Brevet FR2670572A1 — publié le 19920619

Boîte de ' raccordement pour évaporateur de climatisation et procédé pour son montage L'invention concerne un échangeur de chaleur, notamment un évaporateur pOl7; installation-de climatisation de véhicule automobile, comprenant un faisceau de tubes parallèles destinés à être parcourus par un fluide réfrigérant et au moins une bote de raccordement placée à une extrémité du faisceau, possédant des parois terminales formées respectivement par une première plaque présentant des ouvertures individuelles, traversées à étanchéité par les tubes, et par une seconde plaque s'étendant en regard des extrémités des tubes, des chambres de raccordement fermées étant définies à l'intérieur de la bote de raccordement pour raccorder chacune les extrémités de deux tubes du faisceau, lesdites chambres étant limitées, vers l'extérieur du faisceau, par ladite seconde plaque. Un tel échangeur de chaleur est décrit dans FR-A-2 509 447, en relation avec les figures 20 à 23 de ce document. Dans cet échangeur de chaleur connu, les chambres de raccordement sont formées par des évidements ménagés dans une plaque intermédiaire massive interposée entre les première et seconde plaques et plus épaisse que celles-ci. Le but de l'invention est de simplifier et d'alléger la structure de la boîte de raccordement et, par conséquent, de réduire le coût de fabrication de l'échangeur de chaleur. A cet effet, conformément à l'invention, les chambres sont limitées, à l'opposé de la seconde plaque, par la première plaque, et, dans les directions perpendiculaires à la direction longitudinale des tubes, par des cloisons annulaires minces, formées d'une seule pièce avec la première plaque et s'étendant jusqu'à la seconde plaque. Ainsi, la première plaque et la plaque intermédiaire de la boîte de raccordement du document antérieur sont remplacées par une seule pièce formant la première plaque et les cloisons annulaires. De plus, ces dernières remplacent les parties massives de la plaque intermédiaire subsistant autour des évidements formant les chambres de raccordement, ce qui diminue la quantité de matière utilisée. Les cloisons peuvent être soudées de façon étanche à la seconde plaque par leur extrémité libre, par exemple par ultrasons ou par friction, ce qui est une manière simple et économique de réaliser l'étanchéité à ce niveau, en supprimant le joint d'étanchéité prévu entre la seconde plaque et la plaque intermédiaire de FR-A-2 509 447. Quant à l'étanchéité au niveau des extrémités des tubes, elle peut être réalisée par des manchons entourant les tubes et engagés dans les ouvertures de la première plaque, ces manchons étant formés d'une seule pièce avec une feuille d'élastomère recouvrant la première plaque, à l'extérieur de la boîte de raccordement. L'invention prévoit également que chaque extrémité de tube débouchant dans une chambre de raccordement est entourée par une collerette formée d'une seule pièce avec la première plaque, se raccordant à la cloison annulaire qui entoure ladite chambre et se terminant à distance de la seconde plaque. La surface intérieure des collerettes peut, en outre, présenter un décrochement déterminant un élargissement de la section transversale intérieure de celles-ci en direction de la seconde plaque, l'extrémité des tubes étant évasée en correspondance de ce décrochement. Le cas échéant, les manchons d'étanchéité peuvent être comprimés entre les extrémités évasées des tubes et les surfaces intérieures des collerettes. L'invention vise également un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur tel que défini ci-dessus, dont les extrémités des tubes sont évasées, procédé dans lequel on engage les extrémités des tubes dans les ouvertures de la première plaque, équipée le cas échéant de la feuille d'élastomètre et des manchons d'étanchéité, et on les met en place dans les chambres de raccordement, puis on évase lesdites extrémités à l'aide d'outils introduits en regard de celles-ci par le côté ouvert des chambres de raccordement, après quoi on retire les outils et on ferme les chambres de raccordement au moyen de la seconde plaque. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-après et des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue partielle d'un évaporateur selon l'invention, en coupe selon la ligne I-I de la figure 3 - la figure 2 est une vue partielle de cet évaporateur, en coupe selon la ligne II-II de la figure 3 - la figure 3 est une vue de dessus de la première plaque de la boite de raccordement de l'évaporateur des figures 1 et 2, avant montage - la figure 4 est une vue de dessus de la seconde plaque de la même boîte de raccordement, avant montage ; et - les figures 5 et 6 sont des vues analogues aux figures 1 et 2, respectivement, relatives à une variante. Les vues en coupe des figures 1 et 2 montrent chacune, de façon partielle, deux tubes voisins de l'évaporateur, la boîte de raccordement et un empilement d'ailettes traversées par les tubes. Les tubes la et lb représentés à la figure 1 débouchent dans deux chambres de raccordement différentes 2a et 2b de la boite de raccordement 3, par lesquelles ils communiquent respectivement avec deux autres tubes non représentés. Les tubes lc et lc' de la figure 2 débouchent dans une même chambre de raccordement 2c et communiquent, par conséquent, entre eux. Les tubes traversent les ouvertures 4a, 4b, 4c, 4c', ménagées dans la première plaque 5 de la boîte de raccordement, laquelle première plaque est représentée seule à la figure 3. Les chambres de raccordement sont limitées vers le bas des figures 1 et 2 par la première plaque 5, et latéralement par des cloisons annulaires 6a, 6b, 6c formées d'une seule pièce avec la plaque 5 et s'étendant vers le haut à partir de celle-ci, au-delà des extrémités des tubes. Les bords libres de ces cloisons sont soudés de façon étanche à une seconde plaque 7 parallèle à la première plaque 5, qui limite vers le haut les chambres de raccordement. La plaque 7 est représentée seule à la figure 4. Comme on le voit à la figure 3, les cloisons annulaires présentent, vu de dessus, une forme oblongue comprenant deux portions terminales semi-cylindriques ayant pour axe les axes des ouvertures 4a, 4b, 4c, 4c', reliées entre elles de façon tangente par des portions rectilignes. Les extrémités des tubes engagées dans la boîte de raccordement sont étroitement entourées par des collerettes formées en partie par les portions semi-cylindriques des cloisons annulaires et, pour le reste, par des éléments complémentaires 8a, 8b, 8c, 8c', formant également une seule pièce avec la plaque 5, se raccordant aux cloisons annulaires et se terminant vers le haut à distance de la plaque 7, en affleurement des extrémités des tubes. Les ailettes sont désignées par la référence 14. Comme on le voit à la figure 3, la première plaque 5 présente une multiplicité de cloisons annulaires 6 sensiblement identiques aux cloisons 6a, 6b, 6c, chacune entourant une chambre de raccordement 2 dans laquelle débouchent deux ouvertures traversant la plaque 5 pour le passage de deux tubes. Pour simplifier le dessin, les ouvertures autres que celles desservant les chambres 2a, 2b et 2c ne sont pas représentées à la figure 3, de même que les éléments complémentaires des collerettes correspondantes. Les ouvertures débouchant dans les chambres 2 forment, avec d'autres ouvertures 9, moins nombreuses et de plus grand diamètre, un réseau d'ouvertures régulièrement distribuées dans le plan de la plaque 5, destinées à recevoir les extrémités des tubes d'un faisceau également distribués régulièrement. Dans l'évaporateur terminée, les tubes forment plusieurs branches de circuit en parallèle, dans lesquelles circule un fluide de refroidissement. Chacune de ces branches comprend une multiplicité de tubes reliés en série, alternativement, à la partie supérieure de l'évaporateur par les chambres de raccordement 2 et à la partie inférieure par des moyens non représentés, par exemple par le fait que deux tubes consécutifs sont formés par les branches parallèles d'un même tube allongé, courbé en forme de U. L'extrémité supérieure du premier tube et l'extrémité supérieure du dernier tube de chaque branche de circuit traversent respec tivement deux des ouvertures 9 de la plaque 5 et sont reliées à des conduites d'entrée et de sortie du fluide non représentées. La seconde plaque 7 présente des encoches 10 en regard des ouvertures 9 correspondantes pour le passage de ces conduites.Dans l'exemple illustré, l'une des ouvertures 9 n'est pas utilisée. Les tubes sont entourés par des manchons d'étanchéité lla, llb, llc, llc' pénétrant dans les ouvertures 4a, 4b, 4c, 4c' et formés d'une seule pièce avec une feuille d'élastomère 12, unique, pour l'ensemble de la boîte de raccordement 3 et appliqués sur la face