WO2015086195A1 - Boîte collectrice et échangeur thermique correspondant - Google Patents

Boîte collectrice et échangeur thermique correspondant Download PDF

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WO2015086195A1
WO2015086195A1 PCT/EP2014/071941 EP2014071941W WO2015086195A1 WO 2015086195 A1 WO2015086195 A1 WO 2015086195A1 EP 2014071941 W EP2014071941 W EP 2014071941W WO 2015086195 A1 WO2015086195 A1 WO 2015086195A1
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WO
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collector
collars
manifold
heat exchanger
corrugations
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/071941
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English (en)
Inventor
Christian Riondet
Jean-Marc Lesueur
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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Publication date
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Priority to US15/104,035 priority patent/US20160377357A1/en
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    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F9/02—Header boxes; End plates
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a manifold for a heat exchanger, in particular for a motor vehicle.
  • the invention also relates to a corresponding heat exchanger.
  • a heat exchanger is for example used in a motor vehicle, especially as a cooling system radiator, or in high pressure applications for example as a condenser of an air conditioning system.
  • such a heat exchanger comprises a bundle of tubes and at least one manifold.
  • This manifold is configured to receive the ends of the tubes of the heat exchanger.
  • the header generally comprises a manifold for example in the form of a header plate.
  • the manifold usually also has a lid which is fixed to the header plate to close the manifold.
  • the collector plate makes it possible to distribute the fluid towards the heat exchange tubes or to collect the fluid coming from these heat exchange tubes.
  • the collector plate is generally made of aluminum and can be made for example by stamping.
  • the collector plate has a generally flat bottom.
  • the collector has a bottom at least partially rounded to hold the pressure.
  • the flat-bottomed or round-bottomed collector plate is usually provided with flanges surrounding openings through which the ends of the tubes of the heat exchanger bundle pass.
  • the openings such as slots are made in the header plate to introduce the tubes, for example with a removal of material or on the contrary without removal of material. In the latter case, the material is pushed by the tool towards the inside of the volume defined by the manifold, thus creating a collar around the opening for the introduction of the tube.
  • the collars make it possible to have a good contact between the tube and the opening in the collector plate and to obtain a good brazing quality in the case of brazed exchangers, for example all aluminum.
  • the tubes are generally inserted into the opening in the same direction as the tooling to make the collars around the openings.
  • the inserted tubes generally extend partially inside the manifold to ensure proper brazing and a tight, tight assembly. According to some solutions, the tubes exceed in the fluid reservoir volume by nearly half the volume of the header.
  • a flat-bottom header can have so-called inverted collars, that is to say formed in the opposite direction to the insertion direction of a heat exchange tube.
  • the collars then have a flared shape facing away from the volume defined by the manifold.
  • inverted collars have a small flare, ie known inverted collars define a low input cone for insertion of the heat exchange tubes.
  • the inlet cone may therefore not be sufficient to allow simple insertion of the heat exchange tubes, and the known solutions of the prior art may have difficulties in insertion of heat exchange tubes in the collector.
  • the object of the invention is to propose a collecting box making it possible to solve these problems of the prior art.
  • the subject of the invention is a collecting box for exchanger thermal device comprising a collector having an at least partially rounded shape and comprising a plurality of openings for the passage of a plurality of heat exchange tubes of the heat exchanger, and a plurality of collars surrounding the openings,
  • the collector further comprises a plurality of corrugations, and in that the collars are formed at the corrugations of the collector and respectively have a substantially flared shape directed to the opposite side to the volume defined by the manifold.
  • the collars are formed at vertices of the corrugations facing away from the volume defined by the manifold.
  • Such an at least partially rounded box is adapted to hold the pressure in high pressure applications, and the collector with such reversed collars, that is to say whose direction is opposite to the usual direction of insertion. tubes, allows to receive the ends of the tubes that previously protruded inside the volume defined by the manifold.
  • the inverted flanges of the invention define an inlet opening for the insertion of the heat exchange tubes, substantially tulip-shaped, which is sufficiently large thanks to this contribution of material.
