WO2018060624A1 - Boite collectrice, échangeur thermique et procédé d'assemblage correspondants - Google Patents

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WO2018060624A1
WO2018060624A1 PCT/FR2017/052631 FR2017052631W WO2018060624A1 WO 2018060624 A1 WO2018060624 A1 WO 2018060624A1 FR 2017052631 W FR2017052631 W FR 2017052631W WO 2018060624 A1 WO2018060624 A1 WO 2018060624A1
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WO
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tubes
cover
header
heat exchange
seal
Prior art date
Application number
PCT/FR2017/052631
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English (en)
Inventor
José TRINDADE
Xavier Marchadier
Fabien BIREAUD
Rémi TOURNOIS
Valériane HIDDEN
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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Publication date
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    • 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
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    • F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements
    • F28F2275/122—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements by crimping, caulking or clinching

Definitions

  • the invention relates to the field of heat exchangers, especially for motor vehicles.
  • the invention relates in particular to the collector boxes for such heat exchangers.
  • the invention also relates to a method of assembling a heat exchanger comprising such collecting boxes.
  • Heat exchangers conventionally comprise a heat exchange bundle of tubes and at least one, usually two collector boxes or fluid distribution boxes.
  • each manifold comprises at least two parts: a collector plate receiving the ends of the tubes and a cover that caps the collector plate to at least partially close the collector box.
  • Interlayers or fins may also be provided between the tubes to improve heat exchange.
  • the various elements of such a heat exchanger are metallic, for example aluminum or aluminum alloy, and can be assembled and brazed by passing through a brazing furnace, to ensure the joining of all elements.
  • brazed heat exchanger Such a heat exchanger whose different elements are permanently fixed to each other by a brazing operation is called brazed heat exchanger.
  • the tubes can be arranged with a tight pitch, for example of the order of 6 mm.
  • the increase in the number of tubes of the heat exchange bundle makes it possible to improve the performance of the so-called brazed heat exchangers.
  • heat exchangers are subject to many stresses and thermal variations during the different operating cycles.
  • phenomena of expansion and shrinkage related to temperature variations can occur, particularly at the level of the connections between the collector plate and the tubes.
  • These connections being rigid in a brazed heat exchanger, this does not compensate for such phenomena of expansion and retraction. Over time, these bonds weaken and breaks and consequently leakage of the fluid can occur.
  • each collector plate may be provided with mechanical fixing means, for example crimping, adapted to cooperate with a peripheral edge of the cover which is fixed on the collector plate by compressing a seal disposed on the collecting plate.
  • the ends of the tubes are assembled to each header plate by expanding the ends of the tubes so as to compress the seal between the ends of the tubes and the header plate.
  • the seal makes it possible to seal between the cover and the header plate but also between the ends of the tubes and the header plate. In addition, the seal makes it possible to compensate for the phenomena of expansion and retraction that may occur. Such a mechanical assembly therefore reduces the risk of leakage of the fluid.
  • collector plates must meet mechanical strength criteria for example during crimping on the lid and pressure and endurance constraints.
  • metal collector plates are used, in particular aluminum or aluminum alloy.
  • the header plate is usually provided with flanges through which the ends of the tubes pass.
  • the number of tubes passing through the collector plate is limited by the thickness of the collars, especially when the collector plate and its collars are metallic.
  • the tubes in a mechanical assembly heat exchanger are therefore of lower density than in a brazed heat exchanger. This results in a lower thermal performance in a mechanical assembly heat exchanger compared to a brazed heat exchanger for an equivalent size.
  • the invention therefore aims to at least partially overcome these problems of the prior art by providing a collector box for heat exchanger to optimize thermal performance while responding to pressure constraints and reducing costs.
  • the subject of the invention is a collecting box for a heat exchanger, in particular a motor vehicle, said exchanger comprising a heat exchange bundle comprising a plurality of tubes, the manifold comprising:
  • collector plate having a plurality of orifices respectively for receiving an end of a tube of the heat exchange bundle
  • the header plate is made of plastic
  • the manifold further comprises a means for mechanically holding the header plate with the cover.
  • the header box may further comprise one or more of the following features, taken separately or in combination:
  • the lid is made of plastic
  • the collecting plate is made of the same material as the cover
  • the lid comprises a peripheral edge and the collecting plate comprises a peripheral edge configured to cooperate with the peripheral edge of the lid, and the mechanical holding means is arranged at least partially around the peripheral edges of the lid and the collector plate;
  • the mechanical holding means is fixed around the peripheral edges of the cover and the header plate, according to at least one attachment method among crimping, compression, gluing, or plastic welding;
  • the mechanical holding means comprises at least one fixing bar
  • the mechanical holding means comprises at least one fixing bar having crimping tabs configured to be folded over the peripheral edge of the cover and / or on the peripheral edge of the collector plate;
  • said at least one securing bar has a single series of crimping tabs configured to be folded over the peripheral edge of the lid or the peripheral edge of the collector plate;
  • said at least one fixing bar has a first series of crimping tabs configured to be folded over the peripheral edge of the lid and a second series of crimping tabs configured to be folded over the peripheral edge of the header plate;
  • the shape of said at least one fixing bar is selected from the following list of shapes: substantially straight, of substantially "C" cross section, of substantially U-shaped cross section, of substantially rectangular shape;
  • the mechanical holding means is made of a metallic material, for example aluminum or aluminum alloy;
  • the collector box further comprises a compressible seal configured to be arranged around the ends of the tubes opening into the collector box in the assembled state of the heat exchanger, and the collector plate is arranged between the seal and lid ;
  • the manifold plate comprises a plurality of openings configured to receive the ends of the tubes of the heat exchange bundle of said heat exchanger and to receive the seal arranged around the ends of the tubes, and the seal is configured to be compressed between each end of the tube and the collector plate;
  • the seal comprises a plurality of standard collars configured to receive the ends of the tubes of the heat exchange bundle of said exchanger and extending through the openings of the collector plate;
  • the invention also relates to a heat exchanger, in particular for a motor vehicle, comprising:
  • a heat exchange bundle comprising a plurality of tubes
  • the heat exchange bundle is assembled by brazing and is mechanically assembled to said at least one manifold.
  • the invention also relates to a method of assembling such a heat exchanger, comprising the following steps:
  • a seal comprising standard collars,
  • a collector plate is arranged on the seal, so that the collars standards of the seal pass through the collector plate,
  • the heat exchange bundle is assembled to the subassembly comprising the seal and the header plate, so that the ends of the tubes of the heat exchange bundle pass through the header plate and the seal,
  • a cover is arranged in such a way that the base of the cover faces a peripheral edge the collector plate
  • the mechanical holding means is arranged around the cover foot and the peripheral edge of the collecting plate, and
  • FIG. 1 is a perspective view of a heat exchanger according to the invention showing a heat exchange bundle assembled with two collector boxes,
  • FIG. 2 is a perspective view of the heat exchanger of FIG. 1 showing an exploded view of the elements of one of the collecting boxes,
  • FIG. 3a is a cross-sectional view showing the assembly between the heat exchange bundle and a collecting box
  • FIG. 3b is a perspective view of FIG. 3a
  • FIG. 4 is a perspective view of a seal of the collecting box
  • FIG. 5a is a perspective view of a lower face of a collecting plate of a collecting box
  • FIG. 5b is a perspective view of an upper face of the collector plate
  • FIG. 5c is an enlarged partial view of a portion of FIG. 5b
  • FIG. 5d is a partial view along an I-I cross-section of FIG. 5b
  • FIG. 6a is a perspective view partially showing the heat exchange bundle assembled to a collecting box comprising a mechanical holding means according to a first variant
  • FIG. 6b is a perspective view of the mechanical holding means according to the first variant of FIG. 6a
  • FIG. 7a is a perspective view partially showing the heat exchange bundle assembled to a collecting box comprising a mechanical holding means according to a second variant
  • FIG. 7b is a perspective view of the mechanical holding means according to the second variant of FIG. 7a.
  • FIG. 8a is a perspective view schematically showing a variant of the mechanical holding means comprising two "C” fixing bars and their assembly direction on the collecting box,
  • FIG. 8b is a perspective view schematically showing another variant of the mechanical holding means comprising two U-shaped fixing bars and their assembly direction on the manifold box;
  • FIG. 8c is a perspective view schematically showing yet another variant of the mechanical holding means comprising a "U" -shaped fixing bar and its assembly direction on the collecting box,
  • FIG. 8d is a perspective view schematically showing a variant of the mechanical holding means comprising two straight fixing bars and their assembly direction on the collecting box, and
  • FIG. 8e is a perspective view schematically showing another variant of the mechanical holding means comprising a rectangular contour fixing bar and its assembly direction on the manifold.
  • the invention relates to a heat exchanger 1 for a motor vehicle, such as a radiator.
  • the heat exchanger 1 as illustrated in Figure 1 has for example a generally parallelepipedal general shape with two large side faces and two small side faces joined at each end by an end face.
  • a heat exchanger 1 conventionally comprises:
  • a heat exchange bundle comprising a plurality of tubes 11, arranged in one or more rows of tubes 11, and
  • the tubes 11 may extend longitudinally and be mounted between two collecting boxes 20, via the collector plates 270 arranged transversely with respect to the tubes 11 and through which the ends of the tubes 11 pass through.
  • the manifolds 20 are assembled at the end faces of
  • the manifold or boxes 20 can distribute a first fluid to the tubes 11 or collect the first fluid having traveled through these tubes 11.
  • the tubes 11 are therefore intended to be traversed by the first fluid.
  • the invention relates more particularly to such a manifold 20 for heat exchanger 1.
  • Each manifold 20 has a seal 25 ( Figures 2 and 3). More specifically, it is a compressible seal 25 intended to be arranged around the ends of the tubes 11 opening into the manifold 20 to the assembly of the heat exchanger 1.
  • Heat exchange bundle
  • the heat exchange beam 10 of the heat exchanger 1 is described in more detail below.
  • the various elements of the heat exchange heat exchanger bundle 10 are metallic, preferably aluminum or aluminum alloy.
  • it may be a heat exchange bundle 10 assembled mechanically at room temperature without soldering step.
  • the tubes 11 of the heat exchange bundle 10 are for example made from a metal sheet or strip.
  • the sealing of each tube 11 can be provided by soldering.
