WO2018078300A1 - Plaque collectrice pour échangeur de chaleur de véhicule automobile - Google Patents

Plaque collectrice pour échangeur de chaleur de véhicule automobile Download PDF

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WO2018078300A1
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groove
plate
header plate
tubes
bundle
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PCT/FR2017/052973
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Rémi TOURNOIS
Yves SEYNAT
Christian Riondet
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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    • F28F9/0217—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions having only longitudinal partitions the partitions being separate elements attached to header boxes

Definitions

  • the present invention relates to a collector plate for a motor vehicle heat exchanger and a heat exchanger provided with such a collector plate.
  • a heat exchanger conventionally comprises a bundle of tubes delimited by two end tubes.
  • heat exchange fins may be provided between the tubes of the bundle to improve the heat exchange.
  • An end heat exchange fin may be disposed on the outer face of each of the end tubes. The end heat exchange fins or fins thus delimit the bundle of tubes.
  • a cheek is disposed directly on each end heat exchange fins mentioned.
  • a heat exchanger further comprises two collector plates (or “collectors") which are traversed by the ends of the tubes of the bundle of tubes.
  • the collector plates are each covered with a lid to form a water box.
  • a first water box allows the distribution of the fluid passing through the tubes from a fluid inlet formed by a first cover.
  • the second water box allows the collection of fluid having passed through the tubes, to lead to a heat exchanger fluid outlet, formed by the second cover.
  • a heat exchanger may comprise two bundles of tubes, parallel and offset with respect to each other in a direction normal to the two bundles of tubes, successively traversed by the fluid to be cooled or heated.
  • the inlet and the fluid outlet can be arranged at the same end of the bundles of tubes and formed by the same lid, the water box located at the other end for guiding the fluid from the leaving the tubes of the first bundle of crossed tubes to the inlet of the tubes of the second bundle of tubes to pass through.
  • the tubes of the two bundles of tubes are traversed by fluid at different temperatures. It follows different dilations of the tubes between the first beam, traversed by a warmer fluid, and the second beam, traversed by a colder fluid. These different expansions can cause cracks or other damage in the manifold plates to which the tubes are attached, which affect the tightness necessary to effectively guide the fluid.
  • An object of the invention is to provide a header plate to reduce or even completely avoid the appearance of these cracks and / or damage.
  • the invention proposes a collecting plate for a motor vehicle heat exchanger, comprising a first tube receiving zone of a first tube bundle of a heat exchanger, and a second tube receiving zone. a second bundle of tubes of a heat exchanger, the header plate having a groove, the groove extending between the first and second receiving areas, the header plate having a thinning at the groove.
  • the thinning of the plate at the groove allows to create a "deformation primer”, to soften the collector plate and facilitate the adaptation of the collector plate to the differential expansions of the tubes of the first and second beams.
  • this thinning located between the two parts mentioned above, facilitates the relative pivoting of these two parts around this thinning.
  • the header plate comprises one or more of the following characteristics, taken alone or in combination:
  • thinning at the groove corresponds to a minimum thickness of the header plate at the groove, greater than 50% and / or less than 75% of a maximum thickness of the header plate at the groove;
  • the groove is defined by a fold of the header plate; the fold has a "U"section;
  • the thinning of the collector plate is at one or more angles of the "U" section of the fold
  • the header plate has, on one side of the header plate opposite the face of the header plate with the groove, a groove or deformation reducing the thickness of the header plate;
  • the groove is on one face of the header plate intended to be oriented towards a cover forming with the header plate at least one water box;
  • the header plate is substantially rectangular in shape, preferably with rounded corners, and the groove extends in a longitudinal direction of the header plate;
  • the first and / or second tube receiving zone comprises a plurality of slots, preferably parallel, each slot preferably being intended to be traversed by the end of a respective tube;
  • each slot is at the top of a boss of the header plate, the boss preferably being of oblong shape, the length of the oblong shape being, more preferably, substantially perpendicular to the groove, the boss preferably projecting from the face the manifold plate with the groove;
  • the collector plate forms a groove around the first and second receiving zones, the groove opening on either side of the groove.
  • the invention relates to a heat exchange device for a motor vehicle, in particular to a motor vehicle engine cooling radiator, with two methodical passes comprising a first and a second bundle of tubes. , a first collector plate and a second collector plate, at least a first cover, preferably a single first cover, fixed on the first collector plate and forming an inlet and a water outlet, a second cover fixed on the second collector plate and forming a water guide between the first bundle of tubes and the second bundle of tubes, the first collector plate being as previously described, in all its combinations.
  • the heat exchanger according to the invention comprises one or more of the following characteristics, taken alone or in combination:
  • the heat exchange device also comprises a first gasket received in the groove of the first collector plate, arranged between the first collector plate and a wall of the first cover, to separate a distribution space placing fluid communication water inlet and the first bundle of tubes, a collection space, placing in fluid communication the water outlet and the second bundle of tubes, the seal being preferably section "U" ;
  • the groove receiving a second single seal pinched between the first collector plate and a wall of the first cover, the seal being preferably section "U";
  • the second seal has an "8" shape with a central branch, the central branch forming the first seal received in the groove of the first collector plate.
