WO2019220059A1 - Echangeur de chaleur comprenant un joint principal d'étanchéité et un joint secondaire d'étanchéité - Google Patents

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WO2019220059A1
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heat exchanger
secondary seal
seal
box
peripheral
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PCT/FR2019/051107
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Inventor
Alan Day
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Valeo Systemes Thermiques
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    • 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
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
    • F28F9/0226—Header boxes formed by sealing end plates into covers with resilient gaskets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/08—Fastening; Joining by clamping or clipping

Definitions

  • Heat exchanger comprising a main seal and a secondary seal
  • the invention relates to heat exchangers, particularly in the automotive field.
  • Motor vehicle heat exchangers generally include:
  • the manifold comprising a box and a collector plate
  • a seal main seal disposed between the box and the collector plate.
  • the seal In such heat exchangers, the seal must provide a satisfactory seal to avoid any leakage problem. In particular, the seal must prevent leakage from inside the heat exchanger to the outside, or vice versa.
  • SWAAT Seawater Acidified Test
  • salt spray tests are used to determine the sealing resistance of the heat exchanger.
  • the SWAAT test aims for example to alternate phases in which the heat exchanger is brought into contact on its outer face with a saline solution, and is then subjected to pressurization phases at an elevated temperature.
  • the conduct of this test is described, for example, by ASTM G85 Annex 3.
  • the addition of an additional secondary seal as described in the prior art does not allow to maintain the assembled box with the header plate with a high level of performance. Indeed, in use condition, the heat exchanger is subjected to mechanical stresses, in particular vibrations or expansions due to significant changes in pressure and temperature. There is a risk that the box moves relative to the collector plate, or even disengages from the collector plate, thus causing a loss of sealing of the heat exchanger.
  • the object of the invention is to remedy at least partially this disadvantage.
  • the invention aims more precisely to ensure a satisfactory seal of the heat exchanger when it is in a corrosive medium, while allowing a good fixing of the box with the collector plate.
  • the box comprises a peripheral foot having a front face and a rear face facing one another, the main seal and the secondary seal being respectively arranged at level of the front and rear of the peripheral foot, the peripheral foot being assembled by crimping with the collector plate around the entire periphery of the box.
  • the position of the secondary seal next to the main seal allows a better maintenance of the box. This makes it possible to avoid any leakage resulting from inadvertent movement of the box with respect to the collector plate.
  • the header plate comprises a peripheral edge which delimits a groove, the peripheral foot being disposed in the groove of the peripheral edge, the peripheral edge comprising a wall folded on the rear face of the peripheral foot, the secondary seal being disposed between the folded wall and the rear face of the peripheral foot.
  • the ratio between the height of the uncompressed secondary seal and the height of the uncompressed seal is between 10% and 30%.
  • the secondary seal has a hardness of between 20 and 80 shore A.
  • the secondary seal is selected from a toric ring of circular section and a flat strip.
  • the secondary seal is overmolded with the box.
  • the peripheral foot comprises a cavity, the secondary seal being overmolded in the cavity.
  • the main seal and / or the secondary seal is made of a polymer material, for example ethylene-propylene-diene monomer or silicone.
  • the secondary seal is a curable material which is initially in the form of a fluid, viscous or pasty product.
  • the peripheral foot has an internal lateral face and an external lateral face, the external lateral face being in direct contact with the collector plate.
  • the terms “approximately”, “substantially”, “about”, “of the order of”, etc. mean that a slight variation from the nominal value considered is possible, especially a low percentage, in particular within 10%.
  • FIG. 1 shows an exploded perspective view of a heat exchanger according to the invention
  • FIG. 2A shows a sectional view of the peripheral foot of the box, the main seal, the secondary seal and the peripheral edge of the header plate before assembly according to a first embodiment
  • FIG. 2B shows a sectional view of the peripheral foot of the box, the main seal, the secondary seal and the peripheral edge of the header plate before assembly according to a second embodiment
  • FIG. 3 shows a sectional view of the peripheral foot of the box, the main seal, the secondary seal and the peripheral edge of the header plate according to the first embodiment of Figure 2A after assembly.
  • the invention relates to a heat exchanger 1, in particular for a motor vehicle.
  • the heat exchanger 1 may constitute a cooling radiator of an engine or a heating radiator of the passenger compartment of the vehicle.
  • the heat exchanger 1 comprises a heat exchange bundle 2 between a first and a second fluid.
  • the first fluid may for example be supercharging air for supplying the engine of the vehicle.