  • the tubes 11 are formed by folding, so-called “folded tube”, or they can be stapled or it can be electro-welded tubes.
  • each tube 11 may have a cross section substantially "B".
  • any other type of folding can be provided.
  • other sections may be provided, for example of substantially oblong shape defining a single channel
  • the heat exchange bundle 10 is intended to be assembled mechanically to the or each manifold 20.
  • the heat exchanger 1 is in this case called a mechano-brazed heat exchanger .
  • the tubes 11 are mechanically assembled to each manifold 20.
  • the tubes 11 are assembled to the manifold 20 so as to pass through the manifold plate 270 and the seal 25, as shown in FIG. Figure 2.
  • the ends of the tubes 11 opening into this manifold 20 are then deformed plastically.
  • this mechanical assembly is done by expansion or flaring of the ends of the tubes 11.
  • the ends of the tubes 11 are flared so as to bear on the seal 25 of the manifold 20.
  • the flaring of the tube ends 11 is for example made by punching these ends.
  • the flare is made localized.
  • localized evaporation it is meant that the flaring is not carried out over the entire periphery of the end of a tube 11. In other words, the flaring is carried out on one or more portions of the end of the tube 11.
  • the flares 115 on the peripheries of the ends of the tubes 11 form bearing zones on the seal 25.
  • the width of the ends of the tubes 11 increases.
  • the width of the ends of the tubes 11 here means the dimension between two opposite large sides of the substantially oval or oblong shape of the end of a tube 11.
  • the flares 115, 117 allow the gasket 25 to be compressed in order to guarantee the seal between the collector plate 270 and the tubes 11.
  • the heat exchanger 1 may advantageously comprise one or more locking members (not shown) arranged at the end of one or more tubes 11 so as to maintain the flare (s) 115, and thus maintain the compression of the gasket. sealing 25.
  • the heat exchange bundle 10 further comprises in this example tabs 13 (see Figures 1 to 3b) separating the tubes 11 from each other, and intended to be traversed by a second fluid for a heat exchange with the first fluid intended to pass through the tubes 11.
  • the disturbance generated by the presence of these spacers 13 facilitates heat exchange between the two fluids.
  • These spacers 13, shown schematically in Figures 1 and 2 may have a substantially undulating shape.
  • the spacers 13 are for example brazed to the tubes 11 at the level of the peaks of their undulations. These spacers 13 are well known to those skilled in the art and are not described in more detail herein.
  • the heat exchange bundle 10 may furthermore comprise two lateral flanges 15 on either side of the plurality of tubes 11, in this example on either side of the alternating stack of tubes 11 and dividers 13. .
  • each manifold 20 it is made of plastic. Indeed, even in the case of a brazed heat exchange bundle 10, the mechanical assembly between the heat exchange bundle 10 and each manifold 20, that is to say without soldering operation, makes it possible to use such a lid 23 plastic.
  • This solution is more economical than the solutions of the prior art brazed heat exchanger, for which the brazed heat exchange beam is also assembled by soldering to the collector boxes.
  • Such a cover 23 is also lighter than a metal cover.
  • the cover 23 comprises a cover foot 231 intended to be fixed to the header plate 270, by means of mechanical holding means 50, examples of which are described in more detail below.
  • the cover foot 231 is configured to bear against the collector plate 270 during assembly of the manifold 20.
  • the cover 23 generally has different interfaces 230 allowing, for example, the heat exchanger 1 to be fixed to the vehicle, as well as connectors 230 'making it possible to connect the heat exchanger 1, by way of nonlimiting example, to a circuit of the first fluid, a drain circuit, a temperature probe and other probes. These elements are known to those skilled in the art and are not detailed herein. Seal
  • each manifold 20 comprises a seal 25.
  • This seal 25 is arranged to be compressed between the ends of the heat exchange tubes 11 and the header plate 270, in the assembled state. of the heat exchanger 1 (see Figures 2 to 3b).
  • the seal 25, better visible in Figure 4 is for example made of elastomer such as an ethylene-propylene-diene monomer known under the acronym EPDM.
  • the seal 25 comprises a plurality of collars 253, hereinafter referred to as standard collars, delimiting openings 254 for the passage of the tubes 11 and extending in the direction of the cover 23 to the assembly of the manifold 20.
  • the standard collars 253 are intended to be received in the header plate 270.
  • these standard collars 253 are able to surround the ends of the tubes 11 at the assembly of the heat exchange bundle 10 with a collector plate 270.
  • the standard collars 253 extend in a direction parallel to the longitudinal axis of the tubes 11 in the assembled state of the heat exchanger 1. More precisely, the standard collars 253 extend in the same direction as the direction of the inserting the tubes 11 into the collecting plate 270.
  • the shape of the standard collars 253 is complementary to that of the ends of the tubes 11.
  • the standard collars 253 have, in cross section, a substantially oblong shape before assembly of the manifold 20
  • the standard collars 253 are intended to be compressed during the expansion of the ends of the tubes 11.
  • the seal between the tubes 11 and the collector plate 270 is ensured by this compression of the standard collars 253 around the ends of the tubes 11.
  • the standard flanges 253 are dimensioned so that at the assembly of the heat exchange bundle 10 to the manifold 20, the ends of the tubes 11 are substantially flush with the standard flanges 253, that is, practically without any overtaking, or even without the slightest excess, of the ends of the tubes 11 with respect to the standard collars 253 of the seal 25.
  • the standard collars 253 are flexible and adapt to the shape of the tubes 11 and the openings 271 of the collector plate 270.
  • the seal 25, in particular its standard collars 253, provides a flexible connection between the collector plate 270 and the tubes 11, which makes it possible to absorb the stresses of deformation due to thermal expansion.
  • the seal 25 further comprises in this example a base 257, better visible in Figure 4, from which extend the standard collars 253.
  • collector plate 270 With regard to the collector plate 270, reference is made more particularly to FIGS. 5a to 5d. This is a separate part of the cover 23. In other words the cover 23 and the header plate 270 are not made in one piece.
  • the collector plate 270 has for example a generally parallelepipedal shape, here a rectangular parallelepiped.
  • a plurality of openings 271 are provided on the header plate 270 for the passage of the ends of the tubes 11 of the heat exchange bundle 10.
  • the shape of these openings 271 is complementary to the shape of the ends of the tubes 11.
  • the openings 271 are substantially oblong, and extend longitudinally substantially transversely to the longitudinal axis of the tubes 11 in the assembled state of the heat exchanger 1.
  • any other form may be provided.
  • openings 271 which is complementary to the shape of the ends of the tubes 11.
  • the openings 271 are configured to receive the ends of the tubes 11 and the seal 25 around the ends of the tubes 11, more precisely the standard collars 253 of the gasket. 25, as shown in Figure 2.
  • the header plate 270 is substantially flat, that is to say that it has no groove, groove or the like to accommodate the sealing gasket 25.
  • the header plate 270 has a lower face 27a shown in Figure 5a and an opposite upper face 27b, shown in Figures 5b to 5d. With reference to FIGS. 3a and 3b, the lower face 27a is intended to be arranged opposite the base 257 of the seal 25 and the upper face 27b opposite the cover 23, to the assembly of the manifold 20. The header plate 270 is thus arranged between the base 257 of the seal 25 and the cover 23.
  • the collector plate 270 is arranged and in particular sized so as to fill the spaces between the ends of the tubes 11. The collector plate 270 makes it possible to fill the spaces between the base 257 of the gasket 25 and the standard collars 253 of the seal 25.
  • the collector plate 270 thus forms a sheet that occupies almost all of the space between the protruding ends of the tubes 11 passing through the standard collars 253.
  • the collector plate 270 more precisely its upper face 27b, is arranged closer to the ends of the tubes 11.
  • the ends of the tubes 11 flanked by the standard flanges 253 of the seal 25 do not exceed almost, that is to say exceed a height less than 2mm, or even not at all, the plane along which the collector plate 270 extends. This makes it possible to reduce the flow losses, in particular by limiting the formation of vortices or turbulence in the zone where the tubes 11 open into the manifold 20 in the assembled state of the heat exchanger 1.
  • the header plate 270 may be deformed locally around the openings 271. More specifically, the header plate 270 is locally deformed only on the upper face 27b.
  • the collector plate 270 thus has local deformations 273 provided so that the edge of the openings 271 acts as counter-form complementary to the shape of the ends of the tubes 11 after expansion.
  • the local deformations 273 of the collector plate 270 are for example made by flares 273.
  • the ends of the tubes 11 are flared so that to follow the shape of the edges delimiting the openings 271 of the header plate 270.
  • the header plate 270 and the seal 25 are two separate parts.
  • the header plate 270 and the seal 25 are made in one piece, for example by co-molding.
  • This second variant makes it possible to limit the number of parts while making it possible to accelerate the method of assembly of the heat exchanger 1.
  • the header plate 270 is advantageously made of plastic. More particularly, the lid 23 and the plate collector 270 may be made of the same material.
  • the choice of the plastic material of the collector plate 270 is possible because of the mechanical assembly between the heat exchange bundle 10 and each manifold 20, that is to say without brazing operation.
  • the header plate 270 is not made of a metallic material, such as aluminum, but of plastic. This solution is more economical than the solutions of the prior art brazed heat exchanger, for which the brazed heat exchange beam is also assembled by soldering to the collector plates.
  • the header plate 270 has a peripheral edge 272 configured to cooperate with the cover foot 231, in particular to be assembled facing the cover foot 231, during assembly of the manifold 20.
  • the mechanical holding means 50 is arranged at least partially around the peripheral edges 231, 272 of the cover 23 and the header plate 270.
  • the mechanical holding means 50 advantageously comprises one or more fastening bars 51 (see FIGS. 6a to 8e).
  • the fixing bar or bars 51 are configured to partially or completely surround the peripheral edges 231, 272 of the cover 23 and of the collector plate 270.
  • the mechanical holding means 50 can ensure the connection between the header plate 270 and the cover 23, by a fixation or physical connection, that is to say by means of fasteners. Alternatively or in addition, the mechanical holding means 50 can ensure the assembly between the header plate 270 and the lid 23, by a chemical bond.
