Brevet FR2746892A1 — publié le 19971003

Ai 2746892 Dispositif de raccordement pour échanqeur de chaleur à plaques, en particulier pour véhicule automobile L'invention concerne un disDositif de raccordement pour un échangeur de chaleur à plaaues, en particulier pour un évaporateur faisant partie d'un appareil de climatisation de véhicule automobile. On connaît déjà des échangeurs de chaleur qui comprennent une tubulure à extrémité cylindrique propre à être reliée à un tube de circulation de fluide par l'intermédiaire d'une bague de serrage. Habituellement, un tel échangeur de chaleur comprend deux tubulures servant respectivement à l'entrée et à la sortie d'un fluide destiné à parcourir l'échangeur de chaleur. Lorsque l'échangeur de chaleur est un évaporateur, ce fluide est un fluide frigorigène destiné à échanger de la chaleur avec un flux d'air pour le refroidir en vue de son admission dans l'habitacle d'un véhicule automobile. Dans les dispositifs de raccordement connus du type précité, le tube de circulation de fluide est emmanché dans l'extré- mité cylindrique de la tubulure, puis la bague de serrage est engagée axialement autour de la tubulure pour assurer le serrage et le sertissage de cette bague autour de la tubulu- re. Cette action de serrage se traduit par une déformation radiale de la tubulure et du tube qui se trouvent ainsi assemblés par sertissage de façon permanente. La bague de serrage utilisée est habituellement une bague en aluminium de profil particulier qui permet d'assurer un serrage radial progressif à mesure qu'elle est déplacée axialement autour de la tubulure. Cependant, il peut arriver, dans certaines circonstances, que l'action de serrage exercée par la bague ne soit pas réguliè- re, ce qui peut conduire à des déformations incontrôlées de la tubulure et/ou du tube et, le cas échéant, à des fuites du fluide au niveau du raccordement entre la tubulure et le tube. L'invention a essentiellement pour but de surmonter cet inconvénient. Elle propose en conséquence un dispositif de raccordement du type défini en introduction, lequel comprend un manchon intercalaire comportant une première partie cylindrique propre à être emmanchée autour de l'extrémité cylindrique de la tubulure et une seconde partie cylindrique propre à s'étendre dans le prolongement de l'extrémité cylindrique de la tubulure, et dans lequel la bague de serrage est propre à être engagée et serrée autour de la seconde partie cylindri- que du manchon pour assurer le sertissage de cette seconde partie cylindrique autour du tube préalablement introduit dans cette seconde partie cylindrique et dans l'extrémité cylindrique de la tubulure. L'adjectif "cylindrique" est utilisé présentement dans son acception courante o il désigne un élément cylindrique à section circulaire. Le dispositif de l'invention comporte ainsi un manchon intercalaire de forme étagée qui joue le rôle d'entretoise entre la tubulure et le tube à raccorder. La première partie cylindrique de ce manchon intercalaire s'adapte autour de l'extrémité cylindrique de la tubulure, tandis que la seconde partie cylindrique du manchon vient prolonger l'extrémité cylindrique de la tubulure et assurer les fonctions exercées jusqu'à présent par cette extrémité cylindrique de la tubulure. En effet, cette seconde partie cylindrique du manchon intercalaire reçoit intérieurement le tube et reçoit exté- rieurement la bague de serrage. Par conséquent, lors du serrage exercé par la bague de serrage, c'est le manchon intercalaire qui est déformé et non pas la tubulure. Par consequent, si une déformation incontrô- lée est impartie à la seconde partie cylindrique du manchon intercalaire, elle ne pourra donner lieu à des fuites éven- tuelles, puisque l'étanchéité est assurée entre le tube et l'extrémité cylindrique de la tubulure, qui elle n'est pas déformée. Selon une autre caractéristique de l'invention, la première partie cylindrique du manchon intercalaire possède un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre extérieur de l'extrémité cylindrique de la tubulure. Cela permet un emmanchement doux, ou éventuellement légère- ment en force, du manchon intercalaire autour de l'extrémité cylindrique de la tubulure. Avantageusement, la seconde partie cylindrique du manchon intercalaire possède un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre intérieur de l'extrémité cylindrique de la tubulure. Cette caractéristique contribue au bon emmanchement du tube successivement à l'intérieur de la seconde partie cylindrique du manchon intercalaire et à l'intérieur de l'extrémité cylindrique de la tubulure. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la seconde partie cylindrique du manchon intercalaire possède un diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre extérieur de l'extrémité cylindrique de la tubulure. Cette caractéristique permet notamment d'utiliser les mêmes bagues de serrage que celles qui seraient utilisées sans utilisation du manchon intercalaire. De préférence, la première partie cylindrique et la seconde partie cylindrique du manchon intercalaire sont raccordées par un épaulement annulaire intérieur formant butée pour l'emmanchement du manchon intercalaire autour de l'extrémité cylindrique de la tubulure. Egalement, et selon une autre caractéristique préférentielle, la première partie cylindrique et la seconde partie cylindri- que du manchon intercalaire sont raccordées par un épaulement annulaire extérieur formant butée pour l'engagement de la bague de serrage autour de la seconde partie cylindrique du manchon intercalaire. L'invention prévoit également que le manchon intercalaire comporte un placage de brasure prévu au moins sur la face intérieure de la première partie cylindrique du manchon intercalaire pour permettre le brasage de ce manchon autour de la tubulure de l'échangeur de chaleur. La première partie cylindrique du manchon intercalaire se termine avantageusement par une collerette propre à venir en butée contre un appui lors de l'engagement de la bague de serrage autour de la seconde partie cylindrique du manchon intercalaire. Ainsi, le déplacement axial de la bague de serrage peut être assuré par un outillage approprié comprenant deux appuis venant en butée respectivement contre la bague de serrage et contre la collerette du manchon intercalaire pour les rapprocher l'un de l'autre. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une vue partielle de côté, et avec arrache- ment, d'un échangeur de chaleur à plaques dont un embout est raccordé à un tube de circulation de fluide par l'intermé- diaire d'un dispositif de raccordement selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe partielle du manchon intercalaire engagé autour de l'extrémité cylindrique de la tubulure de l'échangeur de la figure 1; - la figure 3 est un détail de la figure 1, à échelle agrandie, avant engagement de la bague de serrage; et - la figure 4 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 3 après engagement de la bague de serrage. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un échangeur de chaleur 10 comprenant une multiplicité de plaques 12 empilées les unes contre les autres. Chacune des plaques 12 est formée de deux demi- plaques 14 réunies entre elles par des bords périphériques homologues 16, délimitant un contour fermé, de part et d'autre d'un plan d'assemblage commun de manière à délimiter entre elles une chambre de circulation de fluide. L'échangeur de chaleur comprend en outre une tubulure de raccordement 18 qui peut servir à l'entrée ou à la sortie d'un fluide parcourant l'échangeur de chaleur 10. La tubulure 18 est formée par la réunion de deux coquilles 20 et 22 assemblées entre elles et intercalées dans la pile des plaques 12. La tubulure 18 comprend une extrémité cylindrique 24 reliée à une partie intermédiaire tronconique 26 (figu- re 2). L'extrémité cylindrique 18 comporte un diamètre intérieur d et un diamètre extérieur D. La tubulure 18 est destinée à être raccordée à un tube 28 de circulation de fluide qui comporte, au moins au niveau de son extrémité 30, un diamètre extérieur de valeur sensiblement égale à d. En effet, l'extrémité cylindrique 30 du tube 28 est destinée à être introduite sans frottement, ou éventuel- lement légèrement en force, à l'intérieur de l'extrémité cylindrique 24 de la tubulure 26, jusqu'à ce que l'extrémi- té 30 du tube vienne en butée au niveau du raccordement 32 entre les parties 24 et 26 de la tubulure 18 (figure 2). Le dispositif de raccordement de l'invention comprend un manchon intercalaire 34 que l'on voit le mieux sur la figu- re 2. Ce manchon comprend une première partie cylindrique 36 propre à être emmanchée autour de l'extrémité cylindrique 24 de la tubulure 18 et une seconde partie cylindrique 38, de plus faible diamètre, propre à s'étendre dans le prolongement de l'extrémité cylindrique 24 de la tubulure 18. La première partie cylindrique 36 du manchon