  • the second fluid may be a coolant, such as in an air-water heat exchanger (WCAC).
  • the second fluid can also be air, such as in an air-cooled air-air heat exchanger (ACAC).
  • WCAC air-water heat exchanger
  • ACAC air-cooled air-air heat exchanger
  • the heat exchange bundle 2 comprises a stack of tubes 3 allowing the circulation of the second fluid.
  • Each of the tubes 3 extends between two ends 3a, 3b.
  • the tubes 3 are flat and of generally rectangular shape.
  • Tabs 4 are disposed between the tubes 3 and form fins of heat dissipation.
  • Two plates 5a, 5b are disposed respectively on either side of the stack of tubes 3 of the heat exchange bundle 2.
  • the heat exchanger 1 further comprises an inlet manifold 6a and an outlet manifold 6b.
  • the inlet and outlet manifolds 6a, 6b are disposed respectively on either side of the heat exchange bundle 2, in particular at the ends 3a, 3b of the tubes 3.
  • the inlet manifold 6a includes an opening 7a into which an inlet flow conduit (not shown) opens.
  • the outlet manifold 6b includes an opening 7b into which an outlet flow conduit (not shown) opens.
  • the first fluid circulates in the inlet manifold 6a, in the vicinity of the second fluid in the heat exchange bundle 2, then in the outlet manifold 6b.
  • Each collector 6a, 6b comprises a collector plate 8.
  • the collecting plate 8 is preferably made of metal, for example aluminum, aluminum alloy or stainless steel.
  • each collecting plate 8 is intended to receive the ends 3a, 3b of the tubes 3 of the heat exchange bundle 2.
  • the collector plate 8 is connected to the heat exchange bundle 2, for example by brazing with the various tubes 3 which constitute it.
  • the header plate 8 includes a peripheral edge 9 that extends all the way around it.
  • the peripheral edge 9 delimits a groove having substantially a U-shaped profile.
  • the groove comprises a bottom wall 9a and two lateral walls 9b, 9c, in particular a lateral wall. internal 9b and an outer side wall 9c.
  • the bottom wall 9a connects the two side walls 9b, 9c together.
  • a main seal 10 is disposed in the groove of the peripheral edge 9, in particular against the bottom wall 9a.
  • the main seal 10 extends over the entire periphery of the header plate 8.
  • the main seal 10 is made of a compressible polymer material, for example ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) or silicone.
  • EPDM ethylene-propylene-diene monomer
  • silicone silicone
  • the main seal 10 may in particular be an O-ring, in particular of circular section.
  • the main seal 10 then has a height H1 (when not compressed as visible in Figures 2A and 2B) for example equal to 2.8 millimeters.
  • each manifold 6a, 6b further comprises a box 1 la, 1 lb.
  • the box 1a, 1b is made of a plastic material, for example polyamide (PA) or polypropylene (PP).
  • the box 1 la, 1 lb is preferably made by molding.
  • each box 11a, 11b includes a peripheral foot 12.
  • the peripheral foot 12 comprises a front face 12a configured to come into contact with the main seal 10.
  • the peripheral foot 12 further comprises a rear face 12b, an inner side face 12c, and an outer side face 12d (the terms “internal” and “outer” to be understood as above).
  • the inner and outer side faces 12c, 12d are configured to respectively face, preferably in contact with, the inner and outer side walls 9b, 9c of the peripheral edge 9 of the collecting plate 8.
  • front denotes a relatively close element
  • rear designates a relatively more distant element, from the collector plate 8, and more particularly from the heat exchange bundle 2.
  • a box 1 la, 1 lb is assembled to the collector plate 8.
  • the peripheral foot 12 of the box 11a, 1b is assembled by crimping with the peripheral edge 9 of the collector plate 8.
  • the peripheral edge 9 of the header plate 8 also comprises a wall 9d folded (also called crimping tooth) on the peripheral foot 12, in particular on the rear face 12b of the peripheral foot 12, as visible on Figure 3.
  • Crimping is advantageously continuous.
  • continuous crimping it is understood that the peripheral edge 9 comprises a folded wall 9d on the peripheral foot 12 all around the collecting plate 8.
  • Continuous crimping makes it possible in particular to improve the retention of the box 1a, 1b with the collector plate 8, especially in the case of significant mechanical stresses, for example thermal vibrations or expansions.
  • the peripheral root 12 is configured to be received in the groove of the peripheral edge 9 of the header plate 8 by compressing the main seal 10.