  • Figures 1 and 2 show a heat exchanger for a motor vehicle, respectively in perspective and in front view;
  • Figures 3 and 4 illustrates a header plate of the heat exchanger of Figure 1, respectively in perspective and in section along the line IV-IV;
  • Figure 5 illustrates a detail of Figure 4;
  • Figure 6 illustrates a variant of the detail of Figure 5.
  • FIGS. 7 and 8 show in broken perspective and in exploded view, respectively, a detail of the assembly of the heat exchanger of FIG.
  • FIGS 1 and 2 illustrate an example of a heat exchanger 10 (or heat exchanger).
  • a heat exchanger 10 or heat exchanger
  • it is a heat exchanger with two methodical passes, cooling of the gearbox and motor of a motor vehicle.
  • Such an exchanger can for example cool water, which passes through it, with the aid of an air flow F created by the speed of movement of the motor vehicle.
  • the heat exchanger 10 essentially comprises two bundles of tubes 12 (only one of which is visible in FIGS. 1 and 2) extending in two parallel planes, offset with respect to each other in a direction normal to the plans.
  • the bundles of tubes are mounted between two collector plates 14, 16 receiving the ends of the tubes 12, and two side flanges 18, 20.
  • the collector plates 14, 16 are of generally rectangular shape, in this case with rounded corners.
  • the collector plates 14, 16 may be made of metal, in particular aluminum.
  • a first cover 22 is fixed on the header plate 14, located at a first longitudinal end of the heat exchanger 10, the assembly thus formed being sometimes called a water box.
  • the first cover 22 forms an inlet 24 and a water outlet 26 of the heat exchanger 10.
  • the first cover 22 also forms, with the header plate 14, two spaces:
  • a first so-called distribution space puts in communication fluid the water inlet 24 and a first bundle of tubes, in this case, the tube bundle not visible in the figure, intended to be placed downstream with respect to the direction of propagation of the cooling air flow F;
  • a second so-called collecting space communicates the outlet of water 26 and the second bundle of tubes in fluid communication.
  • a second cover 28 is attached to the header plate 16 located at the second end of the heat exchanger 10, opposite the first. This second cover 28 defines with the collector plate 16 a hollow space which puts in fluid communication the first and second bundles of tubes 12.
  • this heat exchanger 10 can be summarized as follows: the hot water enters the heat exchange device 10 via the water inlet 24:
  • the hot water passes through the distribution space formed by the first cover 22 and the header plate 14, towards the first bundle of tubes 12, situated downstream with respect to the second bundle of tubes 12, in the direction of flow air F, this first tube bundle 12 thus being in contact with air preheated by contact with the second bundle of tubes 12; at the end of the heat exchanger 10, opposite the water inlet 24, the water is turned around, guided by the cover 28, which directs the water to the second bundle of tubes 12;
  • the water then passes through this second bundle of tubes 12, into the collection space formed by the first cover 22 and the header plate 14, which directs the cooled water towards the water outlet 26.
  • the first bundle of tubes 12 is traversed by the generally warmer fluid than the fluid passing through the second tube bundle 12.
  • the tubes of the first bundle of tubes therefore expand more substantially than the tubes of the second bundle of tubes.
  • These two bundles of tubes 12 being fixed to the two collector plates 14, 16, in particular by brazing, the different expansions of the tubes induce forces on the collector plates, in a direction substantially parallel to the direction of extension of the tubes, and therefore substantially normal to the planes of the collecting plates 14, 16.
  • the header plate 14 is here designed to limit the effects of these expansions, in particular to avoid the risk of occurrence of cracks or other more significant damage, which could affect the sealing of the plates collectors 14, 16, making the heat exchange device 10 inoperative or, at least, less effective.
  • the header plate 14 comprises two zones 30, 32 for receiving the tubes of the first and second bundles 12 of tubes.
  • these zones are symmetrical with respect to a longitudinal median plane of the plate 14.
  • Each receiving zone 30, 32 is formed of substantially one half of the collector plate 14.
  • Each receiving zone of the tubes 30, 32 comprises, for example, a single number of slots 34 for receiving the tubes of the bundles of tubes 12, the slots 34 being traversed by the end of the tubes so that they open respectively into the dispensing space or into the collection space defined with the first lid 22.
  • the tubes can be brazed to the collector plate 14, in particular at these slots 34.
  • the slots 34 are here made at the top of reliefs or bosses 36, with respect to the internal face 14a of the collector plate 14.
  • bosses may be oblong, as shown in Figure 3, to make them more rigid and / or adapt to the shape of the tubes they receive the ends.
  • the main direction of the oblong shape of the bosses 36 then corresponds substantially to the width of the header plate 14.
