Echangeur de chaleur comportant au moins une bride pour un collecteur de cet échangeur ainsi qu'un réservoir destiné à équiper un tel échangeur
L'invention concerne un échangeur de chaleur, en particulier un condenseur d'une installation de climatisation de véhicule automobile ainsi qu'un réservoir destiné à équiper un tel échangeur.
Elle concerne plus particulièrement un échangeur de chaleur propre à être traversé par un fluide, comportant au moins une bride reliée à un collecteur de l'échangeur, ainsi qu'un faisceau pour transporter le fluide, relié au collecteur et s'étendant dans un plan.
On connaît déjà des brides de ce type utilisées en particulier pour raccorder les tubulures d'entrée et/ou de sortie à au moins un collecteur d'un condenseur dans un circuit faisant partie d'une installation de climatisation pour véhicule automobile.
On sait qu'une installation de climatisation comprend un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporâteur parcourus, dans cet ordre, par un fluide réfrigérant.
Généralement, le condenseur est placé à l'avant du véhicule, c'est-à-dire en avant du radiateur de refroidissement du moteur thermique, et il est muni d'au moins un collecteur relié d'une part à des tubulures d'entrée et de sortie du fluide dans le condenseur, et d'autre part, à un faisceau de 1'échangeur de chaleur.
La bride permet alors de raccorder le collecteur à la tubulure d'entrée et de sortie, l'une servant à l'amenée du fluide réfrigérant gazeux provenant du compresseur et l'autre
servant à l'évacuation du fluide réfrigérant condensé vers le détendeur, lesdites tubulures étant munies de moyens d'accrochage complémentaires à ceux prévus sur la bride.
Dans les dispositifs connus, la bride est obtenue soit par matriçage puis usinage, soit par extrusion puis usinage ou tout autre procédé d'élaboration, la bride étant alors brasée sur le collecteur.
De manière classique, la bride est positionnée sur le collecteur dans le plan du faisceau, c'est-à-dire qu'un axe de connexion que présente 1 'ouverture de connexion de la bride forme un angle nul ou très faible avec le plan du faisceau. Pour des raisons pratiques d'encombrement et pour d'autres, la position de la bride sur le collecteur peut devoir être différente, c'est-à-dire que l'angle de l'axe de connexion avec le plan du faisceau peut devoir être non nul.
Pour répondre à cette exigence, tout en satisfaisant les contraintes liées au brasage de la bride sur le collecteur, il est prévu des brides coudées dites "à 90°" .
De telles brides sont toutefois lourdes et de fabrication complexe.
L'invention a notamment pour but d'améliorer la situation.
Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur propre à être traversé par un fluide, comportant au moins une bride reliée à une boîte collectrice de l'échangeur, ainsi qu'un faisceau pour transporter le fluide, relié à la boîte collectrice. La boîte collectrice comporte deux parties reliées par des bords des deux parties, et la bride est reliée à la boîte collectrice dans la région de liaison de ces deux parties. Avantageusement, le faisceau s'étend dans un plan, et l'ouverture de connexion présente un axe de
connexion formant un angle sensiblement non nul avec le plan du faisceau.
Un tel échangeur offre l'avantage d'utiliser une bride sensiblement similaire aux brides droites classiques. Cela signifie à la fois une réduction des coûts et une réduction de 1 'encombrement. Cela permet de conserver la technologie de brasage classique pour relier la bride au collecteur sans néanmoins devoir utiliser une pièce spécialement prévue.
Avantageusement un bord d'une au moins des deux parties présente une ouverture de réception de la bride.
On peut prévoir que le bord de la partie qui présente l'ouverture de réception est en retrait par rapport au bord correspondant de l'autre partie, ce dernier le recouvrant dans la région de liaison et que les deux parties sont des coquilles ayant un profil sensiblement semi-circulaire, dont l'une des deux est prolongée par deux bords pinces.
De manière avantageuse, une face de la bride comporte une saillie agencée pour être logée dans l'ouverture de réception de la boîte collectrice, laquelle saillie a une forme permettant le blocage en position de la bride au niveau de cette ouverture de réception avant brasage.
Avantageusement, la bride a une forme complémentaire de celle de la boîte collectrice dans la région de l'ouverture de connexion. Cela facilite l'étanchéité de l'ensemble.