  • the main seal 10 is disposed between the bottom wall 9a of the peripheral edge and the front face 12a of the peripheral foot 12.
  • the main seal 10 preferably comes into contact with the bottom wall 9a of the peripheral edge and the front face 12a of the peripheral foot 12.
  • a secondary seal 13 is disposed at the rear face 12b of the peripheral foot 12.
  • the secondary seal 13 extends around the entire periphery of the box 1 la, 1 lb.
  • the secondary seal 13 is disposed between the folded wall 9d and the rear face 12b of the peripheral foot 12.
  • the secondary seal 13 is disposed under the folded wall 9d.
  • the secondary seal 13 preferably comes into contact with the folded wall 9d of the peripheral edge 9 and the rear face 12b of the peripheral foot 12.
  • the external lateral face 12d of the peripheral foot 12 is not in contact with a seal but is in direct contact with the side wall 9c of the peripheral edge 9.
  • the secondary seal 13 may be made according to several embodiments. According to a first embodiment, the secondary seal 13 may be an o-ring, in particular of circular section. The secondary seal 13 may also be a flat strip as shown in FIGS. 2A and 3.
  • the secondary seal 13 may be made of a compressible polymer material, for example ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) or silicone.
  • EPDM ethylene-propylene-diene monomer
  • the secondary seal 13 may in particular be made of the same material as the main seal 10.
  • the secondary seal 13 may be glued to the rear face 12b of the peripheral foot 12 or the peripheral edge 9 before crimping.
  • the secondary seal 13 is overmolded with the box 11a, 1b.
  • the secondary seal 13 is made with the box lla, l lb by bi-injection.
  • bi-injection it is understood that the secondary seal 13 and the box 1 la, 1 lb are formed by injection of material, simultaneously or successively, in the same molding operation.
  • the secondary seal 13 is secured to the box 11a, 1b. This ensures a good maintenance of the secondary seal 13 with the box 1 la, 1 lb.
  • the secondary seal 13 may for example be housed in a cavity 14 located at the rear face 12b of the peripheral foot 12, as shown in Figure 2B.
  • the secondary seal 13 is initially in the form of a fluid product, viscous or pasty, able to solidify thereafter.
  • the secondary seal 13 may be of a curable material, such as a silicone polymer.
  • the secondary seal 13 may in particular be a thermosetting material.
  • the secondary seal 13 can then be deposited in fluid form on the rear face 12b of the peripheral foot 12 or on the peripheral edge 9 before crimping.
  • the secondary seal 13 has for example a hardness between 20 and 80 Shore A.
  • the secondary seal 13 is thus located outwardly with respect to the main seal 10.
  • outside is meant that which is disposed outside the heat exchanger 1 while the term “inside” refers to what is located in the heat exchanger 1.
  • the references 15a and 15b in FIG. 3 are respectively located inside and outside the heat exchanger 1.
  • the secondary seal 13 preferably has a height H2 (when not compressed as shown in Figures 2A and 2B) between 0.3 millimeters and 1 millimeter.
  • the secondary seal 13 preferably has a height H2 substantially equal to 0.5 millimeter.
  • the ratio between the height H2 of the secondary seal 13 and the height H1 of the main seal 10 is between 10% and 30%, advantageously of the order of 17%.
  • the secondary seal 13 is of a low height H2, especially with respect to the height H1 of the main seal 10, makes it possible to rigidly hold the box 1a, 1b with the collector plate 8.
  • the main and secondary sealing seals 10, 13 may deform in case of significant mechanical stress on the collector 6a, 6b, the box lla, l lb may then pivot relative to the manifold plate 8, for example in a movement indicated by the arrow 16 in Figure 3.
  • the peripheral foot 12 is then likely to become detached from the groove of the peripheral edge 9, causing the box 1a, 1b to become detached from the collecting plate 8, and thus a loss of tightness of the heat exchanger 1.

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Abstract

L'invention concerne un échangeur de chaleur (1) comprenant : − au moins un conduit de circulation d'un fluide, − au moins un collecteur (6a, 6b) dans lequel débouche le conduit de circulation, le collecteur (6a, 6b) comprenant une boite (11a, 11b) et une plaque collectrice (8), et − un joint principal d'étanchéité (10) et un joint secondaire d'étanchéité (13) disposés entre la boite (11a, 11b) et la plaque collectrice (8), caractérisé en ce que la boite (11a, 11b) comprend un pied périphérique (12) présentant une face avant (12a) et une face arrière (12b) en regard l'une de l'autre, le joint principal d'étanchéité (10) et le joint secondaire d'étanchéité (13) étant respectivement disposés au niveau des faces avant et arrière (12a, 12b) du pied périphérique (12), le pied périphérique (12) étant assemblé par sertissage avec la plaque collectrice (8) sur tout le pourtour de la boite (11a, 11b).

