FR3089610A1

FR3089610A1 - Boîte collectrice pour echangeur de chaleur et echangeur de chaleur comprenant une telle boîte collectrice

Info

Publication number: FR3089610A1
Application number: FR1872627A
Authority: FR
Inventors: Xavier Maucourant; Jerome Mougnier; Salim Rabahi
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

BOÎTE COLLECTRICE POUR ECHANGEUR DE CHALEUR ET ECHANGEUR DE CHALEUR COMPRENANT UNE TELLE BOÎTE COLLECTRICE Boîte collectrice pour un échangeur de chaleur comprenant une plaque (4) collectrice munie d’une pluralité de trous pour le passage d’un fluide caloporteur et un support de brides comprenant au moins un pion d’indexage à la plaque (4) collectrice, la plaque (4) collectrice comprenant au moins un orifice (18) d’indexage destiné à loger le pion d’indexage du support de brides, ledit orifice (18) d’indexage ayant une pluralité de bords (21) latéraux définissant un contour discontinu, de sorte que ledit orifice (18) d’indexage est ouvert latéralement sur l’extérieur au niveau d’un bord (20) d’extrémité de la plaque (4) collectrice. Figure pour l’abrégé : Figure 3

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 évaporateurs se présentant sous la forme de plusieurs faisceaux superposés les uns sur les autres et dans lesquels circule le fluide frigorigène. Afin de faire circuler uniformément le fluide frigorigène dans les faisceaux de l’échangeur de chaleur, il comprend une ou plusieurs boîte(s) collectrice(s) en relation avec les faisceaux.

[0005] Il est connu des boîtes collectrices comprenant une plaque collectrice, un couvercle monté sur la plaque collectrice et définissant avec celle-ci au moins un compartiment, et un support de brides fixé à une extrémité du couvercle. Le support de brides fait interface entre des brides d’entrée/sortie du fluide frigorigène et les compartiments de la boîte collectrice.

[0006] Le support de bride est fixé à la plaque collectrice par brasage. Avant d’effectuer l’opération de brasage, qui consiste à chauffer les éléments à fixer ensemble dans un four à une température prédéterminée de fusion du matériau de brasage, lesdits éléments sont préassemblés ensembles.

[0007] Le pré assemblage du support de brides sur la plaque collectrice est réalisé par diverses techniques. Selon l’une de ces techniques, la plaque collectrice définit avec le couvercle au moins un compartiment ainsi que précédemment évoqué. La plaque collectrice et le couvercle comprennent des pattes pliables vers l’intérieur. Le support de brides est inséré à l’intérieur du compartiment jusqu’à venir en butée sur des pions d’arrêt définissant des protubérances à l’intérieur du compartiment. Lorsque le support de brides est en butée à l’intérieur du compartiment, les pattes pliables sont pliées vers l’intérieur et bloquent le support de brides à l’intérieur dudit compartiment.

[0008] Cette technique présente des inconvénients. Tout d’abord, un tel pré assemblage nécessite plusieurs opérations de la part de l’opérateur sur la ligne de production. Il doit insérer le support de brides dans le compartiment puis replier manuellement les pattes pliables. Ces opérations sont particulièrement fastidieuses et ne se prêtent guère à une production en grande série. En outre, la plaque collectrice et le couvercle présentent une forme particulièrement complexe puisqu’il est nécessaire de les munir de pattes pliables, ce qui augmente les coûts et grève le rendement de production des plaques collectrices et couvercles notamment.

[0009] Une autre solution serait de munir le support de brides de pions d’indexage destinés à venir dans des fenêtres d’indexage du couvercle et/ou de la plaque collectrice. Pour faciliter la mise en place des pions d’indexage dans les fenêtres, des espaces doivent être prévus. Cependant, lors du brasage, si les espaces sont trop importants, le matériau de brasage ne peut pas les combler, ce qui risque de causer des défauts d’étanchéité.

[0010] L’objectif de l’invention est de remédier à l’un au moins des inconvénients précités en simplifiant la forme du support de brides.

