Brevet FR2629190A1 — publié le 19890929

La présente invention concerne un échangeur de chaleur pour le changement d'état d'un fluide tel qu'un évaporateur pour une installation de climatisation, en particulier de véhicule automobile. Un évaporateur ou un condenseur comporte, habituellement, une multiplicité de circuits tubulaires constitués d'une suite de tubes en U parallèles liés entre eux par des sections de tubes cintrés de façon à former, pour chaque circuit tubulaire, un serpentin, des ailettes traversées par lesdits circuits en étant sensiblement perpendiculaires aux tubes et en étant en contact conducteur de chaleur avec ceux-ci, un dispositif distributeur de fluide, par exemple un fluide frigorifique du type fréon, raccordé à l'une des extrémités desdits circuits et à une tubulure d'arrivée du fluide, et un dispositif collecteur de fluide raccordé à l'autre des extrémités et à une tubulure d'aspiration dudit fluide. En outre, dans un tel évaporateur, les circuits tubulaires sont disposés de telle façon que les segments des tubes en U parallèles faisant partie desdits circuits sont groupés selon un arrangement tel que lesdits segments se trouvent soit en juxtaposition, soit en superposition l'un par rapport à l'autre. Cette disposition est nécessaire pour permettre un changement d'état du fluide frigorifique dans les circuits tubulaires tel que ledit fluide, après échange de chaleur avec un autre fluide, par exemple l'air ambiant traversant l'évaporateur, se trouve, à la sortie des circuits tubulaires, dans l'état désiré. Pour cela le dispositif distributeur de fluide comporte habituellement des tubes minces ou capillaires raccordés aux entrées des circuits tubulaires et à la tubulure d'arrivée, d'une manière telle que ledit fluide soit distribué de façon sensiblement égale à chaque circuit. Le dispositif collecteur permet de raccorder la tubulure d'aspiration et les sorties des circuits tubulaires par l'intermédiaire de tubes de liaison liés de manière fixe et étanche, d'une part audit collecteur et, d'autre part, auxdites sorties. Ce dispositif collecteur est formé à partir de l'extrémité libre de la tubulure par un aplatissement et un élargissement de cette extrémité, donnant à celle-ci une forme générale de buse plate dont l'ouverture est de plus grande dimension radiale que la tubulure. Cette ouverture, formée de deux parois parallèles entre elles, reliées aux extrémités par des parois semi-cylindriques, est adaptée à recevoir les extrémités des tubes de liaison et est conformée selon des dimensions telles que, d'une part, la distance entre les parois parallèles est sensiblement égale aux diamètres desdits tubes et, d'autre part, la distance entre les deux parois semi-cylindriques est sensiblement égale à la somme des diamètres des mêmes tubes placés dans l'ouverture en étant disposés l'un à côté de l'autre, suivant une même direction et dans un même plan. Une fois les extrémités des tubes de liaison disposées dans l'ouverture de la buse plate, celles-ci sont liées de manière fixe et étanche avec celle-ci, par exemple par une opération de brasage. Cependant on a constaté que cette disposition présentait des inconvénients. En effet, pour obtenir la configuration en forme de buse plate, il est nécessaire d'effectuer sur l'extrémité libre de la tubulure une opération de formage longue et coûteuse qui ne permet pas d'obtenir une buse apte à recevoir un assez grand nombre de tubes de liaison, la dimension de la buse étant tributaire de la dimension de l'extrémité libre et., pour lier les extrémités des tubes de liaison dans cette buse, l'opération de brasage risque d'introduire de la brasure dans des endroits indésirables tels que les entrées desdits tubes liés aux circuits tubulaires en empêchant le bon fonctionnement de ceux-ci, voire l'obstruction totale d'une entrée et, par conséquent, d'un circuit tubulaire d'une sortie. La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients et propose à cet effet un évaporateur muni d'un dispositif de collecteur de fluide de construction simple, de production économique et permettant un fonctionnement fiable de l'évaporateur. Selon l'invention, l'échangeur de chaleur pour le changement d'état d'un fluide tel qu'un évaporateur utilisé dans une installation de climatisation, en particulier de véhicule automobile, comportant des circuits tubulaires munis d'ailettes, un dispositif distributeur du fluide dans son état primaire, raccordant une tubulure d'arrivée de fluide aux entrées des circuits tubulaires et un dispositif collecteur du fluide après changement d'état, raccordant les sorties des circuits tubulaires à une tubulure d'aspiration par des tubes de liaison, est caractérisé en ce que les sorties sont raccordées à la tubulure par une seule et unique pièce. Selon une autre caractéristique., la pièce forme simultanément tubes de liaison et dispositif collecteur. Grâce à cette disposition les problèmes inhérents à la liaison fixe et étanche des extrémités des tubes de liaison avec le dispositif collecteur sont supprimés. Selon une autre caractéristique, la pièce est constituée de deux plaques superposées l'une sur l'autre dont l'une au moins des plaques présente, sur une face, des empreintes formant des passages creux. Grâce à cette configuration il est possible de donner, aux plaques et aux passages creux, toutes formes possibles ainsi que de pouvoir déterminer tout nombre de passages possibles. Les autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation montrant un échangeur de chaleur comportant le dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une vue de côté selon la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 1. On se réfère aux figures 1 et 2, sur lesquelles l'échangeur de chaleur 1, ici un évaporateur permettant le changement d'état d'un fluide frigorifique le parcourant tel que du freon, est constitué d'une suite de