WO2018060650A1 - Plaque collectrice, échangeur de chaleur et procédé de fabrication associé - Google Patents

Plaque collectrice, échangeur de chaleur et procédé de fabrication associé Download PDF

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tubes
heat exchanger
collector
collector plate
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Kamel Azzouz
Patrick Boisselle
Véronique MONNET
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements
    • F28F2275/125—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements by bringing elements together and expanding

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, in particular for a motor vehicle, and its method of manufacture.
  • the tubes are generally tubes of oval or oblong section, defined by a major axis and a minor axis, and having ends inserted into holes of a header plate.
  • the collector plates are covered with a cover so as to form a collecting box.
  • the collector plates comprise collars protruding outwardly from the collector boxes and generally formed by stamping, in which the tubes are inserted.
  • the seal is provided by a compressible seal placed between the tubes and the collars.
  • the pitch between two tubes along the collector plate can not be less than a certain limit.
  • the minimum pitch between two tubes can only be from:
  • An object of the present invention is therefore to at least partially overcome the disadvantages of the prior art and to provide an improved heat exchanger and its manufacturing process.
  • the present invention thus relates to a collector plate of a collector box intended to be disposed within a heat exchanger, said collector plate comprising insertion orifices intended to receive ends of tubes, said orifices being bordered by first collars comprising peripheral walls for encircling the wall of the ends of the tubes,
  • first collars forming first internal collars, whose peripheral wall is intended to project towards the inside of the collector box, and first external collars, whose peripheral wall is intended to protrude outwardly of the collector box;
  • said first outer and inner collars being alternately arranged on the collector plate.
  • collector plates comprise first inner collars and first outer collars alternating allows for a reduced distance between two tubes and therefore a reduced tube pitch. It is thus possible to increase the number of tubes on the same collector plate and thus to increase the number of tubes in the same bundle of tubes. This makes it possible to increase the exchange surface of the heat exchanger and thus to increase its performance.
  • the pitch between two first collars is between 5 and 7.4 mm, preferably between 5.5 and 7.1 mm.
  • the present invention also relates to a heat exchanger comprising: a bundle of tubes comprising a multitude of tubes arranged parallel to one another, 0 two collector boxes, a manifold being disposed on each side of the tube bundle, each manifold comprising a header plate according to one of the preceding claims.
  • the heat exchanger comprises at least one compressible seal forming second internal collars against an outer face of the first inner collars and the second outer collets against an inner face of the first outer collars.
  • the heat exchanger comprises a single seal per collecting box, said seal being pressed on the inner face of the header plate, and, at the orifices, said seal seal forms the second inner collar against the outer face of the first inner collars, covers the projecting end of the wall of the first inner collars, runs along the inner face of the collector plate to join the first outer collars and form the second collet external against the inner face of said first outer collars.
  • the ends of the tubes comprise a first flare so as to compress the second collars of the at least one seal within the first collars.
  • the ends of the tubes inserted in the first outer collars comprise a second locking flaring made on the portion of said tubes protruding from said first outer collars.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a heat exchanger comprising:
  • each manifold having a header plate, said header plate comprising openings within which are inserted the pipe ends,
  • said method comprising the following steps:
  • said manufacturing method comprises an additional step of producing a second flaring of the ends of the tubes inserted in the first outer flanges.
  • the step of alternately forming the first inner collars and the first outer collars is made by stamping.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a heat exchanger
  • FIG. 2 shows a schematic presentation in perspective and in section of the collector plate
  • FIGS. 3a to 3e show diagrammatic representations in section of the connection between tubes and the collector plate according to different stages of the manufacturing process.
  • first element or second element as well as first parameter and second parameter, or first criterion and second criterion, and so on.
  • first element or second element as well as first parameter and second parameter, or first criterion and second criterion, and so on.
  • it is a simple indexing to differentiate and name elements or parameters or criteria close but not identical.
  • This indexing does not imply a priority of one element, parameter or criterion with respect to another, and it is easy to interchange such denominations without departing from the scope of the present description.
  • This indexing does not imply either an order in time for example to appreciate such or such criteria.
  • FIG. 1 shows a heat exchanger 1 comprising a bundle formed of a multitude of tubes 2 within which a first heat transfer fluid can circulate.