Selon un premier mode de réalisation, ladite bride est une bride d'entrée/sortie de fluide et comporte une ouverture de connexion. La boîte collectrice comporte alors une ouverture de transfert en regard de laquelle est placée l'ouverture de connexion de la bride. On peut alors prévoir que la saillie présente un enfoncement, de sorte qu'elle correspond exacte¬ ment à la portion de la boîte collectrice qui a été découpée
pour former l'ouverture de réception. Ainsi, le fluide pénétrant ou sortant de la boîte collectrice ne voit pas son écoulement être perturbé.
Dans une variante, l'angle de connexion est droit et l'ouverture de transfert est incluse dans l'ouverture de réception, la saillie présentant une découpe pour préserver l'ouverture de transfert. Ces dispositions permettent d'économiser de la place.
L'invention vise notamment un condenseur à boîte collectrice tubulaire et à tubes plats pour un circuit de climatisation de véhicule automobile présentant les caractéristiques précitées.
L'invention vise également un réservoir destiné a équiper un échangeur de chaleur propre à être traversé par un fluide , ledit échangeur comportant au moins une boite collectrice prévue en deux parties, reliées par des bords des deux parties, ainsi qu'un faisceau_j>our transporter le fluide, relié à ladite boite collectrice. Le réservoir comporte au moins une bride, ladite bride étant apte à être reliée à ladite boite collectrice dans la région de liaison de ces deux parties. Il s'agit donc d'une ou plusieurs brides conformes à celles évoquées plus haut, lesdites brides étant cette fois connectées à une bouteille avant d'être assemblées sur le collecteur de l'échangeur. Selon les cas de figures, la ou lesdites brides pourront présenter tout ou en partie des caractéristiques des brides des différents modes de réalisation de l'échangeur déjà décrit.
Un tel réservoir présente l'avantage de pouvoir être pré¬ assemblé sur ledit échangeur de chaleur en une seule opération.
L'invention vise d'ailleurs encore un tel échangeur, équipé de ladite bouteille, la ou les brides de la bouteille étant
reliées à la boite collectrice de l'échangeur dans la région de liaison de ces deux parties.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, à titre illustratif et non limitatif, qui se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est un schéma de principe d'un échangeur de chaleur à tubes plats selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue en perspective éclatée d'une boîte collectrice utilisée dans l'échangeur de chaleur de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en perspective de la figure 2 après montage ;
- la figure 4 est une vue en coupe d'une bride d'entrée et/ou de sortie de fluide pour un échangeur de chaleur de la figure
1 ;
- la figure 5 est une vue en coupe selon l'axe W de la figure 4 ;
- la figure 6 est une vue rapprochée du détail VI de la bride de la figure 5 ;
- la figure 7 est une vue en coupe schématique d'une bride montée à angle droit sur une boîte collectrice de l'échangeur de la figure 1 ; et
la figure 8 est une variante représentant une vue en coupe schématique dans laquelle la bride est montée à angle quelconque non nul et non droit sur la boîte collectrice ;
- la figure 9 est une vue d'un réservoir de liquide de refroidissement accroché à une boite collectrice d'un échangeur de chaleur ;
- la figure 10 est une vue du réservoir de liquide de refroidissement de la figure 9 ;
- la figure 11 est une vue en coupe d'une bride de raccord d'un réservoir de liquide refroidissement à un échangeur de chaleur de la figure 1 ;
On a représenté sur la figure 1 un échangeur de chaleur selon
1 ' invention comportant un faisceau de tubes plats intercalés entre deux boîtes collectrices. Cet échangeur est un conden- seur pour circuit de climatisation d'un véhicule automobile.
Le faisceau 2 est formé d'une multiplicité de tubes plats 4 disposés parallèlement les uns aux autres et alternant avec des intercalaires ondulés 6. Ces intercalaires sont formés à partir d'un feuillard métallique qui est déformé pour constituer des ondulations. Un intercalaire 6 est disposé entre deux tubes adjacents 4 et vient au contact respectif de ces deux tubes 4 par des régions d'extrémité des ondulations.
Les tubes 4 du faisceau sont insérés, à chacune de leurs extrémités, dans des ouvertures réalisées dans des plaques collectrices 8, également appelées collecteurs. Les plaques collectrices 8 sont fermées par un couvercle 9 pour consti¬ tuer des boîtes collectrices 10, par exemple des boîtes à liquide de refroidissement ou à air.
Pour créer des passes dans l'échangeur, il est nécessaire d'intégrer des cloisons 12 qui divisent les boîtes collectri¬ ces 10 en chambres séparées.