Description

Echangeur de chaleur comprenant un joint principal d’étanchéité et un joint secondaire d’étanchéité
L'invention se rapporte aux échangeurs de chaleur, notamment dans le domaine automobile. Les échangeurs de chaleur de véhicules automobiles comprennent généralement :
- au moins un conduit de circulation d’un fluide,
- au moins un collecteur dans lequel débouche le conduit de circulation, le collecteur comprenant une boite et une plaque collectrice, et
- un joint principal d’étanchéité disposé entre la boite et la plaque collectrice.
Dans de tels échangeurs de chaleur, le joint doit assurer une étanchéité satisfaisante pour éviter tout problème de fuite. En particulier, le joint doit permettre de prévenir des fuites depuis l’intérieur de l’échangeur de chaleur vers l’extérieur, ou inversement.
Toutefois, un inconvénient de ce type de joint est qu’il assure mal la fonction d’étanchéité lorsque l’échangeur de chaleur se trouve dans un milieu extérieur corrosif.
A cet effet, des tests SWAAT (Sea Water Acidified Test ) ou des tests brouillard salin permettent de déterminer la résistance à l’étanchéité de l’échangeur de chaleur.
Le test SWAAT vise par exemple à alterner des phases dans lesquelles l’échangeur de chaleur est mis en contact sur sa face extérieure avec une solution saline, puis est soumis à des phases de mise en pression à une température élevée. La conduite de ce test est par exemple décrite par la norme ASTM G85 Annexe 3.
Bien que l’intégrité du joint d’étanchéité ne soit pas affectée, la solution saline se dépose sous le joint d’étanchéité, cristallise et soulève le joint d’étanchéité. Il en résulte une perte d’étanchéité de l’échangeur de chaleur provoquant des fuites, notamment depuis l’extérieur vers l’intérieur de l’échangeur.
Afin de tenter de surmonter cet inconvénient, les solutions existantes visent l’ajout d’un joint secondaire d’étanchéité disposé entre la boite et la plaque collectrice afin de réaliser une étanchéité extérieure supplémentaire.
Toutefois, l’ajout d’un joint secondaire additionnel tel que décrit dans l’art antérieur ne permet pas de maintenir la boite assemblée avec la plaque collectrice avec un niveau de performance élevé. En effet, en condition d’utilisation, l’échangeur de chaleur est soumis à des contraintes mécaniques, en particulier des vibrations ou des dilatations dues à des changements de pression et de température importants. Un risque existe alors que la boite bouge par rapport à la plaque collectrice, voire se désolidarise de la plaque collectrice, entraînant alors une perte d’étanchéité de l’échangeur de chaleur. Le but de l’invention est de remédier au moins partiellement à cet inconvénient.
L’invention vise plus précisément à assurer une étanchéité satisfaisante de l’échangeur de chaleur lorsque celui-ci se trouve dans un milieu corrosif, tout en permettant une bonne fixation de la boite avec la plaque collectrice.
A cet effet, selon l’invention, la boite comprend un pied périphérique présentant une face avant et une face arrière en regard l’une de l’autre, le joint principal d’étanchéité et le joint secondaire d’étanchéité étant respectivement disposés au niveau des faces avant et arrière du pied périphérique, le pied périphérique étant assemblé par sertissage avec la plaque collectrice sur tout le pourtour de la boite.
La position du joint secondaire d’étanchéité en regard du joint principal d’étanchéité permet un meilleur maintien de la boîte. Ceci permet d’éviter d’éventuelles fuites résultant d’un déplacement intempestif de la boite par rapport à la plaque collectrice.
En particulier, des tests SWAAT réalisés sur un échangeur de chaleur comprenant un tel joint secondaire montre l’absence de dépôt de sel cristallisé sous le joint principal, ce qui permet donc d’obtenir une meilleure étanchéité.
Selon une réalisation, la plaque collectrice comprend un bord périphérique qui délimite une gorge, le pied périphérique étant disposé dans la gorge du bord périphérique, le bord périphérique comprenant une paroi rabattue sur la face arrière du pied périphérique, le joint secondaire d’étanchéité étant disposé entre la paroi rabattue et la face arrière du pied périphérique.