  • the tubes 2 are arranged parallel to each other. Between the tubes 2 are arranged spacers 6 (also called spacers) which act as disruptive and increase the heat exchange surface with a second heat transfer fluid passing between the tubes 2.
  • the tubes 2 have an oblong section which can be defined along two axes of different length.
  • the tubes 2 have a width corresponding to the longest axis of the oblong shape of their section, and a thickness corresponding to the shortest axis of the oblong shape of their section.
  • the tubes 2 and the spacers 6 are generally made of metal materials.
  • the tubes 2 and the spacers 6 form the bundle and can be fixed together mechanically.
  • the spacers 6 are also called fins.
  • the fins are generally superposed plates and placed perpendicularly to the tubes 2.
  • the fins comprise orifices in which the tubes 2 are inserted and fixed.
  • the fixing of the tubes 2 is said to be mechanical, for example by widening the tubes 2 by means of a tube. olive larger than that of the tubes 2 which is inserted into the tubes 2 to increase their size, and then removed. This is called a mechanical beam.
  • the tubes 2 and the spacers 6 forming the bundle can be fixed together by brazing.
  • the spacers 6 may be what are called tabs. These spacers are for example corrugated or crenellated strips, placed between the tubes 2 and attached to the tubes 2 by soldering. This is called a brazed beam.
  • the heat exchanger 1 also comprises two manifolds 3 (also called water boxes), a manifold 3 being disposed at each end of the tubes 2. These manifolds 3 comprise a header plate 4 and a cover 8 coming to cover the plate collector 4 and close the manifold 3. These manifolds 3 allow the collection and / or distribution of the first heat transfer fluid so that it flows in the tubes 2.
  • the header plate 4 is sealingly connected between the manifold 3 and the bundle of tubes 2.
  • the header plate 4 may be of a generally rectangular shape and comprise (see FIG. 2):
  • the header plate 4 comprises a plurality of orifices 40 having a shape corresponding to the shape of the section of the tubes 2 and adapted to receive the ends of the tubes 2.
  • Each orifice 40 is bordered by a first collar referenced 42i, 42 e in order to distinguish two kinds of first collar.
  • the first collars 42i, 42e can advantageously be made of material with the collector plate 4 and be formed by stamping.
  • the first collars 42i, 42e are of two kinds as illustrated in FIG. 3a:
  • the first outer 42e and inner 42i collars are arranged alternately on the collector plate 4.
  • the connection between a first inner collar 42i and a first outer collar 42e has a shoulder E.
  • This shoulder E may in particular be due to the fact that the first collars 42i, 42e are made by stamping.
  • the internal face 4a of the header plate 4 at the level of the first internal flanges 42i is preferably situated on the same plane A as the external face 4b of the collector plate 4 at the level of the first external collars 42e. This makes it possible to minimize the distance between the first internal 42i and outer 42e collars, which then corresponds to two thicknesses of the collector plate 4.
  • the collector plate 4 can also be extended by a peripheral groove
  • peripheral groove 44 ending in a peripheral flange 45 forming foldable legs.
  • the peripheral groove 44 is intended to receive the edges of the cover 8 and the peripheral rim
  • the collector plate 4 receives at least one compressible seal 5 (see FIGS. 3b to 3d) forming second internal collars 52i against the external face 4b of the first internal collars 42i and second external collars 52e against the internal face 4a of the first 42 ° external collars.
  • the second internal collars 52i are arranged and compressed between the ends of the tubes 2 and the external face 4b of the collector plate 4 at the level of the first internal collars 42i, in order to seal the connection between the tubes 2 and the plate
  • the second outer collars 52e are arranged and compressed between the ends of the tubes 2 and the inner face 4a of the header plate 4 at the first outer collars 42e.
  • the header plate 4 comprises a single seal 5 by manifold 3. This seal 5 is pressed on the inner face 4a of the header plate 4. At the openings 40, the seal 5 forms the second inner collar 52i against the outer face 4b of the first inner collars 42i, covers the end protruding from the wall of the first inner flanges 42i, along the inner face 4a of the header plate 4 to join the first outer flanges 42e and form the second outer flange 52e against the inner face 4a of said first outer flanges 42e.
  • the manifold plate 4 may comprise a multitude of individual seals 5 which form second internal 52i and 52e external collars which are respectively introduced into the first inner collars 42, and outer 42e, for sealing between the tubes 2 and the collector plate 4.
