WO2007031638A1 - Boite collectrice d'un premier echangeur de chaleur contenant un deuxieme echangeur de chaleur et son procede de fabrication - Google Patents

Boite collectrice d'un premier echangeur de chaleur contenant un deuxieme echangeur de chaleur et son procede de fabrication Download PDF

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WO2007031638A1
WO2007031638A1 PCT/FR2006/002086 FR2006002086W WO2007031638A1 WO 2007031638 A1 WO2007031638 A1 WO 2007031638A1 FR 2006002086 W FR2006002086 W FR 2006002086W WO 2007031638 A1 WO2007031638 A1 WO 2007031638A1
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heat exchanger
shaped wall
lateral
plates
box according
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PCT/FR2006/002086
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Inventor
Jens-Petter Arnesen
Paul Garret
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a manifold of a first heat exchanger containing a second heat exchanger, in particular for a motor vehicle, and a method for its manufacture.
  • the manifold is thus traversed by a first fluid which exchanges heat with a second fluid which flows through the second exchanger, in order to heat or cool the second fluid.
  • the second heat exchanger is in the form of an oil cooler which has inlet and outlet pipes designed to be connected to an oil circuit, such as the oil circuit. lubricating the engine and / or the gearbox of the motor vehicle. The oil is thus cooled by the cooling fluid circulating in the manifold, therefore in the exchanger, usually the engine engine coolant.
  • the second heat exchanger is an oil cooler which is maintained and fixed in the manifold by means of oil inlet and outlet pipes which cross a sealing side of the latter.
  • first heat exchanger comprising a manifold of this kind, that is to say integrating a second heat exchanger, for example an oil cooler, poses a number of difficulties when the first Heat exchanger must be made by soldering.
  • the second integrated heat exchanger must be assembled and brazed before being mounted in the header.
  • a second heat exchanger is generally formed by an assembly of stacked plates, it is necessary for this prior brazing operation, to maintain the assembled plates together by means of a suitable clamping tool.
  • This solution therefore requires special tools for maintaining the stacked plates, as well as various operations or manipulations, and energy for the operation of the soldering furnace.
  • the second heat exchanger in a second operation, must be placed inside the header and held in position by appropriate means.
  • This second brazing operation therefore also requires tooling and energy for the operation of the brazing furnace.
  • the object of the invention is in particular to overcome the aforementioned drawbacks. It aims in particular to provide a header of a first heat exchanger, containing a second integrated heat exchanger, wherein the manifold and the second heat exchanger can be assembled by soldering in a single operation.
  • the invention also aims to provide such a manifold that does not require special tools to ensure the maintenance of the second heat exchanger during the brazing operation.
  • the invention is particularly intended to provide a header housing an oil cooler.
  • the invention proposes a collecting box of the type defined in the introduction, in which the collecting box comprises a U-shaped wall, made of metal, having a bottom and two lateral wings, in which the second heat exchanger comprises a series of stacked plates made of metal and held together between the lateral wings of the header by intrinsic holding means of the manifold.
  • the stacked plates forming the second heat exchanger are held together between the lateral wings of the manifold by intrinsic holding means of the manifold, without the need to use a particular tool.
  • intrinsic holding means holding means constituted by elements or parts of the header.
  • the header and the second heat exchanger can be brazed in one operation, at the same time as the rest of the first heat exchanger.
  • the header and the second heat exchanger are assembled by one or more joints or brazing lines made at the same time, at the same time as the brazing of the elements to be assembled / fixed of the first heat exchanger, which guarantees a resistance optimum mechanics to this brazed set.
  • the collector boxes / exchangers of this type in the prior art are formed at least in two stages.
  • the brazing lines, or brazing, in particular the second exchanger undergo two brazing which typically causes a deterioration in the brazing quality of the second exchanger may lead to leaks at the junctions between the parts of the two exchangers.
  • the brazing of all the elements is performed only once and the fasteners of the elements constituting each of the exchangers and the fittings of the exchangers between them do not require any additional welding.
  • the second heat exchanger comprises fluid inlet and outlet pipes passing through at least one of the lateral wings of the manifold.
  • the holding means are formed at least in part by a metal cover disposed opposite the bottom of the U-shaped wall and cooperating with the lateral wings of the U-shaped wall for maintain with a given spacing.
  • the metal cover comprises two grooves adapted to receive respective end edges of the side wings of the U-shaped wall.
  • the holding means are formed at least in part by the fluid inlet and outlet pipes of the second heat exchanger, these pipes being arranged to pass through the respective lateral wings of the U-shaped wall
  • each of the fluid inlet and outlet pipes passes through aligned openings of the lateral wings of the U-shaped wall and comprises a flange bearing against one of the lateral wings and an end deformed to take support against the other side wing.
  • the invention advantageously provides that spacing means are arranged between each side wing of the U-shaped wall and an end plate of the second heat exchanger, to allow the circulation of a fluid between the lateral wings and the plates. end of the second heat exchanger.
  • these spacing means comprise reliefs formed projecting on an inner face of the side wing of the U-shaped wall. In another embodiment, these spacing means comprise reliefs formed projecting on an outer face of an end plate of the second heat exchanger.
  • these spacing means comprise at least one spacer interposed between the side wing of the U-shaped wall and the end plate of the second heat exchanger.
  • the plates of the second heat exchanger are grouped in pairs to delimit fluid circulation slats, while the fluid inlet and outlet pipes are arranged to communicate with the slats. fluid circulation.
  • the U-shaped wall of the first heat exchanger and the plates of the second heat exchanger are assembled by soldering.
  • the bottom of the U-shaped wall advantageously has openings for receiving the tube ends of the first heat exchanger.
  • the header is arranged to be traversed by a cooling liquid
  • the second heat exchanger is an oil cooler arranged to be traversed by an oil to be cooled.
