WO2012059152A1 - Echangeur de chaleur avec dispositif de raccordement. - Google Patents

Echangeur de chaleur avec dispositif de raccordement. Download PDF

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WO2012059152A1
WO2012059152A1 PCT/EP2011/004493 EP2011004493W WO2012059152A1 WO 2012059152 A1 WO2012059152 A1 WO 2012059152A1 EP 2011004493 W EP2011004493 W EP 2011004493W WO 2012059152 A1 WO2012059152 A1 WO 2012059152A1
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WO
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plate
heat exchanger
end plate
orifice
exchanger according
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/004493
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English (en)
Inventor
Alain Pourmarin
Christophe Denoual
Jimmy Lemee
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F28F9/0251—Massive connectors, e.g. blocks; Plate-like connectors
    • F28F9/0253—Massive connectors, e.g. blocks; Plate-like connectors with multiple channels, e.g. with combined inflow and outflow channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05358—Assemblies of conduits connected side by side or with individual headers, e.g. section type radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2280/00—Mounting arrangements; Arrangements for facilitating assembling or disassembling of heat exchanger parts
    • F28F2280/06—Adapter frames, e.g. for mounting heat exchanger cores on other structure and for allowing fluidic connections

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, in particular for an air conditioning circuit of a motor vehicle.
  • a heat exchanger generally comprises a heat exchange bundle constituted by a mechanical assembly adapted to perform a heat exchange between two fluids, or the same fluid having different temperature and / or pressure conditions.
  • a heat exchange bundle constituted by a mechanical assembly adapted to perform a heat exchange between two fluids, or the same fluid having different temperature and / or pressure conditions.
  • one or more channels or passages are formed in the heat exchange bundle for the circulation of fluids.
  • Such a heat exchange beam can be produced in different forms, which can be adapted according to the fluids considered, in particular, depending on the nature, the pressure conditions, etc.
  • a heat exchange bundle can be made from an alignment of tubes comprising one or more fluid circulation channels, and connected in fluid communication with each other, for example by means of manifolds.
  • one of the fluids is a heat transfer fluid or a refrigerant fluid and the other fluid is a flow of air blown.
  • the air flow externally passes through the alignment of tubes of the heat exchange bundle in which circulates the coolant or the refrigerant fluid to allow heat exchange between the fluids.
  • a heat exchange bundle from a stack of plates, stamped, so as to delimit, between them, one or more fluid circulation channels.
  • Each of the fluids involved in the heat exchange circulates in this case in dedicated channels of the stack, arranged alternately with respect to each other.
  • the heat exchange bundle of the heat exchanger must be connected, as appropriate, to one or more fluid circuits, usually via tubings.
  • One or more end faces of the heat exchange bundle are then equipped with connecting means, or connectors, adapted to receive and maintain tightly the ends of the tubes.
  • a particular difficulty also lies in providing a connection of the connectors to the end plate that is resistant while retaining the properties of the connectors.
  • the present invention aims to overcome the aforementioned drawbacks and improve the situation.
  • the present invention provides a heat exchanger comprising:
  • a heat exchange bundle comprising at least one channel adapted to a circulation of at least one fluid
  • an end plate as the end face of the heat exchange bundle and having at least one orifice opening into the channel, and a connection plate connected to the end plate.
  • connection plate comprises:
  • a support plate having at least one main opening, and a first tubular connection, disposed between the main opening of the support plate and the orifice of the end plate, and internally having a first longitudinal section into which the main opening opens.
  • the heat exchange bundle comprises a stack of plates.
  • the end plate is shaped similarly to the plates of the stack.
  • the support plate is held at the end plate of the heat exchange bundle and / or the heat exchange bundle by a connecting tab.
  • the link tab includes a first portion attached to the carrier plate and a second portion attached to the end plate and / or the heat exchange bundle.
  • the connecting lug is in complementary form connection with the end plate and / or the support plate.
  • the form-complementary connection comprises a groove and a rib.
  • first portion and / or the second portion is connected by continuity of material between the connecting lug and the support plate and / or the end plate.
  • connection plate comprises a connection support held between the support plate and the end face.
  • the connecting support comprises a cylindrical body having a tapping and a first longitudinal segment received in the orifice at least one additional opening formed in the support plate, so that the tapping and the additional opening are mutually aligned .
  • the connection support comprises a second longitudinal segment having a cross section shaped as a shoulder adapted to bear against the support plate.
  • the connection support comprises a third longitudinal segment, shaped as a shoulder adapted to bear against the support plate.
  • the second longitudinal segment and / or the third longitudinal segment is / are realized as a partial conformation of the connecting support.
  • the second longitudinal segment and / or the second sgue segment is / are realized (s) by a nut mounted on the cylindrical body of the connecting support.
  • connection support comprises a profiled bar comprising at least one tapping.
  • the first tubular connection is made by a deformation of the support plate and / or the end plate.
  • the first tubular connection is then formed as a stamped portion of the support plate and / or the end plate, the stamped portion surrounding the main opening and / or the orifice.
  • the first tubular connector is held in the orifice by means of a third longitudinal section of the first tubular connection or the end plate. Due to its configuration, the proposed connection device can be easily attached to the heat exchange bundle via the end plate.
  • the end plate and the connection device have similar thermal inertia, which facilitates possible brazing operations. This is of particular interest in the frequent case where such operations must be performed to assemble the heat exchange bundle.
  • the connecting device, the end plate and the heat exchange bundle can be brazed during a single operation.
  • the connecting device and the end plate can be assembled, for example by brazing, crimping, welding during an initial operation, and then attached to the heat exchange bundle during a subsequent operation.
  • the connection device according to the present invention can be manufactured simply and at low cost.
  • connection device requires little raw material and few manufacturing operations. It is easy to provide for fixing the support plate to the end plate, for example by means of respective portions in mutual support. This is all the more simple as the connection device has a relatively low weight due to its conformation from plate-shaped elements.
  • the distance between the support plate and the end plate can be adapted according to the desired fitting length, ensuring an improvement in the connection of the pipes to the heat exchange bundle.
  • FIG. 1 shows a heat exchanger heat exchange beam, shown in perspective
  • FIG. 2 shows a conventional connection block, represented in perspective
  • FIG. 3 represents the connection block of FIG. 2, seen in section along a line III-III, FIG. 4 is similar to FIG. 3, the connection block being connected to a portion of a fluid circuit,
  • FIG. 5 represents a connection device according to the invention
  • FIG. 6 represents the connection device of FIG. 5, seen in section along a line VI-VI;
  • FIG. 7 represents the connection device of FIG. 5, seen in section along a line VII - VII,
  • FIG. 8 represents an enlargement of a detail VIII of FIG. 7,
  • FIG. 9a shows a first variant embodiment of the connection device according to the invention, represented in a similar manner to FIG. 7,
  • FIG. 9b shows an alternative embodiment of a first embodiment of the connection device according to the invention, represented in FIG. 9a,
  • FIG. 10 shows a second variant embodiment of the connection device according to the invention, represented in a similar manner to FIG. 7,
  • FIG. 11 shows a third variant embodiment of the connection device according to the invention, represented in a similar manner to FIG. 7, and
  • FIG. 12 shows a fourth embodiment of the connecting device according to the invention, shown in a similar manner to Figure 7.
  • Figure 1 shows a heat exchanger heat exchange beam 1, in perspective.
  • the heat exchange bundle 1 is constituted by a stack 3 of plates 5 shaped to provide, between them, one or more channels adapted to a circulation of at least one fluid.
  • the heat exchange bundle 1 is constituted by a stack 3 of tubes obtained by extrusion or by folding.
  • the heat exchange bundle 1 also comprises at least one end plate 6, disposed at one end of the stack 3.
  • the end plate 6 is pierced with a first port 7 and a second port 9.
  • the first port 7 and the second port 9 open respectively in at least one of the channels for the circulation of fluid.
  • the end plate 6 may comprise only a first orifice 7.
  • the end plate 6 is similar to the other plates 5 of the stack 3.
  • the end plate 6 is part of the stack 3 of plates 5.
  • the end plate 6 can be distinct and specific from the other plates 5 and / or tubes of the stack 3.
  • the end plate 6 has an outer face 11, turned away from the stack 3 of plate 5.
  • connection means to the heat exchange bundle 1 is made in the form of a connection block 13 of conventional design.
  • connection block 13 is intended to ensure the junction of the heat exchange bundle 1 and, consequently, of any heat exchanger comprising the heat exchange bundle 1, to a coolant or fluid circulation circuit. refrigerant.
  • connection block 13 comprises a solid body 14, advantageously of generally parallelepipedal shape, having a first large face 15 and a second large face 17 mutually opposite.