  • connection between the tubes 2 and the collector plate 4 allows a certain flexibility of the connection which can absorb the expansions. and retractions related to temperature variations experienced by the heat exchanger 1 during operation.
  • the connection between the tubes 2 and the collector plate 4 is therefore more resistant to these temperature variations, especially during thermal shocks.
  • the heat exchanger 1 may have a pitch P between two first collars 42i, 42e and therefore between two tubes 2, between 5 and 7.4mm, preferably between 5.5 and 7.1mm.
  • the ends of the tubes 2 may comprise a first flare 20 so as to compress the second collars 52i, 52e within the first collars 42i, 42e.
  • This first flaring 20 of the ends of the tubes 2 allows a compression of the seal 5 and thus ensures the sealing of the connection between the tube 2 and the collector plate 4.
  • the ends of the tubes 2 inserted in the first outer flanges 42e comprise a second flaring 20 'locking formed on the portion of the tubes 2 protruding from the first outer flanges 42e.
  • This second flare 20 'blocks the tubes 2 in translation and prevents the tubes 2 from coming out of the orifices 40 of the collector plates 4.
  • This second flaring 20 'of the ends of the tubes 3 can be made around the entire periphery of the end of the tubes 2, or it can be local and only concern a portion of the periphery of the end of the tubes 2.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a heat exchanger 1 as illustrated in Figures 3a to 3e.
  • the heat exchanger 1 comprises:
  • the manufacturing process comprises the following steps:
  • the manufacturing method may also include an additional step of producing a second flaring 20 'blocking at the ends of the tubes 2 inserted into the first outer flanges 42e. Said step of producing the second flares 20 'is in particular carried out after the step of producing the first flares 20.
  • the heat exchanger 1 because it comprises a header plate comprising first special collars 42i, 42e, makes it possible to reduce the pitch P of tube 2 and therefore increase its performance.

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Abstract

La présente invention concerne une plaque collectrice (4) d'une boite collectrice (3) destinée à être disposée au sein d'un échangeur de chaleur (1), ladite plaque collectrice (4) comportant des orifices (40) d'insertion destinés à recevoir des extrémités de tubes (2), lesdits orifices (40) étant bordés par des premiers collets (42i,42e) comprenant des parois périphériques destinées à encercler la paroi des extrémités des tubes (2), lesdits premiers collets (42i,42e) formant des premiers collets internes (42i), dont la paroi périphérique est destinée à faire saillie vers l'intérieur de la boite collectrice (3), et des premiers collets externes (42e), dont la paroi périphérique est destinée à faire saillie vers l'extérieur de la boite collectrice (3), lesdits premiers collets externes (42e) et internes (42i) étant disposés en alternance sur la plaque collectrice (4). L'invention concerne également un échangeur de chaleur et son procédé de fabrication associé.

Description

Plaque collectrice, échangeur de chaleur et procédé de fabrication associé.
L'invention concerne un échangeur de chaleur, en particulier pour véhicule automobile, et son procédé de fabrication.
Elle concerne plus particulièrement un échangeur de chaleur du type comprenant une multitude de tubes entre lesquels sont insérées des entretoises. Les tubes sont généralement des tubes de section ovale ou oblongue, définie par un grand axe et un petit axe, et ayant des extrémités introduites dans des orifices d'une plaque collectrice. Les plaques collectrices sont recouvertes d'un capot de sorte à former une boite collectrice. Il existe principalement deux types d'échangeurs de chaleur, les échangeurs de chaleur mécaniques, où les différents éléments formant l'échangeur sont fixés mécaniquement entre eux, par exemple par sertissage, et les échangeurs de chaleur brasés où les différents éléments formant l'échangeur sont fixés entre eux par brasage.
Lorsque la fixation et l'étanchéité des tubes avec les plaques collectrices est de type mécanique, les plaques collectrices comportent des collets faisant saillie vers l'extérieur des boites collectrices et formés généralement par emboutissage, dans lesquels sont insérés les tubes. L'étanchéité est assurée par un joint compressible placé entre les tubes et les collets.