  • the invention in another aspect, relates to a method of manufacturing a collecting box as defined above, which comprises the following operations: a) preparing a U-shaped wall made of metal and having a bottom and two lateral wings; b) preparing a second heat exchanger comprising a series of stacked plates made of metal; c) introducing the second heat exchanger inside the U-shaped wall so that the stacked plates are held together and compressed between the side wings; and d) assembling the U-wall and the plates of the second heat exchanger by soldering in a single operation.
  • step b) comprises the preparation of a second heat exchanger comprising a series of stacked plates arranged in pairs.
  • the operation c) comprises an operation of passing fluid inlet and outlet pipes of the second heat exchanger through at least one of the lateral wings.
  • the operation c) advantageously comprises an operation d) of introducing the second heat exchanger, without its fluid inlet and outlet pipes, inside the U-shaped metal wall, followed by an operation c2) of introducing each of the fluid inlet and outlet manifolds through openings in the two lateral wings.
  • the operation c2) consists in providing tubings each having a support flange located at a distance from one end, introducing each tubing through an opening of a lateral wing until the end of the tubing protrudes from an opening of the other side wing and to deform this end by punching or crimping.
  • Operation c2) is advantageously followed by an operation c3) of closing the U-shaped wall with a cover.
  • operation c) of introduction of the second heat exchanger the ends of the tubes of the bundle, which have previously been introduced into the openings of the header, are deformed by Agonflage ⁇ to expand them outwardly, which has the function of to conform them, but also to keep them in position with respect to the collecting box.
  • FIG. 1 is a front view of a heat exchanger of which one of the manifolds contains a second heat exchanger, in the example an oil cooler, according to the invention
  • FIG. 2 is a partial side view of the header box, the lid of which has been partially removed;
  • FIG. 3 is a sectional view along the line III-III of Figure 2;
  • Figure 4 is a view similar to Figure 3 in an alternative embodiment
  • FIG. 5 is a front view of an end plate of the oil cooler, provided with spacing reliefs;
  • FIG. 6 is a partial sectional view of the manifold, the cutting plane passing through the axis of the inlet and outlet pipes of oil;
  • FIG. 7 is an end view of the tubing of FIG. 6.
  • FIG. 1 shows a first heat exchanger 10 having a beam 12 disposed between two boxes
  • the beam 12 is composed of a plurality of flat tubes 18 between which corrugated dividers 20 forming heat exchange fins are arranged.
  • the manifolds 16 and 14 are, in the example, respectively provided with an inlet pipe 22 and an outlet pipe 24 for a cooling fluid flowing through the heat exchanger 10.
  • the manifold 14 houses a second heat exchanger 26, in the example an oil cooler, shown in phantom.
  • the oil cooler 26 comprises an inlet pipe 28 and an outlet pipe 30 which pass through the header box 14 and which are intended to be connected to an oil circuit (not shown) such as for example an oil circuit. lubricating and / or gearbox oil of a motor vehicle.
  • the heat exchanger 10 is in the form of a cooling radiator of a motor vehicle engine. It is then traversed by a cooling fluid usually consisting of the engine coolant.
  • the oil can be cooled by heat exchange with the coolant circulating in the heat exchanger 10.
  • the manifold 14 comprises a U-shaped wall 32, made of metal, for example aluminum, which has a generally flat bottom 34 and two lateral flanges 36, 38, also of generally flat shape, extending parallel to each other. Through the flange 26 open the outlet pipe 24 of the cooling fluid and the pipes 28 and 30 inlet and outlet of the oil to be cooled. In the bottom 34 of the U-shaped wall 32, elongated openings 40 are provided for respectively receiving the ends of the tubes 18 of the first heat exchanger 10.
  • FIG. 2 shows the inlet pipe 28 of the oil to be cooled.
  • This tubing passes through the lateral flange 36 and feeds the oil cooler 26, which is formed of a series of stacked plates 42, also made of metal, for example aluminum.
  • These stacked plates are held together between the lateral flanges 36, 38 of the manifold by intrinsic holding means of the manifold, that is to say, mainly by the combined action of the lateral flanges 36 and 38.
  • the latter define a dimension interval D (FIG. 2) which substantially corresponds to the height of the oil cooler, in the direction of the stacking of the plates 42.
  • the structure of the oil cooler 26 will not be described in detail, as it is a plate heat exchanger whose technology is generally known.
  • each of the plates 42 has a boss 44, the respective bosses of two plates vis-à-vis each forming an inlet or outlet chamber for the oil to cool.
  • the oil inlet pipe 28 comprises a flange 46 bearing on the outside of the lateral flange 36 and an opposite end 48, which protrudes from the flange 38 and is crimped on it to help maintain the stack of plates in a tight configuration between the lateral wings 36 and 38. It is the same for the oil outlet pipe 30.
  • the pipes 28 and 30 constitute holding means and these pipes are arranged to pass through the respective lateral flanges 36 and 38 of the U-shaped wall 32.
  • the manifold 14 is closed, opposite its bottom 34, by a metal cover 50 having a shaped wall 52 having two grooves 54 and 56 adapted to receive respective end edges 58 and 60 of the lateral wings 36 and 38 , as seen better on the section of Figure 3.
  • the metal cover is also a means of maintaining the stack of plates 42 between the wings 36 and 38.
  • the oil cooler 26 has two end plates 42a and 42b respectively located near the wings 36 and 38, the inner side thereof.
  • spacing means are provided. They comprise here reliefs 62 formed projecting on an inner face of the lateral wing 36 or 38.
  • Each of the wings 36 and 38 comprises in the example three reliefs 62 having the shape of ribs parallel to each other (FIG. 1) which project inside the manifold to each time press on an end plate 42 a or 42b, as also seen in Figure 3.