[0011] Ainsi il est prévu en premier lieu, une boîte collectrice pour un échangeur de chaleur comprenant une plaque collectrice munie d’une pluralité de trous pour le passage d’un fluide caloporteur et un support de brides comprenant au moins un pion d’indexage à la plaque collectrice, la plaque collectrice comprenant au moins un orifice d’indexage destiné à loger le pion d’indexage du support de brides, ledit orifice d’indexage ayant une pluralité de bords latéraux définissant un contour discontinu, de sorte que ledit orifice d’indexage est ouvert latéralement sur l’extérieur au niveau d’un bord d’extrémité de la plaque collectrice.

[0012] De conception simple, le montage du support de brides sur la plaque collectrice est simplifié ce qui améliore le rendement de production notamment. En effet, en prévoyant un orifice d’indexage ouvert, on facilite l’introduction du pion d’indexage. En outre, en positionnant cette ouverture au niveau d’un bord d’extrémité de la plaque collectrice, la partie ouverture de l’orifice d’indexage est située dans une zone où la présence de brasure est moins critique, sans nuire à une bonne étanchéité, car se trouvant dans une partie de la boîte collectrice donnant sur l’extérieur.

[0013] Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues seules ou en combinaison :

[0014] - le pion d’indexage présente une section transversale suivant au moins en partie le contour de l’orifice d’indexage, avec un léger jeu ;

[0015] - le pion d’indexage est en forme de crochet ;

[0016] - la section transversale du pion est sensiblement rectangulaire et l’orifice d’indexage comporte :

a. un premier bord latéral qui s’étend selon un premier axe longitudinal d’extension de la plaque collectrice, ledit premier bord latéral étant sen siblement perpendiculaire au bord d’extrémité de ladite plaque collectrice,

b. un deuxième bord latéral sensiblement parallèle au premier bord latéral et sensiblement perpendiculaire au bord d’extrémité de ladite plaque collectrice,

c. un troisième bord latéral joignant une extrémité du premier bord latéral et une extrémité du deuxième bord latéral, et s’étendant selon un deuxième axe perpendiculaire au premier axe ;

[0017] - la zone de guidage se situe au moins en partie en dehors d’un ou de compartiments de passage du fluide de la boîte collectrice ;

[0018] - l’orifice d’indexage comporte des parois de rétrécissement destinée à réduire une ouverture de ladite partie de fond de l’orifice d’indexage sur l’extérieur ; s

[0019] - l’orifice d’indexage comporte une première paroi de rétrécissement s’étendant selon le deuxième axe et reliant le premier bord latéral à la première paroi oblique, l’orifice d’indexage comportant une deuxième paroi de rétrécissement s’étendant selon le deuxième axe et reliant le deuxième bord latéral à la deuxième paroi oblique, les parois obliques reliant le bord d’extrémité aux parois de rétrécissement.

[0020] Il est prévu dans en second lieu, un échangeur de chaleur comprenant une boîte collectrice tel que précédemment décrit.

[0021] 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 :

- [fig.l] : la figure 1 est une vue en perspective d’un échangeur de chaleur comprenant une boîte collectrice selon l’invention ;

- [fig.2] : la figure 2 est une vue en perspective d’un support de brides ;

- [fig.3] : la figure 3 est une vue de dessus en deux dimensions, d’une extrémité d’une plaque collectrice selon l’invention ;

- [fig.4] : la figure 4 est une vue de dessus en deux dimensions, de la plaque collectrice selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;

- [fig.5] : la figure 5 est une vue de côté en deux dimensions, de la plaque collectrice selon un troisième mode de réalisation de l’invention ;

- [fig.6] : la figure 6 est une en perspective d’une boite collectrice partiellement assemblée.

[0022] Sur la figure 1 est représentée une boite 1 collectrice montée sur 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 destinés à être parcouru par un fluide frigorigène. Les faisceaux 3 sont positionnés l’un derrière l’autre de manière à être traversé successivement par un flux d’air les traversant.

[0023] Le faisceau 3 comprend des tubes dont seule une extrémité est visible sur les figures.

Les tubes sont disposés parallèlement les uns aux autres. Pour améliorer l’échange thermique, les faisceaux comprennent des intercalaires, non illustrés, disposés entre et au contact de deux tubes voisins dans le même faisceau 3.

[0024] La boite 1 collectrice comprend :

- une plaque 4 collectrice,

- un couvercle 5, et

- un support 6 de brides.