  • Said manifold may further comprise one or more of the following features, taken separately or in combination:
  • the collector has at least one wall of substantially convex shape towards the outside of the volume defined by the collecting box,
  • the corrugations are formed on the wall, the corrugations have respectively a height greater than 30% of the pitch of the tube, this height is sufficient to form a collar,
  • the collars respectively have a substantially conical shape
  • a cone formed by a collar has an angle of the order of 30 °, facilitating the introduction at the same time of the plurality of heat exchange tubes into the openings of the collector surrounded by the collars,
  • the collars have respectively a first width and a second width greater than the first width, for example of the order of twice the first width, thus providing an opening wide enough to facilitate the introduction of all heat exchange tubes in the openings of the collector,
  • the first width is substantially equal to the width of a tube intended to be inserted into the opening
  • the collars respectively have two substantially convex flared edges, the convexity of which is oriented towards the outside of the volume defined by the manifold, the collars have a height of the order of half the height of a corrugation,
  • the flanges are thinned with respect to the corrugations on the collector, so that the corrugations present respectively a first thickness and the collars respectively have a second thickness less than the first thickness of the corrugation,
  • the thinning of the material at the level of a collar is at least greater than 30% of the initial thickness of the material, or even locally greater than 50% of the initial thickness of the material.
  • the invention also relates to a heat exchanger, in particular for motor vehicles, comprising a bundle of heat exchange tubes whose ends are fixed to at least one header, as defined above.
  • It can be a brazed heat exchanger.
  • it may be a heat exchanger whose elements forming the slip box are mechanically assembled to each other.
  • the heat exchange tubes have a height of between 0.8 mm and 2.5 mm, preferably between 1.2 mm and 1.8 mm.
  • the pitch of the heat exchange tubes is for example between 5mm and 10mm, preferably between 6 mm and 8mm.
  • FIG. 1 is a perspective view of a header box according to the invention for a heat exchanger
  • FIG. 2 is a partial sectional view of the manifold of FIG. 1, receiving an end of a tube partially represented by a bundle of tubes of the heat exchanger,
  • FIG. 3 is a side sectional view of the manifold of FIG. 1,
  • FIG. 4a is a first perspective view of a collector of the collector box of FIGS. 1 to 3,
  • FIG. 4b is a second perspective view of the collector of the collector box of FIGS. 1 to 3,
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the collector of FIGS. 4a and 4b.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the collector of FIG. 5 receiving ends of tubes of the heat exchanger.
  • FIG. 1 shows schematically and simplified a fluid manifold 1 for a heat exchanger (not shown), particularly in the automotive field.
  • the heat exchanger can be used in particular as a radiator or condenser for a motor vehicle.
  • the invention can be applied for a brazed heat exchanger.
  • the heat exchanger comprises a bundle of tubes 3. Only one end of a tube 3 is visible in Figure 2.
  • the tubes 3 are for example made of aluminum or aluminum alloy. This is, for example, tubes 3 substantially flattened.
  • the manifold 1 is configured to receive at least one end of a tube 3 of the heat exchanger, more specifically to receive the ends of a plurality of tubes 3, the heat exchanger (not shown). Only one end of a tube 3 is visible in FIG.
  • the manifold 1 comprises a manifold 5.
  • the manifold 1 further comprises a lid 6 fixed to the manifold 5, so as to close the manifold 1.
  • the collector 5 is for example made of aluminum or aluminum alloy.
  • the cover 6 can be made of aluminum alloy aluminum, or alternatively plastic.
  • the lid 6 can be attached to the manifold 5 for example by clipping, soldering or crimping.
  • the collector 5 comprises a plurality of openings 7 for the passage of the ends of the tubes 3.
  • the openings 7 have for example a substantially elongated shape, such as slots.
  • the ends of the tubes 3 received in the openings 7 can then be brazed, for example to the collector 5.
  • the heat exchange tubes 3 have a height of between 0.8 mm and 2.5 mm, preferably between 1.2 mm and 1.8 mm.
  • the pitch of the heat exchange tubes 3, that is to say the spacing between two heat exchange tubes 3, is for example between 5mm and 10mm, preferably between 6 mm and 8mm.
  • the collector 5 has a wall 8 forming a box bottom.
  • the manifold 1 further comprises side walls 8 'connected to this box bottom 8.
  • the wall 8 forming a bottom box also called bottom wall 8
  • the bottom wall 8 of the collector 5 has a shape substantially concave with respect to the internal volume defined by the manifold 1, and substantially convex relative to the tube bundle 3 of the heat exchanger whose convexity is oriented outwardly of the volume defined by the manifold 1.
  • the manifold 1 further comprises a predefined number of collars 9 formed on the collector 5 at the openings 7 to receive the ends of the tubes 3. More precisely, each opening 7 is surrounded by a collar 9.