  • the two receiving zones 30, 32 are separated by a groove 38 in the inner face 14a.
  • the groove 38 is intended to receive a seal, sealing between the dispensing space and the collection space.
  • the groove 38 extends here in a straight line corresponding to a longitudinal direction of the header plate 14. This form of the groove 38 is particularly adapted to receive a seal ensuring the seal between the header plate 14 and the first cover 22, seal whose geometry is preferably simple to ensure its effectiveness.
  • the groove 38 is formed by a fold 40 of the header plate 14. This embodiment is particularly advantageous because the fold 40 can be made during the same drawing step as that forming the slots 34 and / or bosses 36.
  • the fold 40 here has a section "U". This form of the fold 40 ensures greater flexibility. More specifically, and as can be seen in FIG. 5, in particular, the fold 40 comprises two flanges 42, 44 around a core 46, defining the bottom of the groove 38.
  • the flanges 42, 44 form with the core an angle for example between 70 0 and 130 °.
  • the angle between the cheeks and the core can in particular be defined as being the maximum angle between the tangents at the face 14a of the collecting plate 14, at the cheeks 42, 44, and a plane parallel to the extension plane of the collector plate 14.
  • the collecting plate 14 has a thinning at the groove 38. More precisely, here, the thickness of the collecting plate 14 has a minimum e min , at least local, at the level of the groove 38. of the groove 38. This thinning can be done substantially at an angle or angles of the "U" section of the fold 40, that is to say at the corners 48 at the junction between the cheeks 42 , 44 and the core 46 of the fold 40.
  • the thickness e min of the plate 14 can be between 50% and 75% of the maximum thickness e max of the In particular, the thickness e m i n of the plate 14 may be greater than 0.8 mm and / or less than 1.2 mm.
  • the maximum thickness e max of the plate 14 at the fold 40 may be greater than 1 mm and / or less than 2 mm, in particular be substantially equal to 1.5 mm.
  • this maximum e max is the thickness of the plate 14 at the ends of the cheeks 42, 44 of the fold 40, which do not join the core 46.
  • the thickness E max may be equal to the thickness of the plate 14 to level of the receiving zones 30, 32, especially in the vicinity of the groove 38.
  • Figure 6 illustrates a variant in which the header plate 14 has, on its outer face 14b, a deformation or groove 50 forming a greater thinning.
  • the groove 50 is made at the groove 38.
  • the groove 50 extends in particular parallel to the groove 38.
  • the groove 50 can, by itself, to create a thinning of the collector plate 14 at the fold 40 Alternatively, however, this groove 50 is produced in addition to a thinning as described with reference to FIG. 5.
  • the groove 50 and / or any thinning of the plate 14 at the groove 38 is made closer to the receiving zone receiving the tubes of the first bundle of tubes, that is to say the tubes traversed by the hottest fluid, than the receiving zone receiving the tubes of the second bundle of tubes, c that is to say the tubes traversed by the coldest fluid.
  • the thinning and / or the groove 50 are not made at the top of the fold 40, but are offset with respect to this vertex, in the direction of the receiving the tubes traversed by the hottest fluid. This facilitates the deformation of the header plate 14 at the groove 38, by rotation around the thinning.
  • FIGS. 7 and 8 illustrate in greater detail the mounting of the first cover 22 on the first manifold plate 14.
  • a seal 52 is received in the groove 38.
  • the seal 52 has a "U" section in order to to be received in the groove 38 and to receive a wall 54 of the first cover 22.
  • the wall 54 separates the distribution space, in fluid communication with the water inlet 24, on the one hand, and the first tube bundle, on the other hand, and the collection space, in fluid communication with the water outlet 26, on the one hand, and the second bundle of tubes, on the other hand.
  • the seal 54 is preferably the central branch of a gasket 56 at "8".
  • the seal 56 may be section "U" to receive walls of the first cover 22 and thus seal these covers.
  • the portion of the seal 56, not received in the groove 38 is received in a groove 58, made in the inner face 14a of the header plate 14 and surrounding the first and second receiving zones 30, 32.
  • a single first cover forms the inlet and the water outlet of the heat exchange device.
  • the water inlet and outlet are formed by separate lids.

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Abstract

L'invention se rapporte à une plaque collectrice (14) pour échangeur de chaleur de véhicule automobile (10), comportant une première zone de réception (30) de tubes d'un premier faisceau de tubes d'un échangeur de chaleur (10), et une deuxième zone de réception (32) de tubes d'un deuxième faisceau de tubes d'un échangeur de chaleur, la plaque collectrice (14) ayant une rainure (38), la rainure (38) s'étendant entre les première et deuxième zones de réception (30; 32), la plaque collectrice (14) présentant un amincissement au niveau de la rainure (38). L'invention se rapporte également à un dispositif d'échange de chaleur pour véhicule automobile (10), notamment à un radiateur de refroidissement du moteur d'un véhicule automobile, à deux passes méthodiques, comprenant une telle plaque collectrice.

