Brevet FR2746491A1 — publié le 19970926

Echangeur de chaleur à plaques DESCRIPTION La présente invention concerne un échangeur de chaleur à plaques sans carter comprenant un nombre déterminé de plaques empilées les unes sur les autres et assemblées les unes aux autres, qui sont façonnées de telle sorte qu'elles constituent au moins deux canaux d'écoulement séparés l'un de l'autre, dans lesquels circulent des agents caloporteurs, tels que l'huile et l'eau, l'échangeur de chaleur à plaques étant muni d'organes servant à fixer ce dernier de façon amovible contre un élément. La fixation des échangeurs de chaleur à plaques sans carter du type cidessus cité est souvent réalisée de manière simple du fait que la plaque de bridage ou la plaque de base est renforcée et présente par exemple des languettes en saillie, dans lesquelles on introduit des vis permettant d'assurer la fixation contre un élément, telle qu'une boîte de vitesses. Étant donné que les sollicitations exercees par les forces externes et internes sur l'échangeur de chaleur doivent être logiquement absorbées par le système de fixation, il est nécessaire avec ce type de fixation de concevoir une plaque de bridage stable. En outre, il est souvent nécessaire d'utiliser quatre languettes et vis individuelles, ce qui rend le montage très fastidieux. Il existe des systèmes de fixation plus modernes, qui sont munis d'un orifice qui traverse l'empilage des plaques de l'échangeur de chaleur, qui communique avec le canal d'écoulement d'un caloporteur et dans lequel se trouve un boulon creux rendu étanche vers l'extérieur, dont la partie située dans l'échangeur de chaleur est munie d'orifices de sortie du côté de la chemise et dont la partie située à l'extérieur de l'échangeur de chaleur est munie d'un filet extérieur. Cette dernière partie citée sert à fixer l'échangeur de chaleur, de sorte que l'échangeur de chaleur est vissé par cette partie dans un tube de raccordement du caloporteur. La modernité des fixations de ce type réside ici, comme le montre la description des caractéristiques, dans le fait que l'intérieur du boulon creux peut être utilisé en même temps comme un canal d'admission du caloporteur et que d'autres fixations supplémentaires sont inutiles. Des échangeurs de chaleur de ce type sont souvent utilisés comme radiateur à huile, lorsque ce dernier est situé directement contre la boîte de vitesses et que l'huile peut s'écouler directement de cette boîte dans le radiateur. Il existe d'autres cas particuliers pour lesquels il n'est pas possible de recourir à cette conception de radiateur, certes avantageuse, ou à ce type de fixation, car les conditions de montage, la place disponible et les coûts s'y opposent. L'échangeur de chaleur à plaques décrit dans DE-OS 05 640 pour le refroidissement de l'huile de boîte de vitesses est conçu différemment de celui cité en introduction. L'intérieur de cet échangeur de chaleur comprend un seul canal d'écoulement pour l'huile, alors que l'eau s'écoule à l'extérieur autour du radiateur. Le radiateur est fixé à l'intérieur d'un carter contre une paroi du carter à l'aide de vis introduites par l'extérieur du carter. A cet effet, le radiateur comprend des organes creux, disposés dans les canaux d'admission et d'évacuation de l'huile et dans lesquels sont logées les vis échauffées. L'objet de la présente invention est de concevoir un type de fixation supplémentaire de faible coût, destiné à un échangeur de chaleur à plaques sans carter comprenant un nombre déterminé de plaques empilées les unes sur les autres et assemblées les unes aux autres, qui sont façonnées de telle sorte qu'elles constituent au moins deux canaux d'écoulement séparés l'un de l'autre, dans lesquels circulent les agents caloporteurs, de préférence, l'huile et l'eau, l'échangeur de chaleur à plaques étant muni d'organes servant à fixer ce dernier de façon amovible contre un élément, per- mettant d'éviter les problèmes qui apparaissent pour un monta- ge dans un espace restreint. Cet objet est résolu selon l'invention du fait que l'empilage des plaques de l'échangeur de chaleur présente au moins un orifice de passage vertical, qui est rendu étanche par rapport aux canaux d'écoulement des caloporteurs et dans lequel se trouve un organe de fixation détachable