Selon une autre réalisation, le rapport entre la hauteur du joint secondaire d’étanchéité non comprimé et la hauteur du joint principal d’étanchéité non comprimé est compris entre 10% et 30%.
Selon une autre réalisation, le joint secondaire d’étanchéité a une dureté comprise entre 20 et 80 shore A.
Selon une autre réalisation, le joint secondaire d’étanchéité est choisi parmi un cordon torique de section circulaire et une bande plate.
Selon une autre réalisation, le joint secondaire d’étanchéité est surmoulé avec la boite.
Selon une autre réalisation, le pied périphérique comprend une cavité, le joint secondaire d’étanchéité étant surmoulé dans la cavité.
Selon une autre réalisation, le joint principal d’étanchéité et/ou le joint secondaire d’étanchéité est en un matériau polymère, par exemple en éthylène-propylène-diène monomère ou en silicone.
Selon une autre réalisation, le joint secondaire d’étanchéité est un matériau durcissable se présentant initialement sous la forme d’un produit fluide, visqueux ou pâteux. Selon une autre réalisation, le pied périphérique présente une face latérale interne et une face latérale externe, la face latérale externe étant en contact direct avec la plaque collectrice.
Dans la suite, on comprend les termes « interne », « externe », « avant », « arrière », « intérieur » et « extérieur » en référence à la disposition des éléments par rapport à l’échangeur de chaleur une fois assemblé tel qu’illustré sur les figures.
Il est à noter que, sur les figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
Sauf précision contraire, les termes "approximativement", "sensiblement", "environ", "de l'ordre de", etc. signifient qu’une légère variation par rapport à la valeur nominale considérée est possible, notamment d’un pourcentage faible, en particulier à 10% près.
L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, de plusieurs modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente une vue éclatée en perspective d’un échangeur de chaleur selon l’invention ;
- la figure 2A représente une vue en coupe du pied périphérique de la boite, du joint principal d’étanchéité, du joint secondaire d’étanchéité et du bord périphérique de la plaque collectrice avant assemblage selon un premier mode de réalisation ;
- la figure 2B représente une vue en coupe du pied périphérique de la boite, du joint principal d’étanchéité, du joint secondaire d’étanchéité et du bord périphérique de la plaque collectrice avant assemblage selon un deuxième mode de réalisation ; et
- la figure 3 représente une vue en coupe du pied périphérique de la boite, du joint principal d’étanchéité, du joint secondaire d’étanchéité et du bord périphérique de la plaque collectrice selon le premier mode de réalisation de la figure 2A après assemblage.
Comme illustrée sur la figure 1, l’invention concerne un échangeur de chaleur 1, en particulier pour véhicule automobile.
L’échangeur de chaleur 1 peut constituer un radiateur de refroidissement d’un moteur ou un radiateur de chauffage de l’habitacle du véhicule.
L’échangeur de chaleur 1 comprend un faisceau d’échange de chaleur 2 entre un premier et un second fluide. Le premier fluide peut par exemple être de l’air de suralimentation destiné à alimenter le moteur du véhicule.
Le second fluide peut être un liquide de refroidissement, tel que dans un échangeur de chaleur air-eau ( WCAC - Water cooled Charge Air Cooler). Le second fluide peut également être de l’air, tel que dans un échangeur de chaleur air-air ( ACAC Air cooled Charge Air Cooler).
Comme illustré à la figure 1, le faisceau d’échange de chaleur 2 comprend un empilement de tubes 3 permettant la circulation du second fluide.
Chacun des tubes 3 s’étend entre deux extrémités 3a, 3b. Les tubes 3 sont plats et de forme généralement rectangulaire.
Des intercalaires 4 sont disposés entre les tubes 3 et forment des ailettes de dissipation de chaleur.
Deux plaques 5a, 5b sont disposées respectivement de part et d’autre de l’empilement de tubes 3 du faisceau d’échange de chaleur 2.
L’échangeur de chaleur 1 comprend en outre un collecteur d’entrée 6a et un collecteur de sortie 6b.
Les collecteurs d’entrée et de sortie 6a, 6b sont disposés respectivement de part et d’autre du faisceau d’échange de chaleur 2, en particulier au niveau des extrémités 3a, 3b des tubes 3.
Le collecteur d’entrée 6a comprend une ouverture 7a dans laquelle débouche un conduit de circulation d’entrée (non illustré). De la même façon, le collecteur de sortie 6b comprend une ouverture 7b dans laquelle débouche un conduit de circulation de sortie (non illustré).
