FR3075345A1 - Boite collectrice d'un echangeur thermique logeant un dispositif de distribution d'un fluide refrigerant maintenu via un organe de centrage. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une boîte collectrice (4) pour un échangeur thermique (1) apte à être parcourue par un fluide réfrigérant (FR). La boîte collectrice (4) comprend une paroi (14) délimitant une chambre (6) logeant un dispositif de distribution (7) du fluide réfrigérant (FR) à l'intérieur de la chambre (6). Le dispositif de distribution (7) comprend au moins un conduit (8) étendu entre deux extrémités (8a, 8b) suivant un axe longitudinal (Al), au moins l'une des extrémités (8a) du conduit (8) étant munie d'une bouche d'entrée (10) pour l'admission du fluide réfrigérant (FR) à l'intérieur du dispositif de distribution (7). Le dispositif de distribution (7) est muni d'au moins un orifice (11) pour l'évacuation du fluide réfrigérant (FR) hors du dispositif de distribution (7) vers la chambre (6). Au moins un organe de centrage (19) du dispositif de distribution (7) à l'intérieur de la chambre (6) est disposé entre les extrémités (9a, 9b) du dispositif de distribution (7) suivant l'axe longitudinal (Al).
Description
Boîte collectrice d'un échangeur thermique logeant un dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant maintenu via un organe de centrage.
Le domaine de la présente invention est celui des échangeurs thermiques équipant les installations de conditionnement d'air pour un véhicule, notamment automobile. L'invention relève plus spécifiquement d'un dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur d'une boîte collectrice que comprend un tel échangeur thermique, et des modalités de maintien du dispositif de distribution dans une telle boîte collectrice.
Un véhicule est couramment équipé d'une installation de conditionnement d'air pour traiter thermiquement l'air présent ou envoyé dans l'habitacle du véhicule. Une telle installation comprend un circuit fermé à l’intérieur duquel circule un fluide réfrigérant. Successivement suivant le sens de circulation du fluide réfrigérant à son travers, le circuit comprend essentiellement un compresseur, un condenseur, un détendeur et au moins un échangeur thermique.
L'échangeur thermique comporte couramment un faisceau de tubes interposés entre une boîte collectrice et une boîte de renvoi du fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant est admis à l'intérieur de la boîte collectrice, circule suivant des chemins successifs dans les tubes du faisceau entre la boîte collectrice et la boîte de renvoi, puis est évacué hors de l'échangeur thermique.
L'échangeur thermique est par exemple un évaporateur procurant un échange thermique entre le fluide réfrigérant et un flux d'air le traversant. Dans ce cas, le fluide réfrigérant circule à l'intérieur des tubes du faisceau et le flux d'air circule le long des tubes du faisceau, pour leur refroidissement.
H est connu de loger à l'intérieur de la boîte collectrice un dispositif de distribution du fluide réfrigérant comprenant un conduit pourvu d'une pluralité d'orifices. Le fluide réfrigérant en phase liquide est ainsi projeté à travers les orifices sous forme de gouttelettes sur la totalité de la longueur du conduit, tel qu'il ressort du document EP2392886A2.
Un problème technique général réside dans la mise en œuvre industrielle d'un tel concept. En particulier, les modalités de de fixation et/ou de maintien du dispositif de distribution dans la boîte collectrice ne sont pas abordées.
Plus particulièrement, la fabrication d'un échangeur thermique conforme au document mentionné ci-dessus peut générer des déformations du dispositif de distribution affectant sa structure et/ou sa position à l'intérieur de la boîte collectrice. Ceci a pour effet de fragiliser le dispositif de distribution en générant un flambage de celui-ci sur la longueur de la boîte collectrice et par conséquent de perturber l'obtention d'une distribution homogène du fluide réfrigérant vers chacun des tubes que comprend l'échangeur thermique.
La présente invention a pour objet une boîte collectrice pour un échangeur thermique équipée d'un dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur de la boîte collectrice. L'invention a aussi pour objet un échangeur thermique équipé d'une boîte collectrice conforme à l'invention.
Un but de l'invention est de parfaire les modalités de maintien en position et/ou en conformation du dispositif de distribution à l'intérieur de la boîte collectrice.
Un effet recherché de l'invention est d'améliorer l'alimentation homogène en fluide réfrigérant depuis la boîte collectrice vers chacun des tubes d'un faisceau de tubes que comprend l'échangeur thermique, pour améliorer l'homogénéité de la température de l'échangeur thermique en fonctionnement et finalement son rendement.
Un autre but de l'invention est de proposer une telle boîte collectrice et/ou un tel échangeur thermique pouvant être obtenus industriellement à moindres coûts, tout en étant aptes à procurer la fiabilité et la performance recherchées de la distribution du fluide réfrigérant à l'intérieur de la boîte collectrice et/ou vers chacun des tubes du faisceau de tubes.
La boîte collectrice pour un échangeur thermique conforme à l'invention est apte à être parcourue par un fluide réfrigérant. La boîte collectrice comprend une paroi délimitant une chambre logeant un dispositif de distribution du fluide réfrigérant à l'intérieur de la chambre. Le dispositif de distribution comprend au moins un conduit étendu entre deux extrémités suivant un axe longitudinal. Au moins l'une des extrémités du conduit est munie d'une bouche d'entrée pour l'admission du fluide réfrigérant à l'intérieur du dispositif de distribution. Le dispositif de distribution est muni d'au moins un orifice pour l'évacuation du fluide réfrigérant hors du dispositif de distribution vers la chambre.
