FR3089609A1

FR3089609A1 - Boîte collectrice pour echangeur de chaleur et echangeur de chaleur comprenant une telle boîte collectrice

Info

Publication number: FR3089609A1
Application number: FR1872621A
Authority: FR
Inventors: Olivier Maquin; Jerome Mougnier
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2018-12-10
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2020-06-12

Abstract

PLAQUE COLLECTRICE POUR BOÎTE COLLECTRICE D’ECHANGEUR DE CHALEUR, BOÎTE COLLECTRICE ET ECHANGEUR DE CHALEUR ASSOCIES Plaque (4) collectrice pour boîte collectrice d’échangeur de chaleur, ladite plaque (4) collectrice présentant au moins une ouverture (12) de passage d’un tube de circulation de fluide dudit échangeur, ladite plaque (4) collectrice présentant un collet (17) entourant au moins partiellement ladite ouverture (12), ledit collet (17) étant issu d’une partie de base (18) de la plaque (4) et présentant une hauteur mesurée entre ladite partie de base (18) et un bord distal libre dudit collet (17), la hauteur dudit collet (17) étant variable au moins localement le long d’un pourtour de ladite ouverture (12). Figure pour l’abrégé : Figure 2 [Figure 1] [Figure 2] [Figure 3] [Figure 4] [Figure 5] [Figure 6] [Figure 7]

Description

Titre de l’invention : BOÎTE COLLECTRICE POUR

ECHANGEUR DE CHALEUR ET ECHANGEUR DE CHALEUR COMPRENANT UNE TELLE BOÎTE COLLECTRICE

[0001] L’invention a trait au domaine de l’automobile et plus particulièrement aux échangeurs de chaleur pour systèmes de climatisation des véhicules automobiles.

[0002] Les véhicules automobiles sont, en général, pourvus d’un système de climatisation dont l’objectif principal est de fournir de l’air frais ou chaud dans l’habitacle.

[0003] Les systèmes de climatisation des véhicules automobiles comprennent dans leur forme simplifiée un circuit de climatisation muni d’un compresseur qui permet de comprimer et faire circuler un fluide frigorigène dans le circuit, d’un détendeur pour abaisser la pression du fluide frigorigène, et de deux échangeurs de chaleurs respectivement un condenseur et un évaporateur.

[0004] Il est connu des échangeurs de chaleur se présentant sous la forme d’un faisceau d’échange de chaleur destiné à être traversé par un flux d’air et comprenant des tubes dans lesquels circule le fluide frigorigène. Afin de distribuer uniformément le fluide frigorigène dans le faisceau de l’échangeur de chaleur, il comprend une ou plusieurs boîte(s) collectrice(s) en relation avec le faisceau.

[0005] Lesdites boîtes collectrices comprennent des plaques collectrices munies d’ouvertures de passage des tubes du faisceau. Pour une bonne étanchéité des boîtes collectrices, il est nécessaire que chaque tube soit correctement brasé à la plaque collectrice tout le long du pourtour desdites ouvertures. Des améliorations sont attendues en ce sens.

[0006] L’invention propose à cet effet une plaque collectrice pour boîte collectrice d’échangeur de chaleur, ladite plaque collectrice présentant au moins une ouverture de passage d’un tube de circulation de fluide dudit échangeur, ladite plaque collectrice présentant un collet entourant au moins partiellement ladite ouverture, ledit collet étant issu d’une partie de base de la plaque et présentant une hauteur mesurée entre ladite partie de base et un bord distal libre dudit collet, la hauteur dudit collet étant variable au moins localement le long d’un pourtour de ladite ouverture.

[0007] Le déposant a constaté qu’un collet présentant une configuration spatiale nonuniforme améliore la migration du ou des matériaux servant au brasage des tubes et de la plaque collectrice, ceci tout autour des tubes. On favorise de la sorte une bonne étanchéité de la liaison entre les tubes et la plaque collectrice.

[0008] Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues seules ou en combinaison :

[0009] - le collet s’étend en saillie selon un axe perpendiculaire à un axe longitudinal d’extension de la plaque collectrice ;

[0010] -le collet est orienté vers l’extérieur de la boîte collectrice ;

[0011] - le collet définit au moins une bosse et au moins un renfoncement ;

[0012] - le collet comporte deux bords courts qui s’étendent selon l’axe longitudinal de la plaque collectrice, et deux bords longs qui s’étendent selon un axe transversal perpendiculaire à l’axe longitudinal, les bords courts reliant les bords longs entre eux ;

[0013] - le collet présente une première symétrie par rapport à un axe médian longitudinal orienté selon l’axe et une deuxième symétrie par rapport à un axe médian transversal orienté selon l’axe ;

[0014] - une épaisseur du bord long, mesurée selon l’axe, est variable, et une épaisseur du bord court, mesurée selon l’axe est variable ;

[0015] - chaque bord long comporte deux bosses et chaque bord court ne comporte pas de bosse ;

[0016] - les bosses sont séparées par un renfoncement ;

[0017] - chaque bord long comporte une bosse et chaque bord court comporte une bosse ;

[0018] - un renfoncement est agencé de part et d’autre d’une bosse ;

[0019] - le collet comporte une couche extérieure d’un matériau de brasure ;

[0020] - le matériau de brasure est situé sur une face du collet, ladite face étant tournée vers l’ouverture.