inférieure, extérieure à cette dernière, de la première plaque 5. Chaque manchon lla, llb, llc, llc' s'étend au-delà d'un décrochement 13a, 13b, 13c, 13c' présenté par la surface intérieure de la collerette 6a-8a, 6b-8b, 6c-8c, 6c'-8c', qui détermine une augmentation de la section transversale intérieure de la collerette en allant vers le haut. L'extrémité des tubes est évasée dans cette section élargie des collerettes, cet évasement provoquant un pincement des manchons d'étanchéité au niveau du décrochement. De plus, l'évasement des extrémités des tubes coopère avec le décrochement des collerettes pour empêcher tout glissement du faisceau de tubes vers le bas par rapport à la boîte de raccordement. L'évaporateur des figures 5 et 6 a la même structure générale que celui décrit précédemment et comprend des éléments identiques qui sont désignés par les mêmes numéros de référence, et des éléments légèrement modifiés qui sont désignés par les mêmes numéros de référence augmentés du nombre 100. Les décrochements 113a, 113b, 113c, 113c' des collerettes entourant les tubes la, lb, lc, lc' sont plus progressifs que ceux des figures 1 et 2 et les manchons d'étanchéité villa, lllb, lllc, lllc' s'étendent vers le haut en-deçà de ces décrochements. Les extrémités évasées des tubes viennent en contact direct avec les décrochements et assurent seulement l'immobilisation des tubes. Revendications 1. - Echangeur de chaleur, notamment évaporateur pour installation de climatisation de véhicule automobile, comprenant un faisceau de tubes parallèles (la,lb), destinés à être parcourus par un fluide réfrigérant et au moins une boîte de raccordement (3), placée à une extrémité du faisceau, possédant deux parois terminales formées respectivement par une première plaque (5) présentant des ouvertures individuelles (4a,4b), traversées à étanchéité par les tubes, et par une seconde plaque (7) s'étendant en regard des extrémités des tubes, des chambres de raccordement fermées (2) étant définies à l'intérieur de la boite de raccordement pour raccorder chacune les extrémités de deux tubes du faisceau, lesdites chambres étant limitées, vers l'extérieur du faisceau, par ladite seconde plaque, caractérisé en ce que les chambres sont limitées, à l'opposé de la seconde plaque, par la première plaque, et, dans les directions perpendiculaires à la direction longitudinale des tubes, par des cloisons annulaires (6) formées d'une seule pièce avec la première plaque et s'étendant jusqu'à la seconde plaque. 2. - Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cloisons sont soudées de façon étanche à la seconde plaque. 3. - Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des manchons d'étanchéité entourant les tubes (lla,llb) sont engagés dans les ouvertures (4a,4b) de la première plaque, ces manchons étant formés d'une seule pièce avec une feuille d'élastomère (12) recouvrant la première plaque, à l'extérieur de la boîte de raccordement. 4. - Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque extrémité de tube débouchant dans une chambre de raccordement est entourée par une collerette (6a-8a) formée d'une seule pièce avec la première plaque, se raccordant à la cloison annulaire qui entoure ladite chambre et se terminant à distance de la seconde plaque. 5. - Echangeur de chaleur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface intérieure des collerettes présente un décrochement (13a,13b) déterminant un élargissement de leur section transversale intérieure en direction de la seconde plaque et que l'extrémité des tubes est évasée en correspondance de ce décrochement. 6. - Echangeur de chaleur selon la revendication 4 et selon la revendication 5, caractérisé en ce que les manchons sont comprimés entre les extrémités évasées des tubes et les surfaces intérieures des collerettes. 7. - Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur selon l'une des revendications 5 et 6, dans lequel on engage les extrémités des tubes (la,lb) dans les ouvertures (4a,4b) de la première plaque (5) équipée, le cas échéant, de la feuille d'élastomère (12) et des manchons d'étanchéité (lla,llb), et on les met en place dans les chambres de raccordement, puis on évase lesdites extrémités à l'aide d'outils introduits en regard de celles-ci par le côté ouvert des chambres de raccordement (2), après quoi on retire les outils et on ferme les chambres de raccordement au moyen de la seconde plaque (7).