et la plaque collectrice 21(voir figure 9b). La plaque interne 27 forme ainsi une contre-plaque collectrice coopérantavec la plaque collectrice 21 pour maintenir le joint d’étanchéité 25.

Par ailleurs, comme cela est mieux visible sur la figure 10b, la plaque interne 27 peutprésenter des déformations locales 273 autour des ouvertures 271, par exemple sur facesupérieure 27b. Lors de l’assemblage des tubes 11 à la plaque collectrice 21, les extrémitésdes tubes 11 sont évasées de façon à épouser la forme des bordures délimitant les ouvertures271 de la plaque interne 27. Les évasements externes 115 des tubes 11 compriment alors lejoint d’étanchéité 25, plus précisément les collets standards 253, contre la plaque interne 27.

La plaque interne 27 et le joint d’étanchéité 25 peuvent être deux pièces distinctes ouen variante être réalisés d’une seule pièce, par exemple par co-moulage.

Procédé d’assemblage de l’échangeur thermique

En référence à l’ensemble des figures, on décrit ci-après un procédé d’assemblage,d’un échangeur thermique 1 tel que décrit précédemment.

Le procédé comprend une étape d’assemblage du faisceau d’échange thermique 10suivi d’une étape de brasage du faisceau d’échange thermique 10 par passage dans un fourdédié.

Pour l’assemblage du faisceau d’échange thermique 10 (voir figure 3), on empile unepluralité de tubes 11. Selon les modes de réalisation représentés, on empile de manièrealternée des tubes 11 et des intercalaires 13.

Selon l’exemple de la figure 3, on assemble deux joues latérales 15 de part et d’autrede l’empilement de tubes 11 et d’intercalaires 13, selon l’axe transversal T.

Ensuite, on assemble les tubes 11 à au moins une plaque de maintien 17. Selon lesexemples décrits, on assemble deux plaques de maintien 17 de part et d’autre du faisceaud’échange thermique 10 selon l’axe longitudinal LT.

Le faisceau d’échange thermique 10 ainsi assemblé peut être brasé. Durant cetteopération de brasage, les plaques de maintien 17 garantissent la géométrie et l’espacement destubes 11 en vue de la prochaine étape d’assemblage après l’opération de brasage.

Après l’opération de brasage, le procédé peut comprendre une étape optionnelle danslaquelle on enlève au moins partiellement les plaques de maintien 17.

Pour l’assemblage d’une boite collectrice 20, on dispose un joint d’étanchéité 25 surune plaque collectrice 21, de sorte que les collets inversés 255 du joint d’étanchéité 25 sontinsérés dans les ouvertures 211 de la plaque collectrice 21 (voir figure 5).

On dispose éventuellement ensuite une plaque interne 27 pour un échangeurthermique 1 selon le deuxième mode de réalisation, de sorte que les collets standards 253 dujoint d’étanchéité 25 s’étendent à travers les ouvertures 271 de la plaque interne 27. Si le jointd’étanchéité 25 et la plaque interne 27 sont réalisés d’une seule pièce, on dispose cette pièceunique formant à la fois le joint d’étanchéité 25 et la plaque interne 27 en une seule étape.

Comme schématisé par la flèche F sur la figure 5, le faisceau d’échange thermique 10brasé est assemblé à chaque extrémité au sous-ensemble comprenant une plaque collectrice21, un joint d’étanchéité 25, et éventuellement la plaque interne 27. Les extrémités des tubes11 d’échange thermique du faisceau d’échange thermique 10 brasé sont insérées à travers laplaque collectrice 21 et le joint d’étanchéité 25, de sorte que le joint d’étanchéité 25 est agencéautour des extrémités protubérantes des tubes 11.

Pour l’assemblage mécanique du faisceau d’échange thermique 10 à la boitecollectrice 20, les extrémités des tubes 11 sont évasées, par exemple une première foisformant ainsi un évasement interne 117 (visibles sur la figure 6a) de façon à comprimer lejoint d’étanchéité 25 contre la plaque collectrice 21. Les extrémités des tubes 11 sontavantageusement évasées de nouveau formant ainsi un ou plusieurs évasements externes 115de façon à comprimer le joint d’étanchéité 25, plus précisément ses collets standards 253,contre la plaque interne 27.

Ensuite, on met en place le couvercle 23 (voir figures 6a, 6b) de manière que le piedde couvercle 231 se loge dans l’espace délimité par le bord périphérique surélevé 215 de plaque collectrice 21 en venant sur la partie périphérique 251 du joint d’étanchéité 25.

Après, on procède à l’assemblage du couvercle 23 au reste de l’échangeur thermique1, par exemple par sertissage en rabattant les pattes de sertissage 213 de la plaque collectrice21 et éventuellement en rabattant les pattes de sertissage 151 des joues latérales 15 du faisceaud’échange thermique 10 brasé selon la variante de la figure 1, ce qui assure la compression dujoint d’étanchéité 25, plus précisément de sa partie périphérique 251.

Bien entendu, l’ordre de certaines étapes de ce procédé peut être interverti.