[0021] Il est prévu en second lieu une boîte collectrice pour un échangeur de chaleur comprenant une plaque collectrice, tel que précédemment décrit.

[0022] Il est prévu en dernier lieu un échangeur de chaleur comprenant une boîte collectrice, tel que précédemment décrit.

[0023] D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après en relation avec les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs :

[0024] [Figure 1] : la figure 1 une vue en deux dimensions en coupe d’une partie d’un échangeur de chaleur ;

[0025] [Figure 2] : la figure 2 est une vue en perspective d’une plaque collectrice selon un premier mode de réalisation de l’invention ;

[0026] [Figure 3] : la figure 3 une vue en perspective rapprochée de la plaque collectrice d4e la figure 2 ;

[0027] [Figure 4] : la figure 4 est une vue en deux dimensions de la plaque collectrice des figures 2 et 3 ;

[0028] [Figure 5] : la figure 5 est une vue en perspective d’une plaque collectrice selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;

[0029] [Figure 6] : la figure 6 est une vue en perspective rapprochée de la plaque collectrice de la figure 5 ;

[0030] [Figure 7] : la figure 7 est une vue en deux dimensions de la plaque collectrice des figures 5 et 6.

[0031] Sur la figure 1 est représentée une boite 1 collectrice d’un échangeur 2 de chaleur. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, l’échangeur 2 de chaleur est un évaporateur. L’échangeur 2 de chaleur comprend deux faisceaux 3 d’échange de chaleur destinés à être parcourus par un fluide frigorigène. Les faisceaux 3 sont positionnés l’un derrière l’autre de manière à être traversés successivement par un flux d’air les traversant.

[0032] Le faisceau 3 comprend des tubes 13 dont seule une extrémité est visible sur les figures. Les tubes 13 sont disposés parallèlement les uns aux autres. Pour améliorer l’échange thermique, les faisceaux 3 comprennent des intercalaires, non illustrés, disposés entre et au contact de deux tubes 13 voisins dans le même faisceau 3.

[0033] La boite 1 collectrice comprend :

- une plaque 4 collectrice,

- un couvercle 5, et

- un support 6 de brides.

[0034] La plaque 4 collectrice se présente sous la forme d’une plaque métallique qui s’étend selon une direction d’extension représentée par un axe X. La plaque métallique comporte des logements 7 définissant des ouvertures 12 pour le passage d’un fluide caloporteur. De façon plus précise, les logements 7 sont destinées à recevoir les tubes 13 des faisceaux 3 de l’échangeur 2 de la chaleur. Les logements 7 sont agencés selon deux colonnes 8 séparées l’une de l’autre par une zone 9 centrale pleine. La plaque 4 collectrice comprend de chaque côté 10 latéral, et sur sa longueur, des pattes 11 de fixation déformables. Les pattes 11 de fixation permettent de sertir le couvercle 5 sur ladite plaque 4 collectrice.

[0035] Une préfixation du couvercle 5 sur la plaque 4 collectrice par sertissage est réalisée en repliant les pattes 11 de fixation de la plaque 4 collectrice autour de pattes d’appui latérales (non représentées) du couvercle 5. Le couvercle 5 comporte deux compartiments 14. Chaque compartiment 14 est en communication fluidique avec les ouvertures 12 d’une colonne 8.

[0036] Préférentiellement, les faisceaux 3 et les boîtes 1 collectrices sont formés de composants en aluminium ou alliage d’aluminium, brasés entre eux. L’échangeur 2 de chaleur est configuré, par exemple, pour permettre une circulation du fluide frigorigène en série dans les deux faisceaux 3. Dans chacun des faisceaux 3, le fluide frigorigène pourra circuler en une seule passe, c’est-à-dire, dans le même sens dans chacun des tubes 13 du même faisceau 3. En variante, la boîte 1 collectrice pourra être configurée, par exemple à l’aide de cloisons placées dans les compartiments 14, pour que le fluide circule en plusieurs passes dans l’un ou chacun des faisceaux 3. Entre deux passes voisines du même faisceau 3, le fluide frigorigène circule dans deux sens opposés. L’échangeur 2 de chaleur est configuré pour que le fluide frigorigène passe dans l’un des compartiments 14 puis dans l’autre selon le sens de son écoulement.

