Brevet FR2742533A1 — publié le 19970620

Échangeur de chaleur de résistance à la Dression renforcée L'invention concerne un échangeur de chaleur, notamment pour un circuit de chauffage et/ou de refroidissement dans un véhicule automobile, comprenant une plaque collectrice allongée de forme générale rectangulaire, assemblée de façon étanche à une boîte à fluide en forme de bac pour délimiter un volume intérieur propre a contenir un fluide caloporteur, et dans laquelle sont ménagées une multiplicité d'ouvertures pour le passage étanche de tubes de circulation de fluide communiquant avec le volume intérieur, la plaque collectrice recevant dans un canal périphérique annulaire le bord périphérique épaissi de la boîte à fluide et le cas échéant un joint d'étanchéité comprimé entre ledit bord périphérique et le fond du canal. Dans de tels échangeurs de chaleur, la plaque collectrice est habituellement en tôle métallique, et la boîte à fluide en matière plastique moulée. Ces échangeurs de chaleur fonctionnent fréquemment sous des pressions de fluide sensiblement supérieures à la pression atmosphérique, qui ont tendance à dé former la plaque collectrice et/ou la boîte à fluide en provoquant des fuites. I1 est possible d'améliorer la résistance à la déformation en augmentant l'épaisseur de la plaque collectrice ou en la réalisant en des matériaux plus résistants. Ces solutions ont l'inconvénient d'augmenter le coût de matière et de rendre plus difficile la réalisation de la plaque collectrice. On a également proposé de recourir à des ceintures de renfort serties extérieurement sur le pourtour de la plaque collectrice et de la boîte à fluide. Cette opération de sertissage complique le montage de l'échangeur de chaleur. De plus, la présence de la ceinture extérieure augmente son encombrement. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients, et d'améliorer la résistance à la pression de la plaque collectrice et de la boîte à fluide d'une façon économique et facile à mettre en oeuvre et sans augmenter l'encombrement de l'échangeur de chaleur. L'invention vise notamment un échangeur de chaleur du genre défini en introduction, et prévoit au'il comprend en outre une grille de renfort en forme d'échelle comportant deux barres longitudinales logées dans le canal respectivement le long des deux grands côtés de la plaque collectrice, reliées entre elles par des traverses, mutuellement décalées dans la direction longitudinale des barres, qui s'étendent dans le volume intérieur. Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou alternatives, sont énoncées ci-après - Les barres longitudinales sont également reliées entre elles par deux traverses d'extrémités pour former un cadre s'étendant sur toute la longueur périphérique du canal. - Ledit joint d'étanchéité est en contact avec les barres dans le canal de façon à les solliciter élastiquement contre la paroi latérale intérieure de celui-ci et/ou contre le bord périphérique épaissi de la boite à fluide. - La distance entre les deux barres longitudinales est choisie de telle sorte qu'elles viennent simultanément sensiblement en contact avec la paroi latérale intérieure du canal. - Chaque traverse s'étend en regard d'une zone de la plaque collectrice comprise entre deux ouvertures de passage de tubes successives dans la direction longitudinale. - Le pas entre les traverses est égal au double du pas entre les ouvertures. - Les barres longitudinales et le cas échéant les traverses d'extrémités sont partiellement logées dans une gorge du bord périphérique épaissi de la boîte à fluide et coopèrent avec la surface de cette gorge et la paroi intérieure du canal pour assurer une liaison rigide de la grille de renfort avec la boîte à fluide et la plaque collectrice. - Les barres longitudinales et le cas échéant les traverses d'extrémités ont une section transversale circulaire et la gorge présente un profil en arc de cercle adapté à cette section. - La paroi de la boîte à fluide présente des évidements adjacents au bord épaissi de cette dernière et communiquant avec ledit volume intérieur, dont chacun reçoit une région d'extrémité d'une traverse. L'invention a également pour objet une boîte à fluide en forme de bac allongé à bord périphérique épaissi propre à faire partie d'un échangeur de chaleur tel que défini cidessus, présentant dans au moins les régions latérales dudit bord épaissi une gorge à profil en arc de cercle et/ou dans chacune de ses parois latérales des évidements adjacents audit bord épaissi et communiquant avec le volume intérieur du bac, ces évidements étant mutuellement décalés dans la direction longitudinale du bac. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue partielle en perspective d'un échangeur de chaleur selon l'invention; et - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, montrant séparément la grille de renfort. L'échangeur de chaleur partiellement représenté à la figure 1 comprend une boîte à fluide 1 en forme de bac en matière plastique moulée, dont le fond est tourné vers le haut de la figure, et une plaque collectrice 2 en tôle métallique emboutie, formant couvercle pour la boîte à fluide et limitant avec celle-ci un volume intérieur 3. La boîte à fluide et la plaque collectrice ont une forme générale rectangulaire allongée, seule une tranche comprise entre deux sections transversales étant représentée. La plaque collectrice 2 définit un canal périphérique 4 ouvert vers le haut, délimité par des parois latérales intérieure et extérieure 5 et 6 et par un fond 7. Le bord périphérique 8 de la boîte à fluide est épaissi par rapport à l'épaisseur de paroi du bac et s'engage dans le canal 4.Sur la figure, la paroi latérale extérieure 6 du canal se prolonge verticalement plus haut que le bord 8. Lors de l'assemblage de l'échangeur de chaleur, elle est rabattue par dessus ce bord de façon à comprimer un joint d'étanchéité 9 entre celui-ci et le fond 7 du canal. La région centrale 10 de la plaque collectrice entourée par le canal périphérique est percée