Brevet FR2587467A1 — publié le 19870320

Le présente invention concerne un double échangeur de chaleur, et en particulier un élément chauffant pour un équipement de chauffage ou climatisation d'un véhicule, avec deux faisceaux de tubes ailetés branchés en parallèle et dont les extrémités sont fixées dans des botes à eau, dont deux sont accouplées et munies d'un orifice d'entrée commun pour un fluide. Un tel double échangeur de chaleur est décrit dans le brevet de la République fédérale d'Allemagne n" 32 04 381. Deux échangeurs de chaleur sont munis d'une boîte à eau commune, sur laquelle sont disposés l'orifice d'entrée d'eau des deux échangeurs de chaleur et les deux orifices de sortie d'eau. L'intérieur de la boîte à eau commune comporte d'une part un espace d'entrée, délimité par une cloison et relié à l'orifice d'entrée d'eau et à des parties des deux faisceaux tubulaires des échangeurs de chaleur, et d'autre part deux espaces de sortie, délimités par d'autres cloisons et reliés chacun à un orifice de sortie d'eau et à un échangeur de chaleur. Les deux boîtes à eau extérieures des deux échangeurs de chaleur sont réalisées en boîtes de renvoi, de sorte que les deux échangeurs de chaleur sont branchés en parallèle. Une commande des orifices de sortie d'eau des deux échangeurs de chaleur permet de chauffer différemment l'air circulant dans ces derniers. Il est ainsi possible par exemple de chauffer différemment les côtés conducteur et passager de l'habitacle d'un véhicule. Un inconvénient du double échangeur de chaleur connu réside dans production coûteuse, notamment de la boîte à eau centrale commune, Les deux échangeurs de chaleur ne peuvent aussi être disposés que dans le prolongement l'un de l'autre, ce qui interdit une adaptation de leur position à l'espace disponible dans un véhicule par exemple. Il est enfin possible aussi que les deux échangeurs de chaleur branchés en parallèle s'influencent mutuellement, car les débits d'eau qui les traversent ne sont séparés dans la boîte à eau centrale commune que par des cloisons sur lesquelles une transmission de chaleur peut se produire. L'invention vise à réaliser un double échangeur de chaleur, avec deux échangeurs de chaleur branchés en parallèle, de façon que ces derniers puissent être disposés suivant des angles quelconques ne s influencent pas mutuellement et que la constitution du double échangeur de chaleur soit aussi simple que possible. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les deux faisceaux de tubes ailetés font partie d'échangeurs de chaleur indépendants et comportant des boîtes à eau d'entrée et de sortie; et un distributeur muni d'un orifice d'entrée commun est prévu pour l'accouplement, est relié à chacune des boîtes à eau d'entrée et fixe ces dernières.Une réalisation appropriée du distributeur permet ainsi d'obtenir un angle quelconque entre les deux échangeurs de chaleur, des boîtes à eau parfaitement séparées interdisant simultanément une influence mutuelle des deux échangeurs de chaleur. Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que les deux échangeurs de chaleur peuvent être identiques, indépendamment de l'angle qu'ils forment. Le distributeur peut avantageusement être une pièce plastique en deux parties, qui relie simplement les deux échangeurs de chaleur à l'aide d'un cadre de fixation et établit l'angle souhaité entre eux. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le distributeur et les boîtes à eau raccordées sont reliés par au moins une tubulure de l'élément qui s'engage par sûreté de forme dans un orifice de l'autre élément, avec interposition d'un joint d'étanchéité. L'orifice peut être réalisé sous forme d'un collet circulaire étagé. Cette réalisation permet une liaison simple entre le distributeur et les deux échangeurs de chaleur; l'élément portant les tubulures ou les orifices est par principe indifférent. Selon une autre caractéristique de l'invention, le cadre de fixation comporte deux paires de bras latéraux, qui sont fixés sur une partie médiane et dont chacune entoure un échangeur de chaleur. La partie médiane du cadre de fixation présente un trou dans lequel est introduit un boulon se vissant dans un écrou fixé sur le distributeur. Cette réalisation assure d'une part une liaison rigide des deux échangeurs de chaleur et du distributeur, et d'autre part l'angle souhaité entre les deux échangeurs. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le cadre de fixation et le distributeur présentent des portées sur lesquelles les échangeurs de chaleur s'appliquent par sureté de forme. Des pattes percées sont enfin prévues sur le distributeur pour la fixation du double échangeur de chaleur et permettent le montage de ce dernier d'une facon simple et avantageuse, dans un véhicule par exemple. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple préférentiel de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une élévation frontale avec deux coupes partielles d'un élément chauffant pour véhicule selon l'invention; la figure 2 représente le détail X de l'élément chauffant de la figure 1, avec une coupe partielle; la figure 3 représente le distributeur 13 de l'élément chauffant selon figure 1, vu suivant la flèche Y de la figure 1; la figure 4 est la coupe du distributeur 13 dans le plan A-A de la figure 3; la figure 5 représente le cadre de fixation 14 de l'élément chauffant de la figure 1, vu suivant la flèxhe Z de la figure 1; et la figure 6 est la coupe du cadre de fixation 14 dans le plan B-B de la figure 5. L'élément chauffant 10, représenté en élévation frontale à la figure 1, est constitué par un premier échangeur de chaleur 11, un second échangeur de chaleur 12, un distributeur 13 et un cadre de fixation 14. Le distributeur 13 et le cadre de fixation 14 sont réunis par un boulon 15 et accouplent ainsi les deux échangeurs de chaleur 11 et 12. Les deux échangeurs de chaleur 11 et 12, identiques, sont constitués par des faisceaux de tubes ailetés 20 et 30, qui débouchent chacun dans une boîte à eau supérieure de sortie 21, 31, comportant une tubulure de sortie 22, 32, et une boîte à eau inférieure d'entrée 23, 33, comportant une tubulure d'entrée 24, 34, et sont fixés entre les boîtes à eau 21, 31, 23, 33. Un joint d'étanchéité 40 se trouve entre chacune des tubulures 24, 34 et le distributeur 13, de sorte que les boîtes à eau 23 et 33 des échangeurs de chaleur 11 et 12 sont relies avec étanchéité à une chambre de liaison 41 du distributeur 13. Un tube 42 relie cette chambre de liaison 41 à une tubulure d'entrée 43, qui peut etre raccordée à une arrivée d'eau. Un écrou 45 est enfin fixé dans le distributeur 13 pour le vissage du boulon 15 assemblant le cadre de fixation 14 et le distributeur 13. De l'eau pénètre dans les deux échangeurs de chaleur 11 et 12 par la tubulure 43 et le distributeur 13, circule dans les faisceaux de tubes ailetés 20 et 30 branchés en parallèle, puis sort des deux échangeurs de chaleur Il et 12 par les tubulures 22 et 32. Les tubulures 24 et 34 se trouvent aux extrémités des deux boîtes à eau 23 et 33 et sont parallèles au plan médian longitudinal correspondant 201 ou 301, tandis que les tubulures 22 et 33 sont disposées à l'autre extrémité des boîtes à eau 21 et 31 en regard, mais de façon toutefois que leur sens de sortie soit perpendiculaire au plan médian longitudinal des échangeurs de chaleur 11 et 12. Ces deux derniers sont disposés symétriquement par rapport à un plan 101 et accouplés en V par le distributeur 13, de sorte qu'ils ne présentent aucun contact direct.La tubulure 43 du distributeur 13 est disposée entre les deux échangeurs de chaleur 11 et 12 suivant la bissectrice de leur angle. Les tubulures 22 et 32 sont orientées chacune vers l'extérieur du plan de symétrie commun 101. La réalisation des échangeurs de chaleur 11 et 12 identiques est connue et ne fait pas l'objet de la présente invention. Elle n'est donc pas décrite plus en détail. La disposition et la réalisation du distributeur 13 et du cadre de fixation 14 sont par contre décrites ci-après à l'aide des figures 2 à 6. La figure 2 représente le distributeur 13 et ses liaisons avec les boîtes à eau 23, 33 et le cadre de fixation 14. Le distributeur 13 comporte deux collets 50, également symétriques par rapport à un plan commun, le plan de symétrie 101. Seul le collet gauche 50 est visible en coupe sur la figure; il est muni de gradins annulaires 51 et forme un orifice circulaire 52. Le collet 50 pénètre dans la chambre de liaison 41 du distributeur 13. La tubulure 24 de la boîte à eau 23 peut etre introduite avec sûreté de forme dans l'orifice 52. Un joint d'étanchéité 40 est disposé dans une gorge annulaire des gradins 51, entre la tubulure 24 et l'orifice 52, de sorte que la boîte à eau 23 et le distributeur 13 sont reliés avec étanchéité. En vue d'une iixation univoque de la position des échangeurs