Description

PLAQUE COLLECTRICE POUR ÉCHANGEUR DE CHALEUR DE
VÉHICULE AUTOMOBILE
La présente invention concerne une plaque collectrice pour échangeur de chaleur de véhicule automobile et un échangeur de chaleur muni d'une telle plaque collectrice.
Un échangeur de chaleur comporte classiquement un faisceau de tubes, délimité par deux tubes d'extrémités. En complément, des ailettes d'échange thermique peuvent être prévues entre les tubes du faisceau pour améliorer l'échange de chaleur. Une ailette d'échange thermique d'extrémité peut être disposée sur la face externe de chacun des tubes d'extrémité. La ou les ailettes d'échange thermique d'extrémité délimitent ainsi le faisceau de tubes. Une joue est disposée directement sur chacune des ailettes d'échange thermique d'extrémité mentionnées.
Un échangeur de chaleur comporte encore deux plaques collectrices (ou « collecteurs ») qui sont traversées par les extrémités des tubes du faisceau de tubes. Les plaques collectrices sont chacune recouverte d'un couvercle pour former une boîte à eau. Dans le cas d'espèce, une première boîte à eau permet la distribution du fluide traversant les tubes depuis une entrée de fluide formée par un premier couvercle. La deuxième boîte à eau permet la collecte du fluide ayant traversé les tubes, pour le conduire à une sortie de fluide de échangeur de chaleur, formée par le deuxième couvercle.
Dans le domaine automobile, notamment, un échangeur de chaleur peut comporter deux faisceaux de tubes, parallèles et décalés l'un par rapport à l'autre dans une direction normale aux deux faisceau de tubes, traversés successivement par le fluide à refroidir ou chauffer. Dans ce cas, l'entrée et la sortie de fluide peuvent être disposées au niveau d'une même extrémité des faisceaux de tubes et formées par un même couvercle, la boîte à eau située à l'autre extrémité permettant de guider le fluide depuis la sortie des tubes du premier faisceau de tubes traversés vers l'entrée des tubes du deuxième faisceau de tubes à traverser.
Dans ce cas de figure, les tubes des deux faisceaux de tubes sont traversés par du fluide à des températures différentes. Il s'en suit des dilations différentes des tubes entre le premier faisceau, parcouru par un fluide plus chaud, et le deuxième faisceau, parcouru par un fluide plus froid. Ces dilatations différentes peuvent provoquer des fissures ou d'autres dommages dans les plaques collectrices auxquelles les tubes sont fixés, qui nuisent à l'étanchéité nécessaire pour guider efficacement le fluide.
Ces effets des dilatations différentielles des tubes peuvent être accentués quand la plaque collectrice comporte une rainure de réception d'un joint d'étanchéité, qui rend la plaque collectrice plus rigide.
Ces dilatations différentes sont en outre particulièrement sensibles au niveau de la plaque collectrice de la boîte à eau d'entrée et de sortie, qui est en contact direct avec du liquide le plus chaud et du liquide le plus froid. Cette plaque collectrice peut alors présenter des dilatations différentielles aptes à provoquer également des dommages à la plaque collectrice nuisant à son étanchéité.
Un but de l'invention est de fournir une plaque collectrice permettant de réduire, voire d'éviter totalement l'apparition de ces fissures et/ou dommages.
À cette fin, l'invention propose une plaque collectrice pour échangeur de chaleur de véhicule automobile, comportant une première zone de réception de tubes d'un premier faisceau de tubes d'un échangeur de chaleur, et une deuxième zone de réception de tubes d'un deuxième faisceau de tubes d'un échangeur de chaleur, la plaque collectrice ayant une rainure, la rainure s 'étendant entre les première et deuxième zones de réception, la plaque collectrice présentant un amincissement au niveau de la rainure.
Ainsi, l'amincissement de la plaque au niveau de la rainure, permet de créer une « amorce de déformation », permettant d'assouplir la plaque collectrice et de faciliter l'adaptation de la plaque collectrice aux dilatations différentielles des tubes des premier et deuxième faisceaux. Notamment, cet amincissement, situé entre les deux parties mentionnées ci-avant, facilite le pivotement relatif de ces deux parties, autour de cet amincissement.