  • the solid body 14 is pierced with a first main orifice 19 and a second main orifice 21.
  • the second main orifice 21 is similar to the first main orifice 19.
  • the first orifice main 19 and the second main port 21 are of different dimensions and / or shapes.
  • the solid body 14 also comprises a first additional orifice 23 and a second additional orifice 25.
  • the first additional orifice 23 is arranged in the vicinity of the first main orifice 19 and the second additional orifice 25 is arranged in the vicinity of the second main orifice 21.
  • the second additional orifice 25 similar to the first additional orifice 23.
  • the first additional orifice 23 and the second additional orifice 25 are of different dimensions and / or shapes.
  • the first main orifice 19 and the second main orifice 21 open at the same time on the first large face 15 and the second large face 17 of the connection block 13.
  • the first additional orifice 23 and the second additional orifice 25 are threaded and also open at the same time on the first large face 15 and the second large face 17 of the connection block 13.
  • at least one of the orifices of the first main orifice 19, the second main orifice 21, the first additional orifice 23 and the second additional orifice 25 is a blind hole. As a result, it opens only on the second large face 17 of the connection block 13.
  • the first main orifice 19 and the second main orifice 21 of the solid body 14 correspond, in diameter and in relative position, respectively to the first orifice 7 and to the second orifice 9 of the end plate 6.
  • the first major face 15 of the solid body 14 is in contact with a portion of the end plate 6, in which the first orifice 7 and the second orifice 9 are drilled.
  • the first large face 15 of the connection block 13 is in surface abutment against the outer face 11 of the end plate 6 .
  • the first main orifice 19 and the second main orifice 21 are respectively facing the first orifice 7 and the second orifice 9.
  • connection block 13 is advantageously held in position relative to the heat exchange beam 1 by soldering, in particular of the first large face 15 of the solid body 14 and of the outer face 11 of the end plate 6.
  • end plate 6 is coated on the outer face 11 with a brazing product.
  • Figure 4 is a view similar to Figure 3 in which the connecting block 13 is shown in the state connected to a heat transfer fluid circuit or refrigerant.
  • Such a connection involves a first tubing 27 for supplying and / or discharging the fluid, of which an end portion 28 is received in the first main orifice 19 of the connection block 13.
  • the first tubing 27 has a radial extension 29, shaped, according to the example shown in Figure 4, as a bead.
  • the radial extension 29 acts as a stop during the introduction of the end portion 28 of the first tube 27 into the first main orifice 19 of the connection block 13, bearing against the second major face 17 of the massive body 14.
  • a flat flange 31 Maintaining the first tube 27 on the connection block 13 is provided by a flat flange 31.
  • the flat flange 31 is pierced with a first passage 32 through which passes a portion of the first tube 27 adjacent to the radial extension 29 and opposite to the terminal portion 28.
  • the flat flange 31 bears against the radial extension 29 of the first pipe 27.
  • a bore 34 is provided in the flat flange 31.
  • a threaded rod 33 passes through the bore 34 to be screwed into the first additional orifice 23 of the connection block 13.
  • the pressure exerted by a head of the threaded rod 33 against the flat flange 31 maintains the flat flange 31 in contact with the radial extension 29.
  • the first pipe 27 is held fixedly relative to the first main orifice 19 of the block connection 13.
  • a second pipe is provided to ensure the supply and / or complementary discharge of the fluid.
  • An end portion of the second tubing is received in the second main port 21 of the connection block 13.
  • Maintaining the second pipe is provided by a flat flange similar to the flat flange 31 for holding the first pipe 27 according to the same fastening principle.
  • first tubing 27 and the second tubing can be held by a single flat flange cooperating with the radial extension 29 of the first tubing 27 and the radial extension of the second tubing.
  • connection block 13 has certain limits, and in particular:
  • a long machining time comprising:
  • connection block 13 the connection block 13 to the heat exchange bundle 1 at the same time as the assembly of the stack of plates 5, and
  • Figure 5 shows a connection device according to the present invention.
  • Figures 6 and 7 respectively show sectional views of the connecting device 35 of Figure 5 along a line VI-VI and a line VII-VII.
  • connection means to the heat exchange bundle 1 is made by a connection device comprising a connection plate 35 which can be used as a replacement for the connection block 13.
  • connection plate 35 comprises a support plate 37 having a first large face 38 and a second large face 39, mutually opposite.
  • the first large face 38 is oriented towards the heat exchange bundle 1, more particularly towards the end plate 6, and the second large face 39 faces outwards.
  • the support plate 37 is advantageously made from a sheet whose dimensions correspond to the dimensions of the portion of the end plate 6 in which the first orifice 7 and the second orifice 9 are pierced.
  • the thickness of the support plate 37 is substantially equal to the thickness of the plates 5 of the stack 3 and / or the end plate 6, in order to facilitate any brazing operations.
  • the support plate 37 comprises a first main opening 40, a second main opening 41. According to the example shown, the second main opening 41 is similar to the first main opening 40.
  • the support plate 37 comprises a first additional opening 43 and a second additional opening 45.
  • the first additional opening 43 and the second additional opening 45 are respectively arranged in the vicinity of the first main opening 40 and the second main opening 41.
  • the support plate 37 further comprises a third additional opening 47 and / or a fourth additional opening 49, advantageously arranged respectively in the vicinity of the first main opening 40 and the second main opening 41.
  • the third additional opening 47 and / or the fourth additional opening 49 provides (s) a keying function.
  • the first main opening 40 and the second main opening 41 are shaped so as to correspond, in relative positioning, to the first orifice 7 and to the second orifice 9 of the end plate 6, and, in diameter, to terminal portions of connection pipes. , such as the end portion 28 of the first tubing 27 shown in Figure 4, for example.
  • the support plate 37 is arranged in such a way that the first main opening 40 and the second main opening 41 communicate respectively with the first orifice 7 and the second orifice 9 of the end plate 6, and that its first large face 38 extends, at least in part, parallel to the outer face 11 of the terminal plate 6 at a determined distance therefrom.
  • the support plate 37 is held in this relative position by a fixing system comprising a connecting lug 50 attached to the support plate 37 and to the heat exchange bundle 1, in particular to the end plate 6 and / or to the stack 3 of plates 5.
  • the first main opening 40 of the support plate 37 is connected in fluid communication with the first orifice 7 of the end plate 6 via a first tubular connection 51.
  • the second main opening 41 of the support plate 37 is connected at the second orifice 9 of the end plate 6 via a second tubular connector 53.
  • the first tubular connection 51 and / or the second tubular connection 53 are straight cylinders.
  • the first tubular connection 51 and / or the second tubular connection 53 are cylinders of oblique axes and / or tubes of 'S' shape.
  • the first tubular connector 51 and / or the second tubular connector 53 may be of progressive section.
  • the first tubular connector 51 and the second tubular connector 53 are fixedly connected to the support plate 37 and to the end plate 6 and / or to the stack of plates 5.
  • the first tubular connection 51 and the second tubular connection 53 are advantageously formed from a sheet whose thickness is substantially identical to the thickness of the plates 5 and / or of the end plate 6.
  • the thickness of the wall of the first tubular connection 51 and / or the second tubular connection 53 is generally constant over the entire longitudinal extent of the latter.
  • Such dimensional characteristic gives the connection plate 35 a thermal inertia close to that of the plates 5 and / or the end plate 6.
  • the operation of simultaneous soldering of the first tubular connection 51 and the second tubular connection 53 of the support plate 37 and plates 5 and / or the end plate 6 of the heat exchange bundle 1 is facilitated.
  • first tubular connector 51 and the second tubular connector 53 are formed by stamping a sheet.
  • first tubular connector 51 and the second tubular connector 53 may be obtained by other forming methods or may be reported tubes.
  • the first tubular connection 51 comprises a first longitudinal portion 55 and a second longitudinal portion 57.
  • the first longitudinal portion 55 has an outside diameter greater than the outside diameter of the second longitudinal portion 57.
  • the first longitudinal portion 55 of the first tubular connector 51 is partially shaped to correspond to the first main opening 40 of the support plate 37.
  • the second longitudinal portion 57 is shaped to correspond to the first orifice 7 of the end plate 6.
  • the second longitudinal portion 57 is received in the first port 7.
  • the first tubular connection 51 internally has a first longitudinal section 58a, arranged inside the first longitudinal portion 55, and a second longitudinal section 58b, arranged inside the second longitudinal portion 57.
  • the first longitudinal section 58a is adapted to receive an end portion of a connecting pipe, such as the end portion 28 of the first pipe 27, as shown, for example, in Figure 4.