  • the raised ribs 62 are replaced by shims 64 in the form of flat bars 64 which are each inserted between an end plate and the corresponding wing.
  • the spacing means are formed by reliefs 66 formed projecting on an outer face of an end plate 42a or 42b, these two plates being identical.
  • the reliefs 66 are formed here by small circular base pads which at the same time contribute to promoting the disturbance of the oil in the oil cooler.
  • FIG. 6 shows in section a portion of the manifold with the oil inlet pipe 28. It can be seen that the pipe 28 crosses respectively two openings 68, 70 aligned, in the example of circular shape, formed respectively through wings 36 and 38. It is also seen that the flange 46 of the tubing bears on the outside of the flange 36, while its end 48 projects outside the opposite flange 38.
  • the end 48 of the tubing is provided with a closure cap
  • the tubing 28 has at least one cutout 74 for supplying oil to the blades of the oil cooler.
  • the end 48 of the tubing, as well as the closure cap 72 are crimped, as can also be seen in FIG. 7, to contribute to maintaining the wings 36 and 38 in a configuration able to grip the stack of plates 42.
  • the crimping is obtained by three external crimps 76 disposed substantially at 12OE from each other and by three internal crimps 78 also arranged at 120E from each other and angularly offset with respect to the external crimps 76.
  • the inner crimps provide compression against the closure cap 72, while the outer crimps provide compression against the flange 38 of the U-shaped wall 32.
  • the method of manufacturing or assembling the header box 14 and the second heat exchanger 26 (oil cooler) essentially comprises the following operations:
  • the plates are suitably positioned so that the respective openings of the bosses coincide with the axis defined each time by the aligned openings of the wings 36 and 38.
  • this operation c) comprises first an operation d) which consists of introducing the oil cooler, without its inlet and outlet pipes, inside the U-shaped wall.
  • an operation c2) is carried out, which consists in introducing each of the inlet pipes 28 and 30 through the openings 68 and 70 respectively provided in the lateral wings 36 and 38.
  • the manifold 16 is similarly constructed except that it does not house an oil cooler and has only one inlet manifold
  • the manifold 16 may be of different size from the manifold 14. In particular it may be smaller in size because it does not house the second heat exchanger. heat, which allows a gain of space and material.
  • the ends of the tubes previously introduced into the openings 40 of the manifold 14 undergo an inflation operation before the operation c) introduction of the second heat exchanger and before closing the manifold by the lid.
  • a similar inflation operation is performed on the ends of the tubes received in the openings of the manifold 16.
  • all the elements composing the heat exchanger that is to say the tubes 18 and the corrugated inserts 20 that make up the beam 12, the manifold 14 and the second heat exchanger 26 (cooler oil), as well as the manifold 16 can be joined together and then be brazed each other, in a single operation, by passing through a suitable brazing furnace.
  • the heat exchanger thus assembled is advantageously arranged flat on a conveyor which moves the heat exchanger through the furnace.
  • the brazing operation is carried out in a manner known per se. It may be advantageous to provide the plates 42 of the oil cooler are provided beforehand with a brazing flux, for example applied by spraying.
  • the invention is not limited to the embodiment described above by way of example and extends to other variants, as long as the stacked plates of the second heat exchanger are held between the wings of the header by intrinsic means to the manifold, without using special tools.
  • the fluid inlet and outlet pipes of the second heat exchanger may alternatively pass only one of the lateral wings of the U-shaped wall.
  • the invention finds particular application to heat exchangers for motor vehicles, wherein the second heat exchanger is an oil cooler arranged to cool the lubricating oil and / or the gearbox oil of a vehicle automobile.
  • the invention finds particular interest in the cooling of automatic gearboxes.
  • the second heat exchanger can be traversed by a fluid, other than an oil, which is either heated or cooled by the fluid flowing through the header.

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Abstract

La présente invention concerne une boîte collectrice d'un premier échangeur de chaleur, contenant un deuxième échangeur de chaleur, caractérisée en ce que la boîte collectrice (14) comprend une paroi en U (32), réalisée en métal, présentant un fond (34) et deux ailes latérales (36, 38), en ce que le deuxième échangeur de chaleur (26) comprend une série de plaques empilées (32) réalisées en métal et maintenues assemblées entre les ailes latérales (36, 38) de la boîte collectrice par des moyens de maintien intrinsèques de la boîte collectrice.

Description

Boîte collectrice d'un premier échanqeur de chaleur contenant un deuxième échanqeur. de chaleur et son procédé de fabrication
. L'invention concerne une boîte collectrice d'un premier échangeur de chaleur contenant un deuxième échangeur de chaleur, en particulier pour véhicule automobile, ainsi qu'un procédé pour sa fabrication.
La boîte collectrice est ainsi parcourue par un premier fluide qui échange de la chaleur avec un deuxième fluide qui parcourt le deuxième échangeur, afin de réchauffer ou de refroidir ce deuxième fluide.
On connaît déjà des boîtes collectrices de ce genre qui font habituellement partie d'un radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile. Dans une application particulière, le deuxième échangeur de chaleur est réalisé sous la forme d'un refroidisseur d'huile qui comporte des tubulures d'entrée et de sortie conçues pour être raccordées à un circuit d'huile, tel que le circuit d'huile de lubrification du moteur et/ou de la boîte de vitesse du véhicule automobile. L'huile se trouve ainsi refroidie par le fluide de refroidissement qui circule dans la boîte collectrice, donc dans l'échangeur, habituellement le liquide de refroidissement du moteur du véhicule.
Dans une solution connue de l'art antérieur, convenant pour une boîte collectrice moulée, le deuxième échangeur de chaleur est un refroidisseur d'huile qui est maintenu et fixé dans la boîte collectrice par des tubulures d'entrée et de sortie d'huile qui traversent à étanchéité une paroi latérale de cette dernière.