tubes en U 2 parallèles entre eux et reliés par des sections'de tubes cintrés 3 de façon à former un circuit tubulaire 4 ou serpentins, d'ailettes 5 ici traversées par au moins deux circuits tubulaires 4, ici quatre, en étant sensiblement perpendiculaires aux tubes et en étant en contact conducteur de chaleur avec ceux-ci, les ailettes 5 pouvant être des ailettes longitudinales aux tubes en étant liées à ceux-ci de manière étanche. Les circuits 4 comportent chacun, d'une part, une extrémité ou entrée 6 servant à - l'admission du fluide frigorifique dans son premier état, admission qui se fait par un dispositif distributeur, non représenté sur la figure, comportant une tubulure d'arrivée et des tubes minces 7 ou capillaires raccordés aux entrées 6 et, d'autre part, une autre extrémité ou sortie 8 servant à l'évacuation du fluide, après changement d'état, vers la tubulure d'aspiration 10. Comme mieux visible sur les figures, les sorties 8 des circuits 4 sont raccordées à la tubulure 10 par une seule et unique pièce 11 formant tubes de liaison 12 et dispositif collecteur 13. Cette pièce 11 est constituée de deux plaques 24,25 superposées dont l'une 24,25 au moins présente sur une face des empreintes saillantes qui, recouvertes par l'autre 25,24 des plaques, forment des passages creux constituant les tubes de liaison 12 et le dispositif collecteur 13. Ici il est prévu que chaque plaque 24,25 présente sur leurs faces des empreintes saillantes qui, après superposition desdites plaques, créent des passages de forme sensiblement cylindrique. Ainsi, à titre d'exemple, à partir de l'un des bords de la pièce 11, il est prévu au moins deux passages creux 14, ici quatre en correspondance avec les sorties 8 des circuits 4, venant se rejoindre deux par deux en une première intersection 15 en formant un passage creux 16, chaque passage 16 venant se rejoindre en une seconde intersection 17 en formant un passage creux 18 en communication avec le passage creux 19 formant dispositif collecteur 13, ledit passage 19 étant lié de manière fixe et étanche à la tubulure 10. Sur la figure 3, les passages creux 14 sont liés aux sorties 8 des circuits 4 par des extrémités 21 saillantes à partir du bord considéré et consistant en une portion de plaques 24 et 25 conformée en forme de tube cylindrique creux 22 venant s'emboîter dans les évasages 23 prévus dans les sorties 8 pour y être liées de manière fixe et étanche. Comme mieux visible sur la figure, le-bord considéré sert de plus de butée servant à limiter l'emboîtement de l'extrémité 22 dans l'évasage 23 par contact dudit brod avec l'extrémité libre de l'évasage 23 et permet, en outre, un positionnement correct de la pièce 11 par rapport aux sorties 8. A l'exception des passages creux 14,16,19, les deux plaques 24,25 sont liées l'une à l'autre par leurs surfaces en contact mutuel de manière fixe et étanche, tel que par exemple collage ou brasage, en même temps que le passage 19 et les extrémités 21 sont liées respectivement à la tubulure 10 et aux sorties 8.. De préférence, les plaques 24,25 sont pourvues d'évidements 26,27,28 au niveau des extrémités 21, et ce afin de réduire l'étendue des surfaces à lier l'une à l'autre. La figure 2 montre que la pièce 11 est repliée le long de sa surface d'assemblage sensiblement orthogonalement au niveau des sorties 8 de façon à limiter l'encombrement en hauteur de ladite pièce. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais englobe toute variante. Notamment, il peut être prévu que les plaques 24,25 soient formées à partir d'une seule plaque comportant les différentes empreintes et venant se plier sensiblement par sa ligne médiane tel un livre, les deux plaques ainsi rabattues étant liées l'une à l'autre d'une manière fixe et étanche. De même il peut être prévu que la pièce 11 soit une pièce seule et unique constituée d'une plaque comportant, dans son âme et parallèlement à ses faces, des passages creux pouvant être créés par gonflage par un procédé de la technique antérieur tel que celui dénommé "Roll Bond". REVENDICATIONS 1) Echangeur de chaleur pour le changement d'état d'un fluide tel qu'un évaporateur utilisé dans une installation de climatisation, en particulier de véhicule automobile, comportant des circuits tubulaires (4) munis d'ailettes (5), un dispositif distributeur'du fluide dans son état primaire, raccordant une tubulure d'arrivée de fluide aux entrées (6) des circuits tubulaires (4) par des tubes (7) et un dispositif collecteur du fluide après changement d'état, raccordant les sorties (8) des circuits tubulaires (4) à une tubulure d'aspiration (10) par des tubes de liaison (12), caractérisé en ce que les sorties (8) sont raccordées à la tubulune (10) par une seule et unique pièce (11). 2) Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce (11) forme simultanément tubes de liaison (12) et dispositif collecteur (13). 3) Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce (11) est constituée de deux plaques (24,25) superposées l'une sur l'autre dont l'une au moins des plaques (24,25) présente sur une face des empreintes formant des passages creux (14,16,19). 4) Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins deux passages (14,16) se rejoignent en une intersection (15,17) débouchant dans un passage creux (18). ) Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage creux (18) débouche dans le dispositif collecteur (13). 6) Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif collecteur (13) consiste en un passage creux (19) lié à la tubulure (10). 7) Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plaques (24,25) sont liées l'une à l'autre de manière fixe et étanche. 8) Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce (1) est pourvue d'évidements (26,27,28). 9) Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce (11) est une pièce monobloc comportant dans son âme les passages creux (14,16,19).