  • the second longitudinal section 58b advantageously has an inner diameter substantially identical to the outer diameter of the connecting pipe at its end. This reduces the pressure drop experienced by the heat transfer fluid or the refrigerant at the inlet and / or the outlet of the heat exchanger consisting in particular of the heat exchange bundle 1.
  • the inside diameter of the first longitudinal section 58a is determined as a function of the outside diameter of the connecting pipe.
  • the inside diameter of the first longitudinal section 58a is chosen slightly greater than the outside diameter of the end portion 28 of the first pipe 27 in order to define a peripheral space.
  • the peripheral space thus defined between the first tube 27 and the inside of the first longitudinal section 58a ensures a perfect and sealed connection between the connection pipe and the connection plate 35.
  • the peripheral space allows to bring the material necessary for brazing.
  • the length of the first longitudinal section 58a is defined so as to ensure a long centering of the end portion 28 of the first pipe 27.
  • first longitudinal section 58a is also defined, in diameter and in length, depending on the means used for fixing the first pipe 27 relative to the heat exchanger.
  • a fastener may comprise brazing made between the connecting pipe and the first longitudinal section 58a.
  • the first longitudinal section 58a may have a reduced length compared to the case where only soldering is used.
  • the first longitudinal section 58a is thus arranged so that the peripheral space is adapted, in diameter and in length, to seal and mechanically hold the first pipe 27.
  • the first longitudinal section 58a corresponds approximately to the first longitudinal section 55 while the second longitudinal section 58b corresponds approximately to the second longitudinal section 57.
  • the thickness of the wall of the first tubular connector 51 is generally constant.
  • the second tubular connector 53 is shaped identically to the first tubular connector 51.
  • the link tab 50 comprises a first portion 59, attached to the support plate 37, and a second portion 61, attached to the outer face 11 of the end plate 6 and / or the stack 3 of plates 5.
  • the first portion 59 and the second portion 61 of the connecting lug 50 are connected to each other by a median portion 63.
  • the median portion 63 is determined by a function of the distance separating the first large face 38 of the support plate 37 from the outer face 11 of the end plate 6, determined so that the first tubular connection 51 and the second tubular connection 53 have a sufficient length inside to ensure a tight and resistant fitting of their respective connection pipe. The value of this distance depends particularly on the diameter and the thickness of the respective connection pipes.
  • the distance separating the first large face 38 of the support plate 37 from the outer face 11 of the end plate 6 corresponds approximately to the length of fitting.
  • the middle portion 63 of the connecting lug 50 protrudes from the outer face 1 1, preferably perpendicularly.
  • the connecting lug 50 is formed as an integral part of the support plate 37.
  • the first portion 59 of the connecting lug 50 is then limited to a folding portion of the support plate 37.
  • the second portion 61 of the connecting lug 50 is fixed to the end plate 6 by soldering.
  • FIG. 8 represents an enlargement of a detail VIII of FIG. 7. It shows another alternative of fixing the second portion 61 of the connecting tab 50 on the end plate 6.
  • the end plate 6 and / or the stack of plates 5 has, on its outer face 1 1, a rib 67 shaped so to cooperate with the groove 65 of the second portion 61 of the connecting lug 50.
  • the rib 67 of the end plate 6 and / or the stack 3 of plates 5 is made, for example, by stamping a part of the end plate 6 and / or the stack 3 of plates 5.
  • connection by cooperation, or complementarity, of the shape of the groove 65 of the second portion 61 of the connecting lug 50 with the rib 67 of the end plate 6 and / or the stack 3 of plates 5 ensures a firm fixation of the connecting lug 50 to the outer face 11 of the end plate 6 and / or to the stack 3 of plates 5.
  • Other embodiments of a fastener of this type can be envisaged.
  • the second portion 61 may have one or more cords and / or solder points intended to provide and / or strengthen the mechanical connection with the outer face 11 of the end plate 6 and / or the stack 3 of plates 5.
  • the rib 67 of the end plate 6 and / or the stack 3 of plates 5 and the groove 65 of the second portion 61 of the connecting lug 50 may be complementarily shaped dovetail .
  • FIG. 9a shows a first variant embodiment of the connection plate 35 according to the invention, represented in a similar manner to FIG. 7.
  • the first tubular connection 51 may have a third longitudinal section 69, adjacent to the second longitudinal portion 57 and opposite the first longitudinal portion 55.
  • the third longitudinal portion 69 acts as an axial abutment, preventing the withdrawal of the first tubular connector 51 from the first orifice 7 of the end plate 6.
  • the first tubular connection 51 thus participates also to the fixing of the connecting plate 35 on the heat exchange beam 1.
  • the third longitudinal section 69 is extended radially, here in the manner of a flare.
  • the third longitudinal portion 69 may result from a radial deformation of a portion of the second longitudinal portion 57 made after the insertion of the first tubular connector 51 in the first orifice 7 of the end plate 6 and / or at the stack 3 of plates 5.
  • the holding in position of the support plate 37 with respect to the end plate 6 is ensured, at least partially, by the fixing lug 57 and the third longitudinal portion 69.
  • the first tubular connection 51 On the first longitudinal portion 55, the first tubular connection 51 has an outside diameter greater than the outside diameter of the second longitudinal portion 57. Thus, it is formed at the junction of the first portion longitudinal 55 and the second longitudinal portion 57, a shoulder portion of the first tubular connector 51 abutting against the outer face 11 of the end plate 6 and / or the stack 3 of plates 5 and also contributing to maintaining in position of the assembly relative to the end plate 6 and / or to the stack 3 of plates 5.
  • the first tubular connection 51 acts as a spacer holding the support plate 37 at a determined distance from the outer face 11 of the end plate 6 and / or to the stack 3 of plates 5.
  • connection plate 35 is made in one piece, only by stamping, bending and drilling a sheet metal plate. It should also be noted that the fixing of the connection plate 35 on the heat exchange bundle 1 does not involve, in the preferred embodiment, additional parts, and is content with portions of the connection plate 35 and / or the end plate 6 and / or the stack 3 of plates 5 formed together in attachment portions or attachment.
  • FIG. 9b shows an alternative embodiment of a first embodiment of the connection plate 35 according to the invention, represented in FIG. 9a.
  • the first connector 51 does not have a third longitudinal section 69.
  • the end plate 6 and / or the stack 3 of plates 5 comprises A curved edge 70.
  • the curved edge 70 constitutes an extension of the first orifice 7 of the end plate 6 and / or the stack 3 of plates 5 and cooperates, after deformation, with the second longitudinal portion 57.
  • FIG. 10 shows a second variant embodiment of the connection plate 35 according to the invention, represented in a similar manner to FIG. 7.
  • the connection plate 35 comprises a connection support materialized by a cylindrical ring 71 provided with The tapping 72 is adapted to receive a threaded rod, similar to the threaded rod 33 of Figure 4 for example.
  • the cylindrical ring 71 is, for the most part, housed in a space left free between the support plate
  • the cylindrical ring 71 has a first longitudinal segment 73 whose outer diameter is adapted to pass through the first additional opening 43 of the support plate 37.
  • the first longitudinal segment 73 of the cylindrical ring 71 is extended, on one side, by a second longitudinal segment 75 shaped in a shoulder and, on the other side, by a third longitudinal segment 77 shaped as a bead.
  • the third longitudinal segment 77 is extended by a fourth longitudinal segment 79, which terminates the cylindrical ring 71.
  • the second longitudinal segment 75 bears against the second large face 39 of the support plate 37 at the insertion of the cylindrical ring 71 into the first additional opening 43 of the support plate 37.
  • the third longitudinal segment 77 bears against the first big face
  • a ring similar to the cylindrical ring 71 can be housed in the second additional opening 45 of the support plate 37.
  • FIG. 11 shows a third variant embodiment of the connection plate 35 according to the invention, represented analogously to FIG. 7.
  • the connection plate 35 comprises a cylindrical ring 81 having a first longitudinal segment 83 , externally shaped to be housed in the first additional opening 43 of the support plate 37, and a second longitudinal segment 85, adjacent to the first longitudinal segment 83, similar to the second longitudinal segment 75 of the cylindrical ring 71 of FIG.
  • the cylindrical ring 81 is pierced with an orifice 87. Externally, the cylindrical ring 81 comprises a thread cooperating with a nut 89. Once screwed, the nut 89 can bear against the first large face 38 of the support plate 37 .
  • FIG. 12 shows a fourth variant embodiment of the connection plate 35 according to the invention, shown analogously to FIG. 7.
  • the connection plate 35 comprises a connection support made in the form of a profiled bar 91, housed in the space between the first large face 38 of the support plate 37 of the outer face 11 of the end plate 6.