Or, on cherche de plus en plus à réaliser des échangeurs de chaleur par une technologie brasée afin d'assembler, si possible, l'ensemble des composants d'un échangeur de chaleur au cours d'une seule opération de brasage, par passage dans un four approprié. On connaît déjà des boîtes collectrices du genre précité, dans lesquelles le deuxième échangeur de chaleur est également obtenu par brasage. On peut se référer à ce sujet en particulier aux publications de brevets JP 2000/105098 et JP 11142089.
Cependant, la réalisation d'un premier échangeur de chaleur comportant une boîte collectrice de ce genre, c'est-à-dire intégrant un deuxième échangeur de chaleur, par exemple un refroidisseur d'huile, pose un certain nombre de difficultés lorsque le premier échangeur de chaleur doit être réalisé par brasage.
En effet, le deuxième échangeur de chaleur intégré doit être assemblé et brasé avant d'être monté dans la boîte collectrice. Comme un tel deuxième échangeur de chaleur est généralement formé par un assemblage de plaques empilées, il est nécessaire pour cette opération préalable de brasage, de maintenir les plaques assemblées entre elles au moyen d'un outil de serrage approprié. Cette solution nécessite donc un outillage particulier pour le maintien des plaques empilées, ainsi que diverses opérations ou manipulations, et de l'énergie pour le fonctionnement du four de brasage.
Ensuite, dans une deuxième opération, le deuxième échangeur de chaleur doit être placé à l'intérieur de la boîte collectrice et maintenu en position par des moyens appropriés. Cette deuxième opération de brasage nécessite donc également un outillage et de l'énergie pour le fonctionnement du four de brasage. Il existe en outre le risque que le deuxième échangeur de chaleur subisse un Adébrasage© au cours de l'opération de brasage.
L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités. Elle vise en particulier à procurer une boîte collectrice d'un premier échangeur de chaleur, contenant un deuxième échangeur de chaleur intégré, dans laquelle la boîte collectrice et le deuxième échangeur de chaleur peuvent être assemblés par brasage en une seule opération.
L'invention vise encore à procurer une telle boîte collectrice qui ne nécessite pas d'outillage particulier pour assurer le maintien du deuxième échangeur de chaleur lors de l'opération de brasage.
Elle vise encore à procurer une telle boîte collectrice qui convient tout particulièrement aux échangeurs de chaleur en aluminium, tels que ceux utilisés dans les véhicules automobiles. A cet égard, l'invention vise tout particulièrement à réaliser une boîte collectrice logeant un refroidisseur d'huile.
L'invention propose à cet effet une boîte collectrice du type défini en introduction, dans laquelle la boîte collectrice comprend une paroi en U, réalisée en métal, présentant un fond et deux ailes latérales, dans laquelle le deuxième échangeur de chaleur comprend une série de plaques empilées réalisées en métal et maintenues assemblées entre les ailes latérales de la boîte collectrice par des moyens de maintien intrinsèques de la boîte collectrice.
Ainsi, les plaques empilées formant le deuxième échangeur de chaleur sont maintenues assemblées entre les ailes latérales de la boîte collectrice par des moyens de maintien intrinsèques de la boîte collectrice, sans qu'il soit nécessaire de faire appel à un outillage particulier.
Par l'expression "moyens de maintien intrinsèques", on entend désigner des moyens de maintien constitués par des éléments ou parties de la boîte collectrice.
II en résulte que la boîte collectrice et le deuxième échangeur de chaleur peuvent être brasés en une seule opération, en même temps que le reste du premier échangeur de chaleur. Ainsi, la boîte collectrice et le deuxième échangeur de chaleur sont assemblés par une ou plusieurs joints ou lignes de brasage réalisées au même instant, en même temps que le brasage des éléments à assembler/fixer du premier échangeur de chaleur, ce qui garantit une résistance mécanique optimum à cet ensemble brasé.
En effet, les boîtes collectrices/échangeurs de ce type dans l'art antérieur sont formés au moins en deux temps. Tout d'abord le deuxième échangeur, classiquement un refroidisseur d'huile, est assemblé à l'extérieur de la boîte collectrice puis inséré dans la boîte collectrice pour que cette dernière soit entièrement brasée. En faisant ainsi, les lignes de brasage, ou brasure, en particulier du deuxième échangeur subissent deux brasages ce qui provoque classiquement une dégradation de la qualité du brasage du second échangeur pouvant mener à des fuites aux jonctions entre les pièces des deux échangeurs.
Dans l'échangeur de l'invention, comportant au moins un deuxième échangeur intégré dans l'une de ses boîtes collectrices, le brasage de l'ensemble des éléments n'est effectué qu'une seule fois et les fixations des éléments constituant chacun des échangeurs et les fixations des échangeurs entre eux ne nécessitent aucune soudure complémentaire.
Cela évite ainsi d'effectuer un brasage préalable du deuxième échangeur de chaleur avec les inconvénients mentionnés plus haut.
De préférence, le deuxième échangeur de chaleur comprend des tubulures d'entrée et de sortie de fluide traversant l'une au moins des ailes latérales de la boîte collectrice.
L'invention envisage différentes possibilités pour les moyens de maintien. Dans une première forme de réalisation de l'invention, les moyens de maintien sont formés au moins en partie par un couvercle métallique disposé à l'opposé du fond de la paroi en U et coopérant avec les ailes latérales de la paroi en U pour les maintenir avec un espacement donné.
De préférence, le couvercle métallique comprend deux gorges propres à recevoir des bords d'extrémité respectifs des ailes latérales de la paroi en U.