Cependant, du fait de la présence de ces collets, le pas entre deux tubes le long de la plaque collectrice ne peut être inférieur à une certaine limite. Par exemple, pour une plaque collectrice avec une épaisseur de 1mm, des tubes d'une épaisseur de 3,5mm au niveau des collets, et un joint d'une épaisseur de 0,7mm, le pas minimum entre deux tubes ne peut être que de :
3,5+(0,7x2)+(lx2)+0,5= 7,4mm.
Cela est dû au fait qu'il est nécessaire d'avoir un jeu de 0,5mm entre deux collets du fait de la matrice d'emboutissage. Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un échangeur de chaleur amélioré et son procédé de fabrication.
La présente invention concerne donc une plaque collectrice d'une boite collectrice destinée à être disposée au sein d'un échangeur de chaleur, ladite plaque collectrice comportant des orifices d'insertion destinés à recevoir des extrémités de tubes, lesdits orifices étant bordés par des premiers collets comprenant des parois périphériques destinées à encercler la paroi des extrémités des tubes,
lesdits premiers collets formant des premiers collets internes, dont la paroi périphérique est destinée à faire saillie vers l'intérieur de la boite collectrice, et des premiers collets externes, dont la paroi périphérique est destinée à faire saillie vers l'extérieur de la boite collectrice,
lesdits premiers collets externes et internes étant disposés en alternance sur la plaque collectrice.
Le fait que les plaques collectrices comportent des premiers collets internes et des premiers collets externes en alternance permet d'avoir une distance réduite entre deux tubes et donc un pas de tube réduit. Il est ainsi possible d'augmenter le nombre de tubes sur une même plaque collectrice et donc d'augmenter le nombre de tubes dans un même faisceau de tubes. Cela permet ainsi d'augmenter la surface d'échange de l'échangeur de chaleur et donc d'augmenter ses performances.
Selon un aspect de l'invention, le pas entre deux premiers collets est compris entre 5 et 7,4mm, de préférence entre 5,5 et 7,1mm.
La présente invention concerne également un échangeur de chaleur comprenant : 0 un faisceau de tubes comportant une multitude de tubes disposés parallèlement les uns aux autres, 0 deux boites collectrices, une boite collectrice étant disposée de chaque côté du faisceau de tubes, chaque boite collectrice comportant une plaque collectrice selon l'une des revendications précédentes. Selon un aspect de l'invention, l'échangeur de chaleur comporte au moins un joint d'étanchéité compressible formant des deuxièmes collets internes contre une face externe des premiers collets internes et des deuxièmes collets externes contre une face interne des premiers collets externes. Selon un autre aspect de l'invention, l'échangeur de chaleur comporte un joint d'étanchéité unique par boite collectrice, ledit joint d'étanchéité étant plaqué sur la face interne de la plaque collectrice, et , au niveau des orifices, ledit joint d'étanchéité forme le deuxième collet interne contre la face externe des premiers collets internes, recouvre l'extrémité faisant saillie de la paroi des premiers collets internes, longe la face interne de la plaque collectrice pour rejoindre les premiers collets externes et former le deuxième collet externe contre la face interne desdits premiers collets externes.
Selon un autre aspect de l'invention, les extrémités des tubes comportent un premier évasement de sorte à comprimer les deuxièmes collets du au moins un joint d'étanchéité au sein des premiers collets.
Selon un autre aspect de l'invention, les extrémités des tubes insérées dans les premiers collets externes comportent un deuxième évasement de blocage réalisé sur la partie desdits tubes dépassant desdits premiers collets externes.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur comprenant :
0 un faisceau de tubes comportant une multitude de tubes disposés parallèlement les uns aux autres, et 0 deux boites collectrices, une boite collectrice étant disposée de chaque côté du faisceau de tubes, chaque boite collectrice comportant une plaque collectrice, ladite plaque collectrice comprenant des orifices à l'intérieur desquels sont introduites les extrémités des tubes,
ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
0 formation en alternance des premiers collets internes et des premiers collets externes des plaques collectrices,
0 mise en place d'au moins un joint d'étanchéité compressible de sorte à former des deuxièmes collets internes contre la face externe des premiers collets internes et des deuxième collets externes contre la face interne des premiers collets externes,
0 insertion des extrémités des tubes dans les premiers collets internes et les premiers collets externes,
0 réalisation d'un premier évasement des extrémités des tubes de sorte à comprimer le au moins un joint d'étanchéité.