[0025] La boîte 1 collectrice comprend également un tube 32 de répartition du fluide. Le tube de répartition s’étend dans un compartiment 33 répartiteur, depuis le support 6 de brides situé à une extrémité de la boîte 1 collectrice jusqu’à une paroi 34fbride de fermeture située à une extrémité opposée de la boîte 1 collectrice. Le tube de répartition est relié fluidiquement au support de brides de sorte à répartir le fluide dans la boîte 1 collectrice. Ainsi le tube de répartition comprend des trous (non représentés) reliés fluidiquement aux tubes du faisceau 3.

[0026] Dans la suite de la description, on adoptera par convention et à titre non limitatif, des orientations longitudinale, verticale, transversale en référence au trièdre X, Y, Z représenté sur les figures et dans lequel l’axe Y est perpendiculaire à l’axe X et l’axe Z est perpendiculaire aux axes X et Y. Les axe X, Y, Z définissent les plans XY, XZ et YZ.

[0027] La plaque 4 collectrice se présente sous la forme d’une plaque métallique qui s’étend selon une direction d’extension représentée par l’axe X. La plaque 4 collectrice comporte des logements 7 définissant des trous 27 pour le passage d’un fluide caloporteur. De façon plus précise, les trous 27 sont destinés à recevoir les faisceaux 3 de l’échangeur 2 de chaleur.

[0028] Le support 6 de brides, illustré sur la figure 2, se présente sous la forme d’une paroi 8 d’obturation destinée à fermer le ou les compartiments définis par la boite collectrice. La paroi d’obturation est traversée par deux ouvertures 9 afin de permettre 1E passage du fluide frigorigène. Le support 6 de brides comporte des anneaux 10 de raccordements destinés à être raccordés fluidiquement à des brides 11 extérieures visibles sur la figure 1.

[0029] La paroi 8 d’obturation du support 6 de brides définit une tranche 12 délimitant le contour de ladite paroi 8 d’obturation. La paroi 8 d’obturation comporte des pions 13 d’indexage faisant saillie de la tranche 12. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, les pions 13 d’indexage présentent une forme de L ou d’un crochet particulièrement avantageuse pour pré assembler la paroi 8 d’obturation sur la plaque 4 collectrice et le couvercle 5.

[0030] La paroi 8 d’obturation comprend trois pions 13 d’indexage à savoir deux pions d’indexage 14 supérieurs située sur une face 15 supérieure de la tranche 12 et un pion d’indexage 16 inférieur situé sur une face 17 inférieure de la tranche 12. Chaque pion d’indexage 14 supérieur est ici agencé au-dessus de l’anneau 10 de raccordement. Le pion d’indexage 16 inférieur est agencé entre les anneaux 10 de raccordement.

[0031] Les pions d’indexage supérieurs sont destinés à coopérer avec le couvercle avec lequel le support de brides aura été préalablement préassemblé. Pour cela le couvercle pourra présenter des orifices de contour fermé, le pré assemblage du support de brides sur le couvercle ne présentant pas ou peu de difficultés de manipulation.

[0032] La plaque 4 collectrice comporte un orifice 18 d’indexage pratiqué dans une zone 19 d’extrémité de ladite plaque 4 collectrice. Sur la figure 3, la zone 19 d’extrémité est hachurée. La zone d’extrémité est destinée à se trouver pour partie en vis-à-vis du support 6 de brides, et de part et d’autre du support 6 de brides à l’intérieur et à l’extérieur du ou des compartiments 35 définis par la boîte collectrice. La zone 19 d’extrémité s’étend depuis un bord 20 d’extrémité de la plaque 4 collectrice. Le bord 20 d’extrémité s’étend selon l’axe Y.

[0033] Le support 6 de brides est rapporté et préassemblé sur la plaque 4 collectrice de sorte que la face 17 inférieure de la tranche 12 soit en vis-à-vis de la zone 19 d’extrémité et que le pion d’indexage 16 inférieur soit inséré dans l’orifice 18 d’indexage.

[0034] Le pion d’indexage présente une section transversale qui suit au moins en partie le contour de l’orifice d’indexage, avec un léger jeu.