Dans une deuxième forme de réalisation de l'invention, les moyens de maintien sont formés au moins en partie par les tubulures d'entrée et de sortie de fluide du deuxième échangeur de chaleur, ces tubulures étant aménagées pour traverser les ailes latérales respectives de la paroi en U.
II est avantageux, en ce cas, que chacune des tubulures d'entrée et de sortie de fluide traverse des ouvertures alignées des ailes latérales de la paroi en U et comporte une collerette prenant appui contre l'une des ailes latérales et une extrémité déformée pour prendre appui contre l'autre aile latérale.
L'invention prévoit avantageusement que des moyens d'espacement sont agencés entre chaque aile latérale de la paroi en U et une plaque d'extrémité du deuxième échangeur de chaleur, cela pour permettre la circulation d'un fluide entre les ailes latérales et les plaques d'extrémité du deuxième échangeur de chaleur.
Dans une forme de réalisation, ces moyens d'espacement comprennent des reliefs formés en saillie sur une face interne de l'aile latérale de la paroi en U. Dans une autre forme de réalisation, ces moyens d'espacement comprennent des reliefs formés en saillie sur une face externe d'une plaque d'extrémité du deuxième échangeur de chaleur.
Dans une autre forme de réalisation encore, ces moyens d'espacement comprennent au moins une cale interposée entre l'aile latérale de la paroi en U et la plaque d'extrémité du deuxième échangeur de chaleur.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les plaques du deuxième échangeur de chaleur sont regroupées par paires pour délimiter des lames de circulation de fluide, tandis que les tubulures d'entrée et de sortie de fluide sont agencées pour communiquer avec les lames de circulation de fluide.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la paroi en U du premier échangeur de chaleur et les plaques du deuxième échangeur de chaleur sont assemblées par brasage.
Le fond de la paroi en U comporte avantageusement des ouvertures pour recevoir les extrémités de tubes du premier échangeur de chaleur.
Dans une application préférentielle, la boîte collectrice est agencée pour être traversée par un liquide de refroidissement, tandis que le deuxième échangeur de chaleur est un refroidisseur d'huile agencé pour être traversé par une huile à refroidir.
Sous un autre aspect, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une boîte collectrice telle que définie précédemment, lequel comprend les opérations suivantes : a) préparer une paroi en U réalisée en métal et présentant un fond et deux ailes latérales ; b) préparer un deuxième échangeur de chaleur comportant une série de plaques empilées réalisées en métal ; c) introduire le deuxième échangeur de chaleur à l'intérieur de la paroi à profil en U en sorte que les plaques empilées soient maintenues assemblées et comprimées entre les ailes latérales ; et d) assembler la paroi en U et les plaques du deuxième échangeur de chaleur par brasage en une seule opération.
Dans une forme de réalisation préférentielle, l'opération b) comporte la préparation d'un deuxième échangeur de chaleur comportant une série de plaques empilées disposées par paires.
Dans une réalisation avantageuse, l'opération c) comporte une opération consistant à faire passer des tubulures d'entrée et de sortie de fluide du deuxième échangeur de chaleur au travers de l'une au moins des ailes latérales.
En ce cas, l'opération c) comporte avantageusement une opération d) consistant à introduire le deuxième échangeur de chaleur, dépourvu de ses tubulures d'entrée et de sortie de fluide, à l'intérieur de la paroi métallique à profil en U, suivie par une opération c2) consistant à introduire chacune des tubulures d'entrée et de sortie de fluide au travers d'ouvertures aménagées dans les deux ailes latérales.
A cet effet, on prévoit avantageusement que l'opération c2) consiste à prévoir des tubulures présentant chacune une collerette d'appui située à distance d'une extrémité, à introduire chaque tubulure par une ouverture d'une aile latérale jusqu'à ce que l'extrémité de la tubulure dépasse d'une ouverture de l'autre aile latérale et à déformer cette extrémité par poinçonnage ou sertissage.
L'opération c2) est avantageusement suivie par une opération c3) consistant à fermer la paroi en U par un couvercle. Avant l'opération c) d'introduction du deuxième échangeur de chaleur, les extrémité des tubes du faisceau, qui ont préalablement été introduites dans les ouvertures de la boîte collectrice, sont déformées par Agonflageθ pour les dilater extérieurement, ce qui a pour fonction de les re- conformer, mais aussi de les maintenir en position par rapport à la boîte collectrice.
Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue de face d'un échangeur de chaleur dont l'une des boîtes collectrices contient un deuxième échangeur de chaleur, dans l'exemple un refroidisseur d'huile, conformément à l'invention ;
- la figure 2 est une vue latérale partielle de la boîte collectrice dont le couvercle a été enlevé partiellement ;
- la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne Ill-lll de la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 dans une variante de réalisation ;
- la figure 5 est une vue de face d'une plaque d'extrémité du refroidisseur d'huile, munie de reliefs d'espacement ;
- la figure 6 est une vue partielle en coupe de la boîte collectrice, le plan de coupe passant par l'axe des tubulures d'entrée et de sortie d'huile ; et
- la figure 7 est une vue d'extrémité de la tubulure de la figure 6.
On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente un premier échangeur de chaleur 10 comportant un faisceau 12 disposé entre deux boîtes collectrices 14 et 16. Le faisceau 12 est composé d'une pluralité de tubes plats 18 entre lesquels sont disposés des intercalaires ondulés 20 formant ailettes d'échange de chaleur.
Les boîtes collectrices 16 et 14 sont, dans l'exemple, munies respectivement d'une tubulure d'entrée 22 et d'une tubulure de sortie 24 pour un fluide de refroidissement parcourant Péchangeur de chaleur 10.
