WO2019202261A2 - Echangeur thermique comprenant des tubulures de raccordement pour l'alimentation et l'evacuation d'un fluide caloporteur - Google Patents

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WO2019202261A2
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pipe
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duct
pipes
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Fethy DJALLAL
Julien VERON
Thibaut PERRIN
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Valeo Systemes Thermiques
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2280/00—Mounting arrangements; Arrangements for facilitating assembling or disassembling of heat exchanger parts
    • F28F2280/04—Means for preventing wrong assembling of parts

Definitions

  • Heat exchanger comprising connecting pipes for supplying and discharging a heat transfer fluid
  • the invention relates to the field of thermal regulation of batteries, and more particularly relates to heat exchangers for the thermal management of batteries, particularly in the automotive field.
  • the invention relates more precisely to the connection between such a heat exchanger and a thermal regulation circuit in which circulates a heat transfer fluid.
  • the electrical energy of electrically and / or hybrid powered vehicles is provided by one or more batteries.
  • the battery is generally formed of a plurality of electrical energy storage cells forming one or more modules arranged in a protective housing to form what is called a battery pack.
  • the thermal regulation of the battery is an important point.
  • the temperature of the battery must be regulated, at a temperature around 20 ° C, to ensure the reliability, autonomy, and performance of the vehicle, while optimizing the life of the battery.
  • thermo regulation device In order to regulate the temperature of the battery, it is known to use a thermal regulation device providing the heating and cooling functions of the battery.
  • Such a thermal regulation device comprises in particular a heat exchanger delimiting a circulation circuit of a heat transfer fluid and disposed in thermal contact with the electric cells of the battery.
  • the heat transfer fluid is introduced into the circulation circuit, and discharged from it, via supply and discharge conduits, sealingly connected to inlet and outlet pipes carried by the exchanger thermal.
  • the supply and exhaust ducts are forced into the inlet and outlet pipes of the heat exchanger.
  • the end of the ducts may come into contact with the surface of the exchanger, which must then withstand relatively large forces that may eventually lead to its deterioration (deformation in particular).
  • a pipe clamp is conventionally positioned around the pipes so as to seal the connection between the pipes and the pipes of the heat exchanger. thermal.
  • the invention proposes a heat exchanger comprising an inlet pipe and an outlet pipe for a coolant on which are intended to be inserted respectively a supply pipe and a conduit for discharging the coolant.
  • said inlet manifold and said outlet manifold each have on their outer surface means for sealing and retaining said conduit and a flange forming abutment limiting insertion of said conduit on said corresponding manifold.
  • the invention consists in providing on the inlet and outlet pipes of a heat exchanger - means for sealing and retaining the ducts of a thermal regulation circuit coming to fit on these pipes, and - flanges forming stops which are intended to limit the axial insertion of the ducts on the tubes of so as not to degrade the heat exchanger when connecting the heat exchanger to the thermal control circuit.
  • the flange serves as an axial stop at one end of the duct when it is fitted on the corresponding tubing.
  • the sealing and retaining means of the duct have two functions.
  • the solution of the invention is of simple design, facilitates assembly, and minimizes the risk of damage to the heat exchanger.
  • a groove is provided under the abutment. This groove is adapted to receive a tool or a part of an assembly means in order to position the collar in said assembly means and to precisely control the fitting of the conduit on the corresponding tubing.
  • an end of said inlet pipe and said outlet pipe is secured respectively to an inlet port and a heat transfer fluid outlet port carried by said heat exchanger.
  • the pipes are mounted on the corresponding ports of the heat exchanger, for example by welding or brazing, so as to form an inseparable assembly with the heat exchanger.
  • said flange is located in the vicinity of the end of said manifold secured to said port.
  • the flange forming a stop for the end of the duct, which extends on the periphery of the tubing, is located near the surface of the exchanger.
  • said flange extends at least partially on the outer surface of said tubing.
  • the flange extends over the entire outer periphery of the tubing or on a portion only, its function being to limit the axial insertion of the duct on the tubing.
  • said sealing and retaining means comprise at least one circular tooth carried by the outer surface of said tubing.
  • the presence of at least one tooth, or projection, on the outer surface of the tubing makes it possible to seal between the outer surface of the tubing and the inner surface of the corresponding duct, by filling the gap existing between the duct and the tubing.
  • said at least one tooth has a truncated cone-shaped section whose base faces said flange.
  • This specific tooth profile has the advantage of eliminating or at least minimizing the risk of accidental removal of the conduit, when inserted on the corresponding tubing.
  • said sealing and retaining means comprise three circular teeth spaced along the outer surface of the tubing.
  • said inlet manifold and said outlet manifold each have angular positioning means of said corresponding conduit on said tubing intended to cooperate with complementary angular positioning means formed in each of said conduits.