Ainsi le premier fluide circule dans le collecteur d’entrée 6a, au voisinage du second fluide dans le faisceau d’échange de chaleur 2, puis dans le collecteur de sortie 6b.
Chaque collecteur 6a, 6b comprend une plaque collectrice 8.
La plaque collectrice 8 est de préférence en métal, par exemple en aluminium, en alliage d'aluminium ou en acier inoxydable.
Comme illustrée sur la figure 1, chaque plaque collectrice 8 est destinée à recevoir les extrémités 3a, 3b des tubes 3 du faisceau d’échange de chaleur 2.
La plaque collectrice 8 est reliée au faisceau d’échange de chaleur 2, par exemple par brasage avec les différents tubes 3 qui le constituent.
Comme illustrée sur les figures 2A, 2B et 3, la plaque collectrice 8 comprend un bord périphérique 9 qui s’étend sur tout son pourtour.
Le bord périphérique 9 délimite une gorge ayant sensiblement un profil en U. La gorge comprend une paroi de fond 9a et deux parois latérales 9b, 9c, en particulier une paroi latérale interne 9b et une paroi latérale externe 9c. La paroi de fond 9a relie les deux parois latérales 9b, 9c entre elles.
Par le terme « interne », on désigne un élément relativement proche, tandis que le terme « externe » qualifie un élément relativement plus éloigné, de l’intérieur du collecteur 6a, 6b.
Un joint principal d’étanchéité 10 est disposé dans la gorge du bord périphérique 9, en particulier contre la paroi de fond 9a. Le joint principal d’étanchéité 10 s’étend sur tout le pourtour de la plaque collectrice 8.
Le joint principal d’étanchéité 10 est réalisé en un matériau polymère compressible, par exemple en éthylène-propylène-diène monomère (EPDM) ou en silicone.
Comme illustré plus particulièrement sur les figure 2A et 2B, le joint principal d’étanchéité 10 peut notamment être un joint torique, notamment de section circulaire. Le joint principal d’étanchéité 10 a alors une hauteur Hl (lorsqu’il n’est pas comprimé comme visible sur les figures 2A et 2B) par exemple égale à 2,8 millimètres.
Comme illustré sur la figure 1, chaque collecteur 6a, 6b comprend en outre une boite 1 la, 1 lb.
La boite l la, l lb est réalisée en un matériau plastique, par exemple en polyamide (PA) ou en polypropylène (PP). La boite 1 la, 1 lb est de préférence réalisée par moulage.
Comme illustrée sur les figures 2A, 2B et 3, chaque boite l la, l lb comprend un pied périphérique 12.
Comme illustré sur les figure 2A et 2B, le pied périphérique 12 comprend une face avant l2a configurée pour venir en contact avec le joint principal d’étanchéité 10.
Le pied périphérique 12 comprend en outre une face arrière l2b, une face latérale interne l2c, et une face latérale externe l2d (les termes « interne » et « externe » devant être compris comme précédemment). Les faces latérales interne et externe l2c, l2d sont configurées pour venir respectivement en regard, de préférence en contact, avec les parois latérales internes et externes 9b, 9c du bord périphérique 9 de la plaque collectrice 8.
Par le terme « avant », on désigne un élément relativement proche, tandis que le terme « arrière » désigne un élément relativement plus éloigné, de la plaque collectrice 8, et plus particulièrement du faisceau d’échange de chaleur 2.
Une boite 1 la, 1 lb est assemblée à la plaque collectrice 8.
Plus particulièrement, le pied périphérique 12 de la boite l la, l lb est assemblé par sertissage avec le bord périphérique 9 de la plaque collectrice 8. A cet effet, une fois assemblé, le bord périphérique 9 de la plaque collectrice 8 comprend également une paroi 9d rabattue (encore appelée dent de sertissage) sur le pied périphérique 12, notamment sur la face arrière l2b du pied périphérique 12, comme visible sur la figure 3.
Le sertissage est avantageusement continu. Par le terme « sertissage continu », on comprend que le bord périphérique 9 comprend une paroi rabattue 9d sur le pied périphérique 12 sur tout le pourtour de la plaque collectrice 8.
Un sertissage continu permet en particulier d’améliorer le maintien de la boite 1 la, 1 lb avec la plaque collectrice 8, notamment en cas de contraintes mécaniques importantes, par exemples de vibrations ou de dilatations thermiques.
Le pied périphérique 12 est configuré pour être reçu dans la gorge du bord périphérique 9 de la plaque collectrice 8 en assurant la compression du joint principal d’étanchéité 10.