Selon l'invention, au moins un organe de centrage du dispositif de distribution à l'intérieur de la chambre est disposé entre les extrémités du dispositif de distribution suivant l'axe longitudinal.
Autrement dit, le dispositif de distribution est configuré pour pulvériser vers la chambre à travers le ou les orifices le fluide réfrigérant préalablement admis à l'intérieur du dispositif de distribution via la bouche d'entrée. Le dispositif de distribution et/ou le ou les conduits qu'il comprend s'étendent longitudinalement suivant l'axe longitudinal.
Les extrémités entre lesquels au moins un organe de centrage est placé sont les extrémités longitudinales du dispositif de distribution.
Le ou les orifices débouchent sur la chambre en étant ménagé(s) sur une partie longitudinalement médiane d'un conduit que comprend le dispositif de distribution. La partie longitudinalement médiane du conduit s'étend à l'intérieur de la chambre entre deux extrémités longitudinales du dispositif de distribution qui sont fixées sur la paroi de la boîte collectrice, notamment par soudage.
Plus particulièrement, les extrémités longitudinales d'au moins un conduit que comprend le dispositif de distribution sont fixées sur la paroi de la boîte collectrice. Les parties d'extrémité du conduit situées en bout du conduit suivant l'axe longitudinal sont par exemple fixées sur des platines que comprend la paroi de la boîte collectrice et qui sont orientées suivant une direction transverse à l'axe longitudinal.
Le ou les organes de centrage sont plus spécifiquement disposé(s) à l'intérieur de la chambre entre les extrémités longitudinales du dispositif de distribution qui sont fixées sur la paroi de la boîte collectrice, notamment sur les platines qu'elle comprend. En d'autres termes, le ou les organes de centrage sont disposés suivant l'axe longitudinal en un ou plusieurs emplacements situés sur la partie longitudinalement médiane du conduit comportant le ou les orifices.
Ainsi selon une forme de réalisation, l'organe de centrage est interposé entre la paroi de la boîte collectrice et le dispositif de distribution suivant une direction transverse à l'axe longitudinal.
Plus précisément, le ou les organes de centrage s'étendent suivant une direction transverse à l'axe longitudinal de l'un à l'autre du dispositif de distribution et d'un élément de paroi de la boîte collectrice entourant le dispositif de distribution. Le ou les organes de centrage sont en contact avec le dispositif de distribution et la paroi de la boîte collectrice, pour leur soudage d'une part autour du dispositif de distribution et d'autre part sur la paroi de la boîte collectrice.
L'organe de centrage ménage ainsi un palier de soutien du dispositif de distribution à l'intérieur de la chambre entre ses extrémités fixées sur la paroi de la boîte collectrice. L'organe de centrage forme alors un organe de maintien du dispositif de distribution entre ses extrémités longitudinales à l'encontre de son éventuel flambage. Un tel flambage est potentiellement provoqué lors du soudage du dispositif de dispositif de distribution sur la paroi de la boîte collectrice et/ou lors d'une opération de soudage des composants de l'échangeur thermique entre eux.
Le dispositif de distribution est avantageusement fixé à la paroi de la boîte collectrice d'une part via ses extrémités longitudinales et d'autre part via le ou les organes de centrage. Le dispositif de distribution est ainsi fermement maintenu en position à l'intérieur de la chambre non seulement à chacune de ses extrémités longitudinales mais aussi dans sa partie longitudinalement médiane s'étendant à l'intérieur de la chambre.
L'opération de soudage du dispositif de distribution sur la paroi de la boîte collectrice et/ou l'opération de soudage des composants de l'échangeur thermique entre eux sont notamment réalisées par brasage au four. Lesdits composants comprennent notamment au moins la boîte collectrice et les tubes d'un faisceau de tubes que comprend l'échangeur thermique et qui sont alimentés en fluide réfrigérant depuis la boîte collectrice. Lesdits composants comprennent aussi le dispositif de distribution dont le maintien sur la paroi de la boîte collectrice via le ou les organes de centrage le préserve d'un éventuel flambage lors du brasage au four des composants de l'échangeur thermique entre eux.
Selon une forme de réalisation, le ou les orifices sont orientés suivant une ou plusieurs directions transverses à l'axe longitudinal. Plusieurs orifices sont répartis le long du conduit, en étant par exemple alignés suivant une droite orientée parallèlement à l'axe longitudinal.
La bouche d'entrée est notamment ménagée à une première extrémité longitudinale du dispositif de distribution suivant l'axe longitudinal. La deuxième extrémité longitudinale du dispositif de distribution opposée à sa première extrémité longitudinale suivant l'axe longitudinal est fermée, pour forcer la pulvérisation du fluide réfrigérant hors du dispositif de distribution à travers le ou les orifices en procurant son mélange entre une phase liquide et une phase gazeuse.
Le dispositif de distribution est par exemple installé à l'intérieur de la chambre en étant coaxial suivant l'axe longitudinal par rapport à un axe médian d'extension longitudinale de la chambre.