[0035] De façon préférentielle, le pion d’indexage 16 inférieur selon l’invention est situé dans une partie médiane du support 6 de brides de façon indépendante de la présence et de la localisation des éventuels autres pions d’indexage.

[0036] L’orifice 18 d’indexage comporte une pluralité de bords 21 latéraux. Les bords 21 latéraux définissent un contour ouvert discontinu ainsi qu’on peut le voir sur les figures 3 à 5. L’orifice 18 d’indexage est ainsi ouvert latéralement sur l’extérieur au niveau du bord 20 d’extrémité de la plaque collectrice.

[0037] De manière plus précise, l’orifice 18 d’indexage présente en vue de dessus, dans le plan XZ, trois bords 21 latéraux respectivement :

[0038] - un premier bord 22 latéral,

[0039] - un deuxième bord 23 latéral, et

[0040] - un troisième bord 24 latéral.

[0041] Le premier bord 22 latéral s’étend selon l’axe X. Le premier bord 22 latéral est sensiblement perpendiculaire au bord 20 d’extrémité de la plaque 4 collectrice.

[0042] Le deuxième bord 23 latéral s’étend, à l’instar du premier bord 22 latéral, selon l’axe X. Ainsi le deuxième bord 23 latéral est sensiblement parallèle au premier bord 22 latéral et sensiblement perpendiculaire au bord 20 d’extrémité.

[0043] Le troisième bord 24 latéral s’étend selon le plan Y. Le troisième bord 24 latéral est sensiblement perpendiculaire au premier bord 22 latéral et au deuxième 23 bord latéral.

[0044] Ainsi qu’on peut le voir sur les figures, l’orifice 18 d’indexage présente en vue de dessus, c’est-à-dire dans le plan XY, une forme sensiblement carrée, avec un bord ouvert. La forme peut tout aussi bien être rectangulaire, avec un bord ouvert.

[0045] Dans le premier mode de réalisation représenté sur la figure 3, l’orifice 18 d’indexage s’apparente à une encoche pratiquée depuis le bord 20 d’extrémité dans la plaque 4 collectrice.

[0046] Les deuxième et troisième modes de réalisation représentés respectivement sur les figures 4 et 5 comportent une zone 25 de guidage. La zone 25 de guidage est située entre l’orifice 18 d’indexage et le bord 20 d’extrémité. La zone 25 de guidage est délimitée latéralement, selon l’axe Y, par une première paroi 26 oblique et une deuxième paroi 27 oblique.

[0047] La zone 25 de guidage est située entre une partie 31 de fond de l’orifice 18 d’indexage et le bord 20 d’extrémité. La zone 25 de guidage permet de guider le pion d’indexage 16 inférieur du support 6 de brides, vers la partie 31 de fond.

[0048] La zone 25 de guidage se situe au moins en partie en dehors d’un ou des compartiments 35.

[0049] La première paroi 26 oblique forme avec le premier bord 22 latéral, un premier angle a compris entre X et X degrés, de préférence X degrés. La deuxième paroi 27 oblique forme avec le deuxième bord 23 latéral, un deuxième angle β sensiblement égal au premier angle a. Ces angles confèrent un meilleur guidage du pion d’indexage 16 inférieur en ce que ledit guidage n’est pas brutal.

[0050] La première paroi 26 oblique forme avec le bord 20 d’extrémité, un troisième angle γ compris entre X et X degrés, de préférence X degrés. La deuxième paroi 27 oblique forme avec le bord d’extrémité 20 un quatrième angle Δ sensiblement identique au troisième angle γ. Ces angles permettent d’ouvrir au maximum la zone de guidage afin qu’il soit aisé d’insérer le pion d’indexage 16 inférieur à l’intérieur de l’orifice 18 d’indexage.

[0051] La première paroi 26 oblique relie le premier bord 22 latéral au bord 20 d’extrémité. La deuxième paroi 27 oblique relie le deuxième bord 23 latéral au bord 20 d’extrémité.

[0052] Dans le troisième mode de réalisation représenté sur la figure 5, l’orifice comporte des parois 28, 29 de rétrécissement. Les parois 28, 29 de rétrécissement réduisent l’ouverture de l’orifice 18 d’indexage sur l’extérieur. Ceci permet avantageusement d’insérer le pion d’indexage 16 inférieur du support 6 de brides en force, le pion d’indexage 16 inférieur ne peut alors pas ressortir de l’orifice 18 d’indexage.