[0037] Le couvercle 5 comporte à chacune de ses extrémités longitudinales, c’est-à-dire selon l’axe X, des cloisons (non représentées) destinées à fermer celui-ci.

[0038] Chaque ouverture 12 de la plaque 4 collectrice est oblongue et orientée selon l’axe Y et comporte un collet 17 bordant ladite ouverture 12. Le collet 17 entoure au moins partiellement l’ouverture 12. Dans les modes de réalisations représentés sur les figures, le collet 17 entoure intégralement l’ouverture 12. Le collet 17 est issu d’une partie de base 18 de la plaque 4 collectrice. Le collet 17 s’étend en saillie selon un axe Z, perpendiculaire aux axes X et Y. Dans les modes de réalisation représentés sur les figures, le collet 17 est orienté vers l’extérieur de la boîte 1 collectrice. En variante, le collet 17 peut être orienté vers l’intérieur de la boîte 1 collectrice. Une hauteur du collet 17 est mesurée depuis la base 18, sensiblement plane, et un bord 28 distal. La hauteur du collet 17 varie selon que l’on se déplace le long d’un pourtour de l’ouverture 12.

[0039] De manière avantageuse, la hauteur du collet 17 varie tout le long du pourtour de l’ouverture 12. En d’autres termes, la hauteur varie selon que l’on se déplace en chaque point du pourtour de l’ouverture 12.

[0040] Le collet 17 définit au moins une bosse 19 le long du pourtour de l’ouverture 12. Chaque bosse 19 présente un profil arrondi.

[0041] Le collet 17 comporte deux bords 20 longs et deux bords 21 courts. Les bords 20 longs longent l’ouverture 12 de part et d’autre de celle-ci selon l’axe Y. Les bords 21 courts longent l’ouverture 12 de part et d’autre de celle-ci selon l’axe X. Les bords 21 courts relient les bords 20 longs entre eux.

[0042] Le collet 17 présente deux symétries axiales. Une première symétrie par rapport à un axe médian 22 longitudinal orienté selon l’axe X et une deuxième symétrie par rapport à un axe médian 23 transversal orienté selon l’axe Y.

[0043] Une épaisseur du collet, mesurée selon l’axe X pour les bords 20 longs et selon l’axe Y pour les bords 21 courts, est variable.

[0044] Avantageusement le collet 17 comporte une couche extérieure d’un matériau de brasure. Le matériau de brasure est alors situé à une distance proche d’une jonction 24 avec les tubes 13 et peut migrer facilement vers celle-ci afin de fixer la plaque 4 collectrice sur les tubes 13 du faisceau 3.

[0045] Afin d’encore améliorer la migration du matériau de brasure vers la jonction 24 avec les tubes 13, le matériau de brasure est situé de manière avantageuse, sur une face 25 tournée vers l’intérieur de la plaque 4 collectrice, c’est-à-dire vers l’ouverture 12.

[0046] Premier mode de réalisation

[0047] Le premier mode de réalisation est illustré sur les figures 2 à 4.

[0048] Comme on peut le voir sur ces figures, les bords 20 longs du collet 17 présentent deux bosses 19. Les bords 21 courts ne présentent pas de bosse. Le collet 17 comporte donc quatre bosses 19.

[0049] Dans chaque bord 20 long, un renfoncement 26 sépare deux bosses 19 voisines. Le renfoncement 26 est situé dans une partie 27 médiane du bord 20 long. Ainsi chaque bord 20 long comporte à l’une de ses extrémités, une bosse 19 suivie d’un renfoncement 26 puis d’une bosse 19 située à l’autre extrémité. Chaque bosse 19 est agencée entre le bord 21 court et le renfoncement 26 du bord 20 long.

[0050] Une hauteur HBC du bord 21 court est mesurée de la même façon que la hauteur HBL du bord 21 long. La hauteur HBC du collet 17 au niveau des bords 21 courts est inférieure à la hauteur HBL dudit collet 17 au niveau des bords 20 longs.

[0051] L’épaisseur du collet 17 mesurée selon l’axe X dans les bords 20 longs varie selon que l’on se déplace sur la hauteur HBL des bords 20 longs. En particulier, le collet 17 présente une épaisseur plus importante au niveau de la base 18 et diminue selon que l’on s’en éloigne selon l’axe Z.

[0052] L’épaisseur du collet 17 mesurée selon l’axe Y dans les bords 21 courts est sensiblement constante.

[0053] Deuxième mode de réalisation

[0054] Le deuxième mode de réalisation est illustré sur les figures 5 à 7.

[0055] Ainsi qu’on peut le voir, les bords 20 longs du collet 17 présentent une bosse 19. La bosse 19 du bord 20 long est située dans une partie 27 médiane dudit bord 20 long. Les bords 21 courts comportent chacun une bosse 19.