La boîte collectrice est notamment configurée pour alimenter en fluide réfrigérant les tubes du faisceau de tubes que comprend l'échangeur thermique. La paroi de la boîte collectrice comprend notamment une plaque à travers laquelle sont ménagées des ouvertures pour l'évacuation, hors de la boîte collectrice vers chacun des tubes, du fluide réfrigérant préalablement distribué dans la chambre par le dispositif de distribution.
La paroi de la boîte collectrice comprend aussi un couvercle coiffant la plaque en ménageant une enveloppe délimitant la chambre et entourant le dispositif de distribution le long de l'axe longitudinal. Le couvercle entoure le dispositif de distribution à distance transverse par rapport à l'axe longitudinal, en ménageant entre eux un espace de circulation du fluide réfrigérant au moins en partie autour du dispositif de distribution vers les ouvertures.
Selon une forme de réalisation, l'organe de centrage est interposé entre au moins deux orifices. Autrement dit, un jeu d'au moins un orifice est disposé suivant l'axe longitudinal de part et d'autre d'au moins un organe de centrage.
Selon une forme de réalisation, l'organe de centrage ménage une cloison divisant la chambre suivant l'axe longitudinal en cellules indépendantes l'une de l'autre. Au moins un orifice et au moins une ouverture d'évacuation du fluide réfrigérant hors de la chambre débouchent sur chacune des cellules.
Les cellules ménagent des espaces de circulation du fluide réfrigérant depuis les orifices vers les ouvertures qui sont indépendant les uns des autres. La circulation du fluide réfrigérant s'opère dans chacune des cellules autour du dispositif de distribution, c’est-àdire depuis les orifices vers les ouvertures de chaque côté de l'axe longitudinal. L'alimentation homogène en fluide réfrigérant de chacun des tubes de l'échangeur thermique en est améliorée.
Le nombre d'orifices et/ou le nombre d'ouvertures débouchant sur les cellules peuvent être identiques ou différenciés entre deux cellules distinctes. Le nombre d'orifices et/ou le nombre d'ouvertures débouchant sur une même cellule peuvent être identiques ou différenciés.
Selon une forme de réalisation, plusieurs organes de centrage sont répartis suivant l'axe longitudinal. Le nombre d'organes de centrage est dépendant de la longueur d'extension du dispositif de distribution suivant l'axe longitudinal, en étant au moins égal à un nombre adapté pour éviter son flambage lors du soudage du dispositif de distribution sur la paroi de la boîte collectrice, notamment par brasage au four des composants de l'échangeur thermique entre eux.
Selon une forme de réalisation, plusieurs organes de centrage sont équirépartis le long du dispositif de distribution, ou en d'autres termes sont disposés à équidistance les uns des autres le long de l'axe longitudinal. Selon une forme alternative de réalisation, plusieurs organes de centrage peuvent aussi être répartis à distances variables les uns des autres le long du dispositif de distribution, ou en d'autres termes être répartis à distances variables les uns des autres le long de l'axe longitudinal.
Les organes de centrage sont au moins au nombre de deux, le nombre de cellules étant alors au moins au nombre de trois. Dans ce cas, le nombre d'organes de centrage est notamment adapté selon l'extension du dispositif de distribution pour le maintenir au mieux en conformation suivant la totalité de sa longueur et/ou pour délimiter un nombre de cellules favorisant au mieux la distribution homogène du fluide réfrigérant vers chacun des tubes.
Selon une forme de réalisation, l'organe de centrage est issu d'une paroi du conduit du dispositif de distribution à travers laquelle est ménagé l'orifice.
L'organe de centrage peut par exemple être ménagé par usinage, par déformation et/ou par mise en forme de la paroi du conduit à travers laquelle sont ménagés le ou les orifices. L'organe de centrage peut aussi être rapporté, notamment par soudage, sur le dispositif de distribution et plus spécifiquement sur le conduit pourvu du ou des orifices.
Par exemple, l'organe de centrage est formé par déformation d'une paroi du dispositif de distribution à travers laquelle est ménagé l'orifice. Plus particulièrement, l'organe de centrage est par exemple configuré en un anneau formé par repli transverse de la paroi du dispositif de distribution à travers laquelle sont ménagés le ou les orifices.
Par exemple encore, l'organe de centrage est formé par au moins une hélice enroulée suivant un axe d'enroulement.
L'hélice comporte au moins une spire. L'enroulement d'une spire autour de l'axe d'enroulement est susceptible d'être inférieur à un tour complet. L'enroulement d'une spire autour de l'axe d'enroulement est à un tour complet pour ménager l'indépendance des cellules entre deux spires immédiatement adjacentes suivant l'axe longitudinal. Au moins une hélice est susceptible de comprendre plusieurs spires.
L'axe d'enroulement de l'hélice est notamment orienté parallèlement à l'axe longitudinal. Selon une forme plus spécifique de réalisation, l'axe d'enroulement de l'hélice et l'axe longitudinal sont confondus.
Selon un exemple, l'hélice est unique et comprend plusieurs spires successives réparties le long du conduit, en formant un corps monolithique interposé entre le dispositif de distribution et la paroi de la boîte collectrice. L'hélice est par exemple formée par extrusion d'un cylindre lors de la formation du conduit à partir dudit cylindre.