Le joint principal d’étanchéité 10 est disposé entre la paroi de fond 9a du bord périphérique et la face avant l2a du pied périphérique 12. Le joint principal d’étanchéité 10 vient de préférence en contact avec la paroi de fond 9a du bord périphérique et la face avant l2a du pied périphérique 12.
Un joint secondaire d’étanchéité 13 est disposé au niveau de la face arrière l2b du pied périphérique 12.
Le joint secondaire d’étanchéité 13 s’étend sur tout le pourtour de la boite 1 la, 1 lb.
Comme illustré sur la figure 3, le joint secondaire d’étanchéité 13 est disposé entre la paroi rabattue 9d et la face arrière l2b du pied périphérique 12. Le joint secondaire d’étanchéité 13 est donc disposé sous la paroi rabattue 9d. Le joint secondaire d’étanchéité 13 vient de préférence en contact avec la paroi rabattue 9d du bord périphérique 9 et la face arrière l2b du pied périphérique 12.
Ainsi, la face latérale externe l2d du pied périphérique 12 n’est pas en contact avec un joint d’étanchéité mais est en contact direct avec la paroi latérale 9c du bord périphérique 9.
Par le terme « contact direct », on comprend qu’aucun élément, en particulier aucun joint d’étanchéité, n’est interposé entre la face latérale externe l2d du pied périphérique 12 et avec la paroi latérale 9c du bord périphérique 9.
Cela permet un appui mécanique rigide entre le boîtier l la, l lb et la plaque collectrice 8, ce qui limite tout mouvement relatif entre eux.
Le joint secondaire d’étanchéité 13 peut être réalisé selon plusieurs modes de réalisation. Selon un premier mode de réalisation, le joint secondaire d’étanchéité 13 peut être cordon torique, notamment de section circulaire. Le joint secondaire d’étanchéité 13 peut également être une bande plate comme illustrée sur les figures 2A et 3.
En particulier, le joint secondaire d’étanchéité 13 peut être réalisé en un matériau polymère compressible, par exemple en éthylène-propylène-diène monomère (EPDM) ou en silicone. Le joint secondaire d’étanchéité 13 peut notamment être réalisé dans le même matériau que le joint principal d’étanchéité 10.
Le joint secondaire d’étanchéité 13 peut être collé sur la face arrière l2b du pied périphérique 12 ou le bord périphérique 9 avant sertissage.
Selon un deuxième mode de réalisation illustré plus particulièrement sur la figure 2B, le joint secondaire d’étanchéité 13 est surmoulé avec la boite l la, l lb.
En particulier, le joint secondaire d’étanchéité 13 est réalisé avec la boite l la, l lb par bi- injection. Par le terme « bi-injection », on comprend que le joint secondaire d’étanchéité 13 et la boite l la, l lb sont formés par injection de matière, simultanément ou successivement, lors d’une même opération de moulage.
De cette façon, le joint secondaire d’étanchéité 13 est solidaire de la boite lla, l lb. Cela permet d’assurer un bon maintien du joint secondaire d’étanchéité 13 avec la boite 1 la, 1 lb.
Le joint secondaire d’étanchéité 13 peut par exemple être logé dans une cavité 14 située au niveau de la face arrière l2b du pied périphérique 12, comme visible sur la figure 2B.
Selon un troisième mode de réalisation, le joint secondaire d’étanchéité 13 se présente initialement sous la forme d’un produit fluide, visqueux ou pâteux, apte à se solidifier par la suite.
En particulier, le joint secondaire d’étanchéité 13 peut être en un matériau durcissable, tel qu’un polymère silicone. Le joint secondaire d’étanchéité 13 peut en particulier être un matériau thermodurcissable.
Le joint secondaire d’étanchéité 13 peut alors être déposé sous forme fluide sur la face arrière l2b du pied périphérique 12 ou sur le bord périphérique 9 avant sertissage.
Selon ces trois modes de réalisation, le joint secondaire d’étanchéité 13 a par exemple une dureté comprise entre 20 et 80 shore A.
Le joint secondaire d’étanchéité 13 est ainsi situé vers l’extérieur par rapport au joint principal d’étanchéité 10.
Par le terme « extérieur », on désigne ce qui est disposé en dehors de l’échangeur de chaleur 1 tandis que le terme « intérieur » désigne ce qui est situé dans l’échangeur de chaleur 1. A titre illustratif, les références l5a et l5b sur la figure 3 sont situés respectivement à l’intérieur et à l’extérieur de l’échangeur de chaleur 1.