  • the profile bar 91 is pierced with at least one thread 93, preferably two threads 93 , only one of which is visible in FIG. 12, arranged so as to face, respectively, with the first additional opening 43 and the second additional opening 45 when the profiled bar 91 is fixed against the outer face 11.
  • connection plate 35 can be made from a single element, for example a sheet, by cutting operations, folding, drilling and stamping. This results in a simple and economical manufacture.
  • connection plate 35 is of particular interest when it is used in combination with the heat exchange bundle 1 made by a stack of plates 5.
  • the invention is not limited to plate heat exchangers.
  • any heat exchanger having an end plate may advantageously be equipped with such a plate.
  • An additional connection plate may be provided on another face of the heat exchange bundle 1, for example on an end plate located at the opposite end of the stack 3.
  • connection plate 35 is advantageously suitable for heat exchangers of the coolant / coolant type, in particular the internal heat exchangers integrated into a car air conditioning loop. It also finds an advantageous application for a heat exchanger of coolant / heat transfer fluid type.

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Abstract

L'invention a pour objet un échangeur de chaleur comprenant : - un faisceau d'échange de chaleur (1) comportant au moins un canal adapté à une circulation d'au moins un fluide, - une plaque terminale (6) en tant que face d'extrémité du faisceau d'échange de chaleur (1) et présentant au moins un orifice (7, 9) débouchant dans le canal, et - une platine de raccordement (35) attachée à la plaque terminale (6). La platine de raccordement (35) comprend : - une plaque support (37) comportant au moins une ouverture principale (40, 41), et - un premier raccord tubulaire (51), disposé entre l'ouverture principale (40, 41) du plaque support (37) et l'orifice (7, 9) de la plaque terminale (6), et présentant intérieurement une première section longitudinale (58a) dans lequel débouche l'ouverture principale (40, 41).

Description

Échangeur de chaleur avec dispositif de raccordement.
L'invention se rapporte à un échangeur de chaleur, notamment pour un circuit de climatisation d'un véhicule automobile.
Un échangeur de chaleur comprend généralement un faisceau d'échange de chaleur constitué par un ensemble mécanique adapté pour réaliser un échange de chaleur entre deux fluides, ou un même fluide présentant des conditions de température et/ou de pression différentes. Généralement, un ou plusieurs canaux ou passages sont ménagés dans le faisceau d'échange de chaleur pour la circulation des fluides.
On peut réaliser un tel faisceau d'échange de chaleur sous différentes formes, qui peuvent être adaptées en fonction des fluides considérés, notamment, en fonction de la nature, des conditions de pression, etc.
Par exemple, on peut réaliser un faisceau d'échange de chaleur à partir d'un alignement de tubes comprenant un ou plusieurs canaux de circulation de fluide, et reliés en communication fluidique entre eux, par exemple par l'intermédiaire de boîtes collectrices.
De façon générale, un des fluides est un fluide caloporteur ou un fluide réfrigérant et l'autre fluide est un flux d'air soufflé. Avantageusement, le flux d'air traverse extérieurement l'alignement de tubes du faisceau d'échange de chaleur dans lesquels circule le fluide caloporteur ou le fluide réfrigérant afin de permettre un échange de la chaleur entre les fluides.
On peut également réaliser un faisceau d'échange de chaleur à partir d'un empilement de plaques, embouties, de façon à délimiter, entre elles, un ou plusieurs canaux de circulation des fluides. Chacun des fluides concernés par l'échange de chaleur circule dans ce cas dans des canaux dédiés de l'empilement, agencés alternativement l'uns par rapport aux autres. Le faisceau d'échange de chaleur de l'échangeur de chaleur doit être raccordé, selon les cas, à un ou plusieurs circuits de fluide, le plus souvent par l'intermédiaire de tubulures. Une ou plusieurs faces d'extrémité du faisceau d'échange de chaleur sont alors équipées de moyens de raccordement, ou connecteurs, adaptés pour recevoir et maintenir, de façon étanche, les extrémités des tubulures.
Il arrive que l'une au moins des faces d'extrémité soit constituée d'une plaque terminale. Cela est presque toujours le cas lorsque le faisceau d'échange de chaleur est constitué par un empilement de plaques. Cela peut également survenir lorsqu'une plaque terminale est nécessaire à la rigidité du faisceau d'échange de chaleur, et dans d'autres cas encore. Les connecteurs doivent alors équiper la plaque terminale. Cela peut poser certaines difficultés. Par exemple, le montage des connecteurs sur la plaque terminale est complexe, le coût de fabrication est accru et une conception de connecteurs spécifiques est nécessaire. De plus, l'intégration d'une opération d'assemblage des connecteurs à une chaîne de fabrication et la compatibilité nécessaire avec le circuit de fluide à raccorder, entre autres choses, sont également des problématiques qui doivent être surmontées.
Une difficulté particulière réside également dans la réalisation d'une liaison des connecteurs à la plaque terminale qui soit résistante tout en conservant les propriétés des connecteurs.
La présente invention a pour but de surmonter les inconvénients précités et d'améliorer la situation. A cet effet, la présente invention propose un échangeur de chaleur comprenant :
un faisceau d'échange de chaleur comportant au moins un canal adapté à une circulation d'au moins un fluide,
une plaque terminale en tant que face d'extrémité du faisceau d'échange de chaleur et présentant au moins un orifice débouchant dans le canal, et une platine de raccordement reliée à la plaque terminale.
Plus particulièrement, la platine de raccordement comprend :
une plaque support comportant au moins une ouverture principale, et un premier raccord tubulaire, disposé entre l'ouverture principale de la plaque support et l'orifice de la plaque terminale, et présentant intérieurement une première section longitudinale dans lequel débouche l'ouverture principale.
Avantageusement, le faisceau d'échange thermique comprend un empilement de plaques. Dans cette configuration, la plaque terminale est conformée de manière analogue aux plaques de l'empilement.
Selon la présente invention, la plaque support est maintenue à la plaque terminale du faisceau d'échange de chaleur et/ou au faisceau d'échange de chaleur par une patte de liaison. La patte de liaison comprend une première portion attachée à la plaque support et une seconde portion attachée à la plaque terminale et/ou au faisceau d'échange de chaleur.
Notamment, la patte de liaison est en liaison par complémentarité de forme avec la plaque terminale et/ou la plaque support. En particulier, la liaison par complémentarité de forme comprend une rainure et une nervure.
De plus, la première portion et/ou la seconde portion est en liaison par continuité de matière entre la patte de liaison et la plaque support et/ou la plaque terminale.
Selon une variante de réalisation, la platine de raccordement comprend un support de liaison maintenu entre la platine support et la face terminale. Dans ce cas, le support de liaison comprend un corps cylindrique comportant un taraudage et un premier segment longitudinal reçu dans l'orifice au moins une ouverture additionnelle ménagée dans la plaque support, de sorte que le taraudage et l'ouverture additionnelle se trouvent mutuellement alignés. En particulier, le support de liaison comprend un second segment longitudinal présentant une section transversale conformée en épaulement adapté pour venir en appui contre la plaque support. En complément, le support de liaison comprend un troisième segment longitudinal, conformée en épaulement adapté pour venir en appui contre la plaque support.
Le second segment longitudinal et/ou le troisième segment longitudinal est/sont réalisé(s) en tant que conformation partielle du support de liaison.
Alternativement, le second segment longitudinal et/ou le stroisième segment longitudinal est/sont réalisé(s) par un écrou monté sur le corps cylindrique du support de liaison.
Selon une autre variante, le support de liaison comprend une barre profilée comprenant au moins un taraudage.
Préférentiellement, le premier raccord tubulaire est réalisé par une déformation de la platine support et/ou la plaque terminale.
Le premier raccord tubulaire est alors réalisé en tant que portion emboutie de la platine support et/ou de la plaque terminale, la portion emboutie entourant l'ouverture principale et/ou l'orifice.