  • the mechanical holding means 50 can be fixed around the peripheral edges 231, 272 of the cover 23 and the collector plate 270 by compression. To do this, according to a variant not shown, it can be provided that the fixing bars 51 are held by compression around the peripheral edges 231, 272 of the cover 23 and the header plate 270.
  • the mechanical holding means 50 can ensure ⁇ assembly of the manifold 20, being fixed around the peripheral edges 231, 272 of the cover 23 and the header plate 270 by plastic welding, or by gluing.
  • the mechanical holding means 50 can be fixed around the peripheral edges 231, 272 of the cover 23 and the collector plate 270 by crimping.
  • the fastening bars 51 have mechanical fixing members, such as crimping tabs 52 and / or 53 which can be folded on the cover 23 or on the collector plate 270.
  • the mechanical holding means 50 may be secured around the peripheral edges 231, 272 of the cover 23 and the header plate 270 in a combination of these various attachment methods.
  • the mechanical holding means 50 can be assembled by compression and crimping around the peripheral edges 231, 272 of the cover 23 and of the collecting plate 270.
  • the fastening bars 51 have mechanical fixing members, such as the crimping tabs 52, on one side only, here on the side of the cover 23, so as to be folded on the cover 23, specifically on the cover foot 231, also called the peripheral edge of the cover 23.
  • the fixing bars 51 have mechanical fasteners, such as brackets 53, on one side only, namely on the side of the header plate 270, so as to be folded over the header plate 270, more precisely on the peripheral edge 272.
  • the fixing bar 51 has a single series of crimping lugs 52 or 53.
  • the fixing bars 51 have mechanical fasteners, such as the crimping tabs 52, 53, on both sides. More precisely, the fixing bar or bars 51 have:
  • FIG. 8a two fixing bars 51 can be provided.
  • the fixing bars 51 are, for example, of substantially "C" -shaped cross-section.
  • the fixing bars 51 thus have a substantially straight portion and is bent at each end.
  • Each fixing bar 51 has a half-collar shape.
  • the two fixing bars 51 can be assembled opposite one another, and laterally on either side of the cover foot 231 and the peripheral edge 272.
  • the two fixing bars 51 are assembled so that the straight portions of the fixing bars 51 are arranged at the large side faces of the heat exchanger 1 and the curved ends at the level of the small parts. side faces of the heat exchanger 1.
  • the two fastening strips 51 are assembled, they are arranged over the entire perimeter of the subassembly comprising the header plate 270 and the cover foot 231.
  • Each securing bar 51 may have crimping tabs 52 and / or 53 on one side or both sides as previously described.
  • Each fixing bar 51 may further have fixing lugs 52, 53 only at its right side, or alternatively or in addition at its curved end.
  • the fixing bars 51 can then be fixed by crimping by folding the crimping tabs 52 and / or 53 on the cover 23 or the collecting plate 270.
  • the fixing bars 51 can be assembled by compression, gluing or again by plastic welding or any other mechanical assembly.
  • two fixing bars 51 can be provided, this time of substantially U-shaped cross-section.
  • the fixing bars 51 thus each have a base forming the bottom of the "U" from which two lateral branches extend.
  • Each fixing bar 51 has a half-collar shape.
  • the two fastening bars 51 can be assembled on either side of the cover foot 231 and the peripheral edge 272 of the header plate 270, in opposite manner with respect to the other, one from above and the other from the bottom of the heat exchanger 1, with reference to the arrangement of the elements in the figures.
  • the two fixing bars 51 are assembled so that the bases of the "U" are arranged opposite the small side faces of the heat exchanger 1 and the lateral branches are arranged facing the large lateral faces of the heat exchanger 1.
  • Each securing bar 51 may have crimping tabs 52 and / or 53 on one side or both sides as previously described. Each fixing bar 51 may further have fastening tabs 52, 53 only at its side branches and / or at its base.
  • the two fastening strips 51 are arranged all around the perimeter of the subassembly comprising the header plate 270 and the cover foot 231.
  • the fastening strips 51 can then be fixed by crimping or alternatively by compression, gluing or by plastic welding or any other mechanical assembly.
  • the fixing bar 51 has a half-collar shape.
  • the fixing bar 51 can be assembled from the bottom of the heat exchanger 1, with reference to the arrangement of the elements in the figures.
  • the base of the "U” is arranged opposite a small side face of the heat exchanger 1 and the lateral branches are arranged facing the large side faces of the heat exchanger 1.
  • the fixing bar 51 may have crimping tabs 52 and / or 53 on one side or both sides as previously described.
  • the fixing bar 51 may further have fixing lugs 52, 53 only at its side branches and / or at its base.
  • the fixing bar 51 is arranged on a part and not the entire perimeter of the subassembly comprising the header plate 270 and the cover foot 231, unlike the variants of Figures 8a and 8b. It can be fixed by crimping or alternatively by compression, gluing or by plastic welding or any other mechanical assembly.
  • FIG. 8d two substantially straight fixing bars 51 can be provided.
  • the two fixing bars 51 can be assembled opposite one another, and laterally on either side of the cover foot 231 and the peripheral edge. 272 of the collector plate 270, as schematized by arrows Fl and FI '.
  • the two fixing bars 51 are arranged at the large side faces of the heat exchanger 1.
  • Each securing bar 51 may have crimping tabs 52 and / or 53 on one side or both sides as previously described.
  • the fastening strips 51 may be fixed by crimping or alternatively by compression, gluing or else by plastic welding or any other mechanical assembly.
  • the fixing bars 51 are not arranged all around the perimeter of the subassembly comprising the header plate 270 and the cover foot 231, unlike the variants of FIGS. 8a and 8b.
  • the fixing bar 51 has a collar shape.
  • This fixing bar 51 can be assembled, as shown schematically by the arrows F4, coming over an end face of the heat exchanger 1, so as to come around the header plate 270.
  • the cover 23 can then be inserted in the same movement so that the cover foot 231 is arranged opposite the peripheral edge 272 of the header plate 270 and is surrounded by the fixing bar 51.
  • the fixing bar 51 is then arranged over the entire perimeter of the subassembly comprising the header plate 270 and the cover foot 231.
  • the fixing bar 51 may have crimping tabs 52 and / or 53 on one side or both sides as previously described. It can be fixed by crimping or alternatively by compression, gluing or by plastic welding or any other mechanical assembly. This produces a mechanical strapping.
  • the mechanical holding means 50 is advantageously made of a metallic material, for example aluminum or aluminum alloy. According to the modes embodiment illustrated, or the fastening bars 51 are metallic, for example aluminum.
  • This mechanical holding means 50 assures the function of assembling and holding the manifold 20. This function is no longer integrated in the header plate 270 or the cover 23. This makes it possible to use a standard cover 23 provided for other applications, other radiators in particular, also for a heat exchanger said mechanically brazed. This also makes it possible to simplify the assembly of the header plate 270.
  • the method comprises a step of assembling the heat exchange bundle 10 followed by a brazing step of the heat exchange bundle 10 by passing through a dedicated furnace.
  • a plurality of tubes 11 is stacked.
  • tubes 11 and tabs 13 are stacked alternately, and then assemble two side cheeks 15 on either side of the stack of tubes 11 and spacers 13.
  • the heat exchange bundle 10 thus assembled can be brazed.
  • a seal 25 and a header plate 270 are provided on the seal, so that the standard collars 253 of the seal 25 extend through the openings 271 of the collector plate 270.
  • the heat exchange bundle 10, for example brazed, is assembled at each end to the subassembly comprising a seal 25 and a header plate 270.
  • the ends of the heat exchange tubes 11 of the heat exchange bundle 10 brazed are inserted through the seal 25 and the header plate 270, so that the standard collars 253 of the seal 25 are arranged around the protruding ends of the tubes 11.
  • the ends of the tubes 11 are flared, for example a first time thus forming an internal flare 117 (visible in FIG. 3a) so as to compress the seal
  • the ends of the tubes 11 are advantageously flared again thus forming one or more external flares 115 so as to compress the seal 25, more precisely its standard collars 253, against the collector plate. 270.
  • the mechanical holding means 50 are arranged around the cover foot 231 and the peripheral edge 272 of the the manifold plate 270. Alternatively, the mechanical holding means 50 may be arranged before the lid 23 is put in place.
  • the mechanical assembly is performed, for example by crimping by folding the crimping tabs 52 and / or 53 on the cover foot 231 and / or the peripheral edge 272 of the collecting plate 270, which ensures the locking of the manifold 20 and the compression of the seal 25.
  • the seal 25 provides both a function of mechanical connection between the heat exchange bundle 10 brazed and the manifold 20, but also a sealing function of the manifold 20 and between the tubes 11 and the packet collector 270.
  • the mechanical holding means 50 assures the assembly and locking function of the cover 23 to the header plate 270. This function is dissociated from the header plate 270, which makes it possible to use a plastic header plate 270. like the lid 23, which is then simpler, easier to assemble and lighter.
  • the cover 23 may be standard.

Abstract

L 'invention concerne une boite collectrice (20) pour échangeur thermique (1) notamment d'un véhicule automobile comportant un faisceau d'échange thermique (10) comprenant une pluralité de tubes (11), la boite collectrice (20) comportant : - une plaque collectrice (270) présentant une pluralité d'orifices (271) respectivement destinés à recevoir une extrémité d'un tube (11) du faisceau d'échange thermique (10), et - un couvercle (23) distinct de la plaque collectrice (270) et assemblé à la plaque collectrice (270) de façon à fermer la boite collectrice (20). Selon l'invention, - la plaque collectrice (270) est réalisée en plastique, et - la boite collectrice (20) comporte en outre un moyen de maintien mécanique (50) de la plaque collectrice (270) avec le couvercle (23). L 'invention, concerne encore un échangeur thermique (1) comprenant une telle boite collectrice (20) et un procédé d'assemblage correspondant.

Description

Boite collectrice, échangeur thermique et procédé d'assemblage correspondants
L'invention se rapporte au domaine des échangeurs thermiques, notamment pour véhicules automobiles. L'invention se rapporte en particulier aux boites collectrices pour de tels échangeurs thermiques. L'invention concerne encore un procédé d'assemblage d'un échangeur thermique comprenant de telles boites collectrices.