pour l'échangeur de chaleur à plaques. De préférence, l'orifice de passage est fermé par brasage par rapport aux canaux d'écoulement pour les caloporteurs. Suivant un détail constructif, le diamètre de l'orifice de la plaque de base de l'échangeur de chaleur à plaques est inférieur au diamètre de l'orifice dans les plaques d'échange de chaleur. Suivant encore un détail constructif, les bords brasés des plaques d'échange de chaleur dans l'orifice de passage présentent une configuration identique ou analogue à celle du bord extérieur de l'échangeur de chaleur à plaques. De préférence, l'organe de fixation est une vis, qui peut être vissée dans un trou fileté correspondant, réali- sé sur l'élément prévu pour la fixation, ou une tige filetée, qui s'engage dans l'orifice de passage et sur laquelle est vissé un écrou. Suivant une variante, l'organe de fixation est une tige d'ancrage détachable, réalisée par exemple dans un matériau élastique, laquelle peut être bloquée dans un point prévu sur un élément. Enfin, il peut être prévu de monter une bague d'écartement destinée à renforcer, entre la tête de l'organe de fixation et la plaque de base, ce qui permet de mieux absorber les forces de suspension et de ne pas renforcer la plaque de base. Dans les échangeurs de chaleur à plaques de petite dimension, il suffit de prévoir un seul orifice de passage vertical muni d'un organe de fixation, qui est réalisé prati- quement au milieu de l'échangeur de chaleur à plaques. On peut choisir un échangeur de chaleur à plaques. On peut choi- sir un échangeur de chaleur à plaques de forme extérieure quelconque. Dans les échangeurs de chaleur à plaques plus grands et généralement de form rectangulaire, il est cependant préférable de prévoir deux orifices de passage disposés en deux angles diagonalement opposés. Etant donné que les zones d'angle des échangeurs de chaleur à plaques ne participent pas très intensivement à l'échange thermique, les orifices de passage, résuisant la surface d'échange thermique, n'influ- encent pas de manière néfaste le rendement de l'échangeur de chaleur. Les bords des plaques de l'échangeur de chaleur orientés vers l'orifice de passage sont conçus de manière identique ou analogue aux bords extérieurs des plaques et sont fermés par brasage pour devenir étanches, de telle sorte qu'il est impossible que le caloporteur circulant à l'intérieur puisse s'échapper. La place réservée au montage d'un échangeur de chaleur dans une automobile est très étroite et permet rarement la présence d'éléments de fixation sail- lants sur l'échangeur de chaleur à plaques. Dans ce cas, les échangeurs de chaleur à plaques proposés conviennent le mieux; ils peuvent être facilement fixés à l'aide d'un outil introduit dans l'orifice de passage et peuvent aussi être facilement démontés en cas de besoin. Etant donné que le système de fixation ne nécessite aucune autre pièce que l'organe de fixation, en général une vis, ledit système de fixation est d'un coût très avantageux. Bien entendu, une tige filetée, montée sur un carter, qui pénètre dans l'orifice de passage et sur laquelle on visse un écrou pour la fixation, peut être considérée comme un organe de fixation détachable. La présente invention est expliquée en détail ci- après dans un mode de réalisation donné à titre d'exemple, à l'appui des dessins annexés. Figure 1: une vue latérale d'un échangeur de chaleur à plaques muni de deux points de fixation; Figure 2: une vue de dessus de la figure 1; Figure 3: une coupe d'un point de fixation avec vis; Figure 4: une coupe d'un point de fixation avec tige d'ancrage; Figure 5: une vue de dessus d'un échangeur de chaleur à plaques muni d'un point de fixation central. Les représentations schématiques montrent un radiateur à huile pour boîte de vitesses 1, sans carter, qui conformément à la figure 1 est muni seulement de six plaques d'échange de chaleur 2, empilées les unes sur les autres et assemblées par brasage à une plaque de base 3. Le nombre de plaques d'échange de chaleur 2 est sans importance et peut être choisi en fonction du rendement souhaité. Les plaques d'échange de chaleur 2 sont façonnées et forment à l'intérieur deux canaux d'écoulement (16;17) séparés l'un de l'autre, ce qui n'est pas montré sur la figure, étant donné que ce