de chaleur reliés au distributeur 13, ce dernier présente sur sa face supérieure 54 des portées sur lesquelles s'appliquent par sûreté de forme des portées correspondantes de la face inférieure 53 des échangeurs de chaleur. De telles portées du distributeur et des échangeurs de chaleur raccordés, s'appliquant l'une sur l'autre par sureté de forme, se trouvent aussi dans la zone du collet 50 du distributeur 13. Au centre du distributeur 13 se trouve un bossage 56 comportant un alésage 57 et un évidement 58 entourant ce dernier. Un boulon 15 est placé dans l'alésage 57 et se visse dans un écrou 45 logé dans l'évidement 58. Le boulon 15 et l'écrou 45 relient le distributeur 13 au cadre de fixation 14. Le boulon 15 traverse un alésage 80 (figure 6) du cadre de fixation et sa tête s'applique sur ce dernier. Les figures 3 et 4 illustrent le tracé du tuyau 42 reliant la chambre de liaison 41 à la tubulure 43 avec un coude à angle droit, ainsi que la position de l'alésage 57 et de l'évidement 58 dans le bossage 56. L'orifice 52, formé par le collet 50 avec les gradins 51 correspondants, est par ailleurs représenté en plan sur la figure 3. Selon les figures 3 et 4, des pattes de fixation 60 comportant chacune un trou 61 sont disposées sur le distributeur 13. Ces trous 61 permettent l'introduction de vis assurant la fixation du distributeur 13 et par suite de l'ensemble de l'élément chauffant 10 dans un véhicule par exemple. Comme le montre la figure 4, le distributeur 13 est constitué par une pièce supérieure 65 et une pièce inférieure 66. Les deux pièces 65 et 66 sont reliées avec étanchéité le long d'un plan de joint 67. Il est particulièrement avantageux de réaliser les deux pièces 65 et 66 en matière plastique, puis de les assembler par action de la chaleur, par soudage par exemple. L'évidement 58 peut être réalisé dans la pièce 65 sous forme d'une gorge ouverte latéralement et dans laquelle est inséré l'écrou 45. Les figures 5 et 6 représentent le cadre de fixation 14 qui, avec le distributeur 13, établit la liaison entre le distributeur 13 et les deux échangeurs de chaleur 11, 12 et fixe la position relative de ces derniers. Le cadre de fixation 14 est constitué par une partie centrale 70 sur laquelle sont formées deux paires de bras latéraux 71 et 72. Tous les bras latéraux 71 et 72 sont perpendiculaires à la partie centrale 70, un bras latéral 71 et un bras latéral 72 étant dans le prolongement l'un de l'autre. Les bras latéraux 71 et 72 se trouvent aux deux extrémités de la partie centrale 70, de sorte que chaque paire de bras latéraux 71 et 72 forme un U avec la partie centrale 70. Aux extrémités de la partie centrale 70, les bras latéraux 71 et 72 sont limités par une paroi latérale 73 formant un angle droit avec eux.Les extrémités des bras latéraux 71 et 72 sont munies de portées 75 sur lesquelles viennent s'appliquer les portées correspondantes des échangeurs de chaleur 11 et 12, de sorte que la position de ces derniers est fixée par la sûreté de forme desdites portées, comme précédemment décrit à propos du distributeur 13. Une première nervure 76 est disposée parallèlement à la partie centrale 70 et au centre de cette dernière, tandis qutune seconde nervure 77 est également centrée, mais perpendiculaire à la partie centrale 70. Les deux nervures 76 et 77 augmentent la rigidité du cadre de fixation 14 et se raccordent à un bossage 79 comportant un alésage 80. Ce dernier est perpendiculaire au plan du cadre de fixation 14 et sert de logement au boulon 15. Dans l'état assemblé, les deux paires de bras latéraux 71 et 72 entourent chacune un échangeur de chaleur 11 ou 12, les portées 75 s'appliquant par sûreté de forme sur des portées correspondantes des échangeurs 11 et 12. Le vissage du distributeur 13 et du cadre de fixation 14 fixe, par l'intermédiaire des portées 75, les deux échangeurs de chaleur 11 et 12 dans la position souhaitée. Le vissage du distributeur 13 et du cadre de fixation 14 entraîne d'une part l'enfoncement des tubulures 24 et 34 des deux échangeurs de chaleur 11 et 12 dans les collets 50 correspondants du distributeur 13, et d'autre part le serrage des deux échangeurs de chaleur 11 et 12 entre le distributeur 13 et le cadre de fixation 14, et par suite la fixation de la position relative des deux échangeurs 11 et 12. Il est particulièrement avantageux de réaliser le cadre de fixation en métal, par coulée sous pression par exemple. Les