possède un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre extérieur D de l'extrémité cylindrique 24 de la tubulure pour permettre leur emmanchement mutuel. Par ailleurs, la seconde partie cylindrique 38 du manchon intercalaire possède un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre intérieur d de l'extrémité cylindrique de la tubulure. Il en résulte que le tube 28 peut être introduit par son extrémité 30 successivement dans la seconde partie cylindri- que 38 du manchon et dans l'extrémité cylindrique 24 de la tubulure, comme on le voit sur la figure 3. Par ailleurs, la seconde partie cylindrique 38 du manchon intercalaire possède un diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre extérieur de l'extrémité cylindrique de la tubulure. Cette caractéristique permet, comme on le verra plus loin, d'utiliser des bagues de serrage standard qui, jusqu'à présent, étaient utilisées pour coopérer directement avec l'extrémité cylindrique 24 de la tubulure. La première partie cylindrique 36 et la seconde partie cylindrique 38 du manchon intercalaire 34 sont raccordées par un épaulement annulaire intérieur 40 (figure 2) formant butée pour l'emmanchement du manchon intercalaire autour de l'extrémité cylindrique de la tubulure. Par ailleurs, les parties cylindriques 36 et 38 précitées sont raccordées par un épaulement annulaire extérieur 42 (figure 2) propre à former butée pour l'engagement de la bague de serrage qui sera décrite plus loin. La première partie cylindrique 36 du manchon 34 se termine par une collerette 44 de forme évasée (figure 2) qui, non seulement, facilite l'emmanchement du manchon intercalaire 34 autour de l'extrémité de la tubulure, mais aussi sert de butée lors du procédé d'assemblage. Le manchon intercalaire 34 comporte un placage de brasure prévu au moins sur la face intérieure de la première partie cylindrique 36 afin de permettre le brasage du manchon intercalaire autour de la tubulure 18 de l'échangeur de chaleur. Ainsi, le manchon intercalaire 34 peut être brasé en même temps que les plaques 12 et les coquilles 20 et 22 dans un four approprié. On a représenté schématiquement en 46 (figure 2) le brasage ainsi formé entre l'extrémité 24 de la tubulure et la partie cylindrique 36 du manchon intercalai- re 34. Pour assurer une liaison permanente entre le tube 28 et la tubulure 18, on utilise une bague de serrage 48 (figure 3) de structure en elle- même connue qui, jusqu'à présent, était utilisée pour coopérer directement avec l'extrémité cylindri- que 24 de la tubulure 18. Cette bague comporte un diamètre d'entrée DE et un diamètre de sortie DS qui sont respectivement supérieur et inférieur au diamètre extérieur D de la partie cylindrique 34 (et donc également de l'extrémité cylindrique 24 de la tubulure). La bague 48 est destinée à être déplacée suivant l'axe X-X du tube 28 (figure 3) pour exercer progressivement un serrage radial et donc un sertissage de la partie cylindrique 34 du manchon intercalaire autour du tube 28. Le déplacement axial relatif de la bague 48 et du manchon 34 est assuré par un outillage représenté schématiquement à la figure 3. Cet outillage comprend un premier appui 50 réalisé sous la forme d'une colonne propre à entourer le tube 28 et terminé par un logement annulaire 52 de forme adaptée à celle de la bague de serrage 48. L'outillage comprend en outre un second appui 54 ménageant une ouverture circulaire 56 pour le passage de la tubulure 18 et propre à prendre appui contre la collerette 44 du manchon 34. Lorsque les deux appuis 50 et 54 sont rappro- chés l'un de l'autre, comme représenté schématiquement par les flèches F sur la figure 3, la bague 48 se rapproche de l'épaulement 42 du manchon et exerce progressivement une action de serrage radial sur la seconde partie cylindrique 38 du manchon 34. Cette action de serrage radial se traduit par une déformation de la partie cylindrique 38 et d'une partie intermédiaire 58 du tube 18, comme montré à la figure 4. Du fait de l'action des appuis 50 et 54, la collerette 54 a tendance à s'aplatir, comme montré aux figures 3 et 4. La bague de serrage 48 peut venir en butée contre l'épaule- ment 42 du manchon ou bien venir à faible distance de cet épaulement, comme montré à la figure 4. Une fois que la bague a été engagée complètement, les appuis et 54 de l'outillage sont enlevés, ce qui permet d'obtenir une liaison définitive entre le tube 28 et la tubulure 18, comme montré aux figures 1 et 4. Il