Selon un aspect du procédé selon l'invention, ledit procédé de fabrication comporte une étape supplémentaire de réalisation d'un deuxième évasement de blocage des extrémités des tubes insérées dans les premiers collets externes.
Selon un autre aspect du procédé selon l'invention, l'étape de formation en alternance des premiers collets internes et des premiers collets externes est réalisée par emboutissage.
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 montre une représentation schématique d'un échangeur de chaleur, • la figure 2 montre une présentation schématique en perspective et en coupe de la plaque collectrice,
• les figures 3a à 3e montrent des représentations schématiques en coupe de la liaison entre des tubes et la plaque collectrice selon différentes étapes du procédé de fabrication.
Les éléments identiques sur les différentes figures, 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 présente description on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et deuxième paramètre ou encore premier critère et deuxième critère etc. Dans ce cas, il s'agit d'un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches mais non identiques. Cette indexation n'implique pas une priorité d'un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n'implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tels ou tels critères.
La figure 1 montre un échangeur de chaleur 1 comprenant un faisceau formé d'une multitude de tubes 2 à l'intérieur desquels peut circuler un premier fluide caloporteur. Les tubes 2 sont disposés parallèlement entre eux. Entre les tubes 2 sont disposées des entretoises 6 (aussi nommées intercalaires) qui agissent comme perturbateur et augmentent la surface d'échange thermique avec un deuxième fluide caloporteur passant entre les tubes 2. Les tubes 2 ont une section de forme oblongue qui peut être définie selon deux axes de longueur différente. Les tubes 2 ont une largeur correspondant à l'axe le plus long de la forme oblongue de leur section, et une épaisseur correspondant à l'axe le plus court de la forme oblongue de leur section.
Les tubes 2 et les entretoises 6 sont généralement réalisés dans des matériaux métalliques. Les tubes 2 et les entretoises 6 forment le faisceau et peuvent être fixés entre eux mécaniquement. Dans ce cas, les entretoises 6 sont également appelées ailettes. Les ailettes sont généralement des plaques superposées et placées perpendiculairement aux tubes 2. Les ailettes comportent des orifices dans lesquels sont insérés et fixés les tubes 2. La fixation des tubes 2 est dite mécanique, par exemple par élargissement des tubes 2 au moyen d'une olive de taille supérieure à celle des tubes 2 qui est insérée dans les tubes 2 afin d'augmenter leur taille, puis retirée. On parle alors de faisceau mécanique.
A contrario, les tubes 2 et les entretoises 6 formant le faisceau peuvent être fixés entre eux par brasage. Dans ce cas, les entretoises 6 peuvent être ce que l'on appelle des intercalaires. Ces intercalaires sont par exemple des bandes ondulées ou crénelées, placées entre les tubes 2 et fixées aux tubes 2 par brasage. On parle alors de faisceau brasé.
L'échangeur de chaleur 1 comporte également deux boites collectrices 3 (aussi nommée boites à eau), une boite collectrice 3 étant disposée à chaque extrémité des tubes 2. Ces boites collectrices 3 comportent une plaque collectrice 4 et un capot 8 venant recouvrir la plaque collectrice 4 et refermer la boite collectrice 3. Ces boites collectrices 3 permettent la collecte et/ou la distribution du premier fluide caloporteur afin qu'il circule dans les tubes 2. La plaque collectrice 4 fait la liaison de façon étanche entre la boite collectrice 3 et le faisceau de tubes 2. La plaque collectrice 4 peut être de forme générale rectangulaire et comporter (voir figure 2) :
• une face interne 4a orientée vers l'intérieur de la boite collectrice 3 ou issue de la face de ladite plaque collectrice 4 orientée vers l'intérieur de la boite collectrice 3, et
• une face externe orientée vers l'extérieur de la boite collectrice 3 ou issue de la face de ladite plaque collectrice 4 orientée vers l'extérieur de la boite collectrice 3.
Comme le montre la figure 2, la plaque collectrice 4 comporte une multitude d'orifices 40 ayant une forme correspondante à la forme de la section des tubes 2 et propres à recevoir les extrémités des tubes 2. Chaque orifice 40 est bordé par un premier collet référencés 42i,42e afin de distinguer deux sortes de premier collet. Les premiers collets 42i,42e peuvent avantageusement faire venue de matière avec la plaque collectrice 4 et être formés par emboutissage.