[0056] Dans chaque bord 20 long, un renfoncement 26 est agencé de part et d’autre de la bosse 19. Ainsi chaque bord 20 long comporte à l’une de ses extrémités, un renfoncement 26 suivi d’une bosse 19 puis d’un renfoncement 26 situé à l’autre extrémité. Chaque renfoncement 26 est agencé entre le bord 21 court et la bosse 19 du bord 20 long.

[0057] Une hauteur HBC du bord 21 court est mesurée de la même manière que la hauteur HBL du bord 20 long. La hauteur HBC de la bosse 19 des bords 21 courts est inférieure à la hauteur HBL de la bosse 19 des bords 20 longs.

[0058] L’épaisseur du collet 17 mesurée selon l’axe X dans les bords 20 longs varie selon que l’on se déplace sur la hauteur HBL des bords 20 longs. En particulier, le collet 17 présente une épaisseur plus importante au niveau de la base 18 et diminue selon que l’on s’en éloigne selon l’axe Z.

[0059] L’épaisseur du collet 17 mesurée selon l’axe Y dans les bords 21 courts est sensiblement constante.

Claims

Revendications [Revendication 1] Plaque (4) collectrice pour boîte (1) collectrice d’échangeur (2) de chaleur, ladite plaque (4) collectrice présentant au moins une ouverture (12) de passage d’un tube (13) de circulation de fluide dudit échangeur (2), ladite plaque (4) collectrice présentant un collet (17) entourant au moins partiellement ladite ouverture (12), ledit collet (17) étant issu d’une partie de base (18) de la plaque (4) et présentant une hauteur mesurée entre ladite partie de base (18) et un bord (28) distal libre dudit collet (17), la hauteur dudit collet (17) étant variable au moins localement le long d’un pourtour de ladite ouverture (12). [Revendication 2] Plaque (4) collectrice selon la revendication 1, dans laquelle, le collet (17) s’étend en saillie selon un axe (Z) perpendiculaire à un axe (X) longitudinal d’extension de la plaque (4) collectrice. [Revendication 3] Place (4) collectrice selon la revendication 2, dans laquelle, le collet (17) est orienté vers l’extérieur de la boîte (1) collectrice. [Revendication 4] Plaque (4) collectrice selon l’une des revendications 2 ou 3, dans laquelle, le collet (17) définit au moins une bosse (19) et au moins un renfoncement (26). [Revendication 5] Place (4) collectrice selon la revendication 4, dans laquelle, le collet (17) comporte deux bords (21) courts qui s’étendent selon l’axe (X) longitudinal de la plaque (4) collectrice, et deux bords (20) longs qui s’étendent selon un axe (Y) transversal perpendiculaire à l’axe (X) longitudinal, les bords (21) courts reliant les bords (20) longs entre eux. [Revendication 6] Plaque (4) collectrice selon la revendication 5, dans laquelle, le collet (17) présente une première symétrie par rapport à un axe médian (22) longitudinal orienté selon l’axe (X) et une deuxième symétrie par rapport à un axe médian (23) transversal orienté selon l’axe (Y). [Revendication 7] Plaque (4) collectrice selon la revendication 6, dans laquelle, une épaisseur du bord (20) long, mesurée selon l’axe (X), est variable, et une épaisseur du bord (21) court, mesurée selon l’axe (Y) est variable. [Revendication 8] Plaque (4) collectrice selon l’une des revendications 5 à 7, dans laquelle, chaque bord (20) long comporte deux bosses (19) et chaque bord (21) court ne comporte pas de bosse. [Revendication 9] Plaque (4) collectrice selon la revendication 8, dans laquelle, les bosses (19) sont séparées par un renfoncement (26). [Revendication 10] Plaque (4) collectrice selon l’une des revendications 5 à 7, dans laquelle, chaque bord (20) long comporte une bosse (19) et chaque bord (21)

[Revendication 11] [Revendication 12] [Revendication 13] [Revendication 14] [Revendication 15] court comporte une bosse (19).

Plaque (4) collectrice selon la revendication 10, dans laquelle, un renfoncement (26) est agencé de part et d’autre d’une bosse (19).

Plaque (4) collectrice selon l’une des revendications précédentes dans laquelle, le collet (17) comporte une couche extérieure d’un matériau de brasure.

Plaque (4) collectrice selon la revendication 12, dans laquelle, le matériau de brasure est situé sur une face (25) du collet (17), ladite face (25) étant tournée vers l’ouverture (12).

Boîte (1) collectrice pour un échangeur (2) de chaleur comprenant une plaque (4) collectrice selon l’une des revendications précédentes. Echangeur (2) de chaleur comprenant une boîte (1) collectrice selon la revendication 14.