Enfin, le premier raccord tubulaire est maintenu dans l'orifice au moyen d'une troisième section longitudinale du premier raccord tubulaire ou de la plaque terminale. Grâce à sa configuration, le dispositif de raccordement proposé peut être aisément fixé au faisceau d'échange de chaleur par l'intermédiaire de la plaque terminale. En particulier, la plaque terminale et le dispositif de raccordement présentent des inerties thermiques voisines, ce qui facilite d'éventuelles opérations de brasage. Ceci revêt un intérêt tout particulier dans le cas, fréquent, où de telles opérations doivent être réalisées pour assembler le faisceau d'échange de chaleur. Ainsi, le dispositif de raccordement, la plaque terminale et le faisceau d'échange de chaleur peuvent être brasés au cours d'une même opération. Également, le dispositif de raccordement et la plaque terminale peuvent être assemblés, par exemple par brasage, sertissage, soudage au cours d'une opération initiale, puis fixés au faisceau d'échange de chaleur au cours d'une opération ultérieure. Le dispositif de raccordement selon la présente invention peut être fabriqué simplement et à faible coût. La réalisation du dispositif de raccordement nécessite peu de matière première et peu d'opérations de fabrication. Il est aisé de prévoir la fixation de la platine support à la plaque terminale, par exemple par l'intermédiaire de portions respectives en appui mutuel. Cela est d'autant plus simple que le dispositif de raccordement présente un poids assez faible du fait de sa conformation à partir d'éléments en forme de plaques.
De plus, la distance entre la plaque support et la plaque terminale peut être adaptée en fonction de la longueur d'emmanchement désirée, assurant une amélioration de la connexion des tubulures au faisceau d'échange de chaleur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l'exposé de sa réalisation mais aussi, le cas échéant, contribuer à sa définition sur lesquels:
- la figure 1 montre un faisceau d'échange de chaleur d'échangeur de chaleur, représenté en perspective,
- la figure 2 montre un bloc de raccordement classique, représenté en perspective,
- la figure 3 représente le bloc de raccordement de la figure 2, vu en coupe suivant une ligne lll-lll, - la figure 4 est analogue à la figure 3, le bloc de raccordement étant relié à une portion de circuit de fluide,
- la figure 5 représente un dispositif de raccordement selon l'invention,
- la figure 6 représente le dispositif de raccordement de la figure 5, vue en coupe suivant une ligne VI-VI,
- la figure 7 représente le dispositif de raccordement de la figure 5, vue en coupe suivant une ligne VII -VII,
- la figure 8 représente un agrandissement d'un détail VIII de la figure 7,
- la figure 9a montre une première variante de réalisation du dispositif de raccordement selon l'invention, représentée de manière analogue à la figure 7,
- la figure 9b montre une alternative de réalisation de première variante de réalisation du dispositif de raccordement selon l'invention, représentée à la figure 9a,
- la figure 10 montre une seconde variante de réalisation du dispositif de raccordement selon l'invention, représentée de manière analogue à la figure 7,
- la figure 11 montre une troisième variante de réalisation du dispositif de raccordement selon l'invention, représentée de manière analogue à la figure 7, et
- la figure 12 montre une quatrième variante de réalisation du dispositif de raccordement selon l'invention, représentée de manière analogue à la figure 7. La figure 1 représente un faisceau d'échange de chaleur d'échangeur de chaleur 1 , en perspective. Le faisceau d'échange de chaleur 1 est constitué par un empilement 3 de plaques 5 conformées de manière à ménager, entre elles, un ou plusieurs canaux adaptés à une circulation d'au moins un fluide. Alternativement, le faisceau d'échange de chaleur 1 est constitué par un empilement 3 de tubes obtenus par extrusion ou par pliage.
Le faisceau d'échange de chaleur 1 comprend également au moins une plaque terminale 6, disposée à une extrémité de l'empilement 3. Selon l'exemple de réalisation présenté, la plaque terminale 6 est percée d'un premier orifice 7 et d'un second orifice 9. Le premier orifice 7 et le second orifice 9 débouchent respectivement dans l'un au moins des canaux destinés à la circulation de fluide. Alternativement, selon la configuration du faisceau d'échange de chaleur 1 afin de définir une circulation de fluide déterminée, la plaque terminale 6 peut comporter uniquement un premier orifice 7.
Selon la variante présentée sur la figure 1 , la plaque terminale 6 est similaire aux autres plaques 5 de l'empilement 3. La plaque terminale 6 fait partie de l'empilement 3 de plaques 5. Selon une autre variante, la plaque terminale 6 peut être distincte et spécifique des autres plaques 5 et/ou des tubes de l'empilement 3.
La plaque terminale 6 présente une face extérieure 11 , tournée à l'opposée de l'empilement 3 de plaque 5.
Sur les figures 2 et 3, le moyen de raccordement au faisceau d'échange de chaleur 1 est réalisé sous la forme d'un bloc de raccordement 13 de conception classique.
Le bloc de raccordement 13 est destiné à assurer la jonction du faisceau d'échange de chaleur 1 et, par suite, de tout échangeur de chaleur comprenant le faisceau d'échange de chaleur 1 , à un circuit de circulation de fluide caloporteur ou de fluide réfrigérant.
Le bloc de raccordement 13 comprend un corps massif 14, avantageusement de forme générale parallélépipédique, présentant une première grande face 15 et une seconde grande face 17 mutuellement opposées. Le corps massif 14 est percé d'un premier orifice principal 19 et d'un second orifice principal 21. Selon l'exemple présenté, le second orifice principal 21 est analogue au premier orifice principal 19. Alternativement, le premier orifice principal 19 et le second orifice principal 21 sont de dimensions et/ou de formes différentes.
Optionnellement, le corps massif 14 comporte également un premier orifice additionnel 23 et d'un second orifice additionnel 25. Avantageusement, le premier orifice additionnel 23 est agencé au voisinage du premier orifice principal 19 et le second orifice additionnel 25 est agencé au voisinage du second orifice principal 21. Selon l'exemple présenté, le second orifice additionnel 25 analogue au premier orifice additionnel 23. Alternativement, le premier orifice additionnel 23 et le second orifice additionnel 25 sont de dimensions et/ou de formes différentes.
Selon un mode particulier de réalisation, le premier orifice principal 19 et le second orifice principal 21 débouchent à la fois sur la première grande face 15 et la seconde grande face 17 du bloc de raccordement 13. De façon similaire, le premier orifice additionnel 23 et le second orifice additionnel 25 sont taraudés et débouchent également à la fois sur la première grande face 15 et la seconde grande face 17 du bloc de raccordement 13. Selon un autre mode de réalisation, au moins un des orifices parmi le premier orifice principal 19, le second orifice principal 21 , le premier orifice additionnel 23 et le second orifice additionnel 25 est un trou borgne. En conséquence, il est débouchant uniquement sur la seconde grande face 17 du bloc de raccordement 13.
Le premier orifice principal 19 et le second orifice principal 21 du corps massif 14 correspondent, en diamètre et en position relative, respectivement au premier orifice 7 et au second orifice 9 de la plaque terminale 6. La première grande face 15 du corps massif 14 est en contact avec une portion de la plaque terminale 6, dans laquelle sont percés le premier orifice 7 et le second orifice 9. La première grande face 15 du bloc de raccordement 13 se trouve en appui surfacique contre la face extérieure 11 de la plaque terminale 6. Le premier orifice principal 19 et le second orifice principal 21 se situent respectivement en regard du premier orifice 7 et du second orifice 9.
Le bloc de raccordement 13 est avantageusement maintenu en position par rapport au faisceau d'échange de chaleur 1 par brasage, en particulier de la première grande face 15 du corps massif 14 et de la face extérieure 11 de la plaque terminale 6.
Cela implique que la plaque terminale 6 soit revêtue, sur la face extérieure 11 , d'un produit de brasage. Alternativement, il est envisageable de mettre en place d'une plaque intermédiaire, entre la face extérieure 11 et première grande face 15, qui apporte la matière nécessaire au brasage.
La figure 4 est une vue analogue à la figure 3 dans laquelle le bloc de raccordement 13 est présenté à l'état raccordé à un circuit de fluide caloporteur ou de fluide réfrigérant.
Un tel raccordement fait intervenir une première tubulure 27, d'alimentation et/ou d'évacuation du fluide, dont une portion terminale 28 est reçue dans le premier orifice principal 19 du bloc de raccordement 13.
Préférentiellement, au voisinage de la portion terminale 28, la première tubulure 27 présente une extension radiale 29, conformée, selon l'exemple présenté sur la figure 4, comme un bourrelet. L'extension radiale 29 agit en tant que butée lors de l'introduction de la portion d'extrémité 28 de la première tubulure 27 dans le premier orifice principal 19 du bloc de raccordement 13, en venant en appui contre la seconde grande face 17 du corps massif 14.
Le maintien de la première tubulure 27 sur le bloc de raccordement 13 est assuré par une bride plate 31. A cet effet, la bride plate 31 est percée d'un premier passage 32 au travers duquel passe une partie de la première tubulure 27 voisine de l'extension radiale 29 et opposée à la portion terminale 28. La bride plate 31 vient en appui contre l'extension radiale 29 de la première tubulure 27.