Les échangeurs thermiques comportent classiquement un faisceau d'échange thermique de tubes et au moins une, généralement deux boites collectrices ou boîtiers de distribution d'un fluide. De façon connue, chaque boite collectrice comprend au moins deux parties : une plaque collectrice recevant les extrémités des tubes et un couvercle venant coiffer la plaque collectrice pour fermer au moins partiellement la boite collectrice.
Des intercalaires ou ailettes peuvent également être prévus entre les tubes pour améliorer l'échange thermique.
Selon une solution connue, les divers éléments d'un tel échangeur thermique sont métalliques, par exemple en aluminium ou en alliage d'aluminium, et peuvent être assemblés puis brasés par passage dans un four de brasage, pour assurer la solidarisation de l'ensemble des éléments.
Un tel échangeur thermique dont les différents éléments sont fixés définitivement les uns aux autres par une opération de brasage est appelé échangeur thermique brasé. Avec cette technologie brasée, les tubes peuvent être agencés avec un pas serré, par exemple de l'ordre de 6mm. L'augmentation du nombre de tubes du faisceau d'échange thermique permet d'améliorer les performances des échangeurs thermiques dits brasés.
Cependant, les échangeurs thermiques sont soumis à beaucoup de contraintes et variations thermiques au cours des différents cycles de fonctionnement. En particulier, des phénomènes de dilatation et de rétractation liés aux variations de températures peuvent se produire, notamment au niveau des liaisons entre la plaque collectrice et les tubes. Ces liaisons étant rigides dans un échangeur thermique brasé, cela ne permet pas de compenser de tels phénomènes de dilatation et de rétractation. Au fil du temps ces liaisons s'affaiblissent et des ruptures et en conséquence des fuites du fluide peuvent apparaître.
En outre, dans un tel échangeur thermique brasé, la boite collectrice tout en aluminium est relativement lourde et coûteuse. Une autre technologie connue est une technologie d'assemblage mécanique des éléments de l'échangeur thermique, à savoir à température ambiante, par exemple par sertissage, expansion, clipsage ou autre liaison mécanique. L'assemblage mécanique ne comporte pas d'étape de brasage des éléments formant l'échangeur thermique. En particulier, chaque plaque collectrice peut être munie de moyens de fixation mécanique, par exemple de sertissage, propres à coopérer avec un bord périphérique du couvercle qui vient se fixer sur la plaque collectrice en assurant la compression d'un joint d'étanchéité disposé sur la plaque collectrice. En outre, les extrémités des tubes sont assemblées à chaque plaque collectrice par expansion des extrémités des tubes de façon à comprimer le joint d'étanchéité entre les extrémités des tubes et la plaque collectrice.
Le joint d'étanchéité permet d'assurer l'étanchéité entre le couvercle et la plaque collectrice mais aussi entre les extrémités des tubes et la plaque collectrice. De plus, le joint d'étanchéité permet de compenser les phénomènes de dilatation et de rétraction qui peuvent survenir. Un tel assemblage mécanique permet donc de réduire les risques de fuite du fluide.
En outre, les plaques collectrices doivent répondre à des critères de tenue mécanique par exemple lors du sertissage sur le couvercle et à des contraintes de pression et d'endurance. Pour cela, on utilise des plaques collectrices métalliques, notamment en aluminium ou en alliage d'aluminium.
Par ailleurs, dans les échangeurs thermiques à assemblage mécanique connus, la plaque collectrice est habituellement munie de collets traversés par les extrémités des tubes. Le nombre de tubes traversant la plaque collectrice est limité par l'épaisseur des collets, et ce d'autant plus lorsque la plaque collectrice et ses collets sont métalliques. Les tubes dans un échangeur thermique à assemblage mécanique sont donc de moindre densité que dans un échangeur thermique brasé. Il en résulte une moins bonne performance thermique dans un échangeur thermique à assemblage mécanique par rapport à un échangeur thermique brasé pour un encombrement équivalent.
L'invention a donc pour objectif de pallier au moins partiellement ces problèmes de l'art antérieur en proposant une boite collectrice pour échangeur thermique permettant d'optimiser les performances thermiques tout en répondant aux contraintes de pression et en diminuant les coûts.
À cet effet l'invention a pour objet une boite collectrice pour échangeur thermique, notamment d'un véhicule automobile, ledit échangeur comportant un faisceau d'échange thermique comprenant une pluralité de tubes, la boite collectrice comportant :
une plaque collectrice présentant une pluralité d'orifices respectivement destinés à recevoir une extrémité d'un tube du faisceau d'échange thermique, et
- un couvercle distinct de la plaque collectrice et assemblé à la plaque collectrice de façon à fermer la boite collectrice.
Selon l'invention, la plaque collectrice est réalisée en plastique, et la boite collectrice comporte en outre un moyen de maintien mécanique de la plaque collectrice avec le couvercle.
On obtient ainsi une boite collectrice plus légère et moins chère qui peut être adaptée pour différents faisceaux d'échange thermique, et donc différents échangeurs thermiques.
La boite collectrice peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :
le couvercle est réalisé en plastique ;
- la plaque collectrice est réalisée dans le même matériau que le couvercle ;
le couvercle comprend un bord périphérique et la plaque collectrice comprend un bord périphérique configuré pour coopérer avec le bord périphérique du couvercle, et le moyen de maintien mécanique est agencé au moins partiellement autour des bords périphériques du couvercle et de la plaque collectrice ;
- le moyen de maintien mécanique est fixé autour des bords périphériques du couvercle et de la plaque collectrice, selon au moins une méthode de fixation parmi le sertissage, la compression, le collage, ou le soudage plastique ;
le moyen de maintien mécanique comprend au moins une barrette de fixation ;
le moyen de maintien mécanique comprend au moins une barrette de fixation présentant des pattes de sertissage configurées pour être rabattues sur le bord périphérique du couvercle et/ou sur le bord périphérique de la plaque collectrice ;
ladite au moins une barrette de fixation présente une seule série de pattes de sertissage configurées pour être rabattues sur le bord périphérique du couvercle ou sur le bord périphérique de la plaque collectrice ;
- ladite au moins une barrette de fixation présente une première série de pattes de sertissage configurées pour être rabattues sur le bord périphérique du couvercle et une deuxième série de pattes de sertissage configurées pour être rabattues sur le bord périphérique de la plaque collectrice ;
la forme de ladite au moins une barrette de fixation est choisie parmi la liste de formes suivantes : sensiblement droite, de section transversale sensiblement en « C », de section transversale sensiblement en « U », de forme sensiblement rectangulaire ;
le moyen de maintien mécanique est réalisé dans un matériau métallique, par exemple en aluminium ou en alliage d'aluminium ;
la boite collectrice comprend en outre un joint d'étanchéité compressible configuré pour être agencé autour des extrémités des tubes débouchant dans la boite collectrice à l'état assemblé de l'échangeur thermique, et la plaque collectrice est agencée entre le joint d'étanchéité et le couvercle ;
la plaque collectrice comprend une pluralité d'ouvertures configurées pour recevoir les extrémités des tubes du faisceau d'échange thermique dudit échangeur et pour recevoir le joint d'étanchéité agencé autour des extrémités des tubes, et le joint d'étanchéité est configuré pour être comprimé entre chaque extrémité de tube et la plaque collectrice ; le joint d'étanchéité comporte une pluralité de collets standards configurés pour recevoir les extrémités des tubes du faisceau d'échange thermique dudit échangeur et s 'étendant à travers les ouvertures de la plaque collectrice ;
la plaque collectrice est sensiblement plane et dépourvue de collet. L'invention a également pour objet un échangeur thermique, notamment pour véhicule automobile, comportant :
un faisceau d'échange thermique comprenant une pluralité de tubes, et
au moins une boite collectrice telle que définie précédemment, assemblée au faisceau d'échange thermique.
Selon un aspect de l'invention, le faisceau d'échange thermique est assemblé par brasage et est assemblé mécaniquement à ladite au moins une boite collectrice.
L'invention a encore pour objet un procédé d'assemblage d'un tel échangeur thermique, comprenant les étapes suivantes :
on assemble le faisceau d'échange thermique,
- on dispose un joint d'étanchéité comprenant des collets standards,
on agence une plaque collectrice sur le joint d'étanchéité, de sorte que les collets standards du joint d'étanchéité traversent la plaque collectrice,
on assemble le faisceau d'échange thermique au sous-ensemble comprenant le joint d'étanchéité et la plaque collectrice, de sorte que les extrémités des tubes du faisceau d'échange thermique traversent la plaque collectrice et le joint d'étanchéité,
on évase les extrémités des tubes du faisceau d'échange thermique de façon à comprimer le joint d'étanchéité autour des extrémités des tubes contre la plaque collectrice, on agence un couvercle de manière que le pied de couvercle soit en regard d'un bord périphérique de la plaque collectrice,
on agence le moyen de maintien mécanique autour du pied de couvercle et du bord périphérique de la plaque collectrice, et
on procède à une fixation mécanique du moyen de maintien mécanique autour du pied de couvercle et du bord périphérique, par exemple par sertissage.
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'un échangeur thermique selon l'invention montrant un faisceau d'échange thermique assemblé à deux boites collectrices,
- la figure 2 est une vue en perspective de l'échangeur thermique de la figure 1 montrant en éclaté les éléments d'une des boites collectrices,
- la figure 3a est une vue en coupe transversale montrant l'assemblage entre le faisceau d'échange thermique et une boite collectrice,
- la figure 3b est une vue en perspective de la figure 3a,
- la figure 4 est une vue en perspective d'un joint d'étanchéité de la boite collectrice, - la figure 5a est une vue en perspective d'une face inférieure d'une plaque collectrice d'une boite collectrice,
- la figure 5b est une vue en perspective d'une face supérieure de la plaque collectrice,
- la figure 5c est une vue partielle agrandie d'une portion de la figure 5b,
- la figure 5d est une vue partielle selon une coupe d'axe I-I de la figure 5b,
- la figure 6a est une vue en perspective montrant de façon partielle le faisceau d'échange thermique assemblé à une boite collectrice comprenant un moyen de maintien mécanique selon une première variante, - la figure 6b est une vue en perspective du moyen de maintien mécanique selon la première variante de la figure 6a,
- la figure 7a est une vue en perspective montrant de façon partielle le faisceau d'échange thermique assemblé à une boite collectrice comprenant un moyen de maintien mécanique selon une deuxième variante,
- la figure 7b est une vue en perspective du moyen de maintien mécanique selon la deuxième variante de la figure 7a,
- la figure 8a est une vue en perspective représentant de façon schématique une variante du moyen de maintien mécanique comprenant deux barrettes de fixation en « C » et leur sens d' assemblage sur la boite collectrice,
- la figure 8b est une vue en perspective représentant de façon schématique une autre variante du moyen de maintien mécanique comprenant deux barrettes de fixation en « U » et leur sens d'assemblage sur la boite collectrice,
- la figure 8c est une vue en perspective montrant de façon schématique encore une autre variante du moyen de maintien mécanique comprenant une barrette de fixation en « U » et son sens d'assemblage sur la boite collectrice,
- la figure 8d est une vue en perspective représentant de façon schématique une variante du moyen de maintien mécanique comprenant deux barrettes de fixation droites et leur sens d'assemblage sur la boite collectrice, et
- la figure 8e est une vue en perspective représentant de façon schématique une autre variante du moyen de maintien mécanique comprenant une barrette de fixation de contour rectangulaire et son sens d'assemblage sur la boite collectrice.
Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
Dans la description, on peut indexer certains éléments, comme par exemple premier élément ou deuxième élément. Dans ce cas, il s'agit d'un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments proches mais non identiques. Cette indexation n'implique pas une priorité d'un élément par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénorninations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n'implique pas non plus un ordre dans le temps.
Échangeur thermique
L'invention concerne un échangeur thermique 1 pour véhicule automobile, tel qu'un radiateur.
L' échangeur thermique 1 tel qu'illustré sur la figure 1 présente par exemple une forme générale sensiblement parallélépipédique avec deux grandes faces latérales et deux petites faces latérales jointes à chaque extrémité par une face d'extrémité.
En référence aux figures 1 et 2, un échangeur thermique 1 comprend classiquement :
- un faisceau d'échange thermique 10 comprenant une pluralité de tubes 11, agencés selon une ou plusieurs rangées de tubes 11, et
- au moins une boite collectrice 20, généralement deux boites collectrices 20 de part et d'autre du faisceau d'échange thermique 10, comprenant chacune une plaque collectrice 270 traversée par les tubes 11, et un couvercle 23 destiné à venir se fixer sur la plaque collectrice 270 pour fermer au moins partiellement la boite collectrice 20.
Les tubes 11 peuvent s'étendre longitudinalement et être montés entre deux boites collectrices 20, par l'intermédiaire des plaques collectrices 270 disposées transversalement par rapport aux tubes 11 et respectivement traversées par les extrémités des tubes 11.
Les boites collectrices 20 sont assemblées au niveau des faces d'extrémité de
Γ échangeur thermique 1.
La ou les boites collectrices 20 permettent de distribuer un premier fluide vers les tubes 11 ou de collecter le premier fluide ayant parcouru ces tubes 11. Les tubes 11 sont donc destinés à être traversés par le premier fluide.
L'invention concerne plus particulièrement une telle boite collectrice 20 pour échangeur thermique 1.
Chaque boite collectrice 20 comporte un joint d'étanchéité 25 (figures 2 et 3). Plus précisément, il s'agit d'un joint d'étanchéité 25 compressible destiné à être agencé autour des extrémités des tubes 11 débouchant dans la boite collectrice 20 à l'assemblage de Γ échangeur thermique 1. Faisceau d'échange thermique
En référence aux figures 1 à 3b, on décrit ci-après plus en détail le faisceau d'échange thermique 10 de l'échangeur thermique 1.
Il peut s'agir d'un faisceau d'échange thermique 10 assemblé par brasage, c'est-à-dire dont les différents éléments sont assemblés entre eux puis brasés par passage dans un four de brasage, pour assurer la solidarisation de l'ensemble des éléments du faisceau d'échange thermique 10. À cet effet, les divers éléments du faisceau d'échange thermique d'échangeur thermique 10 sont métalliques, de préférence en aluminium ou en alliage d'aluminium.
En variante, il peut s'agir d'un faisceau d'échange thermique 10 assemblé mécaniquement, à température ambiante sans étape de brasage.
Tubes
Les tubes 11 du faisceau d'échange thermique 10 sont par exemple réalisés à partir d'une tôle ou bande métallique. L'étanchéité de chaque tube 11 peut être assurée par brasage. Par exemple les tubes 11 sont formés par pliage, on parle alors de « tube plié », ou ils peuvent être agrafés ou encore il peut s'agir de tubes électro-soudés.
Selon l'exemple de réalisation illustré sur la figure 2, la section transversale d'un tube
II peut présenter deux canaux de circulation de fluide parallèles juxtaposés 111 et séparés par au moins une cloison 113, aussi appelée jambe, formant entretoise. À titre d'exemple, chaque tube 11 peut présenter une section transversale sensiblement en « B ». Bien entendu, on peut prévoir tout autre type de pliage. Selon une alternative non représentée, on peut prévoir d'autres sections, par exemple de forme sensiblement oblongue définissant un unique canal
I I I de circulation de fluide.
En outre, le faisceau d'échange thermique 10 est destiné à être assemblé mécaniquement à la ou chaque boite collectrice 20. Lorsque le faisceau d'échange thermique 10 est brasé, l'échangeur thermique 1 est dans ce cas appelé un échangeur mécano-brasé.
Pour ce faire, les tubes 11 sont assemblés mécaniquement à chaque boite collectrice 20. De façon détaillée, les tubes 11 sont assemblés à la boite collectrice 20 de façon à traverser la plaque collectrice 270 et le joint d'étanchéité 25, comme illustré sur la figure 2. Les extrémités des tubes 11 débouchant dans cette boite collectrice 20 sont ensuite déformées de manière plastique. Selon le mode de réalisation décrit, cet assemblage mécanique se fait par expansion ou évasage des extrémités des tubes 11. À cet effet, les extrémités des tubes 11 sont évasées de façon à prendre appui sur le joint d'étanchéité 25 de la boite collectrice 20.
L'évasage des extrémités de tubes 11 est par exemple réalisé par poinçonnage de ces extrémités.
De préférence, l'évasage est réalisé de façon localisée. Par évasage localisé, on entend que l'évasage n'est pas réalisé sur toute la périphérie de l'extrémité d'un tube 11. Autrement dit, l'évasage est réalisé sur une ou plusieurs portions de l'extrémité du tube 11.
On peut prévoir d'évaser au moins localement les extrémités des tubes 11, de façon à définir un ou plusieurs évasements 115 sur la périphérie des extrémités des tubes 11. Les évasements 115 sur les périphéries des extrémités des tubes 11 forment des zones d'appui sur le joint d'étanchéité 25. Au niveau de l'évasement ou des évasements 115, la largeur des extrémités des tubes 11 augmente. La largeur des extrémités des tubes 11 s'entend ici de la dimension entre deux grands côtés opposés de la forme sensiblement ovale ou oblongue de l'extrémité d'un tube 11.
En variante, on peut prévoir en outre un ou plusieurs autres évasements dits internes 117, réalisés du côté du reste du faisceau d'échange thermique 10, soit du côté intérieur du faisceau d'échange thermique 10, comme cela est visible sur les figures 3a et 3b.
Les évasements 115, 117 permettent de comprimer le joint d'étanchéité 25 afin de garantir l'étanchéité entre la plaque collectrice 270 et les tubes 11.
L'échangeur thermique 1 peut avantageusement comprendre un ou plusieurs organes de verrouillage (non représentés) agencés au niveau de l'extrémité d'un ou plusieurs tubes 11 de façon à maintenir le ou les évasements 115, et ainsi maintenir la compression du joint d'étanchéité 25.
Intercalaires
Par ailleurs, le faisceau d'échange thermique 10 comprend en outre dans cet exemple des intercalaires 13 (voir figures 1 à 3b) séparant les tubes 11 les uns des autres, et destinés à être traversés par un deuxième fluide pour un échange thermique avec le premier fluide destiné à traverser les tubes 11. La perturbation générée par la présence de ces intercalaires 13 permet de faciliter les échanges thermiques entre les deux fluides. Ces intercalaires 13, représentés de façon schématique sur les figures 1 et 2, peuvent présenter une forme sensiblement ondulée. Les intercalaires 13 sont par exemple brasés aux tubes 11 au niveau des sommets de leurs ondulations. Ces intercalaires 13 sont bien connus de l'Homme du métier et ne sont pas décrits plus en détail dans la présente.
Joues
Le faisceau d'échange thermique 10 peut comprendre de plus deux joues latérales 15 de part et d'autre de la pluralité de tubes 11, dans cet exemple de part et d'autre de l'empilement alterné de tubes 11 et d'intercalaires 13.
Boite collectrice
Couvercle
En ce qui concerne le couvercle 23 de chaque boite collectrice 20, il est réalisé en plastique. En effet, même dans le cas d'un faisceau d'échange thermique 10 brasé, l'assemblage mécanique entre le faisceau d'échange thermique 10 et chaque boite collectrice 20, c'est-à-dire sans opération de brasage, permet d'utiliser un tel couvercle 23 en plastique. Cette solution est plus économique que les solutions de l'art antérieur d'échangeur thermique brasé, pour lesquelles le faisceau d'échange thermique brasé est également assemblé par brasage aux boites collectrices. Un tel couvercle 23 est également plus léger qu'un couvercle métallique.
Plus particulièrement, le couvercle 23 comporte un pied de couvercle 231 destiné à être fixé à la plaque collectrice 270, grâce à un moyen de maintien mécanique 50, dont des exemples de réalisation sont décrits plus en détail par la suite. On entend par « pied de couvercle », la partie inférieure du couvercle 23 qui se trouve du côté du faisceau d'échange thermique 10 à l'assemblage. Il s'agit d'un bord périphérique du couvercle 23. Le pied de couvercle 231 est configuré pour venir en appui contre la plaque collectrice 270 lors de l'assemblage de la boite collectrice 20.
