Brevet FR2753783A1 — publié le 19980327

Boîte collectrice pour échangeur de chaleur, en particulier nour circuit de climatisation de véhicule automobile L'invention concerne une boîte collectrice pour un échangeur de chaleur, en particulier pour un circuit de climatisation de véhicule automobile. Un circuit de climatisation de véhicule automobile comprend deux échangeurs de chaleur, à savoir un condenseur et un évaporateur, parcourus tous deux par un fluide frigorigène. Dans le condenseur, le fluide frigorigène passe de l'état de vapeur à l'état de liquide tandis que, dans l'évaporateur, il passe de l'état de liquide à l'état de vapeur. Les échangeurs de chaleur de ce type comprennent une multiplicité de tubes parallèles séparés par des intercalaires pour former un faisceau, dont les deux extrémités sont reliées respectivement à deux boîtes collectrices, ou boîtes à fluide. Des cloisons sont présentes dans l'une et/ou l'autre des boîtes collectrices pour permettre une circulation du fluide frigorigène en plusieurs passes dans le faisceau. La boîte collectrice peut être réalisée en une seule pièce, sous la forme d'une boîte tubulaire, généralement de section circulaire, dans laquelle sont ménagés des trous pour recevoir les extrémités des tubes. Il est connu aussi de réaliser une telle boîte collectrice en deux parties, la boîte ayant le plus souvent une section elliptique. En pareil cas, la boîte collectrice comprend une plaque collectrice et une plaque de fond qui sont assemblées mutuellement par brasage, la plaque collectrice étant munie de trous propres à recevoir les extrémités des tubes d'un faisceau. Ces boîtes collectrices connues ont pour inconvénient d'être encombrantes. En effet, la dimension d'une telle boîte collectrice dans le plan du faisceau est sensiblement égale à celle dans la direction de profondeur du faisceau, cette dernière étant égale au moins à la largeur des tubes augmentée du double de l'épaisseur de la boîte collectrice. L'invention a notamment pour but de diminuer l'encombrement de telles boîtes collectrices dans le plan du faisceau. Elle a également pour but de faciliter la fabrication de ces boîtes collectrices. L'invention propose à cet effet une boîte collectrice, du type comprenant une plaque collectrice et une plaque de fond, comme défini en introduction, dans laquelle la plaque collectrice a une configuration ondulée comportant des ondulations extérieures dans lesquelles sont formés les trous de réception des tubes et des ondulations intérieures situées vers la plaque de fond, et dans laquelle la plaque de fond comprend une paroi de fond qui relie deux parois longitudinales opposées sensiblement parallèles, entre lesquelles s'étend la plaque collectrice. Ainsi, la plaque collectrice est réalisée sous la forme d'une plaque ondulée qui présente des bords longitudinaux ondulés venant prendre appui intérieurement contre les deux parois longitudinales opposées de la plaque de fond, la plaque collectrice et la plaque de fond étant assemblées entre elles par brasage. La plaque collectrice comprend des ondulations extérieures dans lesquelles sont formés les trous de réception des tubes et des ondulations intérieures qui sont situées du côté de la plaque de fond et qui peuvent coopérer avec cette dernière, comme on le verra plus loin. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les ondulations de la plaque collectrice présentent des généra trices parallèles qui s'étendent dans une direction sensiblement perpendiculaire aux parois longitudinales de la plaque de fond. De façon avantageuse, la boîte collectrice comprend au moins une butée propre à assurer un positionnement correct de la plaque collectrice et de la plaque de fond. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, cette butée est réalisée sous la forme d'une nervure longitudinale qui s'étend sur une partie au moins de la longueur de la plaque de fond et contre laquelle viennent en contact une partie des ondulations intérieures de la plaque collectrice. Cette nervure longitudinale est de préférence obtenue par une déformation localisée de la paroi de fond de la plaque de fond, laquelle affecte localement une section transversale ayant sensiblement la forme d'un w. Il en résulte que, sur une partie au moins de la longueur de la boîte collectrice, les ondulations intérieures de la plaque collectrice viennent en appui contre la nervure longitudinale précitée, ce qui permet d'assurer un positionnement mutuel correct. Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi de fond de la plaque de fond comporte localement au moins une nervure transversale propre à servir d'appui à une ondulation intérieure de la plaque collectrice pour former une cloison intermédiaire délimitant deux chambres adjacentes. Ainsi, lorsque la plaque collectrice et la plaque de fond sont brasées mutuellement, la nervure transversale et l'ondulation intérieure précitées forment ensemble une cloison étanche. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la paroi de fond de la plaque de fond comporte deux bords transversaux, c'est-à-dire deux bords d'extrémité, formant chacun une nervure transversale propre à servir d'appui à une ondulation intérieure de la plaque collectrice pour former à chaque fois une cloison d'extrémité. Selon une autre caractéristique de l'invention, la boîte collectrice comprend avantageusement au moins une chambre d'entrée ou de sortie dans laquelle débouche une tubulure traversant une ouverture ménagée dans la paroi de fond de la plaque de fond. Cette paroi de fond est sensiblement plane dans la région de cette ouverture. La plaque collectrice et la plaque de fond sont avantageusement formées à partir d'une tôle métallique, avantageusement en aluminium ou alliage à base d'aluminium, et revêtues d'un alliage de brasure. Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant un faisceau de tubes munis d'intercalaires, ce faisceau étant monté entre deux boîtes collectrices, comme défini ci-dessus. L'échangeur de chaleur de l'invention est avantageusement réalisé sous la forme d'un condenseur propre à être parcouru par un fluide frigorigène. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en élévation, avec arrachement partiel, d'un échangeur de chaleur selon l'invention; - la figure 2 est un détail, à échelle agrandie, de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 2; et - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 2. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un échangeur de chaleur constitué, dans l'exemple, d'un condenseur propre à faire partie d'un circuit de réfrigération de véhicule automobile. L'échangeur de chaleur comprend un faisceau 10 formé d'une multiplicité de tubes 12 parallèles, entre lesquels sont disposés des intercalaires ondulés i4. Les tubes 12 sont des tubes plats" et ont leurs extrémités respectives assemblées à deux boîtes collectrices 16 et 18. La boîte collectrice 18 comporte une tubulure d'entrée 20 communiquant avec une chambre d'entrée 22 et une tubulure de sortie 24 communiquant avec une chambre de sortie 26. La boîte collectrice 18 comporte en outre une chambre intermédiaire 28 située entre la chambre d'entrée 22 et la chambre de sortie 26. Par ailleurs, la boîte collectrice 16 comporte deux chambres 30 et 32 séparées l'une de l'autre. L'échangeur de chaleur de la figure 1 peut être ainsi parcouru par un fluide frigorigène de la façon suivante. Le fluide frigorigène entre dans la chambre d'entrée 22 par la tubulure 20, comme montré par la flèche F1. Il gagne ensuite la chambre 30 par une partie inférieure du faisceau, comme montré par les flèches F2. Ensuite, le fluide frigorigène gagne la chambre intermédiaire 28 par une circulation en sens inverse dans une autre partie du faisceau, comme montré par les flèches F3. Puis, le fluide frigorigène gagne la chambre 32 par une circulation en sens inverse dans une autre partie du faisceau, comme montré par les flèches F4 et, de là, il gagne la chambre de sortie 26 par une circulation en sens inverse, comme montré par les flèches F5. Ensuite, le fluide frigorigène quitte l'échangeur de chaleur par la tubulure 24. Dans l'exemple, l'échangeur de chaleur étant un condenseur, le fluide frigorigène pénètre dans l'échangeur sous forme de vapeur et il est progressivement condensé sous forme de phase liquide par échange de chaleur avec un flux d'air qui balaie le faisceau. On se réfère maintenant à la figure 2 pour décrire la structure de la boîte collectrice 18. Cette dernière