Selon des modes de réalisation préférés de l'invention, la plaque collectrice comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
l'amincissement au niveau de la rainure correspond à une épaisseur minimale de la plaque collectrice au niveau de la rainure, supérieure à 50 % et/ou inférieure à 75 % d'une épaisseur maximale de la plaque collectrice au niveau de la rainure ;
la rainure est définie par un pli de la plaque collectrice ; le pli a une section en « U » ;
l'amincissement de la plaque collectrice se situe au niveau d'un ou des angles de la section en « U » du pli ;
la plaque collectrice présente, sur une face de la plaque collectrice opposée à la face de la plaque collectrice avec la rainure, un sillon ou une déformation réduisant l'épaisseur de la plaque collectrice ;
la rainure est sur une face de la plaque collectrice destinée à être orientée vers un couvercle formant avec la plaque collectrice au moins une boîte à eau ;
- la plaque collectrice est de forme sensiblement rectangulaire, de préférence avec des coins arrondis, et la rainure s'étend selon une direction longitudinale de la plaque collectrice ;
la première et/ou la deuxième zone de réception de tubes comportent une pluralité de fentes, de préférence parallèles, chaque fente étant de préférence destinée à être traversée par l'extrémité d'un tube respectif ;
chaque fente est au sommet d'un bossage de la plaque collectrice, le bossage étant de préférence de forme oblongue, la longueur de la forme oblongue étant, de préférence encore, sensiblement perpendiculaire à la rainure, le bossage faisant de préférence saillie de la face de la plaque collectrice avec la rainure ;
la plaque collectrice forme une gorge autour des première et deuxième zones de réception, la rainure débouchant de part et d'autre dans la gorge. Selon un autre aspect, l'invention se rapporte à un dispositif d'échange de chaleur pour véhicule automobile, notamment à un radiateur de refroidissement du moteur d'un véhicule automobile, à deux passes méthodiques, comprenant un premier et un deuxième faisceau de tubes, une première plaque collectrice et une deuxième plaque collectrice, au moins un premier couvercle, de préférence un unique premier couvercle, fixé sur la première plaque collectrice et formant une entrée et une sortie d'eau, un deuxième couvercle fixé sur la deuxième plaque collectrice et formant guide pour l'eau entre le premier faisceau de tubes et le deuxième faisceau de tubes, la première plaque collectrice étant telle que décrite précédemment, dans toutes ses combinaisons. De préférence, l'échangeur de chaleur selon l'invention comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
le dispositif d'échange de chaleur comprend également un premier joint d'étanchéité reçu dans la rainure de la première plaque collectrice, disposé entre la première plaque collectrice et une paroi du premier couvercle, pour séparer un espace de distribution mettant en communication de fluide l'entrée d'eau et le premier faisceau de tubes, d'un espace de collecte, mettant en communication de fluide la sortie d'eau et le deuxième faisceau de tubes, le joint d'étanchéité étant de préférence à section en « U » ;
la gorge recevant un second joint d'étanchéité unique pincé entre la première plaque collectrice et une paroi du premier couvercle, le joint d'étanchéité étant de préférence à section en « U » ; et
le second joint d'étanchéité a une forme en « 8 » avec une branche centrale, la branche centrale formant le premier joint d'étanchéité reçu dans la rainure de la première plaque collectrice.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif et non limitatif, en faisant référence aux dessins annexés dans lesquels :
les figures 1 et 2 représentent un échangeur de chaleur pour véhicule automobile, respectivement en perspective et en vue de face ;
les figures 3 et 4 illustre une plaque collectrice de l'échangeur de chaleur de la figure 1, respectivement en perspective et en coupe selon la ligne IV- IV ; la figure 5 illustre un détail de la figure 4 ;
la figure 6 illustre une variante du détail de la figure 5 ; et
les figures 7 et 8 montrent en perspective arrachée et en vue éclatée, respectivement, un détail du montage de l'échangeur de chaleur de la figure
1.
Dans la suite de la description, les éléments identiques ou de fonction identique portent le même signe de référence. À fin de concision de la description, seules les différences entre les modes de réalisation présentés sont décrites.
Les figures 1 et 2 illustrent un exemple d' échangeur de chaleur 10 (ou échangeur thermique). En l'espèce, il s'agit d'un échangeur de chaleur à deux passes méthodiques, de refroidissement de la boîte de vitesse et du moteur d'un véhicule automobile. Un tel échangeur peut par exemple refroidir de l'eau, qui le traverse, à l'aide d'un flux d'air F créé par la vitesse de déplacement du véhicule automobile.
L'échangeur de chaleur 10 comporte essentiellement deux faisceaux de tubes 12, (dont un seul est visible sur les figures 1 et 2) s 'étendant selon deux plans parallèles, décalés l'un par rapport à l'autre selon une direction normale aux plans. Les faisceaux de tubes sont montés entre deux plaques collectrices 14, 16 recevant les extrémités des tubes 12, et deux joues latérales 18, 20. Les plaques collectrices 14, 16 sont de forme générale rectangulaire, en l'espèce avec des coins arrondis. Les plaques collectrices 14, 16 peuvent être en métal, notamment en aluminium.