Par ailleurs, le couvercle 23 présente généralement différentes interfaces 230 permettant par exemple de fixer l'échangeur thermique 1 au véhicule, ainsi que des connectiques 230' permettant de raccorder l'échangeur thermique 1, à titre d'exemple non limitatif , à un circuit du premier fluide, un circuit de vidange, une sonde de température et autres sondes. Ces éléments sont connus de l'Homme du métier et ne sont pas détaillés dans la présente. Joint d'étanchéité
Comme dit précédemment, chaque boite collectrice 20 comporte un joint d'étanchéité 25. Ce joint d'étanchéité 25 est agencé de façon à être comprimé entre les extrémités des tubes 11 d'échange thermique et la plaque collectrice 270, à l'état assemblé de l'échangeur thermique 1 (voir figures 2 à 3b).
Le joint d'étanchéité 25, mieux visible sur la figure 4, est par exemple réalisé en élastomère tel qu'un monomère d'éthylène-propylène-diène connu sous le sigle EPDM.
En référence aux figures 2 à 4, le joint d'étanchéité 25 comprend une pluralité de collets 253, appelés par la suite collets standards, délimitant des ouvertures 254 pour le passage des tubes 11 et s'étendant en direction du couvercle 23 à l'assemblage de la boite collectrice 20. Les collets standards 253 sont destinés à être reçus dans la plaque collectrice 270.
De plus, ces collets standards 253 sont propres à entourer les extrémités des tubes 11 à l'assemblage du faisceau d'échange thermique 10 à plaque collectrice 270.
Les collets standards 253 s'étendent selon une direction parallèle à l'axe longitudinal des tubes 11 à l'état assemblé de l'échangeur thermique 1. Plus précisément, les collets standards 253 s'étendent selon le même sens que le sens d'insertion des tubes 11 dans la plaque collectrice 270.
En outre, la forme des collets standards 253 est complémentaire à celle des extrémités des tubes 11. Dans l'exemple illustré sur la figure 4, les collets standards 253 présentent, en section transversale, une forme sensiblement oblongue avant assemblage de la boite collectrice 20. Les collets standards 253 sont destinés à être comprimés lors de l'expansion des extrémités des tubes 11. L'étanchéité entre les tubes 11 et la plaque collectrice 270 est assurée par cette compression des collets standards 253 autour des extrémités des tubes 11.
Plus précisément, ce sont les collets standards 253 protubérants du joint d'étanchéité
25 qui sont comprimés entre les extrémités des tubes 11 et la plaque collectrice 270, lors de l'assemblage mécanique des tubes 11 à la boite collectrice 20.
De plus, les collets standards 253 sont dimensionnés de sorte qu'à l'assemblage du faisceau d'échange thermique 10 à la boite collectrice 20, les extrémités de tubes 11 sont sensiblement au ras des collets standards 253, c'est-à-dire pratiquement sans aucun dépassement, voire sans le moindre dépassement, des extrémités des tubes 11 par rapport aux collets standards 253 du joint d'étanchéité 25. Enfin, les collets standards 253 sont souples et s'adaptent à la forme des tubes 11 et des ouvertures 271 de la plaque collectrice 270. Ainsi, le joint d'étanchéité 25, en particulier ses collets standards 253, assure une liaison souple entre la plaque collectrice 270 et les tubes 11, ce qui permet d'absorber les contraintes de déformations liées à la dilatation thermique. Le joint d'étanchéité 25 comporte de plus dans cet exemple une base 257, mieux visible sur la figure 4, à partir de laquelle s'étendent les collets standards 253.
Plaque collectrice
En ce qui concerne la plaque collectrice 270, on se réfère plus particulièrement aux figures 5a à 5d. Il s'agit d'une pièce distincte du couvercle 23. Autrement dit le couvercle 23 et la plaque collectrice 270 ne sont pas réalisés d'une seule pièce.
La plaque collectrice 270 présente par exemple une forme générale sensiblement parallélépipédique, ici de parallélépipède rectangle.
Une pluralité d'ouvertures 271 sont ménagées sur la plaque collectrice 270 pour le passage des extrémités des tubes 11 du faisceau d'échange thermique 10. Dans l'exemple illustré, la forme de ces ouvertures 271 est complémentaire à la forme des extrémités des tubes 11. Par exemple, les ouvertures 271 sont sensiblement oblongues, et s'étendent longitudinalement de façon sensiblement transversale à l'axe longitudinal des tubes 11 à l'état assemblé de l'échangeur thermique 1. Bien entendu, on peut prévoir toute autre forme des ouvertures 271 qui soit complémentaire à la forme des extrémités des tubes 11. Les ouvertures 271 sont configurées pour recevoir les extrémités des tubes 11 et le joint d'étanchéité 25 autour des extrémités des tubes 11, plus précisément les collets standards 253 du joint d'étanchéité 25, comme cela est représenté sur la figure 2.
Par ailleurs, selon le mode de réalisation illustré, la plaque collectrice 270 est sensiblement plane, c'est-à-dire qu'elle ne comporte pas de gorge, rainure ou analogue pour loger le j oint d' étanchéité 25.
La plaque collectrice 270 présente une face inférieure 27a représentée sur la figure 5a et une face supérieure 27b opposée, représentée sur les figures 5b à 5d. En référence aux figures 3a et 3b, la face inférieure 27a est destinée à être agencée en regard de la base 257 du joint d'étanchéité 25 et la face supérieure 27b en regard du couvercle 23, à l'assemblage de la boite collectrice 20. La plaque collectrice 270 est donc agencée entre la base 257 du joint d'étanchéité 25 et le couvercle 23. De façon avantageuse, la plaque collectrice 270 est agencée et en particulier dimensionnée de façon à combler les espaces entre les extrémités des tubes 11. La plaque collectrice 270 permet de combler les espaces entre la base 257 du joint d'étanchéité 25 et les collets standards 253 du joint d'étanchéité 25. La plaque collectrice 270 forme ainsi une nappe venant occuper la quasi-totalité de l'espace entre les extrémités protubérantes des tubes 11 traversant les collets standards 253. En particulier, la plaque collectrice 270, plus précisément sa face supérieure 27b, est agencée au plus près des extrémités des tubes 11. Autrement dit, les extrémités des tubes 11 bordées des collets standards 253 du joint d'étanchéité 25 ne dépassent quasiment pas, c'est-à-dire dépassent sur une hauteur inférieure à 2mm, voire ne dépassent pas du tout, le plan selon lequel s'étend la plaque collectrice 270. Ceci permet de réduire les pertes d'écoulement, notamment en limitant la formation de vortex ou turbulences dans la zone où les tubes 11 débouchent dans la boite collectrice 20 à l'état assemblé de l'échangeur thermique 1.
Par ailleurs, comme cela est mieux visible sur les figures 5b à 5d, la plaque collectrice 270 peut être déformée localement autour des ouvertures 271. Plus précisément, la plaque collectrice 270 est déformée localement uniquement sur face supérieure 27b. La plaque collectrice 270 présente donc des déformations locales 273 prévues de sorte que la bordure des ouvertures 271 fait office de contre-forme complémentaire à la forme des extrémités des tubes 11 après expansion. Les déformations locales 273 de la plaque collectrice 270 sont par exemple réalisées par des évasements 273. Ainsi, selon le mode de réalisation décrit, lors de l'assemblage des tubes 11 à la plaque collectrice 270, les extrémités des tubes 11 sont évasées de façon à épouser la forme des bordures délimitant les ouvertures 271 de la plaque collectrice 270.
Selon une première variante de réalisation, la plaque collectrice 270 et le joint d'étanchéité 25 sont deux pièces distinctes.
Selon une deuxième variante de réalisation non représentée, la plaque collectrice 270 et le joint d'étanchéité 25 sont réalisés d'une seule pièce, par exemple par co-moulage. Cette deuxième variante permet de limiter le nombre de pièces tout en permettant d'accélérer le procédé d'assemblage de l'échangeur thermique 1.
En outre, de façon similaire au couvercle 23, la plaque collectrice 270 est avantageusement réalisée en plastique. Plus particulièrement, le couvercle 23 et la plaque collectrice 270 peuvent être réalisés dans le même matériau.
Le choix du matériau plastique de la plaque collectrice 270 est possible du fait de l'assemblage mécanique entre le faisceau d'échange thermique 10 et chaque boite collectrice 20, c'est-à-dire sans opération de brasage.
En particulier lorsque le faisceau d'échange thermique 10 est brasé, contrairement aux solutions de l'art antérieur, la plaque collectrice 270 n'est pas réalisée dans un matériau métallique, tel que de l'aluminium, mais en plastique. Cette solution est plus économique que les solutions de l'art antérieur d'échangeur thermique brasé, pour lesquelles le faisceau d'échange thermique brasé est également assemblé par brasage aux plaques collectrices. Enfin, la plaque collectrice 270 présente un bord périphérique 272 configuré pour coopérer avec le pied de couvercle 231, notamment pour être assemblé en regard du pied de couvercle 231, lors de l'assemblage de la boite collectrice 20.
Moyen de maintien mécanique
Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 1, 3a, 3b, 6a et 7a, le moyen de maintien mécanique 50 est agencé au moins partiellement autour des bords périphériques 231, 272 du couvercle 23 et de la plaque collectrice 270.
À cet effet, le moyen de maintien mécanique 50 comporte avantageusement une ou plusieurs barrettes de fixation 51 (voir figures 6a à 8e). La ou les barrettes de fixation 51 sont configurées de façon à entourer partiellement ou intégralement les bords périphériques 231, 272 du couvercle 23 et de la plaque collectrice 270.
Le moyen de maintien mécanique 50 peut garantir l'assemblage entre la plaque collectrice 270 et le couvercle 23, par une fixation ou liaison physique, c'est-à-dire à l'aide d'organes de fixation. En variante ou en complément, le moyen de maintien mécanique 50 peut garantir l'assemblage entre la plaque collectrice 270 et le couvercle 23, par une liaison chimique.
Le moyen de maintien mécanique 50 peut être fixé autour des bords périphériques 231, 272 du couvercle 23 et de la plaque collectrice 270 par compression. Pour ce faire, selon une variante non représentée, on peut prévoir que les barrettes de fixation 51 soient maintenues par compression autour des bords périphériques 231, 272 du couvercle 23 et de la plaque collectrice 270.
En variante ou en complément, le moyen de maintien mécanique 50 peut assurer Γ assemblage de la boite collectrice 20, en étant fixé autour des bords périphériques 231, 272 du couvercle 23 et de la plaque collectrice 270 par soudage plastique, ou encore par collage.