Afin de maintenir la bride plate 31 sur bloc de raccordement 13, un perçage 34 est prévu dans la bride plate 31. Une tige filetée 33 traverse le perçage 34 pour être vissée dans le premier orifice additionnel 23 du bloc de raccordement 13. La pression exercée par une tête de la tige filetée 33 contre la bride plate 31 assure le maintien en contact de la bride plate 31 avec l'extension radiale 29. Par suite, la première tubulure 27 se trouve maintenue fixement par rapport au premier orifice principal 19 du bloc de raccordement 13.
De façon analogue, une deuxième tubulure est prévue pour assurer l'alimentation et/ou l'évacuation complémentaire du fluide. Une portion terminale de la deuxième tubulure est reçue dans le second orifice principal 21 du bloc de raccordement 13.
Le maintien de la deuxième tubulure est assuré par une bride plate similaire à la bride plate 31 de maintien de la première tubulure 27 selon le même principe de fixation.
Alternativement le maintien de la première tubulure 27 et de la deuxième tubulure peut être réalisé par une unique bride plate coopérant avec l'extension radiale 29 de la première tubulure 27 et l'extension radiale de la deuxième tubulure.
Néanmoins, le bloc de raccordement 13 présente certaines limites, et en particulier :
- une masse importante,
- un temps d'usinage long, comprenant :
- un perçage
■ du premier orifice principal 19,
■ du second orifice principal 21 ,
■ du premier orifice additionnel 23 et ■ du second orifice additionnel 25
sur tout ou partie de l'épaisseur du bloc de raccordement 13, et
- un surfaçage des grandes faces 15 et 17,
- une perte de matière première importante liée aux opérations d'usinage dans la masse,
- l'impossibilité de prévoir l'apport de matière nécessaire au brasage, à cause de l'opération de surfaçage,
- l'impossibilité d'assembler le bloc de raccordement 13 au faisceau d'échange de chaleur 1 en même temps que l'assemblage de l'empilement 3 de plaques 5, et
- une inertie thermique importante, nuisible aux opérations de brasage.
La figure 5 présente un dispositif de raccordement selon la présente invention. Les figures 6 et 7 représentent respectivement des vues en coupe du dispositif de raccordement 35 de la figure 5, suivant une ligne VI-VI et une ligne VII-VII.
Sur les figures 5 à 7, le moyen de raccordement au faisceau d'échange de chaleur 1 est réalisé par un dispositif de raccordement comportant une platine de raccordement 35 qui peut être utilisée en remplacement du bloc de raccordement 13.
La platine de raccordement 35 comprend une plaque support 37 présentant une première grande face 38 et une seconde grande face 39, mutuellement opposées. Selon l'exemple des figures 5 à 7, la première grande face 38 est orientée vers le faisceau d'échange de chaleur 1 , plus particulièrement vers la plaque terminale 6, et la seconde grande face 39 est tournée vers l'extérieur.
La plaque support 37 est, avantageusement, réalisée à partir d'une tôle, dont les dimensions correspondent aux dimensions de la portion de la plaque terminale 6 dans laquelle sont percés le premier orifice 7 et le second orifice 9. Préférentiellement, l'épaisseur de la plaque support 37 est sensiblement égale à l'épaisseur des plaques 5 de l'empilement 3 et/ou de la plaque terminale 6, afin de faciliter d'éventuelles opérations de brasage. La plaque support 37 comprend une première ouverture principale 40, une seconde ouverture principale 41. Selon l'exemple présenté, la seconde ouverture principale 41 est similaire à la première ouverture principale 40.
De plus, la plaque support 37 comprend une première ouverture additionnelle 43 et une seconde ouverture additionnelle 45. La première ouverture additionnelle 43 et la seconde ouverture additionnelle 45 sont respectivement disposées au voisinage de la première ouverture principale 40 et de la seconde ouverture principale 41. En option, la plaque support 37 comprend en outre une troisième ouverture additionnelle 47 et/ou une quatrième ouverture additionnelle 49, avantageusement disposée(s) respectivement au voisinage de la première ouverture principale 40 et de la seconde ouverture principale 41. La troisième ouverture additionnelle 47 et/ou la quatrième ouverture additionnelle 49 assure(nt) une fonction de détrompeur.
La première ouverture principale 40 et la seconde ouverture principale 41 sont conformées de façon à correspondre, en positionnement relatif, au premier orifice 7 et au second orifice 9 de la plaque terminale 6, et, en diamètre, à des portions terminales de tubulures de raccordement, telles que la portion terminale 28 de la première tubulure 27 représentée sur la figure 4, par exemple.
Préférentiellement, par rapport à la plaque terminale 6, la plaque support 37 est disposée de façon telle que la première ouverture principale 40 et la seconde ouverture principale 41 communiquent respectivement avec le premier orifice 7 et le second orifice 9 de la plaque terminale 6, et que sa première grande face 38 s'étende, en partie au moins, parallèlement à la face extérieure 11 de la plaque terminale 6, à une distance déterminée de celle-ci. La plaque support 37 se trouve maintenue dans cette position relative grâce par un système de fixation comprenant une patte de liaison 50 attachée à la plaque support 37 et au faisceau d'échange de chaleur 1 , notamment à la plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5.
La première ouverture principale 40 de la plaque support 37 est reliée en communication de fluide avec le premier orifice 7 de la plaque terminale 6 par l'intermédiaire d'un premier raccord tubulaire 51. La seconde ouverture principale 41 de la plaque support 37 est reliée au second orifice 9 de la plaque terminale 6 par l'intermédiaire d'un second raccord tubulaire 53.
Avantageusement, lorsque la première ouverture principale 40 de la plaque support 37 et le premier orifice 7, et/ou lorsque la seconde ouverture principale 41 et le second orifice 9 sont coaxiaux, le premier raccord tubulaire 51 et/ou le second raccord tubulaire 53 sont des cylindres droits. Alternativement, lorsque la première ouverture principale 40 de la plaque support 37 et le premier orifice 7 et/ou lorsque la seconde ouverture principale 41 et le second orifice 9 sont désaxés, le premier raccord tubulaire 51 et/ou le second raccord tubulaire 53 sont des cylindres d'axes obliques et/ou des tubes de forme de 'S'.
Enfin, selon les diamètres respectifs de la première ouverture principale 40, du premier orifice 7, de la seconde ouverture principale 41 et du second orifice 9, le premier raccord tubulaire 51 et/ou le second raccord tubulaire 53 peut être de section évolutive.
Le premier raccord tubulaire 51 et le second raccord tubulaire 53 sont fixement reliés à la plaque support 37 et à la plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5.
Le premier raccord tubulaire 51 et le second raccord tubulaire 53 sont, avantageusement, formés à partir d'une tôle dont l'épaisseur est sensiblement identique à l'épaisseur des plaques 5 et/ou de la plaque terminale 6. L'épaisseur de la paroi du premier raccord tubulaire 51 et/ou du second raccord tubulaire 53 est généralement constante sur l'ensemble de l'étendue longitudinale de ce dernier. Une telle caractéristique dimensionnelle confère à la platine de raccordement 35 une inertie thermique voisine de celle des plaques 5 et/ou de la plaque terminale 6. L'opération de brasage simultanée du premier raccord tubulaire 51 et du second raccord tubulaire 53 de la plaque support 37 et des plaques 5 et/ou de la plaque terminale 6 du faisceau d'échange de chaleur 1 est donc facilitée.
Avantageusement, le premier raccord tubulaire 51 et le second raccord tubulaire 53 sont formés par emboutissage d'une tôle. Toutefois, le premier raccord tubulaire 51 et le second raccord tubulaire 53 peuvent être obtenus par d'autres procédés de mise en forme ou peuvent être des tubes rapportés.
Selon l'exemple présenté, le premier raccord tubulaire 51 comporte une première portion longitudinale 55 et une seconde portion longitudinale 57. La première portion longitudinale 55 présente un diamètre extérieur supérieur au diamètre extérieur de la seconde portion longitudinale 57. La première portion longitudinale 55 du premier raccord tubulaire 51 est partiellement conformée de façon à correspondre à la première ouverture principale 40 de la plaque support 37. La seconde portion longitudinale 57 est conformée de manière à correspondre au premier orifice 7 de la plaque terminale 6. Préférentiellement, la seconde portion longitudinale 57 est reçue dans le premier orifice 7.
De par cette disposition, le premier raccord tubulaire 51 présente intérieurement une première section longitudinale 58a, agencée à l'intérieur de la première portion longitudinale 55, et une seconde section longitudinale 58b, agencée à l'intérieur de la seconde portion longitudinale 57.