Le joint secondaire d’étanchéité 13 a de préférence une hauteur H2 (lorsqu’il n’est pas comprimé comme visible sur les figure 2A et 2B) comprise entre 0,3 millimètres et 1 millimètre. Le joint secondaire d’étanchéité 13 a de préférence une hauteur H2 sensiblement égale à 0,5 millimètre.
Ainsi, le rapport entre la hauteur H2 du joint secondaire d’étanchéité 13 et la hauteur Hl du joint principal d’étanchéité 10 est compris entre 10% et 30%, avantageusement de l’ordre de 17%.
Le fait que le joint secondaire d’étanchéité 13 soit d’une hauteur H2 faible, notamment par rapport à la hauteur Hl du joint principal d’étanchéité 10, permet de maintenir de façon rigide la boite 1 la, 1 lb avec la plaque collectrice 8.
En effet, si le joint secondaire d’étanchéité 13 a une hauteur trop importante par rapport au joint principal d’étanchéité 10, les joints principal et secondaire d’étanchéité 10, 13 risquent de se déformer en cas de contrainte mécanique importante sur le collecteur 6a, 6b, la boite l la, l lb risquant alors de pivoter par rapport à la plaque collectrice 8, par exemple selon une mouvement indiqué par la flèche 16 sur la figure 3.
Le pied périphérique 12 est alors susceptible de se déchausser de la gorge du bord périphérique 9, entraînant une désolidarisation de la boite l la, l lb avec la plaque collectrice 8, et donc une perte d’étanchéité de l’échangeur de chaleur 1.
Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association.

Claims

REVENDICATIONS
1. Echangeur de chaleur (1) comprenant :
- au moins un conduit de circulation d’un fluide,
- au moins un collecteur (6a, 6b) dans lequel débouche le conduit de circulation, le collecteur (6a, 6b) comprenant une boite (1 la, 1 lb) et une plaque collectrice (8), et
- un joint principal d’étanchéité (10) et un joint secondaire d’étanchéité (13) disposés entre la boite (1 la, 1 lb) et la plaque collectrice (8),
caractérisé en ce que la boite (l la, l lb) comprend un pied périphérique (12) présentant une face avant (l2a) et une face arrière (l2b) en regard l’une de l’autre, le joint principal d’étanchéité (10) et le joint secondaire d’étanchéité (13) étant respectivement disposés au niveau des faces avant et arrière (l2a, l2b) du pied périphérique (12),
le pied périphérique (12) étant assemblé par sertissage avec la plaque collectrice (8) sur tout le pourtour de la boite (l la, 1 lb).
2. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 1, dans lequel la plaque collectrice (8) comprend un bord périphérique (9) qui délimite une gorge, le pied périphérique (12) étant disposé dans la gorge du bord périphérique (9), le bord périphérique (9) comprenant une paroi (9d) rabattue sur la face arrière (l2b) du pied périphérique (12), le joint secondaire d’étanchéité (13) étant disposé entre la paroi rabattue (9d) et la face arrière (l2b) du pied périphérique (12).
3. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rapport entre la hauteur (H2) du joint secondaire d’étanchéité (13) non comprimé et la hauteur (Hl) du joint principal d’étanchéité (10) non comprimé est compris entre 10% et 30%.
4. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le joint secondaire d’étanchéité (13) a une dureté comprise entre 20 et 80 shore A.
5. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le joint secondaire d’étanchéité (13) est choisi parmi un cordon torique de section circulaire et une bande plate.
6. Echangeur de chaleur (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le joint secondaire d’étanchéité (13) est surmoulé avec la boite (l la, l lb).
7. Echangeur de chaleur (1) selon la revendication 6, dans lequel le pied périphérique (12) comprend une cavité (14), le joint secondaire d’étanchéité (13) étant surmoulé dans la cavité (14).
8. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le joint principal d’étanchéité (10) et/ou le joint secondaire d’étanchéité (13) est en un matériau polymère, par exemple en éthylène-propylène-diène monomère (EPDM) ou en silicone.
9. Echangeur de chaleur (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le joint secondaire d’étanchéité (13) est un matériau durcissable se présentant initialement sous la forme d’un produit fluide, visqueux ou pâteux.
10. Echangeur de chaleur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le pied périphérique (12) présente une face latérale interne (12) et une face latérale externe (l2d), la face latérale externe (l2d) étant en contact direct avec la plaque collectrice (8).
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