De préférence, le moyen de maintien mécanique 50 peut être fixé autour des bords périphériques 231, 272 du couvercle 23 et de la plaque collectrice 270 par sertissage. Pour ce faire, selon les variantes de réalisation illustrées sur les figures 1, 3a, 3b et 6a à 8e, les barrettes de fixation 51 présentent des organes de fixation mécanique, tels que des pattes de sertissage 52 et/ou 53 susceptibles d'être rabattues sur le couvercle 23 ou sur la plaque collectrice 270.
Bien entendu, le moyen de maintien mécanique 50 peut être fixé autour des bords périphériques 231, 272 du couvercle 23 et de la plaque collectrice 270 selon une combinaison de ces diverses méthodes de fixation. À titre d'exemple non limitatif, le moyen de maintien mécanique 50 peut être assemblé par compression et sertissage autour des bords périphériques 231, 272 du couvercle 23 et de la plaque collectrice 270.
Selon l'exemple de réalisation représenté sur les figures 6a et 6b, les barrettes de fixation 51 présentent des organes de fixation mécanique, tels que les pattes de sertissage 52, sur un seul côté, ici du côté du couvercle 23, de façon à être rabattues sur le couvercle 23, plus précisément sur le pied de couvercle 231, aussi appelé bord périphérique du couvercle 23. Bien entendu, on peut prévoir en variante, que les barrettes de fixation 51 présentent des organes de fixation mécanique, tels que des pattes de sertissage 53, sur un seul côté, à savoir du côté de la plaque collectrice 270, de façon à être rabattues sur la plaque collectrice 270, plus précisément sur le bord périphérique 272. Autrement dit, selon ces variantes, la barrette de fixation 51 présente une seule série de pattes de sertissage 52 ou 53.
Selon l'exemple de réalisation illustré sur les figures 7a et 7b, les barrettes de fixation 51 présentent des organes de fixation mécanique, tels que les pattes de sertissage 52, 53, des deux côtés. Plus précisément, la ou les barrettes de fixation 51 présentent :
une première série de pattes de sertissage 52 du côté du couvercle 23, de façon à être rabattues sur le pied de couvercle 231, et
une deuxième série de pattes de sertissage 53 du côté de la plaque collectrice 270, de façon à être rabattues sur le bord périphérique 272 de cette dernière. Différentes variantes de forme du moyen de maintien mécanique 50 et d'assemblage sont schématisées sur les figures 8a à 8e. En référence à la figure 8a, on peut prévoir deux barrettes de fixation 51. Les barrettes de fixation 51 sont par exemple de section transversale sensiblement en forme de « C ». Les barrettes de fixation 51 présentent donc une partie sensiblement droite et est recourbée à chaque extrémité. Chaque barrette de fixation 51 présente une forme de demi-collier.
Comme schématisé par les flèches Fl et FI ', les deux barrettes de fixation 51 peuvent être assemblées de façon opposée l'une par rapport à l'autre, et latéralement de part et d'autre du pied de couvercle 231 et du bord périphérique 272 de la plaque collectrice 270. En particulier, les deux barrettes de fixation 51 sont assemblées de sorte que les parties droites des barrettes de fixation 51 sont agencées au niveau des grandes faces latérales de l'échangeur thermique 1 et les extrémités recourbées au niveau des petites faces latérales de l'échangeur thermique 1.
Une fois les deux barrettes de fixation 51 assemblées, elles sont agencées sur tout le périmètre du sous-ensemble comprenant la plaque collectrice 270 et le pied de couvercle 231.
Chaque barrette de fixation 51 peut présenter des pattes de sertissage 52 et/ou 53 d'un seul côté ou des deux côtés comme décrit précédemment. Chaque barrette de fixation 51 peut de plus présenter des pattes de fixation 52, 53 uniquement au niveau de sa partie droite, ou, en variante ou en complément au niveau de son extrémité recourbée.
Les barrettes de fixation 51 peuvent ensuite être fixées par sertissage en rabattant les pattes de sertissage 52 et/ou 53 sur le couvercle 23 ou la plaque collectrice 270. Bien entendu, en variante les barrettes de fixation 51 peuvent être assemblées par compression, collage ou encore par soudage plastique ou tout autre assemblage mécanique.
En référence à la figure 8b, on peut prévoir deux barrettes de fixation 51, cette fois de section transversale sensiblement en forme de « U ». Les barrettes de fixation 51 présentent donc chacune une base formant le fond du « U » à partir de laquelle s'étendent deux branches latérales. Chaque barrette de fixation 51 présente une forme de demi-collier.
Comme schématisé par les flèches F2 et F2 ', les deux barrettes de fixation 51 peuvent être assemblées de part et d'autre du pied de couvercle 231 et du bord périphérique 272 de la plaque collectrice 270, de façon opposée l'une par rapport à l'autre, l'une par le haut et l'autre par le bas de l'échangeur thermique 1, en référence à la disposition des éléments sur les figures. En particulier, les deux barrettes de fixation 51 sont assemblées de sorte que les bases des « U » sont agencées en regard des petites faces latérales de l'échangeur thermique 1 et les branches latérales sont agencées en regard des grandes faces latérales de l'échangeur thermique 1.
Chaque barrette de fixation 51 peut présenter des pattes de sertissage 52 et/ou 53 d'un seul côté ou des deux côtés comme décrit précédemment. Chaque barrette de fixation 51 peut de plus présenter des pattes de fixation 52, 53 uniquement au niveau de ses branches latérales et/ou au niveau de sa base.
De façon similaire à la variante de la figure 8a, une fois les deux barrettes de fixation 51 assemblées, elles sont agencées sur tout le périmètre du sous-ensemble comprenant la plaque collectrice 270 et le pied de couvercle 231. Les barrettes de fixation 51 peuvent ensuite être fixées par sertissage ou en variante par compression, collage ou encore par soudage plastique ou tout autre assemblage mécanique.
En référence à la figure 8c, on peut prévoir une seule barrette de fixation 51, de section transversale sensiblement en forme de « U » avec une base à partir de laquelle s'étendent deux branches latérales. La barrette de fixation 51 présente une forme de demi- collier.
Comme schématisé par la flèche F3, la barrette de fixation 51 peut être assemblée par le bas de l'échangeur thermique 1, en référence à la disposition des éléments sur les figures. En particulier, la base du « U » est agencée en regard d'une petite face latérale de l'échangeur thermique 1 et les branches latérales sont agencées en regard des grandes faces latérales de l'échangeur thermique 1.
La barrette de fixation 51 peut présenter des pattes de sertissage 52 et/ou 53 d'un seul côté ou des deux côtés comme décrit précédemment. La barrette de fixation 51 peut de plus présenter des pattes de fixation 52, 53 uniquement au niveau de ses branches latérales et/ou au niveau de sa base.
La barrette de fixation 51 est agencée sur une partie et non tout le périmètre du sous- ensemble comprenant la plaque collectrice 270 et le pied de couvercle 231, contrairement aux variantes des figures 8a et 8b. Elle peut être fixée par sertissage ou en variante par compression, collage ou encore par soudage plastique ou tout autre assemblage mécanique.
Bien entendu, on peut envisager une barrette de fixation 51 en « U » agencée de façon opposée à la variante de la figure 8c, c'est-à-dire par le haut, en référence à la disposition des éléments sur les figures. En référence à la figure 8d, on peut prévoir deux barrettes de fixation 51 sensiblement droites. De façon similaire à la variante de la figure 8a, les deux barrettes de fixation 51 peuvent être assemblées de façon opposée l'une par rapport à l'autre, et latéralement de part et d'autre du pied de couvercle 231 et du bord périphérique 272 de la plaque collectrice 270, comme schématisé par les flèches Fl et FI '. En particulier, les deux barrettes de fixation 51 sont agencées au niveau des grandes faces latérales de l'échangeur thermique 1.
Chaque barrette de fixation 51 peut présenter des pattes de sertissage 52 et/ou 53 d'un seul côté ou des deux côtés comme décrit précédemment.
Les barrettes de fixation 51 peuvent être fixées par sertissage ou en variante par compression, collage ou encore par soudage plastique ou tout autre assemblage mécanique.
Les barrettes de fixation 51 ne sont pas agencées sur tout le périmètre du sous- ensemble comprenant la plaque collectrice 270 et le pied de couvercle 231, contrairement aux variantes des figures 8a et 8b.
En référence à la figure 8e, on peut prévoir une seule barrette de fixation 1 de forme sensiblement rectangulaire de façon complémentaire au pied de couvercle 231 et au bord périphérique 272 de la plaque collectrice 270. La barrette de fixation 51 présente une forme de collier.
Cette barrette de fixation 51 peut être assemblée, comme schématisé par les flèches F4, en venant par-dessus une face d'extrémité de l'échangeur thermique 1, de façon à venir autour de la plaque collectrice 270. Le couvercle 23 peut ensuite être inséré selon le même mouvement de sorte que le pied de couvercle 231 se trouve agencé en regard du bord périphérique 272 de la plaque collectrice 270 et soit entouré par la barrette de fixation 51.
La barrette de fixation 51 est alors agencée sur tout le périmètre du sous-ensemble comprenant la plaque collectrice 270 et le pied de couvercle 231.
La barrette de fixation 51 peut présenter des pattes de sertissage 52 et/ou 53 d'un seul côté ou des deux côtés comme décrit précédemment. Elle peut être fixée par sertissage ou en variante par compression, collage ou encore par soudage plastique ou tout autre assemblage mécanique. On réalise ainsi un cerclage mécanique.
Enfin, le moyen de maintien mécanique 50 est avantageusement réalisé dans un matériau métallique, par exemple en aluminium ou en alliage d'aluminium. Selon les modes de réalisation illustrés, la ou les barrettes de fixation 51 sont métalliques, par exemple en aluminium.
Ce moyen de maintien mécanique 50 assure la fonction d'assemblage et de maintien de la boite collectrice 20. Cette fonction n'est plus intégrée dans la plaque collectrice 270 ou le couvercle 23. Ceci permet d'utiliser un couvercle 23 standard prévu pour d'autres applications, d'autres radiateurs notamment, également pour un échangeur thermique dit mécano-brasé. Ceci permet également de simplifier l'assemblage de la plaque collectrice 270.