est à noter que la bague de serrage 48 exerce son action de serrage, non pas sur l'extrémité cylindrique 24 de la tubulure 18 comme dans la technique antérieure, mais sur la partie cylindrique 38 du manchon intercalaire 34. Par conséquent, si une déformation incontrôlée apparaît au niveau de la liaison entre la partie cylindrique 38 et le tube 28, cette déformation ne risque pas d'occasionner des fuites, car l'extrémité cylindrique 24 de la tubulure 18 (qui reçoit intérieurement l'extrémité 30 du tube 28) ne subit aucune déformation. Au surplus, cette extrémité cylindri- que 24 est protégée extérieurement par la première partie cylindrique 36 du manchon intercalaire 34. Il en résulte que tous les efforts dus à l'assemblage sont repris par la partie cylindrique 38 du manchon de serrage 34, et non pas par l'extrémité cylindrique 24 de la tubulure 18, comme dans la technique antérieure. Le manchon intercalaire 34 est une pièce simple, facile à réaliser, qui peut être formée par exemple à partir d'alumi- nium ou d'un alliage d'aluminium. De plus, le manchon intercalaire est compatible avec les bagues de serrage utilisées jusqu'à présent pour un raccorde- ment direct entre le tube et la tubulure. Le dispositif de raccordement de l'invention convient tout particulièrement pour la liaison d'un évaporateur à plaques empilées faisant partie d'une installation de climatisation de véhicule automobile et destiné à être parcouru par un fluide frigorigène. Revendications 1. Dispositif de raccordement pour un échangeur de chaleur à plaques, comprenant une tubulure (18) à extrémité cylin- drique (24) propre à être reliée à un tube de circulation de fluide (28) par l'intermédiaire d'une bague de serrage (48), caractérisé en ce qu'il comprend un manchon intercalaire (34) comportant une première partie cylindrique (36) propre à être emmanchée autour de l'extrémité cylindrique (24) de la tubulure (18) et une seconde partie cylindrique (38) propre à s'étendre dans le prolongement de l'extrémité cylindrique (24) de la tubulure (18), et en ce que la bague de serrage (48) est propre à être engagée et serrée autour de la seconde partie cylindrique (38) du manchon intercalaire (34) pour assurer le serrage de cette seconde partie cylindrique autour du tube (28) préalablement introduit dans cette seconde partie cylindrique et dans l'extrémité cylindrique (24) de la tubulure. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie cylindrique (36) du manchon interca- laire possède un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre extérieur (D) de l'extrémité cylindrique (24) de la tubulure (18). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la seconde partie cylindrique (38) du manchon intercalaire (34) possède un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre intérieur (d) de l'extrémité cylindrique (24) de la tubulure (18). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la seconde partie cylindrique (38) du manchon intercalaire (34) possède un diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre extérieur (D) de l'extrémité cylindrique (24) de la tubulure (18). il 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la première partie cylindrique (36) et la seconde partie cylindrique (38) du manchon intercalaire (34) sont raccordées par un épaulement annulaire intérieur (40) formant butée pour l'emmanchement du manchon interca- laire (34) autour de l'extrémité cylindrique (24) de la tubulure (18). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la première partie cylindrique (36) et la seconde partie cylindrique (38) du manchon intercalaire (34) sont raccordées par un épaulement annulaire extérieur (42) formant butée pour l'engagement de la bague de serrage (48) autour de la seconde partie cylindrique (38) du manchon intercalaire (34). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le manchon intercalaire (34) comporte un placage de brasure (46) prévu au moins sur la face intérieure de la première partie cylindrique (36) du manchon intercalaire pour permettre le brasage (46) du manchon inter- calaire (34) autour de la tubulure (18) de l'échangeur de chaleur (10). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la première partie cylindrique (36) du manchon intercalaire (34) se termine par une collerette (44) propre à venir en butée contre un appui (54) lors de l'enga- gement de la bague de serrage (48) autour de la seconde partie cylindrique (38) du manchon intercalaire (34).