Les premiers collets 42i,42e sont de deux sortes comme illustré à la figure 3a :
• des premiers collets internes 42i, dont la paroi périphérique est destinée à faire saillie vers l'intérieur de la boite collectrice 3, et
· des premiers collets externes 42e, dont la paroi périphérique est destinée à faire saillie vers l'extérieur de la boite collectrice 3.
Les premiers collets externes 42e et internes 42i sont disposés en alternance sur la plaque collectrice 4.
La liaison entre un premier collet interne 42i et un premier collet externe 42e comporte un épaulement E. Cet épaulement E peut notamment être dû au fait que les premier collets 42i,42e sont réalisés par emboutissage. La face interne 4a de la plaque collectrice 4 au niveau des premiers collets internes 42i est de préférence située sur un même plan A que la face externe 4b de la plaque collectrice 4 au niveau des premiers collets externes 42e. Cela permet de réduire au minimum la distance entre les premiers collets internes 42i et externes 42e, qui correspond alors à deux épaisseurs de la plaque collectrice 4. Le fait que les plaques collectrices 4 comportent des premiers collets internes
42i et des premiers collets externes 42e en alternance permet d'avoir une distance d (voir figure 3a) réduite entre deux tubes 2 et donc un pas P de tube 2 réduit (voir figures 3c à 3d). Il est ainsi possible d'augmenter le nombre de tubes 2 sur une même plaque collectrice 4 et donc d'augmenter le nombre de tubes 2 dans un même faisceau de tubes 2. Cela permet ainsi d'augmenter la surface d'échange de l'échangeur de chaleur 1 et donc d'augmenter ses performances.
La plaque collectrice 4 peut également se prolonger par une gorge périphérique
44 se terminant par un rebord périphérique 45 formant des pattes rabattables. La gorge périphérique 44 est destinée à recevoir les rebords du capot 8 et le rebord périphérique
45 peut être plié et rabattu afin de fixer ledit capot 8 sur la plaque collectrice 4.
La plaque collectrice 4 reçoit au moins un joint d'étanchéité 5 (voir figures 3b à 3d) compressible de formant des deuxièmes collets internes 52i contre la face externe 4b des premiers collets internes 42i et des deuxièmes collets externes 52e contre la face interne 4a des premiers collets externes 42e. Les deuxièmes collets internes 52i sont disposés et comprimés entre les extrémités des tubes 2 et la face externe 4b de la plaque collectrice 4 au niveau des premiers collets internes 42i, afin d'assurer l'étanchéité de la liaison entre les tubes 2 et la plaque collectrice 4. Les deuxièmes collets externes 52e sont quant à eux disposés et comprimés entre les extrémités des tubes 2 et la face interne 4a de la plaque collectrice 4 au niveau des premiers collets externes 42e.
Selon un premier mode de réalisation, illustré aux figures 3b à 3e, la plaque collectrice 4 comporte un joint d'étanchéité 5 unique par boite collectrice 3. Ce joint d'étanchéité 5 est plaqué sur la face interne 4a de la plaque collectrice 4. Au niveau des ouvertures 40, le joint d'étanchéité 5 forme le deuxième collet interne 52i contre la face externe 4b des premiers collets internes 42i, recouvre l'extrémité faisant saillie de la paroi des premiers collets internes 42i, longe la face interne 4a de la plaque collectrice 4 pour rejoindre les premiers collets externes 42e et former le deuxième collet externe 52e contre la face interne 4a desdits premiers collets externes 42e.
Selon un deuxième mode de réalisation non représenté, la plaque collectrice 4 peut comporter une multitude de joints d'étanchéité 5 individuels qui forment des deuxièmes collets internes 52i et externes 52e qui s'introduisent respectivement dans les premiers collets internes 42, et externes 42e, pour assurer l'étanchéité entre les tubes 2 et la plaque collectrice 4.
L'utilisation d'un joint d'étanchéité 5 unique ou d'une multitude de joints d'étanchéité 5 individuels pour réaliser la liaison entre les tubes 2 et la plaque collectrice 4, permet une certaine souplesse de la liaison qui peut absorber les dilatations et rétractions liées aux variations de température que subit l'échangeur de chaleur 1 en cours de fonctionnement. La liaison entre les tubes 2 et la plaque collectrice 4 est donc plus résistante à ces variations de température, notamment lors de chocs thermiques.