  • the collars 9 are here made without removal of material.
  • the collector 5 further comprises a plurality of deformations 11. These deformations 11 are formed at the substantially convex bottom wall 8 of the collector 5. The deformations 11 are for example made to form a regular pattern.
  • it is waves or waves 11.
  • the corrugations 11 may be made symmetrically with respect to the longitudinal axis of the bottom wall 8 of the collector 5.
  • the corrugations 11 thus have vertices extending alternately on either side of the longitudinal axis of the 5.
  • the corrugations 11 have for example a plurality of vertices directed inwardly of the volume defined by the manifold 1 and a plurality of opposing vertices directed towards the opposite of the volume defined by the collecting box, and therefore outwardly of the manifold 1 and to the tube bundle 3 of the heat exchanger.
  • the collars 9, better visible in Figures 4a, 4b, are formed at the corrugations 11, more precisely to the vertices of the corrugations 11 directed towards the opposite of the volume defined by the manifold.
  • the openings 7 are formed by piercing or perforating the collector 5 at the apices of the corrugations 11 directed towards the opposite of the volume defined by the collecting box, and the collars 9 are made by the material around these openings 7.
  • the corrugations 11 are produced with a sufficient height h (see FIG. 5), for example with a height h greater than 30% of the pitch. of tube.
  • the collars 9 thus formed are directed towards the opposite of the volume defined by the manifold 1, namely towards the bundle of tubes 3 of the heat exchanger. We are talking about 9 inverted collars.
  • the collars 9 have a height h 'sufficient to allow insertion of the ends of the tubes 3, for example of the order of half the height h of a corrugation 11.
  • the collars 9 have a generally flared shape, such as a tulip shape.
  • the collars 9 respectively have a shape substantially conical, for example of angle ⁇ of the order of 30 ° (see Figure 5).
  • a collar 9 thus has two flared edges 9a, 9b, corresponding to the two large edges, connected to each other by two small edges 9c, 9d.
  • This flared or substantially conical shape facilitates the introduction of the ends of the tubes 3 into the manifold 5, from the outside of the volume defined by the manifold 1 towards the inside of the volume defined by the manifold 1.
  • the two flared edges 9a, 9b have, for example, a substantially convex shape whose convexity is oriented towards the outside of the volume defined by the manifold 1.
  • the tulip-shaped collars 9 have respectively:
  • the first width h is substantially equal to or slightly greater than the width of a tube 3 intended to be inserted into the opening 7.
  • the largest width i 2 defines the opening 7 surrounded by the collar 9 for the insertion of the end of a tube 3.
  • the second width i 2 is provided wide enough to allow simple insertion, and in particular at the same time the ends of the set of tubes 3 of the heat exchanger (not shown) in the openings 7.
  • the second width i 2 is for example of the order of twice the first width i of the collar 9.
  • the collars 9 can be thinned relative to the corrugations 11 on the collector 5. Indeed, with reference to Figure 6, a corrugation 11 has for example a first thickness e 1; and the collar 9 has a second thickness e 2 smaller than the first thickness i i of the corrugation 11.
  • the collar 9 can be thinned both at the large flared edges 9a, 9b and small connecting edges 9c and 9d.
  • the material is thinned at the collar 9 which can go beyond 30%, or even locally beyond 50% of the initial thickness of the material.
  • this collar 9 can be lengthened.
  • a collector 5 comprising such inverted collars 9 facilitates the introduction of the ends of the multiplicity of heat exchange tubes 3 of the heat exchanger at the same time and in a simple manner without the need for specific tools in particular to guide each tube 3 in the associated opening 7.
  • flared and inverted collars 9 provide a sufficient opening for introduction from outside the manifold 1 to the interior of the volume defined by the manifold 1.
  • these inverted collars 9 allow insertion of the ends of the tubes 3 without these ends opening into the volume defined by the manifold 1 thus promoting the flow of fluid inside the manifold 1.

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Abstract

L'invention concerne une boîte collectrice (1) pour échangeur thermique comportant un collecteur (5) présentant une forme au moins partiellement arrondie et comprenant: une pluralité d'ouvertures (7) pour le passage d'une pluralité de tubes (3) d'échange thermique de l'échangeur thermique, et une pluralité de collets (9) entourant les ouvertures (7). Selon l'invention, le collecteur (5) comporte une pluralité d'ondulations (11), et les collets (9) sont réalisés au niveau des ondulations (11) du collecteur (5) et présentent respectivement une forme sensiblement évasée dirigée du côté opposé au volume défini par la boîte collectrice (1).