Un premier couvercle 22 est fixé sur la plaque collectrice 14, située à une première extrémité longitudinale de l'échangeur de chaleur 10, l'ensemble ainsi formé étant parfois appelé boîte à eau. Le premier couvercle 22 forme une entrée 24 et une sortie d'eau 26 de l'échangeur de chaleur 10. Le premier couvercle 22 forme également, avec la plaque collectrice 14, deux espaces :
un premier espace dit de distribution, met en communication de fluide l'entrée d'eau 24 et un premier faisceau de tubes, en l'espèce, le faisceau de tube non visible sur la figure, destiné à être placé en aval par rapport à la direction de propagation du flux F d'air de refroidissement ;
- un deuxième espace dit de collecte, met en communication de fluide la sortie d'eau 26 et le deuxième faisceau de tubes.
Un deuxième couvercle 28 est fixé à la plaque collectrice 16 située à la deuxième extrémité de l'échangeur de chaleur 10, opposée à la première. Ce deuxième couvercle 28 définit avec la plaque collectrice 16 un espace creux qui met en communication de fluide les premier et deuxième faisceaux de tubes 12.
Le fonctionnement de cet échangeur de chaleur 10 peut être résumé comme suit : l'eau, chaude, rentre dans le dispositif d'échange de chaleur 10 par l'entrée d'eau 24 :
l'eau chaude traverse l'espace de distribution formé par le premier couvercle 22 et la plaque collectrice 14, vers le premier faisceau de tubes 12, situé en aval par rapport au deuxième faisceau de tubes 12, dans le sens d'écoulement de l'air F, ce premier faisceau de tubes 12 étant ainsi en contact avec de l'air préalablement chauffé par le contact avec le deuxième faisceau de tubes 12 ; à l'extrémité de l'échangeur de chaleur 10, opposée à l'entrée d'eau 24, l'eau fait demi-tour, guidée par le couvercle 28, qui dirige l'eau vers le deuxième faisceau de tubes 12 ;
l'eau traverse ensuite ce deuxième faisceau de tubes 12, jusque dans l'espace de collecte formé par le premier couvercle 22 et la plaque collectrice 14, qui dirige l'eau refroidie vers la sortie d'eau 26.
Ainsi, le premier faisceau de tubes 12 est traversé pas du fluide globalement plus chaud que le fluide traversant le deuxième faisceau de tubes 12. Les tubes du premier faisceau de tubes se dilatent par conséquent de manière plus conséquente que les tubes du deuxième faisceau de tubes. Ces deux faisceaux de tubes 12 étant fixés aux deux plaques collectrices 14, 16, notamment par brasage, les dilatations différentes des tubes induisent des efforts sur les plaques collectrices, selon une direction sensiblement parallèle à la direction d'extension des tubes, et donc sensiblement normale aux plans des plaques collectrices 14, 16.
Cependant, comme décrit ci-après, la plaque collectrice 14 est ici conçue pour limiter les effets de ces dilatations, notamment pour éviter les risques d'apparition de fissures ou d'autres détériorations plus conséquentes, qui pourraient nuire à l'étanchéité des plaques collectrices 14, 16, rendant le dispositif d'échange thermique 10 inopérant ou, à tout le moins, moins efficace.
Ainsi, comme illustrée à la figure 3, qui représente une face 14a de la plaque collectrice - ci-après face interne 14a - destinée à être orientée vers le premier couvercle 22, et opposée à la face 14b, référencée sur la figure 4 - ci-après face externe, la plaque collectrice 14 comprend deux zones 30, 32 de réception des tubes des premier et deuxième faisceaux 12 de tubes. Ici ces zones sont symétriques par rapport à un plan médian longitudinal de la plaque 14. Chaque zone de réception 30, 32 est formée de sensiblement une moitié de la plaque collectrice 14. Chaque zone de réception des tubes 30, 32 comporte par exemple un même nombre de fentes 34 de réception des tubes des faisceaux de tubes 12, les fentes 34 étant traversées par l'extrémité des tubes afin que ceux-ci débouchent respectivement dans l'espace de distribution ou dans l'espace de collecte définie avec le premier couvercle 22. Pour assurer l'étanchéité de ce montage, les tubes peuvent être brasés à la plaque collectrice 14, notamment au niveau de ces fentes 34. En outre, les fentes 34 sont ici réalisées au sommet de reliefs ou bossages 36, par rapport à la face interne 14a de la plaque collectrice 14. Les bossages peuvent être de forme oblongue, comme illustré sur la figure 3, pour les rendre plus rigides et/ou les adapter à la forme des tubes dont ils reçoivent les extrémités. De préférence, pour optimiser le nombre de fentes 34, la direction principale de la forme oblongue des bossages 36 correspond alors sensiblement à la largeur de la plaque collectrice 14.
Les deux zones de réception 30, 32 sont séparées par une rainure 38 dans la face interne 14a. La rainure 38 est destinée à recevoir un joint d'étanchéité, assurant l'étanchéité entre l'espace de distribution et l'espace de collecte.
La rainure 38 s'étend ici selon une ligne droite correspondant à une direction longitudinale de la plaque collectrice 14. Cette forme de la rainure 38 est particulièrement adaptée pour recevoir un joint assurant l'étanchéité entre la plaque collectrice 14 et le premier couvercle 22, joint dont la géométrie est de préférence simple pour assurer son efficacité.