La boîte collectrice 14 loge un deuxième échangeur de chaleur 26, dans l'exemple un refroidisseur d'huile, représenté en traits interrompus. Le refroidisseur d'huile 26 comporte une tubulure d'entrée 28 et une tubulure de sortie 30 qui traversent la boîte collectrice 14 et qui sont destinées à être reliées à un circuit d'huile (non représenté) comme par exemple un circuit d'huile de lubrification et/ou d'huile de boîte de vitesse d'un véhicule automobile.
Dans l'exemple, l'échangeur de chaleur 10 est réalisé sous la forme d'un radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile. Il est alors parcouru par un fluide de refroidissement constitué habituellement par le liquide de refroidissement du moteur.
Ainsi, l'huile peut être refroidie par échange thermique avec le liquide de refroidissement qui circule dans l'échangeur de chaleur 10.
On se réfère maintenant aux figures 2 et 3 pour décrire plus particulièrement la structure de la boîte collectrice 14 et du refroidisseur d'huile 26.
La boîte collectrice 14 comprend une paroi en U 32, réalisée en métal, par exemple en aluminium, qui présente un fond 34 généralement plat et deux ailes latérales 36, 38, également de forme généralement plane, s'étendant parallèlement entre elles. Au travers de l'aile 26 débouchent la tubulure de sortie 24 du fluide de refroidissement ainsi que les tubulures 28 et 30 d'entrée et de sortie de l'huile à refroidir. Dans le fond 34 de la paroi en U 32, sont aménagées des ouvertures 40 de forme allongée pour recevoir respectivement les extrémités des tubes 18 du premier échangeur de chaleur 10.
On aperçoit sur la figure 2 la tubulure 28 d'entrée de l'huile à refroidir. Cette tubulure traverse l'aile latérale 36 et alimente le refroidisseur d'huile 26, lequel est formé d'une série de plaques empilées 42, également réalisées en métal, par exemple en aluminium. Ces plaques empilées sont maintenues assemblées entre les ailes latérales 36, 38 de la boîte collectrice par des moyens de maintien intrinsèques de la boîte collectrice, c'est-à-dire principalement par l'action conjuguée des ailes latérales 36 et 38. Ces dernières définissent un intervalle de dimension D (figure 2) qui correspond sensiblement à la hauteur du refroidisseur d'huile, dans la direction de l'empilement des plaques 42.
La structure du refroidisseur d'huile 26 ne sera pas décrite en détail, s'agissant d'un échangeur de chaleur à plaques dont la technologie est généralement connue.
Comme on le voit plus particulièrement sur les figures 2 et 3, chacune des plaques 42 comporte un bossage 44, les bossages respectifs de deux plaques en vis-à-vis formant à chaque fois une chambre d'entrée ou de sortie pour l'huile à refroidir.
La tubulure 28 d'entrée d'huile comporte une collerette 46 prenant appui à l'extérieur de l'aile latérale 36 et une extrémité opposée 48, qui dépasse de l'aile 38 et qui est sertie sur celle-ci pour contribuer à maintenir l'empilement de plaques dans une configuration serrée entre les ailes latérales 36 et 38. Il en est de même pour la tubulure de sortie d'huile 30. Ainsi, les tubulures 28 et 30 constituent des moyens de maintien et ces tubulures sont aménagées pour traverser les ailes latérales respectives 36 et 38 de la paroi en U 32.
La boîte collectrice 14 est fermée, à l'opposé de son fond 34, par un couvercle métallique 50 comportant une paroi conformée 52 présentant deux gorges 54 et 56 propres à recevoir des bords d'extrémité respectifs 58 et 60 des ailes latérales 36 et 38, comme on le voit mieux sur la coupe de la figure 3. Ainsi, le couvercle métallique constitue aussi un moyen de maintien de l'empilage des plaques 42 entre les ailes 36 et 38.
Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, Ie refroidisseur d'huile 26 comporte deux plaques d'extrémité 42a et 42b situées respectivement près des ailes 36 et 38, du côté intérieur de ces dernières.
Pour permettre un bon échange de chaleur, il est avantageux de prévoir à chaque fois un espace entre la plaque d'extrémité 42a ou 42b et l'aile correspondante 36 ou 38.
Dans l'exemple représenté aux figures 1 à 3, des moyens d'espacement sont prévus. Ils comprennent ici des reliefs 62 formés en saillie sur une face interne de l'aile latérale 36 ou 38.
Chacune des ailes 36 et 38 comporte dans l'exemple trois reliefs 62 ayant la forme de nervures parallèles entre elles (figure 1 ) qui font saillie à l'intérieur de la boîte collectrice pour appuyer à chaque fois sur une plaque d'extrémité 42a ou 42b, comme on le voit également sur la figure 3.
Dans la variante de réalisation de la figure 4, les nervures en relief 62 sont remplacées par des cales 64 sous la forme de barrettes plates 64 qui sont à chaque fois insérées entre une plaque d'extrémité et l'aile correspondante. Dans la variante de la figure 5, les moyens d'espacement sont formés par des reliefs 66 formés en saillie sur une face externe d'une plaque d'extrémité 42a ou 42b, ces deux plaques étant identiques. Les reliefs 66 sont formés ici par des petits plots à base circulaire qui contribuent en même temps à favoriser la perturbation de l'huile dans le refroidisseur d'huile.
La figure 6 montre en coupe une partie de la boîte collectrice avec la tubulure d'entrée d'huile 28. On voit que la tubulure 28 traverse respectivement deux ouvertures 68, 70 alignées, dans l'exemple de forme circulaire, ménagée respectivement au travers des ailes 36 et 38. On voit également que la collerette 46 de la tubulure prend appui à l'extérieur de l'aile 36, tandis que son extrémité 48 dépasse à l'extérieur de l'aile opposée 38.