Description

Boîte collectrice et échangeur thermique correspondant
L'invention concerne une boîte collectrice pour échangeur thermique, en particulier pour véhicule automobile. L'invention concerne aussi un échangeur thermique correspondant. Un tel échangeur thermique est par exemple utilisé dans un véhicule automobile, notamment en tant que radiateur de système de refroidissement, ou dans des applications à haute pression par exemple comme condenseur d'un système de climatisation.
Généralement, un tel échangeur thermique comprend un faisceau de tubes et au moins une boîte collectrice. Cette boîte collectrice est configurée pour recevoir les extrémités des tubes de l'échangeur thermique.
À cet effet, la boîte collectrice comporte généralement un collecteur par exemple sous forme de plaque collectrice. La boîte collectrice comporte généralement également un couvercle venant se fixer sur la plaque collectrice pour fermer la boîte collectrice.
La plaque collectrice permet de distribuer le fluide vers les tubes d'échange thermique ou de collecter le fluide provenant de ces tubes d'échange thermique. La plaque collectrice est généralement en aluminium et peut être réalisée par exemple par estampage.
La plaque collectrice présente un fond généralement plat.
Toutefois, dans les applications destinées à résister à la pression, il est connu que le collecteur présente un fond au moins partiellement arrondi pour tenir la pression. Par ailleurs, la plaque collectrice à fond plat ou à fond arrondi est habituellement munie de collets entourant des ouvertures traversées par les extrémités des tubes du faisceau de l'échangeur thermique.
Les ouvertures telles que des fentes sont réalisées dans la plaque collectrice pour introduire les tubes, par exemple avec un enlèvement de matière ou au contraire sans enlèvement de matière. Dans ce dernier cas, la matière est poussée par l'outillage vers l'intérieur du volume défini par la boîte collectrice, créant ainsi un collet autour de l'ouverture pour l'introduction du tube. On parle de collets standards.
Les collets permettent d'avoir un bon contact entre le tube et l'ouverture dans la plaque collectrice et d'obtenir une bonne qualité de brasage dans le cas des échangeurs brasés, par exemple tout en aluminium.
Les tubes sont généralement insérés dans l'ouverture dans le même sens que l'outillage pour réaliser les collets autour des ouvertures. Les tubes insérés s'étendent généralement en partie à l'intérieur la boîte collectrice pour garantir un brasage correct et un assemblage solide et étanche. Selon certaines solutions, les tubes dépassent dans le volume formant réservoir du fluide de près de la moitié du volume de la boîte collectrice.
Cependant, le dépassement des tubes dans le volume défini par le volume intérieur de la boîte collectrice formant réservoir du fluide, crée une chute de pression interne sur le circuit de fluide. Cette baisse de pression interne nécessite d'augmenter la puissance de pompage pour conserver un certain débit de fluide.
Selon une solution connue, une boîte collectrice à fond plat peut présenter des collets dits inversés c'est-à-dire réalisés selon le sens opposé au sens d'insertion d'un tube d'échange thermique. Les collets présentent alors une forme évasée orientée vers l'opposé du volume défini par la boîte collectrice. Toutefois, de tels collets inversés présentent un faible évasement, autrement dit les collets inversés connus définissent un cône d'entrée faible pour l'insertion des tubes d'échange thermique. Le cône d'entrée peut donc ne pas être suffisant pour permettre une insertion simple des tubes d'échange thermique, et les solutions connues de l'art antérieur peuvent présenter des difficultés d'insertion des tubes d'échange thermique dans le collecteur.
Du fait de cette difficulté d'insertion des tubes d'échange thermique dans le collecteur présentant de tels collets inversés, une telle solution de collets inversés pour un collecteur à fond arrondi n'est pas envisagée dans l'art antérieur au bénéfice des collets dits standards.
L'invention a pour objectif de proposer une boîte collectrice permettant de résoudre ces problèmes de l'art antérieur. À cet effet, l'invention a pour objet une boîte collectrice pour échangeur thermique comportant un collecteur présentant une forme au moins partiellement arrondie et comprenant une pluralité d'ouvertures pour le passage d'une pluralité de tubes d'échange thermique de l'échangeur thermique, et une pluralité de collets entourant les ouvertures,
caractérisée en ce que le collecteur comporte en outre une pluralité d'ondulations, et en ce que les collets sont réalisés au niveau des ondulations du collecteur et présentent respectivement une forme sensiblement évasée dirigée du côté opposé au volume défini par la boîte collectrice.