  • the angular positioning means formed on the pipes and ducts make it possible, on the one hand, to precisely position the end of the duct in a predetermined position around the corresponding pipe, and on the other hand to lock the duct in rotation on the pipe. corresponding tubing.
  • said angular positioning means comprise at least one notch formed in said flange adapted to cooperate with at least one lug carried by said duct.
  • said angular positioning means comprise at least one lug carried by said flange, adapted to cooperate with at least one notch formed in said duct.
  • the invention also relates to a thermal regulation assembly comprising a heat exchanger as described above, and at least one heat transfer fluid supply duct in said heat exchanger and a heat transfer fluid discharge duct out of said heat exchanger.
  • FIG. 1 is a perspective view of a plate heat exchanger, comprising an inlet pipe and a heat transfer fluid outlet pipe to which a supply pipe and a fluid evacuation pipe are respectively connected.
  • FIG. 2 is a close-up view of the two pipes, each comprising sealing and retaining means, and a flange forming a stop, before fitting of the ducts;
  • FIG. 3 is a close view of the two pipes, after fitting ducts, the end of the pipes abutting on the flanges of the pipes;
  • FIGS. 4 and 5 illustrate a first embodiment of the angular positioning means, before and after fitting of the conduits on the tubes, in which the collar of each tube is provided with a notch designed to cooperate with a pin formed on the tube. corresponding conduit;
  • FIGS. 6 and 7 illustrate a second embodiment of the angular positioning means, before and after fitting of the ducts on the pipes, in which the collar of each pipe is provided with a lug intended to cooperate with a notch formed in the pipe. corresponding conduit.
  • the invention proposes to optimize the connection operations between a heat exchanger, with plates or tubes, delimiting a circuit for a heat transfer fluid, and the conduits for supplying and discharging the coolant.
  • the invention proposes that the heat exchanger comprises an inlet pipe and a heat transfer fluid outlet pipe having a specific profile, these pipes being secured respectively to an inlet port and an outlet port of the coolant of the exchanger.
  • a supply duct for the coolant flows on the inlet pipe of the heat exchanger and the heat transfer fluid discharge duct runs on the outlet pipe of the heat exchanger.
  • each of the inlet and outlet pipes of the heat exchanger has means making it possible at the same time to ensure the seal between the pipe of the heat exchanger and the corresponding pipe, and maintain in position the conduit on the tubing of the heat exchanger.
  • the sealing means are provided directly on the tubes of the heat exchanger, which avoids the use of additional seals and other sealing elements, and simplifies the assembly operations and the reliability of the assembly. .
  • the inlet pipe and the outlet pipe of the heat exchanger also comprise a flange forming an axial abutment for the end of the duct coming into the tubing.
  • the forcings force force duct on the tubing are cashed by the flange and not by the surface of the heat exchanger, which avoids the degradation of the latter.
  • a plate heat exchanger 1 is illustrated in FIG.
  • It comprises two contiguous plates, one of which is intended to be placed in thermal contact with the batteries of a motor vehicle of electric or hybrid type for their thermal regulation, the two plates delimiting between them a circulation circuit of a coolant .
  • the surface 10 of the upper plate carries an inlet port 11 and an outlet port 12 of the coolant, in the form of a neck of the plate, which are intended to be respectively connected to a supply duct 21 and a fluid discharge conduit 22 connected to a thermal control loop of a vehicle, in this example.
  • the supply ducts 21 and the discharge 22 of the fluid are preferably flexible or semi-rigid, and for example made of a material chosen from a polyamide 6, a polyamide 12, a copolymer or a composite material.
  • connection pipes or sleeves 31, 32 In order to connect the ducts 21, 22 to the inlet port 11 and to the outlet port 12 respectively of the heat exchanger 1, the invention provides for the use of connection pipes or sleeves 31, 32, and more specifically a tubing inlet 31 and an outlet pipe 32, shown in FIG.
  • each of the connecting pipes 31, 32 is sealingly secured to the respective port 11, 12, preferably by brazing or welding.
  • connection pipes 31, 32 are, for example, made of aluminum.
  • connection pipes 31, 32 have a specific profile that provides both a sealing function and a position-holding function of the ducts 21, 22, once these have been forced onto the pipes. connecting pipes 31, 32.
  • each connecting pipe 31, 32 comprises on its substantially cylindrical outer surface a plurality of teeth 33, or protrusions, circular arranged.
  • peripheral circular teeth 33 are regularly spaced along the main axis of each connection pipe 31, 32, on the periphery of the latter.
  • the main axis is defined here as being the longitudinal axis of the connection pipes 31, 32, perpendicular to the surface 10 of the heat exchanger 1.
  • Each tooth 33 viewed along a plane including the main axis of the connecting pipe, has a truncated cone-shaped profile.
  • the base of the truncated cone is oriented towards the inlet 11 and outlet 12 ports of the heat exchanger 1.