L'extrémité 48 de la tubulure est munie d'un bouchon de fermeture
72 pour permettre à l'huile qui est admise dans la tubulure 28 d'alimenter les lames 73 définies par les paires de plaques 42 du refroidisseur d'huile. Comme on le voit sur la figure 6, la tubulure 28 comporte au moins une découpe 74 pour alimenter en huile les lames du refroidisseur d'huile.
L'extrémité 48 de la tubulure, ainsi que le bouchon de fermeture 72 sont sertis, comme on le voit aussi sur la figure 7, pour contribuer au maintien des ailes 36 et 38 dans une configuration apte à enserrer Ia pile de plaques 42.
Comme on le voit sur la figure 7, le sertissage est obtenu par trois sertissages extérieurs 76 disposés sensiblement à 12OE les uns des autres et par trois sertissages intérieurs 78 disposés également à 120E les uns des autres et décalés angulairement par rapport aux sertissages extérieurs 76. Les sertissages intérieurs assurent une compression contre le bouchon de fermeture 72, tandis que les sertissages extérieurs assurent une compression contre l'aile 38 de la paroi en U 32. Le procédé de fabrication ou d'assemblage de la boîte collectrice 14 et du deuxième échangeur de chaleur 26 (refroidisseur d'huile) comprend essentiellement les opérations suivantes :
a) préparation de la paroi en U 32 par des opérations classiques d'emboutissage et de découpage à partir d'une plaque métallique, par exemple en aluminium ;
b) préparation d'un refroidisseur d'huile 36 comportant une série de plaques empilées 42 réalisées en métal ; et
c) introduction du refroidisseur d'huile à l'intérieur de la paroi 32 en sorte que les plaques empilées soient maintenues assemblées et comprimées entre les ailes latérales 36 et 38.
Au cours de cette opération, les plaques sont convenablement positionnées de sorte que les ouvertures respectives des bossages coïncident avec l'axe défini à chaque fois par les ouvertures alignées des ailes 36 et 38.
Ainsi, cette opération c) comprend d'abord une opération d ) qui consiste à introduire le refroidisseur d'huile, dépourvu de ses tubulures d'entrée et de sortie, à l'intérieur de la paroi en U.
Lorsque l'opération d ) est terminée, on réalise une opération c2) qui consiste à introduire chacune des tubulures d'entrée 28 et 30 au travers des ouvertures 68 et 70 aménagées respectivement dans les ailes latérales 36 et 38.
Lors de l'opération c2), la collerette de chaque tubulure, située à distance de son extrémité, vient en butée contre l'aile 36 et l'extrémité 48 dépasse de l'aile opposée 38. L'extrémité 48 est alors munie d'un bouchon de fermeture 72 et l'ensemble est déformé par poinçonnage ou sertissage comme décrit précédemment. On peut alors réaliser une opération c3) consistant à fermer la paroi en U par un couvercle 50 comme défini précédemment.
La boîte collectrice 16 est réalisée de façon analogue, sauf qu'elle ne loge pas de refroidisseur d'huile et qu'elle comporte une seule tubulure d'entrée
22 pour le fluide de refroidissement. Il n'est pas obligatoire que cette tubulure
22 traverse de part en part les ailes opposées de la boîte collectrice 16. La boîte collectrice 16 peut être de taille différente de la boîte collectrice 14. En particulier elle peut être de taille inférieure du fait qu'elle ne loge pas le deuxième échangeur de chaleur, ce qui permet un gain d'encombrement et de matière.
Comme indiqué précédemment, les extrémités des tubes préalablement introduites dans les ouvertures 40 de la boîte collectrice 14 subissent une opération de gonflage avant l'opération c) d'introduction du deuxième échangeur de chaleur et avant fermeture de la boîte collectrice par le couvercle. Une opération de gonflage analogue est réalisée sur les extrémité des tubes reçues dans les ouvertures de la boîte collectrice 16.
Ainsi, l'ensemble des éléments composant l'échangeur de chaleur, c'est-à-dire les tubes 18 et les intercalaires ondulés 20 qui composent le faisceau 12, la boîte collectrice 14 et le deuxième échangeur de chaleur 26 (refroidisseur d'huile), ainsi que la boîte collectrice 16 peuvent être assemblés mutuellement et être ensuite brasés mutuellement, en une seule opération, par passage dans un four de brasage approprié.
Pour cette opération, l'échangeur de chaleur ainsi assemblé est avantageusement disposé à plat sur un transporteur qui déplace l'échangeur de chaleur au travers du four.
L'opération de brasage s'effectue de façon en elle-même connue. Il est peut être avantageux de prévoir que les plaques 42 du refroidisseur d'huile soient munies au préalable d'un flux de brasage, par exemple appliqué par pulvérisation.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit précédemment à titre d'exemple et s'étend à d'autres variantes, du moment que les plaques empilées du deuxième échangeur de chaleur sont maintenues entre les ailes de la boîte collectrice par des moyens intrinsèques à la boîte collectrice, sans faire appel à un outillage particulier.
Les tubulures d'entrée et de sortie de fluide du deuxième échangeur de chaleur peuvent, en variante, traverser seulement l'une des ailes latérales de la paroi en U.
L'invention trouve une application particulière aux échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles, dans lesquels le deuxième échangeur de chaleur est un refroidisseur d'huile agencé pour refroidir l'huile de lubrification et/ou l'huile de boîte de vitesse d'un véhicule automobile. L'invention trouve un intérêt particulier au refroidissement des boîtes de vitesse automatiques.
Cependant le deuxième échangeur de chaleur peut être parcouru par un fluide, autre qu'une huile, qui est soit réchauffé soit refroidi par le fluide parcourant la boîte collectrice.