Plusieurs hélices et/ou les spires d'une même hélice sont notamment réparties le long du dispositif de distribution selon un pas préférentiellement régulier. Le pas de répartition des hélices et/ou des spires d'une même hélice sont par exemple égal au pas de répartition des orifices et/ou au pas de répartition des ouvertures suivant l'axe longitudinal. Par exemple encore, le pas de répartition des hélices et/ou des spires d'une même hélice est égal à un multiple du pas de répartition des orifices et/ou du pas de répartition des ouvertures suivant l'axe longitudinal.
Plusieurs hélices à au moins une spire peuvent être réparties le long du dispositif de distribution, notamment à équidistance l'une de l'autre. Une ou plusieurs hélices à au moins une spire peuvent aussi être rapportées autour du dispositif de distribution auquel la ou les hélices peuvent être intégrées, notamment par soudage.
Selon une forme de réalisation, l'organe de centrage est formé par un flasque comportant un œillet à travers lequel passe le dispositif de distribution, le flasque étant référencé sur une plaque de la boîte collectrice.
La plaque est notamment un élément de la paroi de la boîte collectrice qui s'étend parallèlement à l'axe longitudinal et qui comporte les ouvertures d'évacuation du fluide réfrigérant depuis la chambre vers les tubes du faisceau de tubes que comprend l'échangeur thermique.
Selon une forme particulière de réalisation, le dispositif de distribution comprend au moins deux conduits. Un premier conduit muni de la bouche d'entrée est entouré par un deuxième conduit muni de l'orifice. Le premier conduit comporte au moins un passage pour l'évacuation du fluide réfrigérant hors du premier conduit vers l'orifice.
On notera que le deuxième conduit entoure le premier conduit à distance transverse par rapport à l'axe longitudinal, en ménageant entre eux un canal de circulation du fluide réfrigérant. Le ou les passages sont notamment orientés suivant une direction transverse par rapport à l'axe longitudinal. Le ou les passages sont angulairement décalés par rapport au(x) orifices(s), pour optimiser le chemin parcouru par le fluide réfrigérant à l'intérieur du canal.
De manière intéressante, le premier conduit et le deuxième conduit sont coaxiaux. Les passages sont par exemple répartis le long du premier conduit en étant alignés suivant une droite parallèle à l'axe longitudinal et donc parallèle à la droite suivant laquelle sont alignés les orifices.
Le fluide réfrigérant évacué hors du premier conduit à travers le ou les passages circule alors à l'intérieur du canal autour du premier conduit, préalablement à son évacuation hors du dispositif de distribution à travers le ou les orifices. Une étape d'homogénéisation du fluide réfrigérant entre une phase liquide et une phase gazeuse est ainsi procurée préalablement à son évacuation hors du dispositif de distribution à travers le ou les orifices. Une distribution homogène du fluide réfrigérant entre une phase liquide et une phase gazeuse à l'intérieur de la chambre en est ainsi améliorée.
Le dispositif de distribution est fixé à ses extrémités longitudinales à la paroi de la boîte collectrice via l'un au moins du premier conduit et/ou du deuxième conduit. Autrement dit, le dispositif de distribution est susceptible d'être fixé à ses extrémités longitudinales à la paroi de la boîte collectrice soit via le premier conduit, soit via le deuxième conduit, soit via le premier conduit et le deuxième conduit.
L'invention a aussi pour objet un échangeur thermique comprenant une boîte collectrice conforme à l'invention.
L'échangeur thermique est plus spécifiquement configuré pour équiper une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation équipant un véhicule, notamment automobile.
La paroi de la boîte collectrice comporte à son travers des ouvertures qui sont réparties suivant l'axe longitudinal en étant chacune orientées perpendiculairement à l'axe longitudinal. Chacune des ouvertures débouchent individuellement sur des tubes d'un faisceau de tubes que comprend l'échangeur thermique. Les ouvertures sont notamment ménagées à travers la plaque que comprend la paroi de la boîte collectrice.
La paroi de la boîte collectrice, notamment les éléments de paroi qu'elle comprend, le dispositif de distribution et les tubes peuvent être avantageusement assemblés entre eux lors d'une même opération de soudage, notamment par brasage au four, sans affecter le maintien en position du dispositif de distribution à l'intérieur de la chambre.
Le ou les organes de centrage peuvent être fixés ou incorporés au dispositif de distribution préalablement à son installation à l'intérieur de la chambre. Ceci est par exemple réalisé dans les cas où le ou les organes de centrage sont formés par au moins une hélice ou par des replis issus de la paroi d'un conduit que comprend le dispositif de distribution.
Selon une forme alternative de réalisation, les organes de centrage peuvent être soudés en interposition entre la paroi de la boîte collectrice et le dispositif de distribution lors de l'opération de brasage des composants de l'échangeur thermique entre eux. Ceci est par exemple réalisé dans le cas où le ou les organes de centrage sont formés par des flasques.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif et pour exemple, en relation avec les dessins des planches annexées, dans lesquelles :
- la figure 1 est une illustration schématique d'un exemple de réalisation d'un échangeur thermique comprenant une boîte collectrice équipée d'un dispositif de distribution d'un fluide réfrigérant à l'intérieur de la boîte collectrice.