  • connection pipes 31, 32 could comprise a number of teeth 33 more or less high, the distribution of these teeth 33 along the main axis may differ from that shown in the figures.
  • the profile of the teeth 33 makes it possible to retain the ducts 21, 22 on the connecting pipes 31, 32 once the ducts 21, 22 have been inserted on the pipes: the teeth 33 in fact widen towards the surface 10 of the pipe. heat exchanger 1, which eliminates, or at least minimizes, the risk of accidental removal of the ducts 21, 22.
  • each connecting pipe 31, 32 carries a flange 34, forming a stop, which extends on the outer surface of the connection pipe 31, 32, in the vicinity of the corresponding inlet or outlet port 12 , that is to say in the vicinity of the end of the connecting pipe 31, 32 oriented towards the heat exchanger 1.
  • the flange 34 is more precisely located between the plurality of teeth 33 and the corresponding port 11, 12, along the main axis of the connection pipe 31, 32.
  • This flange 34 may be "integral”, that is to say formed on the entire periphery of the connecting pipe 31, 32, or "partial”, that is to say formed only on a portion of the periphery of the connecting pipe 31, 32.
  • the flange 34 therefore has the main function of limiting the axial insertion of the duct 21, 22 and of taking up the forces at the end of the fitting operation of the duct 21, 22 on the corresponding connection pipe 31, 32, which avoids the surface 10 of the heat exchanger 1 to undergo these efforts and to be degraded.
  • the flange 34 makes it possible to counter the forces applied by the end of the duct 21, 22 at the end of the driving movement of the duct 21, 22 on the corresponding connection pipe 31, 32.
  • the flange 34 also makes it possible to position the end of the duct 21, 22 on the connection pipe 31, 32 with a minimum of dispersion, since the positioning is done from the flange 34 directly and not from the surface. 10 of the heat exchanger 1, thus limiting the string of dimensions.
  • a groove 35 is formed under the flange 34. This groove 35 is adapted to receive a tool or a part of an assembly means (not shown here) in order to position the flange 34 in said assembly means thus making it possible to precisely control the fitting of the duct 21, 22 on the corresponding connection pipe 31, 32.
  • connection pipes 31, 32 may additionally carry means for angular positioning of the duct 21, 22 with respect to the heat exchanger 1.
  • angular positioning means formed on the flange 34 of the connecting pipes 31, 32, may take the form of a notch or a pin and are intended to cooperate with complementary angular positioning means formed at the level of the free end of the ducts 21, 22.
  • a notch 341 is formed in the flange 34 and extends over the total height of the flange 34.
  • the notch 341 could also extend over only a portion of the height of the collar 34, provided that the cavity formed is sufficient to receive a complementary shaped element.
  • This notch 341 is adapted to cooperate with a lug 23, of complementary shape, projecting at the end of the duct 21, 22.
  • Figure 5 shows the ducts 21, 22 when placed in position on the connecting pipes 31, 32 corresponding.
  • peripheral edge of the free end of the ducts 21, 22 is positioned against the upper peripheral surface of the corresponding flange 34, and each lug 23 is interlocked in the corresponding notch 341 of the flange 34.
  • the notch 24 is formed on the peripheral edge of the free end of the ducts 21, 22.
  • a lug 342, of complementary profile to the notch 24, is formed on the flange 34 of the connecting pipes 31, 32, and extends along the longitudinal axis of the corresponding connection pipe. More specifically, the lug 342 extends from the flange 342, along the main axis of the connection pipe, to the teeth 33.
  • the cooperation of the notch 341, 24 and the lug 23, 342 makes it possible on the one hand to secure the duct 21, 22 and the connection pipe 31, 32, and on the other hand to angularly position the end of the conduit 21, 22 relative to the connecting pipe 31, 32 to prevent any rotational movement.
  • the lug 23 and the notch 24 of the duct 21, 22, are preferably made by cutting the end of the duct 21, 22.
  • the notch 341 and the lug 342 of the flange 34 are preferably made by machining or forming.
  • each duct and each flange can carry several lugs or notches.
  • the heat exchanger of the invention can be used as a radiator in a motor vehicle.

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Abstract

La présente invention concerne un échangeur thermique (1) comprenant une tubulure d'entrée (31) et une tubulure de sortie (32) d'un fluide caloporteur sur lesquelles sont destinés à être insérés respectivement un conduit d'alimentation (21) et un conduit d'évacuation (22) du fluide caloporteur. Selon l'invention, la tubulure d'entrée (31) et la tubulure de sortie (32) présentent chacune sur leur surface extérieure des moyens d'étanchéité et de retenue du conduit (21, 22) correspondant et une collerette (34) formant butée de limitation d'insertion du conduit (21, 22) sur la tubulure (31, 32) correspondante.