Selon un mode de réalisation préféré, les collets sont formés au niveau de sommets des ondulations orientés vers l'opposé du volume défini par la boîte collectrice.
Une telle boîte au moins partiellement arrondie est adaptée pour tenir la pression dans des applications à haute pression, et le collecteur avec de tels collets inversés, c'est-à-dire dont la direction est opposée par rapport à la direction habituelle d'insertion des tubes, permet de recevoir les extrémités des tubes qui, auparavant, faisaient saillie à l'intérieur du volume défini par la boîte collectrice.
Les extrémités des tubes ne débouchent donc plus dans le volume défini par la boîte collectrice. Il en résulte une réduction significative de la perte de charge liée à l'écoulement d'un fluide dans les tubes de l'échangeur thermique.
En conclusion, en combinant un collecteur au moins partiellement arrondi et une pluralité d'ondulations, il y a suffisamment de matière pour la formation des collets inversés suffisamment évasés pour faciliter l'introduction des tubes d'échange thermique. En effet, les collets inversés selon l'invention définissent une ouverture d'entrée pour l'insertion des tubes d'échange thermique, en forme sensiblement de tulipe, qui est suffisamment grande grâce à cet apport de matière.
Ladite boîte collectrice peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :
- le collecteur présente au moins une paroi de forme sensiblement bombée vers l'extérieur du volume défini par la boîte collectrice,
- les ondulations sont formées sur la paroi, - les ondulations présentent respectivement une hauteur supérieure de l'ordre de 30% du pas de tube, cette hauteur est suffisante pour former un collet,
- les collets présentent respectivement une forme sensiblement conique,
- un cône formé par un collet présente un angle de l'ordre de 30°, facilitant l'introduction en même temps de la pluralité de tubes d'échange thermique dans les ouvertures du collecteur entourées des collets,
- les collets présentent respectivement une première largeur et une deuxième largeur supérieure à la première largeur, par exemple de l'ordre du double de la première largeur, offrant ainsi une ouverture suffisamment large pour faciliter l'introduction de tous les tubes d'échange thermique dans les ouvertures du collecteur,
- la première largeur est sensiblement égale à la largeur d'un tube destiné à être inséré dans l'ouverture,
- les collets présentent respectivement deux bords sensiblement évasés convexes, dont la convexité est orientée vers l'extérieur du volume défini par la boîte collectrice, - les collets présentent une hauteur de l'ordre de la moitié de la hauteur d'une ondulation,
- les collets sont amincis par rapport aux ondulations sur le collecteur, de sorte que les ondulations présentent respectivement une première épaisseur et les collets présentent respectivement une deuxième épaisseur inférieure à la première épaisseur de l'ondulation,
- l'amincissement de la matière au niveau d'un collet est au moins supérieur à 30% de l'épaisseur initiale de la matière, voire localement supérieur à 50% de l'épaisseur initiale de la matière. En amincissant la matière on peut allonger les collets pour obtenir un évasement suffisamment grand pour faciliter l'introduction des tubes.
L'invention concerne aussi un échangeur thermique, en particulier pour véhicules automobiles, comportant un faisceau de tubes d'échange thermique dont les extrémités sont fixées à au moins une boîte collectrice, telle que définie précédemment.
Il peut s'agir d'un échangeur thermique brasé.
En variante, il peut s'agir d'un échangeur thermique dont les éléments formant la boîte collectrice sont assemblés mécaniquement les uns aux autres.
Selon un mode de réalisation, les tubes d'échange thermique présentent une hauteur comprise entre 0,8mm et 2,5mm, de préférence entre 1,2 mm et 1,8mm.
Le pas des tubes d'échange thermique, c'est-à-dire l'entraxe entre deux tubes d'échange thermique, est par exemple compris entre 5mm et 10mm, de préférence entre 6 mm et 8mm.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'une boîte collectrice selon l'invention pour un échangeur thermique,
- la figure 2 est une vue partielle en coupe de la boîte collectrice de la figure 1 recevant une extrémité d'un tube partiellement représenté d'un faisceau de tubes de l'échangeur thermique,
- la figure 3 est une vue en coupe de côté de la boîte collectrice de la figure 1,
- la figure 4a est une première vue en perspective d'un collecteur de la boîte collectrice des figures 1 à 3,
- la figure 4b est une deuxième vue en perspective du collecteur de la boîte collectrice des figures 1 à 3,
- la figure 5 est une vue en coupe transversale du collecteur des figures 4a et 4b, et
- la figure 6 est une vue agrandie du collecteur de la figure 5 recevant des extrémités de tubes de l'échangeur thermique.
Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références.
On a représenté de façon schématique et simplifiée sur la figure 1, une boîte collectrice 1 de fluide pour un échangeur thermique (non représenté) notamment dans le domaine de l'automobile. L'échangeur thermique peut être utilisé en particulier en tant que radiateur ou condenseur pour véhicule automobile.
En particulier, l'invention peut s'appliquer pour un échangeur thermique brasé. L'échangeur thermique comporte un faisceau de tubes 3. Seule une extrémité d'un tube 3 est visible sur la figure 2. Les tubes 3 sont par exemple réalisés en aluminium ou en alliage d'aluminium. Il s'agit par exemple de tubes 3 sensiblement aplatis.
La boîte collectrice 1 est configurée pour recevoir, au moins une extrémité d'un tube 3 de l'échangeur thermique, plus précisément pour recevoir les extrémités d'une multiplicité de tubes 3, de l'échangeur thermique (non illustré). Seule une extrémité d'un tube 3 est visible sur la figure 2.
La boîte collectrice 1 comprend à cet effet un collecteur 5. La boîte collectrice 1 comporte en outre un couvercle 6 fixé au collecteur 5, de manière à fermer la boîte collectrice 1.
Le collecteur 5 est par exemple réalisé en aluminium ou en alliage d'aluminium. Le couvercle 6 quant à lui peut être réalisé en aluminium en alliage d'aluminium, ou en variante en plastique.
Le couvercle 6 peut être fixé au collecteur 5 par exemple par clipsage, par brasage ou encore par sertissage. En outre, le collecteur 5 comporte une pluralité d'ouvertures 7 pour le passage des extrémités des tubes 3.
Les ouvertures 7 présentent par exemple une forme sensiblement allongée, telles que des fentes.
Les extrémités des tubes 3 reçues dans les ouvertures 7 peuvent ensuite être brasées par exemple au collecteur 5.
Selon un mode de réalisation, les tubes d'échange thermique 3 présentent une hauteur comprise entre 0,8mm et 2,5mm, de préférence entre 1,2 mm et 1,8mm.
Le pas des tubes d'échange thermique 3, c'est-à-dire l'entraxe entre deux tubes d'échange thermique 3, est par exemple compris entre 5mm et 10mm, de préférence entre 6 mm et 8mm. Selon le mode de réalisation illustré le collecteur 5 présente une paroi 8 formant un fond de boîte. La boîte collectrice 1 comporte de plus des parois latérales 8' raccordées à ce fond de boîte 8.
II s'agit d'un fond de boîte 8 de forme au moins partiellement arrondie.
Selon le mode de réalisation illustré, la paroi 8 formant fond de boîte, aussi appelée paroi de fond 8, présente une forme sensiblement bombée vers l'extérieur du volume défini par la boîte collectrice 1. Ainsi, la paroi de fond 8 du collecteur 5 présente une forme sensiblement concave par rapport au volume intérieur défini par la boîte collectrice 1, et sensiblement convexe par rapport au faisceau de tubes 3 de l'échangeur thermique dont la convexité est orientée vers l'extérieur du volume défini par la boîte collectrice 1.
Comme cela est visible sur les figures 1 à 3, la boîte collectrice 1 comporte de plus un nombre prédéfini de collets 9 formés sur le collecteur 5 au niveau des ouvertures 7 pour recevoir les extrémités de tubes 3. Plus précisément, chaque ouverture 7 est entourée par un collet 9. Les collets 9 sont ici réalisés sans enlèvement de matière.
Le collecteur 5 comporte de plus une pluralité de déformations 11. Ces déformations 11 sont réalisées au niveau de la paroi de fond 8 sensiblement bombée du collecteur 5. Les déformations 11 sont par exemple réalisées de manière à former un motif régulier.
Selon le mode de réalisation illustré, il s'agit d'ondulations ou vagues 11.