- la figure 2, la figure 3 et la figure 4 sont des représentations schématiques de diverses formes de réalisation de boîtes collectrices conformes à l'invention.
- la figure 5, la figure 6 et la figure 7 sont des illustrations en perspective partiellement éclatée de divers exemples de réalisation de boîtes collectrices conformes à l'invention.
H faut tout d’abord noter que les figures exposent la présente invention de manière détaillée et selon des modalités particulières de sa mise en œuvre. Lesdites figures et leurs descriptions détaillées peuvent bien entendu servir au besoin à mieux définir l'invention.
Sur la figure 1, un échangeur thermique 1 est par exemple dédié au refroidissement d'un flux d'air FA le traversant pour traiter thermiquement l'air de l'habitacle d'un véhicule, notamment automobile, ou par exemple encore pour refroidir un organe du véhicule en fonctionnement. Par exemple encore, l'échangeur thermique 1 peut être dédié au refroidissement d'un liquide exploité pour refroidir un organe du véhicule en fonctionnement, tel qu'une ou plusieurs batteries fournissant l'énergie électrique à une motorisation électrique propulsive du véhicule.
L'échangeur thermique 1 comprend un faisceau 2 de tubes 3 interposés entre une boîte collectrice 4 et une boîte de renvoi 5. La boîte collectrice 4 s'étend suivant une direction longitudinale DI orientée perpendiculairement à une direction D2 d'extension des tubes 3 entre la boîte collectrice 4 et la boîte de renvoi 5. La boîte collectrice 4 délimite une chambre 6 logeant un dispositif de distribution 7 d'un fluide réfrigérant FR, pour alimenter la boîte collectrice 4 en fluide réfrigérant FR.
A cet effet, le dispositif de distribution 7 comprend au moins un conduit 8 d'axe longitudinal Al qui est par exemple centré à l'intérieur de la chambre 6 en étant orienté suivant la direction longitudinale DI de la boîte collectrice 4. Une première extrémité 9a longitudinale du dispositif de distribution 7 est munie d'une bouche d'entrée 10 pour l'admission du fluide réfrigérant FR à l'intérieur du dispositif de distribution 7. Une deuxième extrémité 9b longitudinale du dispositif de distribution 7 est fermée.
Le conduit 8 comporte suivant l'axe longitudinal Al une pluralité d'orifices 11 pour distribuer le fluide réfrigérant FR admis dans le dispositif de distribution 7 vers la chambre 6. Le fluide réfrigérant FR circule alors à l'intérieur de la chambre 6 vers les tubes 3 pour leur refroidissement, puis est évacué hors de l'échangeur thermique 1 à travers une bouche de sortie 12.
Sur l'exemple illustré, la bouche de sortie 12 est ménagée à travers un compartiment d'évacuation 13 du fluide réfrigérant FR hors de l'échangeur thermique 1, qui est adjacent à un compartiment de la boîte collectrice 4 ménageant la chambre 6. L’échangeur thermique 1 est dans ce cas un échangeur thermique à circulation en « U ».
Selon une variante, la bouche de sortie 12 peut être ménagée à travers la boîte de renvoi 5. Dans ce cas, l’échangeur thermique 1 est un échangeur thermique à circulation en « I ».
Sur les figures 2 à 7, une boîte collectrice 4 conforme à l'invention comprend une paroi 14 délimitant la chambre 6 qui loge le dispositif de distribution 7. Le dispositif de distribution 7 s'étend longitudinalement suivant l'axe longitudinal Al en étant soudé à chacune de ses extrémités longitudinales 9a, 9b sur des éléments de parois 14a transverses que comprend la paroi 14 la boîte collectrice 4. Les éléments de parois 14a transverses délimitent la chambre 6 suivant l'axe longitudinal Al en étant orientés perpendiculairement à l'axe longitudinal Al. Sur les exemples illustrés sur les figures 5 à 7, les éléments de parois 14a transverses sont par exemple agencés en platines 15.
La paroi 14 de la boîte collectrice 4 comprend aussi des éléments de paroi 14b, 14c longitudinaux qui délimitent la chambre 6 suivant l'axe longitudinal Al entre les éléments de paroi 14a transverses. Les éléments de paroi 14b, 14c longitudinaux sont disposés à distance du dispositif de distribution 7 transversalement par rapport à l'axe longitudinal Al, pour ménager à l'intérieur de la chambre 6 un espace El de circulation du fluide réfrigérant FR autour du dispositif de distribution 7, préalablement à l'évacuation du fluide réfrigérant FR hors de la boîte collectrice 4 vers les tubes 3 que comprend l'échangeur thermique 1, tel qu'illustré sur les figures 2 à 4.
Un premier élément de paroi 14b longitudinal couvre un deuxième élément de paroi longitudinal 14c à travers lequel sont ménagées des ouvertures 16 pour l'évacuation du fluide réfrigérant FR hors de la boîte collectrice 4 vers les tubes 3 que comprend l'échangeur thermique 1. Sur les exemples illustrés sur les figures 5 à 7, le premier élément de paroi 14b longitudinal est agencé en couvercle 17 et le deuxième élément de paroi 14c longitudinal est agencé en plaque 18. Le couvercle 17 et la plaque 18 sont soudés l'un à l'autre et sur les platines 15.