est formée de deux parties principales assemblées entre elles par brasage, à savoir une plaque collectrice 34 et une plaque de fond 36. La plaque collectrice 34 est une plaque métallique, avantageusement en aluminium ou en alliage d'aluminium, revêtue sur l'une au moins de ses faces d'un placage de brasure. La plaque collectrice 34 présente une configuration ondulée et elle comporte des ondulations extérieures 38 qui alternent avec des ondulations intérieures 40. Ces ondulations ont des génératrices parallèles qui s'étendent perpendiculairement au plan du dessin (figure 2). Les ondulations extérieures 38 comportent chacune un trou 42 pour la réception d'une extrémité 44 d'un tube 12. Les ondulations intérieures 40 sont situées proches de la plaque de fond 36 et sont dépourvues de trous. La plaque de fond 36 est, comme la plaque collectrice 34, réalisée par emboutissage à partir d'une tôle métallique, avantageusement en aluminium ou à base d'aluminium, revêtue sur l'une au moins de ses faces d'un placage de brasure. La plaque de fond 36 est une plaque bombée qui possède, en section transversale, la forme générale d'un U (figures 3 à 5). La plaque de fond 36 comporte une paroi de fond 46 de forme évolutive qui relie deux parois longitudinales opposées 48 sensiblement parallèles, et entre lesquelles s'étend la plaque collectrice. Les parois longitudinales 48 délimitent entre elles un espace de largeur L qui correspond à la largeur de la plaque collectrice 24, c'est-à-dire à l'étendue des génératrices de cette dernière (figure 3). Ainsi, la plaque collectrice 34 peut être reçue à l'intérieur de la plaque de fond 36, de forme bombée, en sorte que les deux bords longitudinaux 50, de forme crénelée, de la plaque collectrice 34, viennent en butée contre les faces intérieures respectives des parois longitudinales 48 (figures 3 à 5). Comme on le voit sur les figures 2 et 4, la plaque de fond 36 comporte localement une nervure transversale 52 qui est propre à servir d'appui à une ondulation extérieure 40 de la plaque collectrice. Lorsque la plaque de fond et la plaque collectrice sont assemblées entre elles par brasage, la nervure transversale 52 et l'ondulation intérieure 40 qui lui correspond forment toutes les deux une cloison intérieure 54 qui permet de délimiter la chambre intermédiaire 28 et la chambre de sortie 26 précitée. Bien entendu, une cloison similaire est formée pour séparer la chambre intermédiaire 28 et la chambre d'entrée 22. Par ailleurs, la plaque de fond 36 comporte, à chacune de ses extrémités, deux bords transversaux 56 (figures 1 et 2) et 58 (figure 1) propres à coopérer chacun avec une ondulation intérieure 40, ce qui permet de fermer la chambre d'entrée 22 et la chambre de sortie 26. Dans la région correspondant à la chambre de sortie 26, la paroi de fond 46 est sensiblement plane, comme on peut le voir sur les figures 1 et 3. Cette paroi comporte une ouverture circulaire 60 pour la réception de la tubulure de sortie 24. Dans la région qui correspond à la chambre d'entrée 22 et à la chambre intermédiaire 28, la paroi de fond 46 comporte une forme différente, comme on peut le voir sur la figure 2 (à droite) et sur les figures 4 et 5. En effet, cette paroi de fond possède ici une section transversale qui s'apparente à la forme de la lettre w. La paroi de fond 46 comporte une nervure longitudinale 62 qui s'étend sur une partie de la longueur de ia paroi de fond 46 et qui est dirigée du côté de la face ouverte, de forme rectangulaire, que délimite la plaque de fond 36. Cette nervure longitudinale est située à mi-distance des parois longitudinales 48 et elle se raccorde à cette dernière par deux portions de paroi 64 de forme sensiblement semi-circulaire (figures 4 et 5). La nervure longitudinale 62 sert de butée à l'introduction de la plaque collectrice 34 pour assurer un positionnement mutuel correct. En effet, lorsque la plaque collectrice 34 est introduite dans l'ouverture formée par la plaque de fond 36, une partie au moins des ondulations intérieures 40 vient en appui contre la nervure longitudinale 62. Bien entendu, la boîte collectrice 16 est réalisée suivant la même technique de fabrication, à partir d'une plaque collectrice de forme ondulée et d'une plaque de fond