Ainsi, l'échangeur de chaleur 1 peut avoir un pas P entre deux premiers collets 42i,42e et donc entre deux tubes 2, compris entre 5 et 7,4mm, de préférence entre 5,5 et 7,1mm.
Par exemple, comme illustré aux figures 3d et 3e, pour un tube 2 d'une épaisseur de 3,5mm au niveau des premier collets 42i,42e, des joints d'étanchéité 5 d'une épaisseur comprimée de 0,7mm et avec des premiers collets 42i,42e d'une épaisseur de 1mm, correspondant à l'épaisseur de la plaque collectrice 4, il est possible d'obtenir un pas P de tube 2 de :
3,5+(0,7x2)+(lx2)= 6,9mm Pour un faisceau de tubes 2 brasé, où les tubes 2 peuvent être plus fins et d'une épaisseur de l'ordre de 2,4mm, il est même possible d'obtenir un pas P"de tube 2 de :
2,4+(0,7x2)+(lx2)= 5,8mm
Comme illustré aux figures 3d et 3e, les extrémités des tubes 2 peuvent comprendre un premier évasement 20 de sorte à comprimer les deuxièmes collets 52i,52e au sein des premiers collets 42i,42e. Ce premier évasement 20 des extrémités des tubes 2 permet une compression du joint d'étanchéité 5 et donc assure l'étanchéité de la liaison entre le tube 2 et la plaque collectrice 4.
Comme le montre la figure 3e, les extrémités des tubes 2 insérées dans les premiers collets externes 42e comportent un deuxième évasement 20' de blocage réalisé sur la partie des tubes 2 dépassant des premiers collets externes 42e. Ce deuxième évasement 20' bloque les tubes 2 en translation et permet d'éviter que les tubes 2 ne puissent ressortir des orifices 40 des plaques collectrices 4.
Ce deuxième évasement 20' des extrémités des tubes 3 peut être réalisé sur toute la périphérie de l'extrémité des tubes 2, ou bien il peut être local et ne concerner qu'une portion de la périphérie de l'extrémité des tubes 2.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur 1 comme illustré aux figures 3a à 3e. Comme décrit précédemment, l'échangeur de chaleur 1 comporte :
0 un faisceau de tubes 2 comportant une multitude de tubes 2 disposés parallèlement les uns aux autres, et
0 deux boites collectrices 3, une boite collectrice 3 étant disposée de chaque côté du faisceau de tubes 2, chaque boite collectrice 3 comportant une plaque collectrice 4, ladite plaque collectrice 4 comprenant des orifices 40 à l'intérieur desquels sont introduits les extrémités des tubes 2. Le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes :
0 formation en alternance des premiers collets internes 42i et des premiers collets externes 42e des plaques collectrices 4, par exemple par emboutissage. Cette étape est illustrée à la figure 3a,
0 mise en place d'au moins un joint d'étanchéité 5 compressible de sorte à former des deuxièmes collets internes 52i contre la face externe 4b des premiers collets internes 42i et des deuxième collets externes 52e contre la face interne 4a des premiers collets externes 42e. Cette étape est illustrée à la figure 3b,
0 insertion des extrémités des tubes 2 dans les premiers collets internes 42i et les premiers collets externes 42e. Cette étape est illustrée à la figure 3c,
0 réalisation d'un premier évasement 20 des extrémités des tubes 2 de sorte à comprimer le joint d'étanchéité 5. Cette étape est illustrée à la figure 3d.
Comme illustré à la figure 3e, le procédé de fabrication peut également comporter une étape supplémentaire de réalisation d'un deuxième évasement 20' de blocage au niveau des extrémités des tubes 2 insérées dans les premiers collets externes 42e. Ladite étape de réalisation des deuxièmes évasements 20' est notamment effectuée après l'étape de réalisation des premiers évasements 20.
Ainsi, on voit bien que l'échangeur de chaleur 1, du fait qu'il comporte une plaque collectrice comprenant des premiers collets 42i,42e particuliers, permet une diminution du pas P de tube 2 et donc une augmentation de ses performances.