Ici, la rainure 38 est formée par un pli 40 de la plaque collectrice 14. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux, car le pli 40 peut être réalisé au cours de la même étape d'emboutissage que celle formant les fentes 34 et/ou les bossages 36.
Le pli 40 a ici une section en « U ». Cette forme du pli 40 lui assure une plus grande flexibilité. Plus précisément, et comme visible sur la figure 5, notamment, le pli 40 comporte deux joues 42, 44 autour d'une âme 46, définissant le fond de la rainure 38. Les joues 42, 44 forment avec l'âme un angle compris par exemple entre 70 0 et 130 °. L'angle entre les joues et l'âme peut notamment être défini comme étant l'angle maximal entre les tangentes à la face 14a de plaque collectrice 14, au niveau des joues 42, 44, et un plan parallèle au plan d'extension de la plaque collectrice 14.
Comme cela est plus particulièrement visible sur la figure 5, la plaque collectrice 14 présente un amincissement au niveau de la rainure 38. Plus précisément, ici, l'épaisseur de la plaque collectrice 14 présente un minimum emin, au moins local, au niveau de la rainure 38. Cet amincissement peut être réalisé sensiblement au niveau d'un angle ou des angles de la section en « U » du pli 40, c'est-à-dire au niveau des coins 48 à la jonction entre les joues 42, 44 et l'âme 46 du pli 40. L'épaisseur emin de la plaque 14 peut être comprise entre 50 % et 75 % de l'épaisseur maximale emax de la plaque 14 au niveau du pli 40. En particulier, l'épaisseur emin de la plaque 14 peut être supérieure à 0,8 mm et/ou inférieure à 1,2 mm. L'épaisseur maximale emax de la plaque 14 au niveau du pli 40 peut être supérieure à 1 mm et/ou inférieure à 2 mm, notamment être sensiblement égale à 1,5 mm. Ici, cette épaisseur maximale emax est celle de la plaque 14 aux extrémités des joues 42, 44 du pli 40, qui ne rejoignent pas l'âme 46. L'épaisseur emax peut être égale à l'épaisseur de la plaque 14 au niveau des zones de réception 30, 32, notamment au voisinage de la rainure 38.
La figure 6 illustre une variante dans laquelle la plaque collectrice 14 présente, sur sa face externe 14b, une déformation ou un sillon 50 formant un amincissement plus important. Le sillon 50 est réalisé au niveau de la rainure 38. Le sillon 50 s'étend en particulier parallèlement à la rainure 38. Le sillon 50 peut, à lui seul, permettre de créer un amincissement de la plaque collectrice 14 au niveau du pli 40. Alternativement, cependant, ce sillon 50 est réalisé en sus d'un amincissement tel que décrit en regard de la figure 5. De manière particulièrement avantageuse, le sillon 50 et/ou tout amincissement de la plaque 14 au niveau de la rainure 38 est réalisé plus près de la zone de réception recevant les tubes du premier faisceau de tubes, c'est-à-dire les tubes traversés par le fluide le plus chaud, que de la zone de réception recevant les tubes du deuxième faisceau de tubes, c'est-à-dire les tubes traversés par le fluide le plus froid. Notamment, quand la rainure est réalisée sous la forme d'un pli 40, l'amincissement et/ou le sillon 50 ne sont pas réalisés au sommet du pli 40, mais sont décalés par rapport à ce sommet, en direction de la zone de réception des tubes traversés par le fluide le plus chaud. Ceci permet de faciliter la déformation de la plaque collectrice 14 au niveau de la rainure 38, par rotation autour de l'amincissement.
Les figures 7 et 8 illustrent plus en détails le montage du premier couvercle 22 sur la première plaque collectrice 14. Un joint d'étanchéité 52 est reçu dans la rainure 38. Le joint d'étanchéité 52 a une section en « U » afin d'être reçu dans la rainure 38 et de recevoir une paroi 54 du premier couvercle 22. La paroi 54 permet de séparer l'espace de distribution, en communication de fluide avec l'entrée d'eau 24, d'une part, et le premier faisceau de tubes, d'autre part, et l'espace de collecte, en communication de fluide avec la sortie d'eau 26, d'une part, et le deuxième faisceau de tubes, d'autre part. Comme cela est plus particulièrement visible sur la figure 8, le joint 54 est avantageusement la branche centrale d'un joint 56 en « 8 ». Le joint 56 peut être à section en « U » pour recevoir des parois du premier couvercle 22 et ainsi assurer l'étanchéité de ces couvercles. La partie du joint 56, non reçue dans la rainure 38, est reçue dans une gorge 58, réalisée dans la face interne 14a de la plaque collectrice 14 et entourant les première et deuxième zones de réception 30, 32.
L'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation décrits mais est susceptibles de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.