mode de réalisation appartient à l'état de la technique. L'échangeur de chaleur à plaques 1 est muni en haut d'un raccordement à un tube d'admission d'eau de refroidissement 4 et d'un autre raccordement à un tube d'évacuation de l'eau de refroidissement 5. Les raccordements pour l'admission de l'huile 6 et l'évacuation de l'huile 7 sont prévus en bas. La coupe partielle sur la figure 1 montre l'orifice de passage 8 muni de l'organe de fixation 9 - dans le cas présent, une vis 10. Le diamètre 12 de l'orifice de passage 8 dans les plaques d'échange de chaleur 2 est nettement supérieur au diamètre 11 de l'orifice de passage dans la plaque de base 3. Cette conception est avantageuse du fait qu'il se forme ainsi une butée pour l'organe de fixation 9. Les bords 13 des plaques d'échange de chaleur 2 sont fermées de toutes parts par brasage pour être étanches, de telle sorte que, ni l'huile ni l'eau ne peuvent s'échapper, en particulier vers l'orifice de passage 8. La figure 3 se distingue de la coupe partielle de la figure 1 du fait qu'une bague d'écartement 14, destinée à renforcer, a été montée dans l'orifice de passage 8 de la plaque de base 3, dans le cas présent elle a été enfoncée dans l'orifice 11 de la plaque de base 3, ce qui doit permettre de mieux absorber les forces et de ne pas concevoir une plaque de base 3 plus épaisse. L'organe de fixation 9 sur la figure 4 est une tige d'ancrage 15, réalisée dans un matériau élastique, tel qu'une matière synthétique appropriée, par laquelle il est possible d'assurer la fixation de l'échangeur de chaleur à plaques 1. Des modes de réalisation de ce type seront choisis pour des radiateurs de petite dimension et des forces de suspension peu élevées. La figure 5 ne montre qu'un seul point de fixation, qui se situe au milieu de l'échangeur de chaleur à plaques 1. Par ailleurs, l'échangeur de chaleur à plaques 1 est conçu de manière identique à celui ci- dessus décrit. REVENDiCATIONS 1. Echangeur de chaleur à plaques sans carter comprenant un nombre déterminé de plaques empilées les unes sur les autres et assemblées les unes aux autres, qui sont façonnées de tel!e sorte qu'elles constituent au moins deux canaux d'écoulement séparés l'un de l'autre, dans lesquels circulent les agents caloporteurs, de préférence l'huile et l'eau, l'échangeur de chaleur à plaques étant muni d'organes servant à fixer ce dernier de façon amovible contre un élément, caractérisé en ce que l'empilage des plaques d'échange de chaleur (2) présente au moins un orifice de passage vertical (8), qui est rendu étanche par rapport aux canaux d'écoulement des caloporteurs (16; 17) et dans lequel se trouve un organe de fixation (9) détachable pour l'échangeur de chaleur à plaques (1). 2. Échangeur de chaleur à plaques selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice de passage (8) est fermé par brasage par rapport aux canaux d'écoulement (16; 17) pour les caloporteurs. 3. Échangeur de chaleur à plaques selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le diamètre de l'orifice (11) de la plaque de base (3) de l'échangeur de chaleur a plaques (1) est inférieur au diamètre de l'orifice dans les plaques d'échange de chaleur (2). 4. Échangeur de chaleur à plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bords brasés (13) des plaques d'échange de chaleur (2) dans l'orifice de passage (8) présentent une configuration identique ou analogue à celle du bord extérieur (13) de l'échangeur de chaleur à plaques (1). 5. Échangeur de chaleur à plaques selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe de fixation (9) est une vis (10), qui peut être vissée dans un trou fi'eté correspondant, réalisé sur l'élément prévu pour la fixation, ou une tige filetée, qui s'engage dans l'orifice de passage (8) et sur laquelle est vissé un écrou. 6. Échangeur de chaleur à plaques selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe de fixation (9) est une tige d'ancrage (5) détachable, réalisée par exemple dans un matériau élastique, laquelle peut être bloquée dans un point prévu sur un élément. 7. Échangeur de chaleur à plaques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu de monter une bague d'écartement (14), destinée à renforcer, entre la tête de l'organe de fixation (9) et la plaque de base (3).