Cet échangeur est alimenté au niveau de ses boîtes collectri¬ ces 10 par deux brides 14 qui reçoivent chacune respective-
ment une tubulure d'entrée 16 et une tubulure de sortie 18 par lesquelles le fluide entre et sort de l'êchangeur.
Ce type d'échangeur est très utile pour fabriquer par exemple des condenseurs pour circuit de climatisation de véhicule automobile.
Les figures 2 et 3 sont des vues en perspective d'une boîte collectrice utilisée dans l'êchangeur de la figure 1. Cette boîte collectrice 10 est en deux parties, constituée de la plaque collectrice 8 dans laquelle s'emboîte le couvercle 9.
La plaque collectrice 8 est en aluminium et a une forme en demi-cylindre évidé. La plaque collectrice 8 a une épaisseur déterminée, et reçoit, dans l'échangeur monté, le faisceau 2 de tubes plats dans une partie inférieure du demi-cylindre indiqué par la flèche F. Pour des raisons pratiques, les ouvertures de réception des tubes de la plaque collectrice 8 ne sont pas représentées.
Le couvercle 9 est également en aluminium. Il a une forme en demi-cylindre identique à celle de la plaque collectrice 8, prolongée par deux bords de liaison 22. Les bords 22 présen¬ tent un pincement. Ce pincement permet la liaison de la plaque collectrice 8 et du couvercle 9. En effet, le cou¬ vercle peut venir recouvrir la plaque collectrice 8, grâce à leurs demi-cylindres respectifs. Simultanément, les bords 22 viennent en appui sur une paroi interne 23 de la plaque collectrice 8, grâce au pincement des bords 22.
L'un des bords 22 présente un évidement 24, ici situé à l'extrémité du couvercle 9. Cet évidement est pratiqué sur la totalité de la hauteur du bord de liaison 22, de sorte qu'il est recouvert par la plaque collectrice 8 lorsque le cou- vercle 9 s'emboîte sur celle-ci (comme on peut le voir sur la figure 3), et que l'extrémité du couvercle 9 accessible à
travers 1 'évidement 24 appartient à la partie en forme de demi-cylindre.
L'évidement 24 se prolonge par un évidement partiel 26 de la partie en forme de demi-cylindre du couvercle 9. Le rôle de cet évidement sera explicité plus loin.
La figure 4 est une vue en coupe d'une bride 14 de 1 'êchangeur de la figure 1. Selon ce mode de réalisation, on propose que les brides 14 soient des brides d'entrée et/ou de sortie de fluide.
La bride 14 comporte un corps 140 creusé d'un trou borgne 142 côte à côte avec une ouverture traversante 144.
Le trou borgne 142 est destiné à recevoir des moyens de fixation de l'êchangeur de chaleur dans son environnement.
L'ouverture 144 présente un axe W. Une partie supérieure de la bride est destinée à recevoir la tubulure d'entrée 16 ou de sortie 18 de fluide, l'ouverture 144 se rétrécissant ensuite dans une partie inférieure qui débouche du corps 140 dans la boîte collectrice 10 en 146.
Dans la partie inférieure de l'ouverture 144, près du débouchement 146, la bride 14 comporte un moyen de forme complémentaire à la paroi interne de l'évidement 24. Ce moyen pourra notamment prendre la forme d'une saillie 148 que l'on peut observer plus précisément sur les figures 5 et 6 et dont le rôle sera explicité plus loin.
Sur la figure 5 qui est vue en coupe selon l'axe W de la bride 14, on peut voir que le corps 140 de la bride 14 présente deux gradins 150 et 152 de telle sorte que l'épaisseur du corps 140 qui entoure l'ouverture 144 est sensiblement constante. L'extrémité inférieure 153 de la bride 14 a un profil sensiblement en quart de cercle dont
dépasse la saillie 148, de telle sorte que cette extrémité
153 épouse la forme du couvercle 9 et de la partie collec¬ trice 8 au niveau des bords 22 du couvercle 9. La saillie 148 présente un enfoncement 154 dont la forme est similaire à celle du pincement des bords 22 du couvercle 9.
Ce détail est notamment appréciable sur la figure 6 gui est un agrandissement de la référence VI de la figure 5. Comme on le voit sur la figure 6, la saillie 148 est munie à son extrémité 153 d'excroissances coopérant avec la paroi interne 23 du collecteur. Les excroissances dégagent deux espaces 156 et 158 entre la saillie 148 et le corps 140 de la bride dont l'épaisseur est sensiblement égale à celle du couvercle 9 et de la partie collectrice 8. La saillie 148 correspond exactement en forme et en taille à l'évidement 24 du couvercle 9. La saillie 148 permet ainsi le blocage en position de la bride 14 avant le brasage.