Description

Echangeur thermique comprenant des tubulures de raccordement pour l'alimentation et l'évacuation d'un fluide caloporteur
1. Domaine de l'invention
L'invention se rapporte au domaine de la régulation thermique des batteries, et concerne plus particulièrement les échangeurs thermiques pour la gestion thermique des batteries, notamment dans le domaine automobile.
L'invention concerne plus précisément le raccordement entre un tel échangeur thermique et un circuit de régulation thermique dans lequel circule un fluide caloporteur.
2. Art antérieur
L’énergie électrique des véhicules à motorisation électrique et/ou hybride est fournie par une ou plusieurs batteries.
Dans ce type de véhicule, la batterie est généralement formée d'une pluralité de cellules de stockage d'énergie électrique formant un ou plusieurs modules disposées dans un boîtier de protection afin de former ce que l'on appelle un pack batterie.
La régulation thermique de la batterie est un point important.
En effet, la température de la batterie doit être régulée, à une température avoisinant les 20°C, afin d’assurer la fiabilité, l’autonomie, et la performance du véhicule, tout en optimisant la durée de vie de la batterie.
Afin de réguler la température de la batterie, il est connu d’utiliser un dispositif de régulation thermique assurant les fonctions de chauffage et de refroidissement de la batterie.
Un tel dispositif de régulation thermique comprend notamment un échangeur thermique délimitant un circuit de circulation d'un fluide caloporteur et disposé en contact thermique avec les cellules électriques de la batterie.
Le fluide caloporteur est introduit dans le circuit de circulation, et évacué de celui-ci, par l'intermédiaire de conduits d'alimentation et d'évacuation, connectés de manière étanche à des tubulures d'entrée et de sortie portées par l'échangeur thermique. Pour cela, les conduits d'alimentation et d'évacuation sont insérés à force sur les tubulures d'entrée et de sortie de l'échangeur thermique.
En fin d'insertion, l'extrémité des conduits peut entrer en contact avec la surface de l'échangeur qui doit alors encaisser des efforts relativement importants pouvant aller éventuellement jusqu'à sa détérioration (déformation notamment).
L'emmanchement à force des conduits sur les tubulures de l'échangeur thermique engendre par ailleurs des écarts dimensionnels (dispersion) de montage des conduits sur l'échangeur.
Une fois les conduits positionnés sur les tubulures d'entrée et de sortie de l'échangeur thermique, un collier de serrage est classiquement positionné autour des conduits de sorte à assurer l'étanchéité de la connexion entre les conduits et les tubulures de l'échangeur thermique.
Il existe donc un besoin de proposer une solution de raccordement entre les tubulures d'entrée et sortie d’un échangeur thermique et les conduits d'alimentation et d'évacuation de fluide caloporteur, qui soit fiable et étanche, de conception simple, rapide à mettre en oeuvre, et qui minimise les risques de détérioration de l'échangeur thermique.
3. Résumé de l'invention
A cet effet, l'invention propose un échangeur thermique comprenant une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie d'un fluide caloporteur sur lesquelles sont destinés à être insérés respectivement un conduit d'alimentation et un conduit d'évacuation du fluide caloporteur.
Selon l'invention, ladite tubulure d'entrée et ladite tubulure de sortie présentent chacune sur leur surface extérieure des moyens d'étanchéité et de retenue dudit conduit et une collerette formant butée de limitation d'insertion dudit conduit sur ladite tubulure correspondante.
L’invention consiste à prévoir sur les tubulures d'entrée et de sortie d'un échangeur thermique - des moyens d'étanchéité et de retenue des conduits d'un circuit de régulation thermique venant s'insérer sur ces tubulures, et - des collerettes formant butées qui sont destinées à limiter l'insertion axiale des conduits sur les tubulures de sorte à ne pas dégrader l'échangeur thermique lors du raccordement de l'échangeur thermique au circuit de régulation thermique.
La collerette sert de butée axiale à une extrémité du conduit lorsque celui-ci est emmanché sur la tubulure correspondante.
Elle assure un contre-effort en fin d'insertion ou de mise en place du conduit sur la tubulure, de sorte que l'effort généré par l'extrémité du conduit à la fin de l'insertion n'est plus appliqué sur la surface de l'échangeur (évitant ainsi sa déformation) mais sur la collerette de la tubulure (la collerette subit et amortit donc les efforts d'assemblage à force du conduit sur la tubulure).
Les moyens d'étanchéité et de retenue du conduit ont deux fonctions.
D'une part, ils permettent d'assurer l'étanchéité entre la tubulure et le conduit correspondant, et ainsi éviter toute fuite du liquide caloporteur circulant dans les tubulures.
D'autre part, ils permettent de verrouiller en position le conduit sur la tubulure correspondante, une fois l'extrémité de ce dernier mise en contact avec la collerette, de façon à ce que les risques de retrait accidentel du conduit soient minimisés.