[0053] L’orifice 18 d’indexage comporte une première paroi 28 de rétrécissement qui s’étend selon l’axe Z. La première paroi 28 de rétrécissement relie le premier bord 22 latéral à la première paroi 26 oblique. L’orifice 18 d’indexage comporte, en outre, une deuxième paroi 29 de rétrécissement. La deuxième paroi 29 de rétrécissement s’étend selon l’axe Z, sensiblement au même niveau, selon l’axe X, que la première paroi 28 de rétrécissement. La deuxième paroi 29 de rétrécissement relie le deuxième bord 23 latéral à la deuxième paroi 27 oblique. Les parois obliques 26, 27 relient le bord 20 d’extrémité aux parois 28, 29 de rétrécissement. Un tel mode de réalisation pourra permettre un effet d’encliquetage du pion d’indexage 16 inférieur dans l’orifice 18 d’indexage.

Claims

Revendications [Revendication 1] Boîte (1) collectrice pour un échangeur (2) de chaleur comprenant une plaque (4) collectrice munie d’une pluralité de trous pour le passage d’un fluide caloporteur et un support (6) de brides comprenant au moins un pion (16) d’indexage à la plaque (4) collectrice, la plaque (4) collectrice comprenant au moins un orifice (18) d’indexage destiné à loger le pion (16) d’indexage du support (6) de brides, ledit orifice (18) d’indexage ayant une pluralité de bords (21) latéraux définissant un contour discontinu, de sorte que ledit orifice (18) d’indexage est ouvert latéralement sur l’extérieur au niveau d’un bord (20) d’extrémité de la plaque (4) collectrice. [Revendication 2] Boîte (1) collectrice selon la revendication 1, dans laquelle le pion (16) d’indexage présente une section transversale suivant au moins en partie le contour de l’orifice (18) d’indexage, avec un léger jeu. [Revendication 3] Boîte (1) collectrice selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le pion (16) d’indexage est en forme de crochet. [Revendication 4] Boîte (1) collectrice selon l’une des revendications 2 ou 3, dans laquelle la section transversale du pion est sensiblement rectangulaire et l’orifice (18) d’indexage comporte : a. un premier bord (22) latéral qui s’étend selon un premier axe (X) longitudinal d’extension de la plaque (4) collectrice, ledit premier bord (22) latéral étant sensiblement perpendiculaire au bord (20) d’extrémité de ladite plaque (4) collectrice, b. un deuxième bord (23) latéral sensiblement parallèle au premier bord (22) latéral et sensiblement perpendiculaire au bord (20) d’extrémité de ladite plaque (4) collectrice, c. un troisième bord (24) latéral joignant une extrémité du premier bord (22) latéral et une extrémité du deuxième bord (23) latéral, et s’étendant selon un deuxième axe (Y) perpendiculaire au premier axe (X). [Revendication 5] Boîte (1) collectrice selon la revendication 4, dans laquelle la zone (25) de guidage se situe au moins en partie en dehors d’un ou de compartiments de passage du fluide de la boîte collectrice. [Revendication 6] Boîte (1) collectrice selon l’une des revendications 2 à 5, dans laquelle l’orifice (18) d’indexage comporte des parois (28, 29) de rétrécissement

destinées à réduire une ouverture de ladite partie (31) de fond de l’orifice (18) d’indexage sur l’extérieur.

[Revendication 7] Boîte (1) collectrice selon la revendication 6, dans laquelle l’orifice (18) d’indexage comporte une première paroi (18) de rétrécissement s’étendant selon le deuxième axe (Y) et reliant le premier bord (22) latéral à la première paroi (26) oblique, l’orifice (18) d’indexage comportant une deuxième paroi (29) de rétrécissement s’étendant selon le deuxième axe (Y) et reliant le deuxième bord (23) latéral à la deuxième paroi (27) oblique, les parois obliques (26, 27) reliant le bord (20) d’extrémité aux parois (28, 29) de rétrécissement.

[Revendication 8] Echangeur (2) de chaleur comprenant une boîte (1) collectrice selon l’une des revendications précédentes.