Claims

REVENDICATIONS
Plaque collectrice (4) d'une boite collectrice (3) destinée à être disposée au sein d'un échangeur de chaleur (1), ladite plaque collectrice (4) comportant des orifices (40) d'insertion destinés à recevoir des extrémités de tubes (2), lesdits orifices (40) étant bordés par des premiers collets (42i,42e) comprenant des parois périphériques destinées à encercler la paroi des extrémités des tubes (2), caractérisée en ce que lesdits premiers collets (42i,42e) forment des premiers collets internes (42i), dont la paroi périphérique est destinée à faire saillie vers l'intérieur de la boite collectrice (3), et des premiers collets externes (42e), dont la paroi périphérique est destinée à faire saillie vers l'extérieur de la boite collectrice (3),
lesdits premiers collets externes (42e) et internes (42i) étant disposés en alternance sur la plaque collectrice (4).
Plaque collectrice (4) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le pas (P) entre deux premiers collets (42i,42e) est compris entre 5 et 7,4mm, de préférence entre 5,5 et 7,1mm.
Échangeur de chaleur (1) comprenant :
0 un faisceau de tubes (2) comportant une multitude de tubes (2) disposés parallèlement les uns aux autres,
0 deux boites collectrices (3), une boite collectrice (3) étant disposée de chaque côté du faisceau de tubes (2), chaque boite collectrice (3) comportant une plaque collectrice (4) selon l'une des revendications précédentes. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un joint d'étanchéité (5) compressible formant des deuxièmes collets internes (52i) contre une face externe (4b) des premiers collets internes (42i) et des deuxièmes collets externes (52e) contre une face interne (4a) des premiers collets externes (42e).
Échangeur de chaleur (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un joint d'étanchéité (5) unique par boite collectrice (3), ledit joint d'étanchéité (5) étant plaqué sur la face interne (4a) de la plaque collectrice
(4) , et que, au niveau des orifices (40), ledit joint d'étanchéité (5) forme le deuxième collet interne (52i) contre la face externe (4b) des premiers collets internes (42i), recouvre l'extrémité faisant saillie de la paroi des premiers collets internes (42i), longe la face interne (4a) de la plaque collectrice (4) pour rejoindre les premiers collets externes (42e) et former le deuxième collet externe (52e) contre la face interne (4a) desdits premiers collets externes (42e).
Échangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les extrémités des tubes (2) comportent un premier évasement (20) de sorte à comprimer les deuxièmes collets (52i,52e) du au moins un joint d'étanchéité
(5) au sein des premiers collets (42i,42e).
Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les extrémités des tubes (2) insérées dans les premiers collets externes (42e) comportent un deuxième évasement (20') de blocage réalisé sur la partie desdits tubes (2) dépassant desdits premiers collets externes (42e).
8. Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur (1) comprenant :
0 un faisceau de tubes (2) comportant une multitude de tubes (2) dispo parallèlement les uns aux autres, et 0 deux boites collectrices (3), une boite collectrice (3) étant disposée de chaque côté du faisceau de tubes (2), chaque boite collectrice (3) comportant une plaque collectrice (4), ladite plaque collectrice (4) comprenant des orifices (40) à l'intérieur desquels sont introduites les extrémités des tubes (2),
ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
0 formation en alternance des premiers collets internes (42i) et des premiers collets externes (42e) des plaques collectrices (4),
0 mise en place d'au moins un joint d'étanchéité (5) compressible de sorte à former des deuxièmes collets internes (52i) contre la face externe (4b) des premiers collets internes (42i) et des deuxième collets externes (52e) contre la face interne (4a) des premiers collets externes (42e),
0 insertion des extrémités des tubes (2) dans les premiers collets internes (42i) et les premiers collets externes (42e),
0 réalisation d'un premier évasement (20) des extrémités des tubes (2) de sorte à comprimer le au moins un joint d'étanchéité (5).
Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire de réalisation d'un deuxième évasement (20') de blocage des extrémités des tubes (2) insérées dans les premiers collets externes (42e).
10. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que l'étape de formation en alternance des premiers collets internes (42i) et des premiers collets externes (42e) est réalisée par emboutissage.
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FR2905453A1 (fr) * 2006-08-31 2008-03-07 Valeo Systemes Thermiques Procede d'assemblage d'un echangeur de chaleur a boite collectrice tubulaire monobloc et dispositif d'evasement pour la mise en oeuvre de ce procede
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