La solution de l'invention est de conception simple, facilite le montage, et minimise les risques de détérioration de l'échangeur thermique.
Selon un aspect particulier de l'invention, une gorge est ménagée sous la butée. Cette gorge est adaptée pour recevoir un outil ou une pièce d'un moyen d'assemblage afin de mettre en position la collerette dans ledit moyen d'assemblage permettant ainsi de contrôler précisément l'emmanchement du conduit sur la tubulure correspondante.
Selon un aspect particulier de l'invention, une extrémité de ladite tubulure d'entrée et de ladite tubulure de sortie est solidarisée respectivement à un port d'entrée et un port de sortie du fluide caloporteur portés par ledit échangeur thermique.
Les tubulures sont montées sur les ports correspondants de l'échangeur thermique, par exemple par soudage ou brasage, de façon à former un ensemble indissociable avec l'échangeur thermique.
Il n'est donc pas nécessaire d'utiliser d'éléments d'étanchéité spécifiques entre les ports de l'échangeur thermique et les tubulures de raccordement de l'échangeur à un circuit de régulation thermique. Selon un aspect particulier de l'invention, ladite collerette est située au voisinage de l'extrémité de ladite tubulure solidarisée audit port.
La collerette formant butée pour l'extrémité du conduit, qui s'étend sur la périphérie de la tubulure, est située à proximité de la surface de l'échangeur.
De la sorte, la longueur de tubulure « libre », c'est-à-dire destinée à recevoir le conduit avant mise en butée, est suffisamment importante pour permettre une mise en place correcte du conduit sur la tubulure.
Selon un aspect particulier de l'invention, ladite collerette s'étend au moins partiellement sur la surface extérieure de ladite tubulure.
La collerette s'étend sur la totalité de la périphérie externe de la tubulure ou bien sur une portion seulement, sa fonction étant de limiter l’insertion axiale du conduit sur la tubulure.
Selon un aspect particulier de l'invention, lesdits moyens d'étanchéité et de retenue comprennent au moins une dent circulaire portée par la surface extérieure de ladite tubulure.
La présence d'au moins une dent, ou saillie, sur la surface externe de la tubulure permet d'assurer l'étanchéité entre la surface externe de la tubulure et la surface intérieure du conduit correspondant, en comblant le jeu existant entre le conduit et la tubulure.
Selon un aspect particulier de l'invention, ladite au moins une dent présente une section en forme de cône tronqué dont la base fait face à ladite collerette.
Ce profil spécifique de dent présente l'avantage de supprimer ou à tout le moins de minimiser les risques de retrait accidentel du conduit, lorsqu'il est inséré sur la tubulure correspondante.
Selon un aspect particulier de l'invention, lesdits moyens d'étanchéité et de retenue comprennent trois dents circulaires espacées le long de la surface extérieure de la tubulure.
La présence de trois dents, ou saillies, espacées optimise encore l'étanchéité entre la tubulure et le conduit correspondant, et réduit encore les risques de retrait accidentel du conduit.
Selon un aspect particulier de l'invention, ladite tubulure d'entrée et ladite tubulure de sortie présentent chacune des moyens de positionnement angulaire dudit conduit correspondant sur ladite tubulure destinés à coopérer avec des moyens de positionnement angulaire complémentaires formés dans chacun desdits conduits.
Les moyens de positionnement angulaire formés sur les tubulures et les conduits permettent d'une part de mettre en place précisément l'extrémité du conduit dans une position prédéterminée autour de la tubulure correspondante, et d'autre part de verrouiller en rotation le conduit sur la tubulure correspondante.
Selon un aspect particulier de l'invention, lesdits moyens de positionnement angulaire comprennent au moins une encoche formée dans ladite collerette, adaptée pour coopérer avec au moins un ergot porté par ledit conduit.
Ces moyens de positionnement angulaire sont relativement aisés à mettre en oeuvre, et facilitent les opérations d'assemblage.
Selon un aspect particulier de l'invention, lesdits moyens de positionnement angulaire comprennent au moins un ergot porté par ladite collerette, adapté pour coopérer avec au moins une encoche formée dans ledit conduit.
Ceci constitue une alternative pour le positionnement angulaire du conduit par rapport à la tubulure correspondante.
L'invention concerne également un ensemble de régulation thermique comprenant un échangeur thermique tel que décrit précédemment, et au moins un conduit d'alimentation de fluide caloporteur dans ledit échangeur thermique et un conduit d'évacuation du fluide caloporteur hors dudit échangeur thermique.