Ainsi, on allie des performances thermiques optimisées grâce au faisceau d’échangethermique 10 brasé avec des tubes 11 ayant un pas serré, à la résistance aux chocs thermiquesdu côté de la plaque collectrice 21 grâce à l’assemblage mécanique entre les tubes 11 de cefaisceau 10 brasé et la plaque collectrice 21. Le joint d’étanchéité 25 assure à la fois unefonction de liaison mécanique entre le faisceau d’échange thermique 10 brasé et la boitecollectrice 20, mais aussi une fonction d’étanchéité de la boite collectrice 20 et entre les tubes11 et la plaque collectrice 21.

Les plaques de maintien 17 assemblées aux deux extrémités du faisceau d’échangethermique 10 assurent le positionnement des tubes 11 pendant le processus de brasage etpermettent de faciliter l’assemblage suivant entre le faisceau d’échange thermique 10 brasé etla plaque collectrice 11 et le joint d’étanchéité 25.

Claims (4)

1. REVENDICATIONS

   1. Faisceau d’échange thermique (10) pour échangeur thermique (1) notamment de véhiculeautomobile, ledit faisceau (10) étant assemblé par brasage et comprenant une pluralité detubes (11), caractérisé en ce que ledit faisceau (10) comporte en outre au moins une plaque de maintien(17) assemblée aux extrémités des tubes (11), ladite au moins une plaque de maintien (17)étant configurée pour maintenir les tubes (11) et assurer le pas entre les tubes (11) pendantl’opération de brasage du faisceau d’échange thermique (10), en ce que le faisceau d’échange thermique (10) est assemblé mécaniquement à au moinsune boite collectrice (20), de sorte que les extrémités des tubes (11) du faisceau d’échangethermique débouchent dans ladite au moins une boite collectrice (20), en ce que ladite au moins une boite collectrice (20) comporte un joint d’étanchéité (25)compressible agencé au moins partiellement sur une plaque collectrice (21) et autour desextrémités des tubes (11) débouchant dans la boite collectrice (20), et en ce que le faisceaud’échange thermique (10) est assemblé mécaniquement à la plaque collectrice (21) parexpansion des extrémités des tubes (11) de façon à comprimer le joint d’étanchéité (25).
2. 2. Faisceau d’échange thermique (10) selon la revendication précédente, dans lequel ladite aumoins une plaque de maintien (17) présente une pluralité d’ouvertures (171) recevantrespectivement une extrémité d’un tube (11) du faisceau d’échange thermique (10), defaçon à calibrer le pas entre les tubes (11). 3. Faisceau d’échange thermique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes,dans lequel les tubes (11) s’étendent longitudinalement et dans lequel ladite au moins uneplaque de maintien (17) s’étend transversalement par rapport à l’axe longitudinal (Lr) destubes (11). 4. Faisceau d’échange thermique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes,dans lequel ladite au moins une plaque de maintien (17) présente une épaisseur inférieure à1mm. 5. Faisceau d’échange thermique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes,dans lequel ladite au moins une plaque de maintien (17) est sensiblement plane. 6. Faisceau d’échange thermique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes,dans lequel ladite au moins une plaque de maintien (17) est réalisée dans un matériaumétallique, par exemple en aluminium ou en alliage d’aluminium. 7. Faisceau d’échange thermique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes,dans lequel ladite au moins une plaque de maintien (17) est au moins partiellement sécable. 8. Échangeur thermique (1), notamment pour véhicule automobile, comportant : un faisceau d’échange thermique (10) brasé selon l’une quelconque des revendicationsprécédentes comprenant une pluralité de tubes (11) et au moins une plaque de maintien(17), et au moins une boite collectrice (20) comportant une plaque collectrice (21) traversée parles extrémités des tubes (11), caractérisé en ce que ladite au moins une plaque de maintien (17) est distincte de la plaquecollectrice (21).
3. 9. Procédé d’assemblage d’un échangeur thermique (1) comportant : un faisceau d’échange thermique (10) comprenant une pluralité de tubes (11), et au moins une boite collectrice (20) comprenant une plaque collectrice (21) et un jointd’étanchéité (25), caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes : empilement d’une pluralité de tubes (11), assemblage des tubes (11) à au moins une plaque de maintien (17), brasage du faisceau d’échange thermique (10) comprenant les tubes (11) et ladite aumoins une plaque de maintien (17), assemblage des extrémités des tubes (11) du faisceau d’échange thermique (10) braséde manière à traverser la plaque collectrice (21) et le joint d’étanchéité (25) de ladite aumoins une boite collectrice (20), et expansion des extrémités des tubes (11) d’échange thermique de façon à comprimer lejoint d’étanchéité (25) autour des extrémités des tubes (11).
4. 10. Procédé d’assemblage selon la revendication précédente, comprenant une étapesupplémentaire dans laquelle on enlève au moins partiellement ladite au moins une plaquede maintien (17) après l’opération de brasage et avant l’assemblage à la plaque collectrice(21).