La première section longitudinale 58a est adaptée à la réception d'une portion terminale d'une tubulure de raccordement, telles que la portion terminale 28 de la première tubulure 27, telle que représentée, par exemple, sur la figure 4. La seconde section longitudinale 58b présente avantageusement un diamètre intérieur sensiblement identique au diamètre extérieur de la tubulure de raccordement à son extrémité. Ceci réduit les pertes de charge subies par le · fluide caloporteur, ou le fluide réfrigérant, à l'entrée et/ou à la sortie de l'échangeur de chaleur constitué notamment du faisceau d'échange de chaleur 1.
Le diamètre intérieur de la première section longitudinale 58a est déterminé en fonction du diamètre extérieur de la tubulure de raccordement. En particulier, le diamètre intérieur de la première section longitudinale 58a est choisi légèrement supérieur au diamètre extérieur de la portion terminale 28 de la première tubulure 27 afin de définir un espace périphérique. L'espace périphérique ainsi défini entre la première tubulure 27 et l'intérieur de la première section longitudinale 58a permet d'assurer un assemblage parfait et étanche entre la tubulure de raccordement et la platine de raccordement 35. De plus, l'espace périphérique permet d'apporter la matière nécessaire au brasage.
De même, préférentiellement, la longueur de la première section longitudinale 58a est définie de manière à assurer un centrage long de la portion terminale 28 de la première tubulure 27.
Par ailleurs, la première section longitudinale 58a est également définie, en diamètre et en longueur, en fonction des moyens mis en œuvre pour la fixation de la première tubulure 27 par rapport à l'échangeur de chaleur. Par exemple, une telle fixation peut comprendre un brasage réalisé entre la tubulure de raccordement et la première section longitudinale 58a.
Dans le cas où d'autre moyens de fixation sont mis en œuvre, par exemple utilisant la bride plate 31 telle que définie précédemment, la première section longitudinale 58a pourra présenter une longueur réduite par rapport au cas où seul un brasage est utilisé. La première section longitudinale 58a est donc agencée de sorte que l'espace périphérique est adapté, en diamètre et en longueur, pour réaliser l'étanchéité et le maintien mécanique de la première tubulure 27. La première section longitudinale 58a correspond à peu près à la première section longitudinale 55 tandis que la seconde section longitudinale 58b correspond à peu près à la seconde section longitudinale 57.
L'épaisseur de la paroi du premier raccord tubulaire 51 est généralement constante.
Le second raccord tubulaire 53 est conformé de façon identique au premier raccord tubulaire 51. La patte de liaison 50 comprend une première portion 59, attachée à la plaque support 37, et une seconde portion 61 , attachée à la face extérieure 11 de la plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5. La première portion 59 et la seconde portion 61 de la patte de liaison 50 sont reliées l'une à l'autre par une portion médiane 63. La portion médiane 63 est déterminée en fonction de la distance séparant la première grande face 38 de la plaque support 37 de la face extérieure 11 de la plaque terminale 6, déterminée de façon à ce que le premier raccord tubulaire 51 et le second raccord tubulaire 53 présentent intérieurement une longueur suffisante pour assurer un emmanchement étanche et résistant de leur tubulure de raccordement respective. La valeur de cette distance dépend particulièrement du diamètre et de l'épaisseur des tubulures de raccordement respectives.
Selon l'exemple particulier présenté, la distance séparant la première grande face 38 de la plaque support 37 de la face extérieure 11 de la plaque terminale 6 correspond à peu près à la longueur d'emmanchement. Lorsque la patte de liaison 50 est attachée à la face extérieure 1 1 de la plaque terminale 6, la portion médiane 63 de la patte de liaison 50 fait saillie de la face extérieure 1 1 , avantageusement perpendiculairement. Selon l'exemple particulier présenté, la patte de liaison 50 est réalisée en tant que partie intégrante de plaque support 37. La première portion 59 de la patte de liaison 50 se trouve alors limitée à une portion de pliage de la plaque support 37. Selon une première variante, la seconde portion 61 de la patte de liaison 50 est fixée à la plaque terminale 6 par brasage.
La figure 8 représente un agrandissement d'un détail VIII de la figure 7. Elle montre une autre alternative de fixation de la seconde portion 61 de la patte de liaison 50 sur la plaque terminale 6. Selon l'exemple de la figure 8, la seconde portion 61 de la patte de liaison 50 peut être pliée de façon à former une rainure 65. La plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5 présente, sur sa face extérieure 1 1 , une nervure 67 conformée de façon à coopérer avec la rainure 65 de la seconde portion 61 de la patte de liaison 50. La nervure 67 de la plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5 est réalisée, par exemple, par emboutissage d'une partie de la plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5.
La liaison par coopération, ou complémentarité, de forme de la rainure 65 de la seconde portion 61 de la patte de liaison 50 avec la nervure 67 de la plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5 assure une fixation ferme de la patte de liaison 50 à la face extérieure 11 de la plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5. D'autres modes réalisations d'une attache de ce type peuvent être envisagées. En remplacement ou en complément, la seconde portion 61 peut présenter un ou plusieurs cordons et/ou points de soudure destinés à assurer et/ou renforcer la liaison mécanique avec la face extérieure 11 de la plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5.
Selon une variante non représentée, la nervure 67 de la plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5 et de la rainure 65 de la seconde portion 61 de la patte de liaison 50 peuvent être conformées complémentairement en queue d'aronde.
La figure 9a montre une première variante de réalisation de la platine de raccordement 35 selon l'invention, représentée de manière analogue à la figure 7. Selon la première variante, le premier raccord tubulaire 51 peut présenter une troisième section longitudinale 69, adjacente à la seconde portion longitudinale 57 et opposée à la première portion longitudinale 55. La troisième portion longitudinale 69 agit comme une butée axiale, interdisant le retrait du premier raccord tubulaire 51 hors du premier orifice 7 de la plaque terminale 6. Le premier raccord tubulaire 51 participe ainsi également à la fixation de la platine de raccordement 35 sur le faisceau d'échange de chaleur 1. A titre d'exemple de réalisation, la troisième section longitudinale 69 est étendue radialement, ici à la manière d'un évasement.
Sous cette forme de réalisation, la troisième portion longitudinale 69 peut résulter d'une déformation radiale d'une partie de la seconde portion longitudinale 57 effectuée après l'insertion du premier raccord tubulaire 51 dans le premier orifice 7 de la plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5.
Selon ce mode particulier de réalisation, le maintien en position de la platine support 37 par rapport à la plaque terminale 6 est assuré, au moins partiellement, par la patte fixation 57 et la troisième portion longitudinale 69.
Sur la première portion longitudinale 55, le premier raccord tubulaire 51 présente un diamètre extérieur supérieur au diamètre extérieur de la seconde portion longitudinale 57. Ainsi, il se forme, à la jonction de la première portion longitudinale 55 et de la seconde portion longitudinale 57, une portion d'épaulement du premier raccord tubulaire 51 venant buter contre la face extérieure 11 de la plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5 et contribuant également au maintien en position de l'ensemble par rapport à la plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5.
Le premier raccord tubulaire 51 agit en tant qu'entretoise maintenant la plaque support 37 à une distance déterminée de la face extérieure 11 de la plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5.
Préférentiellement, la platine de raccordement 35 est réalisée d'un seul tenant, uniquement par emboutissage, pliage et perçage d'une plaque de tôle. On doit également noter que la fixation de la platine de raccordement 35 sur le faisceau d'échange de chaleur 1 ne fait pas intervenir, dans le mode de réalisation préférentiel, de pièces supplémentaires, et se contente de portions de la platine de raccordement 35 et/ou de la plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5 conformées conjointement en portions d'attache ou de fixation.
La figure 9b montre une alternative de réalisation de première variante de réalisation de la platine de raccordement 35 selon l'invention, représentée à la figure 9a. Selon cette alternative de réalisation, le premier raccord 51 ne présente pas de troisième section longitudinale 69. A l'inverse, selon le mode de réalisation de la figure 9b, la plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5 comporte un bord recourbé 70. Le bord recourbé 70 constitue une extension du premier orifice 7 de la plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5 et coopère, après déformation, avec la seconde portion longitudinale 57.
La figure 10 montre une seconde variante de réalisation la platine de raccordement 35 selon l'invention, représentée de manière analogue à la figure 7. Selon cette seconde variante, la platine de raccordement 35 comprend un support de liaison matérialisé par une bague cylindrique 71 munie d'un taraudage 72. Le taraudage 72 est adapté pour recevoir une tige filetée, analogue à la tige filetée 33 de la figure 4 par exemple. La bague cylindrique 71 est, pour l'essentiel, logée dans un espace laissé libre entre la platine support
37 et la face extérieure 11 de la plaque terminale 6 et/ou à l'empilement 3 de plaques 5, dans une position telle que le taraudage 72 et la première ouverture additionnelle 43 soient mutuellement alignés.