Claims

Revendications
1. Boîte collectrice d'un premier échangeur de chaleur, contenant un deuxième échangeur de chaleur, caractérisée en ce que la boîte collectrice (14) comprend une paroi en U (32), réalisée en métal, présentant un fond (34) et deux ailes latérales (36, 38), en ce que le deuxième échangeur de chaleur (26) comprend une série de plaques empilées (32) réalisées en métal et maintenues assemblées entre les ailes latérales (36, 38) de la boîte collectrice par des moyens de maintien intrinsèques de la boîte collectrice.
2. Boîte collectrice selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le deuxième échangeur de chaleur (26) comprend des tubulures d'entrée (28) et de sortie de fluide (30) traversant l'une au moins des ailes latérales de la boîte collectrice.
3. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les moyens de maintien sont formés au moins en partie par un couvercle métallique (50) disposé à l'opposé du fond (34) de la paroi en U (32) et coopérant avec les ailes latérales (36, 38) de la paroi en U pour les maintenir avec un espacement donné.
4. Boîte collectrice selon la revendication 3, caractérisée en ce que le couvercle métallique (50) comprend deux gorges (54, 56) propres à recevoir des tranches respectives (58, 60) des ailes latérales (36, 38) de la paroi en U.
5. Boîte collectrice selon les revendications 1 et 2, prises en combinaison, caractérisée en ce que les moyens de maintien sont formés au moins en partie par les tubulures d'entrée (28) et de sortie de fluide (30) du deuxième échangeur de chaleur, ces dernières étant aménagées pour traverser les ailes latérales respectives (36, 38) de la paroi en U (32).
6. Boîte collectrice selon la revendication 5, caractérisée en ce que chacune des tubulures d'entrée de fluide (28) et de sortie de fluide (30) traverse des ouvertures alignées (68, 70) des ailes latérales (36, 38) de la paroi en L) et comporte une collerette (46) prenant appui contre l'une des ailes latérales et une extrémité déformée (48) pour prendre appui contre l'autre aile latérale.
7. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que des moyens d'espacement (62, 64, 66) sont agencés entre chaque aile latérale (36, 38) de la paroi en U (32) et une plaque d'extrémité (42a, 42b) du deuxième échangeur de chaleur (26).
8. Boîte collectrice selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens d'espacement comprennent des reliefs (62) formés en saillie sur une face interne de l'aile latérale (36, 38) de la paroi en U (32).
9. Boîte collectrice selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens d'espacement comprennent des reliefs (66) formés en saillie sur une face externe d'une plaque d'extrémité (42a, 42b) du deuxième échangeur de chaleur (26).
10. Boîte collectrice selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens d'espacement comprennent au moins une cale (64) interposée entre l'aile latérale (36, 38) de la paroi en U (32) et la plaque d'extrémité (42a, 42b) du deuxième échangeur de chaleur (26).
11. Boîte collectrice selon l'une des revendications 2 à 10, caractérisée en ce que les plaques (42) du deuxième échangeur de chaleur (26) sont regroupées par paires pour délimiter des lames de circulation de fluide (73), et en ce que les tubulures d'entrée de fluide (28) et de sortie de fluide (30) sont agencées pour communiquer avec les lames de circulation de fluide.
12. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 11 , caractérisée en ce que la paroi en U (32) du premier échangeur de chaleur et les plaques (42) du deuxième échangeur de chaleur (26) sont assemblées par brasage ; cet assemblage par brasage étant réalisé au même instant.
13. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le fond (34) de la paroi en U (32) comporte des ouvertures (40) pour recevoir les extrémités de tubes (18) du premier échangeur de chaleur.
14. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'elle est agencée pour être traversée par un liquide de refroidissement, tandis que le deuxième échangeur de chaleur est un refroidisseur d'huile agencé pour être traversé par une huile à refroidir.
15. Procédé de fabrication d'une boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes : à) préparer une paroi en U (32) réalisée en métal et présentant un fond (34) et deux ailes latérales (36, 38) ; b) préparer un deuxième échangeur de chaleur (26) comportant une série de plaques empilées (42) réalisées en métal ; c) introduire le deuxième échangeur de chaleur (26) à l'intérieur de la paroi en U (32) en sorte que les plaques empilées (42) soient maintenues assemblées et comprimées entre les ailes latérales (36, 38) ; et d) assembler la paroi en U (32) et les plaques (42) du deuxième échangeur de chaleur (26) par brasage en une seule opération.
16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'opération b) comporte la préparation d'un deuxième échangeur de chaleur (26) comportant une série de plaques (42) empilées et disposées par paires.
17. Procédé selon l'une des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que l'opération c) comporte une opération consistant à faire passer des tubulures d'entrée et de sortie de fluide (28, 30) du deuxième échangeur de chaleur au travers de l'une au moins des ailes latérales (36, 38).
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'opération c) comporte une opération d ) consistant à introduire le deuxième échangeur de chaleur (26), dépourvu de ses tubulures d'entrée (28) et de sortie de fluide (30), à l'intérieur de la paroi en U (32), suivie par une opération c2) consistant à introduire chacune des tubulures d'entrée (28) et de sortie de fluide (30) au travers d'ouvertures (68, 70) aménagées dans les deux ailes latérales (36, 38).
19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'opération c2) consiste à prévoir des tubulures d'entrée (28) et de sortie de fluide (30) présentant chacune une collerette d'appui (48) située à distance d'une extrémité (48), à introduire chaque tubulure par une ouverture (68) d'une aile latérale (36) jusqu'à ce que l'extrémité (48) de la tubulure dépasse d'une ouverture (70) de l'autre aile latérale (38) et à déformer cette extrémité par poinçonnage ou sertissage.
20. Procédé selon l'une des revendications 18 et 19, caractérisé en ce que l'opération c2) est suivie par une opération c3) consistant à fermer Ia paroi en U (32) par un couvercle (50).
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