Notamment, dans le mode de réalisation décrit, un seul premier couvercle forme l'entrée et la sortie d'eau du dispositif d'échange de chaleur. En variante, cependant, l'entrée et la sortie d'eau sont formées par des couvercles distincts.

Claims

REVENDICATIONS
1. Plaque collectrice (14) pour échangeur de chaleur de véhicule automobile (10), comportant une première zone de réception (30) de tubes d'un premier faisceau de tubes d'un échangeur de chaleur (10), et une deuxième zone de réception (32) de tubes d'un deuxième faisceau de tubes d'un échangeur de chaleur, la plaque collectrice (14) ayant une rainure (38), la rainure (38) s'étendant entre les première et deuxième zones de réception (30 ; 32), la plaque collectrice (14) présentant un amincissement au niveau de la rainure (38).
2. Plaque collectrice selon la revendication 1, dans laquelle l'amincissement au niveau de la rainure (38) correspond à une épaisseur minimale (emin) de la plaque collectrice (14) au niveau de la rainure (38), supérieure à 50 % et/ou inférieure à 75 % d'une épaisseur maximale (emax) de la plaque collectrice (14) au niveau de la rainure (38).
3. Plaque collectrice selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la rainure (38) est définie par un pli (40) de la plaque collectrice (14).
4. Plaque collectrice selon la revendication 3, dans laquelle le pli (40) a une section en « U ».
5. Plaque collectrice selon la revendication 4, dans laquelle l'amincissement de la plaque collectrice (14) se situe au niveau d'un ou des angles de la section en « U » du pli (40).
6. Plaque collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la plaque collectrice (14) présente, sur une face (14b) de la plaque collectrice (14) opposée à la face (14a) de la plaque collectrice (14) avec la rainure (38), un sillon (50) ou une déformation réduisant l'épaisseur de la plaque collectrice (14).
7. Plaque collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la rainure (38) est sur une face (14a) de la plaque collectrice (14) destinée à être orientée vers un couvercle (22) formant avec la plaque collectrice (14) au moins une boîte à eau.
8. Plaque collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, de forme sensiblement rectangulaire, de préférence avec des coins arrondis, dans laquelle la rainure (38) s'étend selon une direction longitudinale de la plaque collectrice (14).
9. Plaque collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la première et/ou la deuxième zone de réception de tubes (30 ; 32) comportent une pluralité de fentes (34), de préférence parallèles, chaque fente (34) étant de préférence destinée à être traversée par l'extrémité d'un tube respectif.
10. Plaque collectrice selon la revendication 9, dans laquelle chaque fente (34) est au sommet d'un bossage (36) de la plaque collectrice (14), le bossage (36) étant de préférence de forme oblongue, la longueur de la forme oblongue étant, de préférence encore, sensiblement perpendiculaire à la rainure (38), le bossage faisant de préférence saillie de la face (14a) de la plaque collectrice (14) avec la rainure (38).
11. Plaque collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, formant une gorge (58) autour des première et deuxième zones de réception (30, 32), la rainure (38) débouchant de part et d'autre dans la gorge (58).
12. Dispositif d'échange de chaleur pour véhicule automobile (10), notamment radiateur de refroidissement du moteur d'un véhicule automobile, à deux passes méthodiques, comprenant un premier et un deuxième faisceau de tubes (12), une première plaque collectrice (14) et une deuxième plaque collectrice (16), au moins un premier couvercle (22), de préférence un unique premier couvercle (22), fixé sur la première plaque collectrice (14) et formant une entrée (24) et une sortie (26) d'eau, un deuxième couvercle (28) fixé sur la deuxième plaque collectrice (16) et formant guide pour l'eau entre le premier faisceau de tubes et le deuxième faisceau de tubes (12), la première plaque collectrice (14a) étant selon l'une quelconque des revendications précédentes.
13. Dispositif d'échange de chaleur selon la revendication 12, comprenant également un premier joint d'étanchéité (52) reçu dans la rainure (38) de la première plaque collectrice (14), disposé entre la première plaque collectrice (14) et une paroi (54) du premier couvercle (22), pour séparer un espace de distribution mettant en communication de fluide l'entrée d'eau (24) et le premier faisceau de tubes, d'un espace de collecte, mettant en communication de fluide la sortie d'eau (26) et le deuxième faisceau de tubes (12), le joint d'étanchéité (52) étant de préférence à section en « U ».
14. Dispositif d'échange de chaleur selon la revendication 12 ou 13, la revendication 11 s'appliquant, la gorge (58) recevant un second joint d'étanchéité (56) unique pincé entre la première plaque collectrice (14) et une paroi du premier couvercle (22), le joint d'étanchéité (56) étant de préférence à section en « U ».
15. Dispositif d'échange de chaleur selon les revendications 13 et 14, dans lequel le second joint d'étanchéité (56) a une forme en « 8 » avec une branche centrale, la branche centrale formant le premier joint d'étanchéité (52) reçu dans la rainure (38) de la première plaque collectrice (14).
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