Les ondulations 11 peuvent être réalisées de façon symétrique par rapport à l'axe longitudinal de la paroi de fond 8 du collecteur 5. Les ondulations 11 présentent donc des sommets s'étendant alternativement de part et d'autre de l'axe longitudinal de la paroi de fond 8 du collecteur 5. Autrement dit, les ondulations 11 présentent par exemple une pluralité de sommets dirigés vers l'intérieur du volume défini par la boîte collectrice 1 et une pluralité de sommets opposés dirigés vers l'opposé du volume défini par la boîte collectrice, et donc vers l'extérieur de la boîte collectrice 1 et vers le faisceau de tubes 3 de l'échangeur thermique. Les collets 9, mieux visibles sur les figures 4a, 4b, sont formés au niveau des ondulations 11, plus précisément aux sommets des ondulations 11 dirigés vers l'opposé du volume défini par la boîte collectrice. En particulier, les ouvertures 7 sont formées en perçant ou perforant le collecteur 5 aux sommets des ondulations 11 dirigés vers l'opposé du volume défini par la boîte collectrice, et les collets 9 sont réalisés par la matière autour de ces ouvertures 7.
Afin de pouvoir avoir suffisamment de matière pour former les collets 9 au niveau des ondulations 11, les ondulations 11 sont réalisées avec une hauteur h suffisante (cf figure 5), par exemple avec une hauteur h supérieure de l'ordre de 30% du pas de tube.
Les collets 9 ainsi formés sont dirigés vers l'opposé du volume défini par la boîte collectrice 1, à savoir vers le faisceau de tubes 3 de l'échangeur thermique. On parle de collets 9 inversés.
Ainsi, en se référant de nouveau à la figure 2 et à la figure 6, lorsque l'extrémité d'un tube 3 de l'échangeur thermique est insérée dans une ouverture 7 entourée par un tel collet 9 inversé, cette extrémité de tube 3 se trouve dans une zone Z située entre les sommets des ondulations 11 qui sont orientés vers l'intérieur du volume défini par la boîte collectrice 1 et le niveau du fond de boîte 8 du collecteur 5, mais ne dépasse pas dans le volume défini par la boîte collectrice 1. L'absence de tubes 3 débouchant dans le volume de la boîte collectrice 1 permet d'améliorer les performances en termes d'écoulement du fluide.
Les collets 9 présentent une hauteur h' suffisante propre à permettre l'insertion des extrémités des tubes 3, par exemple de l'ordre de la moitié de la hauteur h d'une ondulation 11.
En outre, les collets 9 présentent une forme générale évasée, telle qu'une forme de tulipe.
Plus précisément, les collets 9 présentent respectivement une forme sensiblement conique, par exemple d'angle a de l'ordre de 30° (cf. figure 5).
Un collet 9 présente donc deux bords 9a, 9b évasés, correspondants aux deux grands bords, raccordés entre eux par deux petits bords 9c, 9d.
Cette forme évasée, ou sensiblement conique, facilite l'introduction des extrémités des tubes 3 dans le collecteur 5, depuis l'extérieur du volume défini par la boîte collectrice 1 vers l'intérieur du volume défini par la boîte collectrice 1.
Les deux bords évasés 9a, 9b présentent par exemple une forme sensiblement convexe dont la convexité est orientée vers l'extérieur du volume défini par la boîte collectrice 1.
En référence à la figure 5, les collets 9 en forme de tulipe présentent respectivement :
- une première largeur i au niveau du sommet percé ou perforé de l'ondulation 11 associée qui correspond à la plus petite largeur du collet 9, et
- une deuxième largeur i2 périphérique, qui correspond à la plus grande largeur du collet 9.
La première largeur h est sensiblement égale ou légèrement supérieure à la largeur d'un tube 3 destiné à être inséré dans l'ouverture 7.
La plus grande largeur i2 définit l'ouverture 7 entourée par le collet 9 pour l'insertion de l'extrémité d'un tube 3. La deuxième largeur i2 est prévue suffisamment large pour permettre une insertion simple, et notamment en même temps, des extrémités de l'ensemble des tubes 3 de l'échangeur thermique (non représenté) dans les ouvertures 7. La deuxième largeur i2 est par exemple de l'ordre du double de la première largeur i du collet 9. Par ailleurs, les collets 9 peuvent être amincis par rapport aux ondulations 11 sur le collecteur 5. En effet, en référence à la figure 6, une ondulation 11 présente par exemple une première épaisseur e1; et le collet 9 présente une deuxième épaisseur e2 inférieure à la première épaisseur &i de l'ondulation 11.