4. Figures
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un échangeur thermique à plaque, comprenant une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie d'un fluide caloporteur auxquelles sont respectivement raccordés un conduit d'alimentation et un conduit d'évacuation du fluide; - la figure 2 est une vue rapprochée des deux tubulures, comprenant chacune des moyens d'étanchéité et de retenue, et une collerette formant butée, avant emmanchement des conduits ;
- la figure 3 est une vue rapprochée des deux tubulures, après emmanchement des conduits, l'extrémité des conduits venant en butée sur les collerettes des tubulures ;
- les figures 4 et 5 illustrent un premier mode de réalisation des moyens de positionnement angulaire, avant et après emmanchement des conduits sur les tubulures, dans lequel la collerette de chaque tubulure est munie d'une encoche destinée à coopérer avec un ergot formé sur le conduit correspondant ;
- les figures 6 et 7 illustrent un second mode de réalisation des moyens de positionnement angulaire, avant et après emmanchement des conduits sur les tubulures, dans lequel la collerette de chaque tubulure est pourvue d'un ergot destiné à coopérer avec une encoche formée dans le conduit correspondant.
5. Description détaillée
5.1 Principe général de l'invention
L'invention propose d'optimiser les opérations de raccordement entre un échangeur thermique, à plaques ou à tubes, délimitant un circuit pour un fluide caloporteur, et les conduits d'alimentation et d'évacuation du fluide caloporteur.
Pour ce faire, l'invention propose que l'échangeur thermique comprenne une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie du fluide caloporteur présentant un profil spécifique, ces tubulures étant solidarisées respectivement à un port d'entrée et à un port de sortie du fluide caloporteur de l'échangeur.
Ces tubulures sont destinées à coopérer chacune avec un conduit souple ou semi-rigide d'amenée ou d'évacuation du fluide caloporteur dans l'échangeur.
Ainsi, un conduit d'alimentation du fluide caloporteur s'emmanche sur la tubulure d'entrée de l'échangeur thermique et le conduit d'évacuation du fluide caloporteur s'emmanche sur la tubulure de sortie de l'échangeur thermique.
Selon le principe général de l'invention, chacune des tubulures d'entrée et de sortie de l'échangeur thermique présente des moyens permettant à la fois d'assurer l'étanchéité entre la tubulure de l'échangeur thermique et le conduit correspondant, et de maintenir en position le conduit sur la tubulure de l'échangeur thermique. Ainsi, les moyens d'étanchéité sont prévus directement sur les tubulures de l'échangeur thermique, ce qui évite la mise en œuvre de joints et autres éléments d'étanchéité additionnels, et simplifie les opérations d'assemblage et la fiabilité de l'ensemble.
Il n'est pas non plus nécessaire d'ajouter des éléments supplémentaires de verrouillage de la position du conduit sur la tubulure de l'échangeur thermique, de type collier par exemple, puisque la forme des tubulures est configurée pour retenir le conduit sur la tubulure.
Par ailleurs, la tubulure d'entrée et la tubulure de sortie de l'échangeur thermique comprennent également une collerette formant une butée axiale pour l'extrémité du conduit venant s'emmancher sur la tubulure.
Ainsi, les efforts d'emmanchement à force du conduit sur la tubulure sont encaissés par la collerette et non pas par la surface de l'échangeur thermique, ce qui évite la dégradation de ce dernier.
5.2 Description de plusieurs modes de réalisation de l'invention
Sur les différentes figures, sauf indication contraire, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence et présentent les mêmes caractéristiques techniques et modes de fonctionnement.
Dans ce qui suit, la présente invention est décrite en lien avec un échangeur thermique à plaques, mais s'applique aussi bien à un échangeur thermique à tubes.
Un échangeur thermique 1 à plaques est illustré sur la figure 1.
Il comprend deux plaques accolées, dont l'une est destinée à être mise en contact thermique des batteries d'un véhicule automobile de type électrique ou hybride pour leur régulation thermique, les deux plaques délimitant entre elles un circuit de circulation d'un fluide caloporteur.
La surface 10 de la plaque supérieure porte un port d'entrée 11 et un port de sortie 12 du fluide caloporteur, prenant la forme d’un col de la plaque, qui sont destinés à être raccordés respectivement à un conduit d'alimentation 21 et à un conduit d'évacuation 22 du fluide reliés à une boucle de régulation thermique d'un véhicule, dans cet exemple. Les conduits d'alimentation 21 et d'évacuation 22 du fluide sont de préférence souples ou semi-rigides, et par exemple fabriqués dans un matériau choisi parmi un polyamide 6, un polyamide 12, un copolymère ou un matériau composite.
Afin de raccorder les conduits 21, 22 au port d'entrée 11 et au port de sortie 12 respectivement de l'échangeur thermique 1, l'invention prévoit l'utilisation de tubulures ou manchons de raccordement 31, 32, et plus précisément une tubulure d'entrée 31 et une tubulure de sortie 32, représentées sur la figure 2.
Une des extrémités de chacune des tubulures de raccordement 31, 32 est solidarisée de façon étanche au port 11, 12 respectif, de préférence par brasage ou soudage.
Les tubulures de raccordement 31, 32 sont, par exemple, fabriquées en aluminium.