De même, la bride 14 est ainsi faite que l'ouverture 144 débouchant en 146 est prévue pour assurer le passage du fluide de 1 ' extérieur vers 1 ' intérieur de 1 'êchangeur et inversement .
La figure 7 montre comment la bride 14 est montée sur la boîte collectrice 10. Avant de venir emboîter le couvercle 9 sur la plaque collectrice 8, on vient poser la bride 14 au niveau de l'évidement 24 du couvercle 9, en appui sur celui- ci. La saillie 148 ayant exactement la même taille que l'évidement 24, elle "bouche" celui-ci et on vient bloquer la bride 14 en emboîtant la plaque collectrice 8 dans le trou 158 d'une part et contre le demi-cylindre du couvercle 9 d'autre part, l'espace 156 étant rempli par celui-ci en regard de l'ouverture 24.
Comme on peut le voir sur la figure 5, la saillie présente ici une encoche afin de dégager l'ouverture 146 de la bride 14, en regard de l'évidement partiel 26. L'évidement
partiel 26 permet d'améliorer le flux du fluide débouchant en
146 vers la boîte collectrice 10 et inversement.
Ceci est dû au fait que la bride forme ici un angle de 90° avec le plan du faisceau 2. Dans cette forme de réalisation, la saillie 148 de la bride 14 et l'ouverture 144 qui permet la connexion à la boîte collectrice 10 sont liées.
En effet, comme on le voit sur la figure 8, si la bride fait un angle non nul et non droit avec le plan du faisceau 2, la saillie 148 de la bride 14 et 1 'évidément 24 du couvercle 9 restent inchangés, mais l'on prévoit un autre évidement 200 à l'angle a choisi dans le demi-cylindre du couvercle 9 et l'on place l'ouverture 144 de la bride en face. L'évidement partiel 26 est également déplacé pour faire face à l'ouverture 144. La saillie 148 et l'ouverture 144 sont alors indépendantes. La position de la saillie par rapport à l'axe longitudinal W dépend de la valeur de l'angle α.
Les figures 9 à 11 représentent un réservoir 220 destiné à équiper un échangeur tel que décrit plus haut . Le réservoir comporte des moyens de liaison 14 du réservoir 220 sur l'échangeur, les moyens de liaison 14 étant des brides 14 tel que décrit précédemment. Le réservoir loge habituellement des moyens de filtration pour diviser l'intérieur du réservoir en un compartiment amont qui reçoit le fluide réfrigérant condensé, non filtré, et un compartiment aval qui reçoit le fluide réfrigérant condensé et filtré. Habituellement, le réservoir loge aussi des moyens de déshydratation, par exemple une cartouche déshydratante, logée dans le compartiment amont du réservoir.
Dans l'exemple représenté, le réservoir 220 comporte trois brides 14. Une première bride 14A, située en partie supérieure du réservoir 220, est une bride d'accrochage. Les deux autres brides 14B et 14C sont situées en partie
inférieure du réservoir 220 et sont respectivement une bride de passage de fluide du collecteur de l'échangeur au réservoir et, une bride de passage du fluide du réservoir au collecteur de l'échangeur.
La ou les brides sont, par exemple, issues de matière avec le corps du réservoir. Un tel réservoir est obtenu, notamment, par extrusion du corps. Il est prévu muni d'une surépaisseur de matière, dans laquelle sont ensuite formées les brides, par usinage.
On peut imaginer diverses variantes combinant des caractéris¬ tiques de la description donnée ci-dessus, dans lesquelles notamment l'ouverture 24 n'est pas située en extrémité du couvercle mais n'importe où sur celui-ci, dans lesquelles la bride 14 comporte deux ouvertures du type 144 pour assurer l'entrée et la sortie de fluide, et dans lesquelles ces ouvertures sont placées de sorte que la bride forme un angle quelconque avec le plan du faisceau de l'échangeur de chaleur.
On notera que l'échangeur de chaleur 10 est, suite au positionnement de la bride entre les deux parties du collec¬ teur et à l'assemblage des autres pièces de l'échangeur, brasé pour assurer son assemblage.
L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit ci-dessus, mais englobe toutes les variantes que l'homme du métier saura envisager à la lumière des revendications qui suivent.