Les orifices 11 sont ménagés le long d'une partie longitudinalement médiane 9c du dispositif de distribution 7 qui s'étend à l'intérieur de la chambre 6 entre les extrémités longitudinales 9a, 9b du dispositif de distribution 7 soudées sur la paroi 14 de la boîte collectrice 4. Autrement dit, la partie longitudinalement médiane 9c du dispositif de distribution 7 s'étend à l'intérieur de la chambre 6 entre les faces intérieures des éléments de paroi 14a transverses qui sont orientées vers l'intérieur de la chambre 6.
Sur les exemples illustrés, les orifices 11 sont alignés le long d'une première droite L1 parallèle à l'axe longitudinal Al. Les orifices 11 débouchent sur l'espace El à l'opposé des ouvertures 16 par rapport à l'axe longitudinal Al. Autrement dit, les orifices 11 et les ouvertures 16 débouchent sur l'espace El transversalement de part et d'autre de l'axe longitudinal Al.
Dans ce contexte, le dispositif de distribution 7 est maintenu en position à l'intérieur de la boîte collectrice 4 non seulement via ses extrémités longitudinales 9a, 9b soudées sur les éléments de parois 14a transverses, mais aussi via un ou plusieurs organes de centrage disposés à l'intérieur de la chambre 6. Le ou les organes de centrage 19 sont interposés entre la partie longitudinalement médiane 9c du dispositif de distribution et la paroi 14 de la boîte collectrice 4, en s'étendant à l'intérieur de la chambre 6 suivant une direction transverse à l'axe longitudinal Al entre le dispositif de distribution 7 et la paroi 14 de la boîte collectrice 7.
Le ou les organes de centrage 19 forment un organe de maintien en position du dispositif de distribution 7 à l'intérieur de la chambre 6. Le dispositif de distribution 7 est ainsi maintenu à l'intérieur de la chambre 6, via le ou les organes de centrage 19, en position centrée sur l'axe longitudinal Al sur la totalité de sa longueur entre ses extrémités longitudinales 9a, 9b soudées sur la paroi 14 de la boîte collectrice 7.
Le ou les organes de centrage 19 sont interposés entre au moins deux orifices 11 et/ou au moins deux ouvertures 16. En d'autres termes, deux organes de centrage 19 immédiatement voisins suivant l'axe longitudinal sont susceptibles d'être séparés l'un de l'autre par une portion du dispositif de distribution 7 comprenant au moins un orifice 11 et/ou par une portion de la paroi 14 de la boîte collectrice 7 comportant au moins une ouverture 16.
Le ou les organes de centrage 19 sont susceptibles d'entourer en tout ou partie la périphérie du dispositif de dispositif de distribution 7. Tel qu'illustré sur les figures 2 à 7, un ou plusieurs organes de centrage 19 entourent la totalité de la périphérie du dispositif de distribution 7. Ainsi comme plus particulièrement visible sur les figures 2 à 4, les organes de centrage 19 forment chacun une cloison divisant l'espace El en une pluralité de cellules réparties suivant l'axe longitudinal Al. Les cellules 20 sont indépendantes l'une de l'autre ou autrement dit sont successivement séparées l'une de l'autre suivant l'axe longitudinal Al par un organe de centrage 19 interdisant une circulation du fluide réfrigérant FR entre deux cellules 20 immédiatement voisines.
H n'est pas à exclure une variante selon laquelle au moins un premier organe de centrage 19 entoure partiellement le dispositif de distribution 7 en étant interposé suivant l'axe longitudinal Al entre deux deuxièmes organes de centrage 19 entourant la totalité de la périphérie du dispositif de distribution 7. Dans ce cas, seuls les deuxièmes organes de centrage 19 forment des cloisons délimitant entre elles une cellule 20.
Ainsi tel qu'illustré sur les figures 2 à 4, le fluide réfrigérant FR est pulvérisé à travers les orifices 11 pour son évacuation hors du dispositif de distribution 7 vers chacune des cellules 20. Le fluide réfrigérant FR circule alors à l'intérieur de chacune des cellules 20 autour du dispositif de distribution 7 préalablement à son évacuation hors de la chambre 6 à travers les ouvertures 16 débouchant sur les différentes cellules 20. L'homogénéité de l'alimentation en fluide réfrigérant FR de chacun des tubes 3 que comprend l'échangeur thermique 1 est optimisée et la performance de l'échangeur thermique 1 en est accrue.
Le dispositif de distribution 7 peut être installé à l'intérieur de la chambre 6 par introduction de l'une de ses extrémités longitudinales 9a, 9b à travers l'un des éléments de paroi 14a transverses suivant l'axe longitudinal Al. Puis le dispositif de distribution 7 peut être enfilé par coulissement suivant l'axe longitudinal Al à l'intérieur de la chambre 6, en étant guidé le long d'un axe médian A2 d'extension longitudinale de la boîte collectrice 4 via le ou les organes de centrage 19. L'enfilement par coulissement du dispositif de distribution 7 à l'intérieur de la chambre 6 est alors opéré jusqu'à réception de son autre extrémité longitudinale 9a, 9b par l'élément de paroi 14a transverse qui lui est affecté.