cotes du cadre de fixation 14 doivent alors être adaptées à l'angle souhaité entre les deux échangeurs de chaleur 11 et 12 et à leurs portées. Il en est de même pour les cotes du distributeur 13. Lors de l'assemblage de l'élément chauffant complet, le distributeur 13 est d'abord fixé à l'aide des pattes 60 dans un véhicule par exemple. Les joints d'étanchéité 40 sont ensuite placés sur les tubulures 24 et 34 ou dans les gradins 51 des collets 50. Les deux échangeurs de chaleur i1 et 12, qui ne sont pas nécessairement identiques, sont ensuite introduits et fixés avec un décalage relatif dans les orifices 52 du distributeur 13. Le cadre de fixation 14 est placé entre les deux échangeurs de chaleur 1-1 et 12, puis vissé sur le distributeur 13 à l'aide du boulon 15. L'ensemble de l'élément chauffant 10 est ainsi monté. Pour le démontage de l'élément chauffant 10, il suffit de retirer le boulon 15 puis le cadre de fixation 14. Les deux échangeurs de chaleur 11, 12 et le distributeur 13 sont alors accessibles. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Double échangeur de chaleur, et en particulier élément chauffant pour un équipement de chauffage ou climatisation d'un véhicule, avec deux faisceaux de tubes ailetés branchés en parallèle et dont les extrémités sont fixées dans des boîtes à eau, dont deux sont accouplées et munies d'un orifice d'entrée commun pour un fluide, ledit double échangeur de chaleur étant caractérisé en ce que les deux faisceaux de tubes ailetés (20, 30) font partie d'échangeurs de chaleur (11, 12 > indépendants et comportant des boîtes à eau d'entrée et de sortie (21, 23, 31, 33); et un distributeur (13) muni d'un orifice d'entrée commun (43) est prévu pour l'accouplement, est relié à chacune des boîtes à eau d'entrée (23, 33) et fixe fixe ces dernières. 2. Double échangeur de chaleur selon revendication 1, caractérisé en ce que le distributeur (13) reçoit les tubulures d'entrée (24, 34) des deux boîtes à eau d'entrée (23, 33) avec interposition de joints d'étanchéité (40). 3. Double échangeur de chaleur selon revendication 2, caractérisé par des collets circulaires (52) présentant des gradins (51) pour le logement des tubulures (24, 34). 4. Double échangeur de chaleur selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'extrémité des boîtes à eau d'entrée (23, 33) est reliée au distributeur (13). 5. Double échangeur de chaleur selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le distributeur (13) et les échangeurs de chaleur (11, 12) qui lui sont reliés par les boîtes à eau (23, 33) sont disposés en V. 6. Double échangeur de chaleur selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par un cadre de fixation (14) qui est relié au distributeur (13) et fixe les échangeurs de chaleur (11, 12) reliés au distributeur (13). 7. Double échangeur de chaleur selon revendication 6, caractérisé en ce que le cadre defixation (14) présente deux paires de bras latéraux (71, 72) qui sont fixées sur une partie centrale (70) et dont chacune entoure un échangeur de chaleur (11, 12). 8. Double échangeur de chaleur selon revendication 7, caractérisé en ce que la partie centrale (70) du cadre de fixation (14) comporte un alésage (80) dans lequel est introduit un boulon (15) vissé dans un écrou 45 qui est maintenu par le distributeul (13). 9. Double échangeur de chaleur selon une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le cadre de fixation (14) et le distributeur (13) présentent des portées (54, 75) sur lesquelles les échangeurs de chaleur (11, 12) s'appliquent par sûreté de forme. 10. Double échangeur de chaleur selon une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le distributeur (13) présente des pattes (60) munies d'un trou (61) pour la fixation du double échangeur de chaleur (10). 11. Double échangeur de chaleur selon une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le distributeur (13) est constitué par deux pièces (65, 66) assemblées avec étanchéité le long d'un plan de joint (67). 12. Double échangeur de chaleur selon une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les deux échangeurs de chaleur (11, 12) sont identiques. 13. Double échangeur de chaleur selon une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le distributeur (13) est réalisé en matière plastique. 14. Double échangeur de chaleur selon une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le cadre de fixation (14) est métallique.