d'une multiplicité d'ouvertures 11 alignées dans la direction longitudinale de la plaque collectrice. Chacune de ces ouvertures est traversée, de façon étanche lorsque l'échangeur de chaleur est terminé, par un tube vertical 12 dont l'extrémité supérieure débouche dans le volume intérieur 3. Les ouvertures 11, et la section transversale des tubes, ont une forme oblongue allongée dans la direction de la largeur de la plaque collectrice. Selon l'invention, l'échangeur de chaleur comprend en outre une grille de renfort métallique en une seule pièce formée d'un cadre rectangulaire et de traverses 14 reliant les deux barres longitudinales 15 qui constituent les grands côtés du cadre. Seules deux traverses 14 et les régions voisines de celles-ci des barres 15 sont représentées sur la figure 2. Le cadre est complété par deux traverses d'extrémités perpendiculaires aux barres 15 et reliant les extrémités de celles-ci par l'intermédiaire d'arrondis. Le cadre a une section droite circulaire et est dimensionné de façon à pénétrer dans le canal 8 en entourant étroitement la paroi latérale intérieure 5 de celui-ci. La face inférieure du bord épaissi 8 de la boîte à fluide présente une gorge périphérique à profil en arc de cercle adaptée à la section circulaire du cadre. Celui-ci et le bord 8 s'appuient conjointement sur le joint 9, dont l'élasticité sollicite fermement le cadre contre la surface de la gorge 16 en réalisant ainsi une liaison rigide du cadre et de la boîte à fluide. L'écartement mutuel des barres 15 est par ailleurs maintenu par les traverses 14. Chacune de ces dernières présente deux régions d'extrémités 17 se raccordant chacune à une barre 15 et s'étendant vers le haut à partir de celle-ci tout en s'incurvant en direction de l'autre barre 15. Les régions 17 sont partiellement logées dans des évidements respectifs 18 ménagés dans l'épaisseur de la paroi de la boîte à fluide et communiquant avec le volume intérieur 3. Les deux régions d'extrémités 17 de chaque traverse sont reliées par une région rectiiigne horizontale 19 située au-dessus de la région centrale 10 de la plaque collectrice et entre deux tubes 12 voisins, dans le volume intérieur 3. Dans l'exemple illustré, le pas entre les traverses 14 est égal au pas entre les tubes 12. Cependant, il peut être avantageux de prévoir un pas entre les traverses doubles du pas entre les tubes. Revendications 1. Échangeur de chaleur, notamment pour un circuit de chauffage et/ou de refroidissement dans un véhicule automobile, comprenant une plaque collectrice allongée (2) de forme générale rectangulaire, assemblée de façon étanche à une boîte à fluide (1) en forme de bac pour délimiter un volume intérieur (3) propre à contenir un fluide caloporteur, et dans laquelle sont ménagées une multiplicité d'ouvertures (11) pour le passage étanche de tubes de circulation de fluide (12) communiquant avec le volume intérieur, la plaque collectrice recevant dans un canal périphérique annulaire (4) le bord périphérique épaissi (8) de la boîte à fluide et le cas échéant un joint d'étanchéité (9) comprimé entre ledit bord périphérique et le fond (7) du canal, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une grille de renfort (13) en forme d'échelle comportant deux barres longitudinales (15) logées dans le canal respectivement le long des deux grands côtés de la plaque collectrice, reliées entre elles par des traverses (14), mutuellement décalées dans la direction longitudinale des barres, qui s'étendent dans le volume intérieur. 2. Échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les barres longitudinales sont également reliées entre elles par deux traverses d'extrémités pour former un cadre s'étendant sur toute la longueur périphérique du canal. 3. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit joint d'étanchéité est en contact avec les barres dans le canal de façon à les solliciter élastiquement contre la paroi latérale intérieure (5) de celui-ci et/ou contre le bord périphérique épaissi de la boîte à fluide. 4. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la distance entre les deux barres longitudinales est choisie de telle sorte qu'elles viennent simultanément sensiblement en contact avec la paroi latérale intérieure du canal. 5. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque traverse s'étend en regard d'une zone de la plaque collectrice comprise entre deux ouvertures de passage de tubes successives dans la direction longitudinale. 6. Échangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pas entre les traverses est égal au double du pas entre les ouvertures. 7. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les barres longitudinales et le cas échéant les traverses d'extrémités sont partiellement logées dans une gorge (16) du bord périphérique épaissi de la boîte à fluide et coopèrent avec la surface de cette gorge et la paroi intérieure du canal pour assurer une liaison rigide de la grille de renfort avec la boîte à fluide et la plaque collectrice. 8. Échangeur de chaleur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les barres longitudinales et le cas échéant les traverses d'extrémités ont une section transversale circulaire et que la gorge présente un profil en arc de cercle adapté à cette section. 9. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi de la boîte à fluide présente des évidements (18) adjacents au bord épaissi de cette dernière et communiquant avec ledit volume intérieur, dont chacun reçoit une région d'extrémité (17) d'une traverse. 10. Boîte à fluide (1) en forme de bac allongé à bord périphérique épaissi (8) propre à faire partie d'un échangeur de chaleur selon l'une des revendications 8 et 9, présentant dans au moins les régions latérales dudit bord épaissi une gorge (16) à profil en arc de cercle et/ou dans chacune de ses parois latérales des évidements (18) adjacents audit bord épaissi et communiquant avec le volume intérieur (3) du bac, ces évidements étant mutuellement décalés dans la direction longitudinale du bac.