L'axe médian A2 d'extension de la boîte collectrice 4 correspond notamment à l'axe de centrage défini par le ou les organes de centrage 19 maintenant le dispositif de distribution 7 en position à l'intérieur de la chambre 6. Selon les exemples illustrés sur les figures 2 à 7, l'axe médian A2 d'extension de la boîte collectrice 4 et l'axe longitudinal Al d'extension du dispositif de distribution 7 sont confondus. Selon une variante possible, l'axe médian A2 d'extension de la boîte collectrice 4 et l'axe longitudinal Al d'extension du dispositif de distribution 7 peuvent être excentrés l'un par rapport à l'autre.
Selon l'exemple de réalisation illustré sur la figure 5, le ou les organes de centrage 19 sont installés sur la paroi 14 de la boîte collectrice 4 préalablement à l'installation du dispositif de distribution 7 à l'intérieur de la chambre 6. Dans ce contexte, le dispositif de distribution 7 est guidé en coulissement suivant l'axe médian A2 de la boîte collectrice 4 lors de son installation à l'intérieur de la chambre 6, par suite de son passage à travers le ou les organes de centrage 19.
Selon les exemples de réalisation illustrés sur les figures 6 et 7, le ou les organes de centrage sont intégrés au dispositif de distribution 7 préalablement à son installation à l'intérieur de la chambre 6. Dans ce contexte, le dispositif de distribution 7 est guidé en coulissement suivant l'axe médian A2 de la boîte collectrice 4 lors de son installation à l'intérieur de la chambre 6, par suite du contact entre le ou les organes de centrage 19 le long de la paroi 14 de la boîte collectrice 4.
Sur la figure 5, les organes de centrage 19 sont formés par des flasques 21. Selon l'exemple de réalisation illustré, les flasques 21 et les platines 15 présentent des configurations avantageusement identiques. Les flasques 21 sont soudés d'une part en périphérie du dispositif de distribution 7 et d'autre part sur le couvercle 17 et sur la plaque 18. Les flasques 21 sont chacun configurés en paliers de maintien du dispositif de distribution 7 à l'intérieur de la chambre 6, et comprennent chacun un œillet 22 à travers lequel passe le dispositif de distribution 7 suivant l'axe longitudinal Al lors de son installation à l'intérieur de la chambre 6.
Sur la figure 6, les organes de centrage 19 sont chacun formés par une spire 23 que comprend au moins une hélice 24 enroulée autour du dispositif de distribution 7. L'axe d'enroulement A3 de l'hélice 24 et l'axe longitudinal Al du dispositif de distribution 7 sont notamment coaxiaux. Selon l'exemple de réalisation illustré, l'hélice 24 est unique et est intégrée au conduit comportant les orifices 11. L'hélice 24 s'étend suivant l'axe longitudinal Al notamment sur la quasi-totalité de la longueur de la partie longitudinalement médiane 9c du dispositif de distribution 7. L'hélice 24 peut ainsi être par exemple formée par extrusion conjointement à la formation d'un conduit 27 que comprend le dispositif de distribution 7 et qui comporte les orifices 11.
Sur la figure 7, les organes de centrage 19 sont chacun formés d'un anneau 25 entourant le dispositif de distribution 7. Selon l'exemple illustré, les anneaux 25 sont intégrés au dispositif de distribution 7. Les anneaux 25 sont par exemple soudés autour du dispositif de distribution 7 préalablement à son installation à l'intérieur de la chambre 6 ou, comme illustré, sont issus du conduit 27 que comprend le dispositif de distribution 7 et qui comporte les orifices 11, tel que par exemple par formation de replis le long de sa paroi.
Sur les figures 2 à 7, le dispositif de distribution 7 est susceptible de comprendre un seul conduit 8 ou plusieurs conduits 26, 27 s'étendant suivant l'axe longitudinal Al.
Sur les figures 2 et 3, le dispositif de distribution 7 comprend un seul conduit 8 muni de la bouche d'entrée 10 à une première extrémité longitudinale 8a et fermé à sa deuxième extrémité longitudinale 8b. Le conduit 8 comporte les orifices 11 à travers lesquels le fluide réfrigérant FR est évacué hors du dispositif de distribution 7 vers la chambre 6. Les extrémités longitudinales 8a, 8b du conduit 8 sont soudées sur les éléments de paroi 14a transverses pour fixer le dispositif de distribution 7 à ses extrémités longitudinales 9a, 9b sur la paroi 14 de la boîte collectrice 4.
Sur les figures 4 à 7, le dispositif de distribution 7 comprend deux conduits 26, 27 coaxiaux et centrés sur l'axe longitudinal Al.
Plus particulièrement visible sur la figure 4, un premier conduit 26 est muni de la bouche d'entrée 10 à une première extrémité longitudinale 26a et est fermé à sa deuxième extrémité longitudinale 26b. Le premier conduit 26 est entouré par un deuxième conduit 27 muni des orifices 11 et fermé à ses extrémités longitudinales 27a, 27b. Le deuxième conduit 27 entoure le premier conduit 26 à distance transverse à l'axe longitudinal Al, pour ménager un canal 28 de circulation du fluide réfrigérant FR à l'intérieur du dispositif de distribution 7.