Procédé d'assemblage de l'échangeur thermique
En référence à l'ensemble des figures, on décrit ci-après un procédé d'assemblage, d'un échangeur thermique 1 tel que décrit précédemment.
Le procédé comprend une étape d'assemblage du faisceau d'échange thermique 10 suivi d'une étape de brasage du faisceau d'échange thermique 10 par passage dans un four dédié. Pour l'assemblage du faisceau d'échange thermique 10, on empile une pluralité de tubes 11. Selon les modes de réalisation représentés (voir figures 1 et 2), on empile de manière alternée des tubes 11 et des intercalaires 13, puis on peut assembler deux joues latérales 15 de part et d'autre de l'empilement de tubes 11 et d'intercalaires 13. Le faisceau d'échange thermique 10 ainsi assemblé peut être brasé. Pour l'assemblage d'une boite collectrice 20, on dispose un joint d'étanchéité 25 et une plaque collectrice 270 sur le joint d'étanchéité, de sorte que les collets standards 253 du joint d'étanchéité 25 s'étendent à travers les ouvertures 271 de la plaque collectrice 270. Lorsque le joint d'étanchéité 25 et la plaque collectrice 270 sont réalisés d'une seule pièce, on dispose cette pièce unique formant à la fois le joint d'étanchéité 25 et la plaque collectrice 270 en une seule étape.
Le faisceau d'échange thermique 10, par exemple brasé, est assemblé à chaque extrémité au sous-ensemble comprenant un joint d'étanchéité 25 et un plaque collectrice 270. Les extrémités des tubes 11 d'échange thermique du faisceau d'échange thermique 10 brasé sont insérées à travers le joint d'étanchéité 25 et la plaque collectrice 270, de sorte que les collets standards 253 du joint d'étanchéité 25 sont agencés autour des extrémités protubérantes des tubes 11. Pour l'assemblage mécanique du faisceau d'échange thermique 10 à la boite collectrice 20, les extrémités des tubes 11 sont évasées, par exemple une première fois formant ainsi un évasement interne 117 (visibles sur la figure 3a) de façon à comprimer le joint d'étanchéité 25 contre la plaque collectrice 270. Les extrémités des tubes 11 sont avantageusement évasées de nouveau formant ainsi un ou plusieurs évasements externes 115 de façon à comprimer le joint d'étanchéité 25, plus précisément ses collets standards 253, contre la plaque collectrice 270.
Ensuite, on met en place le couvercle 23 de manière que le pied de couvercle 231 vienne en regard du bord périphérique 272 de la plaque collectrice 270. On agence le moyen de maintien mécanique 50 autour du pied de couvercle 231 et du bord périphérique 272 de la plaque collectrice 270. En variante, le moyen de maintien mécanique 50 peut être agencé avant la mise en place du couvercle 23.
Ensuite, on procède à l'assemblage mécanique, par exemple par sertissage en rabattant les pattes de sertissage 52 et/ou 53 sur le pied de couvercle 231 et/ou le bord périphérique 272 de la plaque collectrice 270, ce qui assure le verrouillage de la boite collectrice 20 et la compression du joint d'étanchéité 25.
Bien entendu, l'ordre de certaines étapes de ce procédé peut être interverti.
Ainsi, on allie des performances thermiques optimisées grâce au faisceau d'échange thermique 10 brasé avec des tubes 11 ayant un pas serré, à la résistance aux chocs thermiques du côté de la plaque collectrice 270 grâce à l'assemblage mécanique entre les tubes 11 de ce faisceau 10 brasé et la plaque collectrice 270.
Le joint d'étanchéité 25 assure à la fois une fonction de liaison mécanique entre le faisceau d'échange thermique 10 brasé et la boite collectrice 20, mais aussi une fonction d'étanchéité de la boite collectrice 20 et entre les tubes 11 et la paque collectrice 270.
En outre, le moyen de maintien mécanique 50 assure la fonction d'assemblage et de verrouillage du couvercle 23 à la plaque collectrice 270. Cette fonction est dissociée de la plaque collectrice 270, ce qui permet d'utiliser une plaque collectrice 270 en plastique, comme le couvercle 23, qui est alors plus simple, plus facile à assembler et plus légère. En outre, le couvercle 23 peut être standard.

Claims

REVENDICATIONS
1. Boite collectrice (20) pour échangeur thermique (1), notamment d'un véhicule automobile, ledit échangeur (1) comportant un faisceau d'échange thermique (10) comprenant une pluralité de tubes (11), la boite collectrice (20) comportant :
une plaque collectrice (270) présentant une pluralité d'orifices (271) respectivement destinés à recevoir une extrémité d'un tube (11) du faisceau d'échange thermique (10), et
un couvercle (23) distinct de la plaque collectrice (270) et assemblé à la plaque collectrice (270) de façon à fermer la boite collectrice (20),
caractérisée en ce que :
la plaque collectrice (270) est réalisée en plastique, et en ce que
la boite collectrice (20) comporte en outre un moyen de maintien mécanique (50) de la plaque collectrice (270) avec le couvercle (23).
2. Boite collectrice (20) selon la revendication précédente, dans laquelle le couvercle (23) est réalisé en plastique.
3. Boite collectrice (20) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle :
- le couvercle (23) comprend un bord périphérique (231) et la plaque collectrice (270) comprend un bord périphérique (272) configuré pour coopérer avec le bord périphérique (231) du couvercle (23), et dans laquelle
- le moyen de maintien mécanique (50) est agencé au moins partiellement autour des bords périphériques (231, 272) du couvercle (23) et de la plaque collectrice (270).
4. Boite collectrice (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le moyen de maintien mécanique (50) est fixé autour des bords périphériques (231, 272) du couvercle (23) et de la plaque collectrice (270), selon au moins une méthode de fixation parmi le sertissage, la compression, le collage, ou le soudage plastique.
5. Boite collectrice (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le moyen de maintien mécanique (50) comprend au moins une barrette de fixation (51).
6. Boite collectrice (20) selon les revendications 3 à 5, dans laquelle le moyen de maintien mécanique (50) comprend au moins une barrette de fixation (51) présentant des pattes de sertissage (52, 53) configurées pour être rabattues sur le bord périphérique (231) du couvercle (23) et/ou sur le bord périphérique (272) de la plaque collectrice (270).
7. Boite collectrice (20) selon la revendication 6, dans laquelle ladite au moins une barrette de fixation (51) présente une seule série de pattes de sertissage (52, 53) configurées pour être rabattues sur le bord périphérique (231) du couvercle (23) ou sur le bord périphérique (272) de la plaque collectrice (270).
8. Boite collectrice (20) selon la revendication 6, dans laquelle ladite au moins une barrette de fixation (51) présente une première série de pattes de sertissage (52) configurées pour être rabattues sur le bord périphérique (231) du couvercle (23) et une deuxième série de pattes de sertissage (52) configurées pour être rabattues sur le bord périphérique (272) de la plaque collectrice (270).
9. Boite collectrice (20) selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans laquelle la forme de ladite au moins une barrette de fixation (51) est choisie parmi la liste de formes suivantes : sensiblement droite, de section transversale sensiblement en « C », de section transversale sensiblement en « U », de forme sensiblement rectangulaire.
10. Boite collectrice (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le moyen de maintien mécanique (50) est réalisé dans un matériau métallique, par exemple en aluminium ou en alliage d'aluminium.
11. Boite collectrice (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes :
- comprenant en outre un joint d'étanchéité (25) compressible configuré pour être agencé autour des extrémités des tubes (11) débouchant dans la boite collectrice (20) à l'état assemblé de l'échangeur thermique (1), et dans laquelle
- la plaque collectrice (270) est agencée entre le joint d'étanchéité (25) et le couvercle (23).
12. Boite collectrice (20) selon la revendication précédente, dans laquelle :
la plaque collectrice (270) comprend une pluralité d'ouvertures (271) configurées pour recevoir les extrémités des tubes (11) du faisceau d'échange thermique (10) dudit échangeur (1) et pour recevoir le joint d'étanchéité (25) agencé autour des extrémités des tubes ( 11), et dans laquelle le joint d'étanchéité (25) est configuré pour être comprimé entre chaque extrémité de tube (11) et la plaque collectrice (270).
13. Boite collectrice (20) selon la revendication précédente, dans laquelle le joint d'étanchéité (25) comporte une pluralité de collets standards (253) configurés pour recevoir les extrémités des tubes (11) du faisceau d'échange thermique (10) dudit échangeur (1) et s'étendant à travers les ouvertures (271) de la plaque collectrice (270).
14. Boite collectrice (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la plaque collectrice (270) est sensiblement plane et dépourvue de collet.
15. Échangeur thermique (1) notamment pour véhicule automobile comportant :
un faisceau d' échange thermique (10) comprenant une pluralité de tubes ( 11 ), et au moins une boite collectrice (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes assemblée au faisceau d'échange thermique (10).
16. Échangeur thermique (1) selon la revendication précédente, dans lequel le faisceau d'échange thermique (10) est assemblé par brasage et est assemblé mécaniquement à ladite au moins une boite collectrice (20).
17. Procédé d'assemblage d'un échangeur thermique (1) selon l'une des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes :
on assemble le faisceau d'échange thermique (10),
on dispose un joint d'étanchéité (25) comprenant des collets standards (253), on agence une plaque collectrice (270) sur le joint d'étanchéité (25), de sorte que les collets standards (253) du joint d'étanchéité (25) traversent la plaque collectrice (270), on assemble le faisceau d'échange thermique (10) au sous-ensemble comprenant le joint d'étanchéité (25) et la plaque collectrice (270), de sorte que les extrémités des tubes (11) du faisceau d'échange thermique (10) traversent la plaque collectrice (270) et le joint d'étanchéité (25),
on évase les extrémités des tubes (11) du faisceau d'échange thermique (10) de façon à comprimer le joint d'étanchéité (25) autour des extrémités des tubes (11) contre la plaque collectrice (270),
on agence un couvercle (23) de manière que le pied de couvercle (231) soit en regard d'un bord périphérique (272) de la plaque collectrice (270),
on agence le moyen de maintien mécanique (50) autour du pied de couvercle (231) et du bord périphérique (272) de la plaque collectrice (270), et
on procède à une fixation mécanique du moyen de maintien mécanique (50) autour du pied de couvercle (231) et du bord périphérique (272), par exemple par sertissage.
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