Selon un mode particulier de réalisation de la seconde variante de réalisation, la bague cylindrique 71 présente un premier segment longitudinal 73 dont le diamètre extérieur est adapté au passage au travers de la première ouverture additionnelle 43 de la plaque support 37. Le premier segment longitudinal 73 de la bague cylindrique 71 est prolongé, d'un côté, par un second segment longitudinal 75 conformée en un épaulement et, de l'autre côté, par un troisième segment longitudinal 77 conformé en un bourrelet. Le troisième segment longitudinal 77 est prolongé par un quatrième segment longitudinal 79, qui termine la bague cylindrique 71.
Le second segment longitudinal 75 vient en appui contre la seconde grande face 39 de la plaque support 37 au niveau de l'insertion de la bague cylindrique 71 dans la première ouverture additionnelle 43 de la plaque support 37. Le troisième segment longitudinal 77 vient en appui contre la première grande face
38 de la plaque support 37 empêchant le retrait de la bague cylindrique 71 hors de la première ouverture additionnelle 43 de la plaque support 37.
Bien que cela ne soit pas représenté sur les figures, une bague analogue à la bague cylindrique 71 peut être logée dans la seconde ouverture additionnelle 45 de la plaque support 37.
La figure 11 montre une troisième variante de réalisation de la platine de raccordement 35 selon l'invention, représentée de manière analogue à la figure 7. Selon cette troisième variante, la platine de raccordement 35 comprend une bague cylindrique 81 présentant un premier segment longitudinal 83, extérieurement conformée pour être logée dans la première ouverture additionnelle 43 de la plaque support 37, et un second segment longitudinal 85, adjacent au premier segment longitudinal 83, analogue au second segment longitudinal 75 de la bague cylindrique 71 de la figure 10.
La bague cylindrique 81 est percée d'un orifice 87. Extérieurement, la bague cylindrique 81 comporte un filetage coopérant avec un écrou 89. Une fois vissé, l'écrou 89 peut venir en appui contre la première grande face 38 de la plaque support 37.
La figure 12 montre une quatrième variante de réalisation de la platine de raccordement 35 selon l'invention, représentée de manière analogue à la figure 7. Selon cette quatrième variante, la platine de raccordement 35 comprend un support de liaison réalisé sous la forme d'une barre profilée 91 , logée dans l'espace séparant la première grande face 38 de la plaque support 37 de la face extérieure 11 de la plaque terminale 6. La barre profilée 91 est percée d'au moins un taraudage 93, avantageusement deux taraudages 93, dont un seul est visible sur la figure 12, agencés de façon à faire face, respectivement, avec la première ouverture additionnelle 43 et la seconde ouverture additionnelle 45 lorsque la barre profilée 91 est fixée contre la face extérieure 11. Le terme « faire face », signifie que les trous taraudés 93 et la première ouverture additionnelle 43 et la seconde ouverture additionnelle 45 de la plaque support 37 sont, à chaque fois, mutuellement alignés.
Telle que décrite, la platine de raccordement 35 peut être réalisée à partir d'un unique élément, par exemple une tôle, par des opérations de découpage, pliage, perçage et emboutissage. Il en résulte une fabrication simple et économique.
La platine de raccordement 35 présente un intérêt particulier lorsqu'elle est utilisée en combinaison avec le faisceau d'échange de chaleur 1 réalisé par un empilement de plaques 5. Pour autant, l'invention ne se limite pas aux échangeurs de chaleur à plaques. En particulier, tout échangeur de chaleur présentant une plaque terminale peut être avantageusement équipé d'une telle platine. Une platine de raccordement supplémentaire peut être prévue sur une autre face du faisceau d'échange de chaleur 1 , par exemple sur une plaque terminale située à l'extrémité opposée de l'empilement 3.
La platine de raccordement 35 selon la présente invention est avantageusement adaptée pour des échangeurs de chaleur de type fluide réfrigérant / fluide réfrigérant, notamment les échangeurs de chaleur internes intégrés à une boucle de climatisation automobile. Elle trouve également une application avantageuse pour une échangeur de chaleur de type fluide réfrigérant / fluide caloporteur.
Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de réalisation décrits précédemment.

Claims

Revendications
1. Échangeur de chaleur comprenant :
- un faisceau d'échange de chaleur (1) comportant au moins un canal adapté à une circulation d'au moins un fluide,
- une plaque terminale (6) en tant que face d'extrémité du faisceau d'échange de chaleur (1) et présentant au moins un orifice (7, 9) débouchant dans le canal, et
- une platine de raccordement (35) reliée à la plaque terminale (6), caractérisé en ce que la platine de raccordement (35) comprend :
- une plaque support (37) comportant au moins une ouverture principale (40, 41), et
- un premier raccord tubulaire (51), disposé entre l'ouverture principale (40, 41) de la plaque support (37) et l'orifice (7, 9) de la plaque terminale
(6), et présentant intérieurement une première section longitudinale (58a) dans lequel débouche l'ouverture principale (40, 41).
2. Échangeur de chaleur selon la revendication 1 , dans lequel le faisceau d'échange thermique (1) comprend un empilement (3) de plaques (5).
3. Échangeur de chaleur selon la revendication 2, dans lequel la plaque terminale (6) est conformée de manière analogue aux plaques (5) de l'empilement (3).
4. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la plaque support (37) est maintenue à la plaque terminale du faisceau d'échange de chaleur (1) et/ou au faisceau d'échange de chaleur (1) par une patte de liaison (50).
5. Échangeur de chaleur selon la revendication 4, dans lequel la patte de liaison (50) comprend une première portion (59) attachée à la plaque support (37) et une seconde portion (61) attachée à la plaque terminale (6) et/ou au faisceau d'échange de chaleur (1).
6. Échangeur de chaleur selon la revendication 5, dans lequel la patte de liaison (50) est en liaison par complémentarité de forme avec la plaque terminale (6) et/ou la plaque support (37).
7. Échangeur de chaleur selon la revendication 6, dans lequel la liaison par complémentarité de forme comprend une rainure (65) et une nervure (67).
8. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel la première portion (59) et/ou la seconde portion (61) est en liaison par continuité de matière entre la patte de liaison (50) et la plaque support (37) et/ou la plaque terminale (6).
9. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la platine de raccordement (35) comprend un support de liaison (71 , 91) maintenu entre la platine support (37) et la face terminale (6).
10. Échangeur de chaleur selon la revendication 9, dans lequel le support de liaison (71) comprend un corps cylindrique comportant un taraudage (72) et un premier segment longitudinal (73, 83) reçu dans l'orifice au moins une ouverture additionnelle (43, 45) ménagée dans la plaque support (37), de sorte que le taraudage (72) et l'ouverture additionnelle (43, 45) se trouvent mutuellement alignés.
11. Échangeur de chaleur selon la revendication 10, dans lequel le support de liaison (71) comprend un second segment longitudinal (75, 85) présentant une section transversale conformée en épaulement adapté pour venir en appui contre la plaque support (37).
12. Échangeur de chaleur selon la revendication 10 ou 11 , dans lequel le support de liaison (71) comprend un troisième segment longitudinal (77), conformée en épaulement adapté pour venir en appui contre la plaque support (37).
13. Échangeur de chaleur selon la revendication 11 ou 12, dans lequel le second segment longitudinal (75, 85) et/ou le troisième segment longitudinal
(77) est/sont réalisé(s) en tant que conformation partielle du support de liaison (71 , 82).
14. Échangeur de chaleur selon la revendication 11 ou 12, dans lequel le second segment longitudinal (75, 85) et/ou le troisième segment longitudinal
(77) est/sont réalisé(s) par un écrou (89) monté sur le corps cylindrique du support de liaison (71).
15. Échangeur de chaleur selon la revendication 8, dans lequel le support de liaison (91) comprend une barre profilée comprenant au moins un taraudage
(93).
16. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le premier raccord tubulaire (51) est réalisé par une déformation de la platine support (37) et/ou la plaque terminale (6).
17. Échangeur de chaleur selon la revendication 16, dans lequel le premier raccord tubulaire (51) est réalisé en tant que portion emboutie de la platine support (37) et/ou de la plaque terminale (6), la portion emboutie entourant l'ouverture principale (40, 41) et/ou l'orifice (7, 9).
18. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le premier raccord tubulaire (51) est maintenu dans l'orifice (7, 9) au moyen d'une troisième section longitudinale (69, 70) du premier raccord tubulaire (51) ou de la plaque terminale (6).
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