Comme visible sur la figure 2, les tubulures de raccordement 31, 32 présentent un profil spécifique qui assure à la fois une fonction d'étanchéité et une fonction de maintien en position des conduits 21, 22, une fois ces derniers emmanchés à force sur les tubulures de raccordement 31, 32.
Plus précisément, chaque tubulure de raccordement 31, 32 comprend sur sa surface extérieure sensiblement cylindrique une pluralité de dents 33, ou saillies, circulaires arrangées.
Dans l'exemple illustré, trois dents 33 circulaires périphériques sont espacées régulièrement le long de l'axe principal de chaque tubulure de raccordement 31, 32, sur la périphérie de ces dernières.
On définit ici l'axe principal comme étant l'axe longitudinal des tubulures de raccordement 31, 32, perpendiculaire à la surface 10 de l'échangeur thermique 1.
Chaque dent 33, vue selon un plan incluant l'axe principal de la tubulure de raccordement, possède un profil en forme de cône tronqué.
La base du cône tronqué, plus large que son sommet, est orientée vers les ports d'entrée 11 et de sortie 12 de l'échangeur thermique 1.
Ce profil de dents, qui peut schématiquement être défini comme une forme « en sapin », permet d'assurer l'étanchéité de l'assemblage entre les conduits 21, 22 et les tubulures de raccordement 31, 32. Les tubulures de raccordement 31, 32 pourraient comporter un nombre de dents 33 plus ou moins élevé, la répartition de ces dents 33 le long de l'axe principal pouvant différer de celle illustrée sur les figures.
Par ailleurs, le profil des dents 33 permet de retenir les conduits 21, 22 sur les tubulures de raccordement 31, 32 une fois les conduits 21, 22 insérés sur les tubulures : les dents 33 s'élargissent en effet vers la surface 10 de l'échangeur thermique 1, ce qui supprime, ou à tout le moins minimise, les risques de retrait accidentel des conduits 21, 22.
Selon l'invention, chaque tubulure de raccordement 31, 32 porte une collerette 34, formant butée, qui s'étend sur la surface extérieure de la tubulure de raccordement 31, 32, au voisinage du port d'entrée 11 ou de sortie 12 correspondant, c'est-à-dire au voisinage de l'extrémité de la tubulure de raccordement 31, 32 orientée vers l'échangeur thermique 1.
La collerette 34 est plus précisément située entre la pluralité de dents 33 et le port 11, 12 correspondant, selon l'axe principal de la tubulure de raccordement 31, 32.
Cette collerette 34 peut être « intégrale », c'est-à-dire formée sur la totalité de la périphérie de la tubulure de raccordement 31, 32, ou « partielle », c'est-à-dire formée seulement sur une portion de la périphérie de la tubulure de raccordement 31, 32.
Lorsqu'un conduit 21, 22 est inséré à force sur la tubulure de raccordement 31, 32 correspondante, son extrémité libre vient prendre appui contre la collerette 34, comme illustré sur la figure 3.
La collerette 34 a donc pour fonction principale de limiter l'insertion axiale du conduit 21, 22 et d'encaisser les efforts en fin d'opération d'emmanchement du conduit 21, 22 sur la tubulure de raccordement 31, 32 correspondante, ce qui évite à la surface 10 de l'échangeur thermique 1 de subir ces efforts et d'être dégradée.
En d'autres termes, la collerette 34 permet de contrer les efforts appliqués par l'extrémité du conduit 21, 22 à la fin du mouvement d'enfoncement du conduit 21, 22 sur la tubulure de raccordement 31, 32 correspondante.
La collerette 34 permet également de positionner avec un minimum de dispersion l'extrémité du conduit 21, 22 sur la tubulure de raccordement 31, 32, puisque la mise en position se fait à partir de la collerette 34 directement et non à partir de la surface 10 de l'échangeur thermique 1, limitant ainsi la chaîne de cotes. Selon un aspect optionnel de l'invention, une gorge 35 est ménagée sous la collerette 34. Cette gorge 35 est adaptée pour recevoir un outil ou une pièce d'un moyen d'assemblage (non représentés ici) afin de mettre en position la collerette 34 dans ledit moyen d'assemblage permettant ainsi de contrôler précisément l'emmanchement du conduit 21, 22 sur la tubulure de raccordement 31, 32 correspondante.
Selon un aspect optionnel de l'invention, les tubulures de raccordement 31, 32 peuvent additionnellement porter des moyens de positionnement angulaire du conduit 21, 22 par rapport à l'échangeur thermique 1.
Ces moyens de positionnement angulaire, formés sur la collerette 34 des tubulures de raccordement 31, 32, peuvent prendre la forme d'une encoche ou d'un ergot et sont destinés à coopérer avec des moyens de positionnement angulaire complémentaires formés au niveau de l'extrémité libre des conduits 21, 22.