Le premier conduit comporte des passages 29 d'évacuation du fluide réfrigérant FR hors du premier conduit 26 vers le canal 28. Selon l'exemple illustré, les passages sont alignés le long d'une deuxième droite L2 parallèle à la première droite L1 d'alignement des orifices 11. Transversalement à l'axe longitudinal Al, les passages 29 débouchent sur le canal 28 à l'opposé du débouché des orifices 11 sur l'espace El ménagé à l'intérieur de la chambre 6.
Ainsi le fluide réfrigérant FR admis à l'intérieur du dispositif de distribution 7 à travers la bouche d'entrée 10 circule à l'intérieur du premier conduit 26, puis est évacué vers le canal 28 à travers les passages 29. Le fluide réfrigérant FR circule à l'intérieur du canal 28 autour du premier conduit 26, préalablement à son évacuation hors du dispositif de distribution 7 à travers les orifices 11. Un mélange du fluide réfrigérant FR entre une phase liquide et une phase gazeuse est ainsi réalisé à l'intérieur du dispositif de distribution 7, préalablement à l'évacuation du fluide réfrigérant FR à travers les orifices 11 hors du dispositif de distribution vers l'espace El.
Claims (10)
- 4 REVENDICATIONS1. Boîte collectrice (4) pour un échangeur thermique (1) apte à être parcourue par un fluide réfrigérant (FR) et comprenant une paroi (14) délimitant une chambre (6) logeant un dispositif de distribution (7) du fluide réfrigérant (FR) à l'intérieur de la chambre (6), le dispositif de distribution (7) comprenant au moins un conduit (8, 27, 28) étendu entre deux extrémités (8a, 26a, 27a ; 8b, 26b, 27b) suivant un axe longitudinal (Al), au moins l'une des extrémités (8a, 26a) du conduit (8, 26) étant munie d'une bouche d'entrée (10) pour l'admission du fluide réfrigérant (FR) à l'intérieur du dispositif de distribution (7), le dispositif de distribution (7) étant muni d'au moins un orifice (11) pour l'évacuation du fluide réfrigérant (FR) hors du dispositif de distribution (7) vers la chambre (6), caractérisée en ce qu'au moins un organe de centrage (19) du dispositif de distribution (7) à l'intérieur de la chambre (6) est disposé entre les extrémités (9a, 9b) du dispositif de distribution (7) suivant l'axe longitudinal (Al).
- 2. Boîte collectrice (4) selon la revendication 1, dans laquelle l'au moins un organe de centrage (19) est interposé entre la paroi (14) de la boîte collectrice (4) et le dispositif de distribution (7) suivant une direction transverse à l'axe longitudinal (Al).
- 3. Boîte collectrice (4) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans laquelle l'au moins un organe de centrage (19) est interposé entre au moins deux orifices (H).
- 4. Boîte collectrice (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle l'au moins un organe de centrage (19) ménage une cloison divisant la chambre (6) suivant l'axe longitudinal (Al) en cellules (20) indépendantes l'une de l'autre, au moins un orifice (11) et au moins une ouverture (16) d'évacuation du fluide réfrigérant (FR) hors de la chambre (6) débouchant sur chacune des cellules (20).
- 5. Boîte collectrice (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle l'au moins un organe de centrage (19) est issu d'une paroi du conduit (8, 27) du dispositif de distribution (7) à travers laquelle est ménagé l'orifice (11).
- 6. Boîte collectrice (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle l'au moins un organe de centrage (19) est formé par au moins une hélice (14) enroulée suivant un axe d’enroulement (A3).
- 7. Boîte collectrice (4) selon l'une quelconque ^des revendications 1 à 4, dans laquelle l'au moins un organe de centrage (19) est formé par un flasque (21) comportant un œillet (22) à travers lequel passe le dispositif de distribution (7), le flasque (21) étant référencé sur une plaque (18) de la boîte collectrice (4).5
- 8. Boîte collectrice (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle plusieurs organes de centrage (19) sont répartis suivant l'axe longitudinal (Al).
- 9. Boîte collectrice (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle le dispositif de distribution (7) comprend au moins deux conduits (26, 27), un premier conduit (26) muni de la bouche d'entrée (10) étant entouré par un deuxième conduit (27) 10 muni de l'orifice (11) et le premier conduit (26) comportant au moins un passage (29) pour l'évacuation du fluide réfrigérant (FR) hors du premier conduit (26) vers l'orifice (11).
- 10. Echangeur thermique (1) comprenant une boîte collectrice (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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| FR1762497A FR3075345B1 (fr) | 2017-12-19 | 2017-12-19 | Boite collectrice d'un echangeur thermique logeant un dispositif de distribution d'un fluide refrigerant maintenu via un organe de centrage. |
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| FR1762497 | 2017-12-19 | ||
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| US2098830A (en) * | 1935-11-12 | 1937-11-09 | John J Nesbitt Inc | Apparatus for the heating of air |
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| JP2015203506A (ja) * | 2014-04-11 | 2015-11-16 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 熱交換器 |
| CN105605962A (zh) * | 2014-10-30 | 2016-05-25 | 丹佛斯微通道换热器（嘉兴）有限公司 | 制冷剂分配组件和换热器 |
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2018
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| Publication number | Publication date |
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