de forme bombée, assemblées entre elles par brasage. La différence principale réside dans la forme de la plaque de fond de la boîte collectrice 16, puisque cette dernière ne comporte pas de tubulures et délimite seulement deux chambres dans la boîte collectrice correspondante. L'invention permet de diminuer l'encombrement de la boîte collectrice dans le plan du faisceau de tubes. Elle a aussi pour avantage de permettre la suppression de cloisons qui étaient jusqu'à présent nécessaires pour délimiter les chambres internes de la boîte collectrice. Bien que l'invention ait été décrite plus particulièrement en référence à un condenseur pour un circuit de climatisation de véhicule automobile, elle peut être appliquée à d'autres types d'échangeurs de chaleur, notamment à des évaporateurs pour circuits de climatisation. Revendications 1. Boîte collectrice pour échangeur de chaleur, du type comprenant une plaque collectrice (34) et une plaque de fond (36), et dans laquelle la plaque collectrice (34) est munie de trous (42) propres à recevoir des extrémités de tubes d'un faisceau, caractérisée en ce que la plaque collectrice (34) a une configuration ondulée comportant des ondulations extérieures (38) dans lesquelles sont formés les trous (42) de réception des tubes et des ondulations intérieures (40) situées vers la plaque de fond (36), et dans laquelle la plaque de fond (36) comprend une paroi de fond (46) qui relie deux parois longitudinales opposées (48) sensiblement parallèles, entre lesquelles s'étend la plaque collectrice (34). 2. Boîte collectrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ondulations (38,40) de la plaque collectrice présentent des génératrices parallèles qui s'étendent dans une direction sensiblement perpendiculaire aux parois longitudinales (48) de la plaque de fond (36). 3. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une butée (62) propre à assurer un positionnement correct mutuel de la plaque collectrice (34) et de la plaque de fond (36). 4. Boîte collectrice selon la revendication 3, caractérisée en ce que la butée est réalisée sous la forme d'une nervure longitudinale (62) qui s'étend sur une partie au moins de la longueur de la plaque de fond (36) et contre laquelle viennent en contact une partie des ondulations intérieures (40) de la plaque de fond (36). 5. Boîte collectrice selon la revendication 4, caractérisée en ce que la nervure longitudinale (62) est obtenue par une déformation localisée de la paroi de fond (46) qui affecte localement une section transversale ayant sensiblement la forme de la lettre w. 6. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la paroi de fond (46) de la plaque de fond (36) comporte localement au moins une nervure transversale (52) propre à servir d'appui à une ondulation intérieure (40) de la plaque collectrice (34) pour former une cloison intermédiaire (54) délimitant deux chambres adjacentes (26, 28). 7. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la paroi de fond (46) de la plaque de fond (36) comporte deux bords transversaux d'extrémité (56, 58) formant chacun une nervure transversale propre à servir d'appui à une ondulation intérieure (40) de la plaque collectrice (34) pour former à chaque fois une cloison d'extrémité. 8. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une chambre d'entrée (22) ou de sortie (26) dans laquelle débouche une tubulure (20, 24) traversant une ouverture ménagée dans la paroi de fond (46) de la plaque de fond (36). 9. Boîte collectrice selon la revendication 8, caractérisée en ce que la paroi de fond (46) est sensiblement plane dans la région de l'ouverture (60). 10. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la plaque collectrice (34) et la plaque de fond (36) sont formées à partir d'une tôle métallique, avantageusement en aluminium ou en alliage d'aluminium, et revêtues d'un alliage de brasure. 11. Echangeur de chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un faisceau de tubes (12) munis d'intercalaires (14), le faisceau étant monté entre deux boîtes collectrices (16, 18) selon l'une des revendications 1 à 10. 12. Echangeur de chaleur selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un condenseur propre à être parcouru par un fluide frigorigène.