Selon un premier mode de réalisation, illustré sur les figures 4 et 5, une encoche 341 est formée dans la collerette 34 et s'étend sur la hauteur totale de la collerette 34.
L'encoche 341 pourrait également s'étendre sur une portion seulement de la hauteur de la collerette 34, pourvu que la cavité formée soit suffisante pour recevoir un élément de forme complémentaire.
Cette encoche 341 est adaptée pour coopérer avec un ergot 23, de forme complémentaire, faisant saillie à l'extrémité du conduit 21, 22.
La figure 5 représente les conduits 21, 22 lorsqu'ils sont mis en position sur les tubulures de raccordement 31, 32 correspondantes.
Le bord périphérique de l'extrémité libre des conduits 21, 22 vient se positionner contre la surface périphérique supérieure de la collerette 34 correspondante, et chaque ergot 23 vient s'imbriquer dans l'encoche 341 correspondante de la collerette 34.
Selon un second mode de réalisation, illustré sur les figures 6 et 7, l'encoche 24 est formée sur le bord périphérique de l'extrémité libre des conduits 21, 22.
Un ergot 342, de profil complémentaire à l'encoche 24, est quant à lui formé sur la collerette 34 des tubulures de raccordement 31, 32, et s'étend selon l'axe longitudinal de la tubulure de raccordement correspondante. Plus précisément, l'ergot 342 s'étend à partir de la collerette 342, selon l'axe principal de la tubulure de raccordement, vers les dents 33.
Dans ces deux modes de réalisation des moyens de positionnement angulaire, la coopération de l'encoche 341, 24 et de l'ergot 23, 342 permet d'une part de solidariser le conduit 21, 22 et la tubulure de raccordement 31, 32, et d'autre part de positionner angulairement l'extrémité du conduit 21, 22 par rapport à la tubulure de raccordement 31, 32 afin d'empêcher tout mouvement de rotation.
L'ergot 23 et l'encoche 24 du conduit 21, 22, sont de préférence réalisés par découpe de l'extrémité du conduit 21, 22.
L'encoche 341 et l'ergot 342 de la collerette 34, sont de préférence réalisés par usinage ou par formage.
Il est à noter que chaque conduit et chaque collerette peuvent porter plusieurs ergots ou encoches.
Il est à noter, par ailleurs, que l'échangeur thermique de l’invention peut être utilisé comme radiateur dans un véhicule automobile.

Claims

REVENDICATIONS
1. Echangeur thermique (1) comprenant une tubulure d'entrée (31) et une tubulure de sortie (32) d'un fluide caloporteur sur lesquelles sont destinés à être insérés respectivement un conduit d'alimentation (21) et un conduit d'évacuation (22) du fluide caloporteur,
caractérisé en ce que ladite tubulure d'entrée (31) et ladite tubulure de sortie (32) présentent chacune sur leur surface extérieure des moyens d'étanchéité et de retenue dudit conduit (21, 22) correspondant et une collerette (34) formant butée de limitation d’insertion du conduit (21, 22) sur ladite tubulure (31, 32) correspondante.
2. Echangeur thermique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une extrémité de ladite tubulure d'entrée (31) et de ladite tubulure de sortie (32) est solidarisée respectivement à un port d'entrée (11) et un port de sortie (12) du fluide caloporteur portés par ledit échangeur thermique (1).
3. Echangeur thermique (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite collerette (34) est située au voisinage de l'extrémité de ladite tubulure (31, 32) solidarisée audit port (11, 12).
4. Echangeur thermique (1) selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite collerette (34) s'étend au moins partiellement sur la surface extérieure de ladite tubulure (31, 32).
5. Echangeur thermique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité et de retenue comprennent au moins une dent circulaire (33) portée par la surface extérieure de ladite tubulure (31, 32).
6. Echangeur thermique (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite au moins une dent (33) présente une section en forme de cône tronqué dont la base fait face à ladite collerette (34).
7. Echangeur thermique (1) selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité et de retenue comprennent trois dents circulaires (33) espacées le long de la surface extérieure de la tubulure (31, 32).
8. Echangeur thermique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite tubulure d'entrée (31) et ladite tubulure de sortie (32) présentent chacune des moyens de positionnement angulaire dudit conduit (21, 22) correspondant sur ladite tubulure (31, 32) destinés à coopérer avec des moyens de positionnement angulaire complémentaires formés dans chacun desdits conduits (21,
22).
9. Echangeur thermique (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de positionnement angulaire comprennent au moins une encoche (341) formée dans ladite collerette (34), adaptée pour coopérer avec au moins un ergot (23) porté par ledit conduit (21, 22).
10. Echangeur thermique (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de positionnement angulaire comprennent au moins un ergot (342) porté par ladite collerette (34), adapté pour coopérer avec au moins une encoche (24) formée dans ledit conduit (21, 22).
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