Le collet 9 peut être aminci aussi bien au niveau des grands bords évasés 9a, 9b que des petits bords de raccordement 9c et 9d. À titre d'exemple, on réalise un amincissement de la matière au niveau du collet 9 qui peut aller au delà de 30%, voire localement au-delà de 50% de l'épaisseur initiale de la matière.
En amincissant la matière au niveau d'un collet 9 on peut allonger ce collet 9.
On comprend donc qu'un collecteur 5 comprenant de tels collets inversés 9 permet de faciliter l'introduction des extrémités de la multiplicité de tubes d'échange thermique 3 de l'échangeur thermique en même temps et de façon simple sans nécessiter d'outillage spécifique notamment pour guider chaque tube 3 dans l'ouverture 7 associée.
En effet, les collets 9 inversés et évasés offrent une ouverture suffisante pour l'introduction depuis l'extérieur de la boîte collectrice 1 vers l'intérieur du volume défini par la boîte collectrice 1.
Enfin, ces collets inversés 9 permettent l'insertion des extrémités des tubes 3 sans que ces extrémités ne débouchent à l'intérieur du volume défini par la boîte collectrice 1 favorisant ainsi l'écoulement du fluide à l'intérieur de la boîte collectrice 1.

Claims

REVENDICATIONS
1. Boîte collectrice (1) pour échangeur thermique comportant un collecteur (5) présentant une forme au moins partiellement arrondie et comprenant : - une pluralité d'ouvertures (7) pour le passage d'une pluralité de tubes (3) d'échange thermique de l'échangeur thermique, et
- une pluralité de collets (9) entourant les ouvertures (7), caractérisée en ce que :
- le collecteur (5) comporte en outre une pluralité d'ondulations (11), et en ce que - les collets (9) sont réalisés au niveau des ondulations (11) du collecteur (5) et présentent respectivement une forme sensiblement évasée dirigée du côté opposé au volume défini par la boîte collectrice (1).
2. Boîte collectrice selon la revendication 1, dans laquelle les collets (9) sont formés au niveau de sommets des ondulations (11) orientés vers l'opposé du volume défini par la boîte collectrice ( 1 ) .
3. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle le collecteur (5) présente au moins une paroi (8) de forme sensiblement bombée vers l'extérieur du volume défini par la boîte collectrice (1).
4. Boîte collectrice selon la revendication précédente, dans laquelle les ondulations (11) sont formées sur la paroi (8).
5. Boîte collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les ondulations (11) présentent respectivement une hauteur (h) supérieure de l'ordre de 30% du pas de tube (3).
6. Boîte collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les collets (9) présentent respectivement une forme sensiblement conique.
7. Boîte collectrice selon la revendication précédente, dans laquelle un cône formé par un collet (9) présente un angle (a) de l'ordre de 30°.
8. Boîte collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les collets (9) présentent respectivement : - une première largeur (h) et
- une deuxième largeur (l2) supérieure à la première largeur (h), par exemple de l'ordre du double de la première largeur (\ ).
9. Boîte collectrice selon la revendication précédente, dans laquelle la première largeur (h) est sensiblement égale à la largeur d'un tube (3) destiné à être inséré dans l'ouverture (7).
10. Boîte collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les collets (9) présentent respectivement deux bords sensiblement évasés (9a, 9b) convexes, dont la convexité est orientée vers l'extérieur du volume défini par la boîte collectrice (1).
11. Boîte collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les collets (9) présentent une hauteur (h1) de l'ordre de la moitié de la hauteur (h) d'une ondulation (11).
12. Boîte collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les collets (9) sont amincis par rapport aux ondulations (11) sur le collecteur (5).
13. Boîte collectrice selon la revendication précédente, dans laquelle l'amincissement de la matière au niveau d'un collet (9) est au moins supérieur à 30% de l'épaisseur initiale de la matière.
14. Échangeur thermique, en particulier pour véhicule automobile, comportant un faisceau de tubes (3) d'échange thermique dont les extrémités sont fixées à au moins une boîte collectrice (1), caractérisé en ce que la boîte collectrice (1) est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.
15. Échangeur thermique selon la revendication précédente, dans lequel les tubes (3) d'échange thermique présentent une hauteur comprise entre 0,8mm et 2,5mm, de préférence entre 1,2 mm et 1,8mm.
16. Échangeur thermique selon l'une des revendications 14 ou 15, dans lequel le pas des tubes (3) d'échange thermique est compris entre 5mm et 10mm, de préférence entre 6 mm et 8mm.
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