Brevet FR2757618A1 — publié le 19980626

échangeur thermique comportant un insert d'alimentation d'entrée cu de sortie, notamment échangeur thermique de véhicule automobile L'invention concerne la technologie des échangeurs de chaleur, notamment pour les véhicules automobiles. On connaît de nombreuses techniques de fabrication des échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles, qu'il s'agisse des radiateurs pour les systèmes de refroidissement moteur su des évaporateurs et des conaenseurs des systèmes de climatisation de l'habitacle du véhicule. Ces échangeurs de chaleur comportent un circuit en norme de serpentin, qui peu ê~ e dans certains cas formé à partir de caissons individuels plats empilés parcourus chacun dans un sens puis dans l'autre par le fluide de refroidissement ou par le réfrigérant, selon un trajet en forme de U. Localement, généralement en partie supérieure aux deux extrémités des branches du U, les caissons sont conformés de manière à définir deux chambres séparées, une pour l'entrée et l'autre pour la sortie du fluide. Les chambres d'entrée des divers caissons communiquent entre elles, de même que les chambres de sortie. L'échangeur est relié au reste du circuit pour l'amenée et pour l'extraction du fluide par l'intermédiaire de pièces appelées "inserts dalimentation*t qui remplacent chacun un caisson à l'endroit des chambres. Par le choix d'une forme de pièce appropriée, l'insert peut communiquer soit avec la chambre immédiatement adjacente de lcririce d'entrée ou de sortie, soit avec la chambre la plus éloignée de celui-ci, selon que l'on veut disposer d'un insert d'entrée cu d'un insert de sortie de fluide. On utilise généralement pour réaliser de tels inserts des ensembles comprenant au moins trois pièces, dont les principales sont différentes selon que l'on veut disposer d'un insert d'entrée ou d'un insert de sortie (on expliquera plus en détail la manière dont sont réalisés les inserts actuels en référence aux figures ' et 2 qui seront décrites par la suite). L'un des buts de I'inventior, est de proposer un échangeur thermique comportant un inser universel d'alimentation d'entrée ou de sortie dont la structure permet de simplifier la réalisation de l'échangeur thermiaue par -réduction du nombre de pièces de chaaue insert, -rationalisation de la gamme d'assemblage, par maximisation du nombre de pièces communes, -assemblage simple, avec un gain corrélatif au niveau du temps et du coût de fabrication de l'échangeur de chaleur. L'insert est, d'une manière en elle-même connue, un insert d'alimentation d'entrée ou de sortie pour un échangeur thermique, notamment un échangeur thermique de véhicule automobile, cet échangeur thermique possédant une pluralité de caissons individuels empilés conformés de manière à définir localement une première chambre, d'entrée ou de sortie de fluide, et une seconde chambre, respectivement de sortie ou d'entrée de fluide, mutuellement juxtaposées et allongées dans la direction d'empilement des caissons, cet insert comprenant un orifice d'entrée ou de sortie de fluide orienté généralement latéralement par rapport à la direction longitudinale des chambres et prolongé à 1'intérieur des chambres par un corps inséré dans l'empilement de caissons, ce corps étant confcrmé à volonté pour mettre en communication de fluide l'orifice soit avec la première chambre, adjacente de lor fice, soit avec la seconde chambre, adjacente de la première chambre et séparée de l'orifice par l'interposition de la première chambre. Selon l'invention, l'insert est composé d'une pièce de base pourvue au niveau du corps d'au moins deux ouvertures susceptibles d'être mises en communication de fluide respectivement avec la première chambre et avec la seconde chambre, et d'un organe séparater propre à isoler les courants de fluide entre l'orifice et la chambre avec laquelle l'orifice ne doit pas être mis en communication de fluide, la forme et la disposition de l'organe séparateur étant choisies de manière à mettre en communication de fluide l'orifice soit avec la première chambre, soit avec la seconde chambre. Selon un certain nombre de caractéristiques subsidiaires avantageuses - la pièce de base est une pièce monobloc, avantageusement realisée par formage d'une ébauche tubulaire. - le corps de l'insert est pourvu de deux groupes de deux ouvertures, chacun des groupes comportant deux ouvertu res en vis-à-vis C. fort..es sur deux parois latérales opposées du corps - l'organe séparateur pour permettre la mise en communi cation de fluide de l'orifice avec la première chambre est en forme de cloison transversale divisant le volume intérieur du corps dans la région située entre les deux ouvertures ou groupes d'ouvertures ; cette cloison transversale est ae préférence mise en place dans le corps par insertion dans une fente latérale ménagée dans l'une des parois latérales de ce dernier - l'organe séparateur pour permettre la mise en communica- tion de fluide de l'orifice avec la seconde chambre est en forme de bague de contournement introduite dans le volume intérieur du corps au niveau de l'ouverture sus ceptible d'être mise en communication de fluide avec la première chambre ; cette bague de contournement est de préférence mise en place dans le corps par emboîtement dans l'ouverture correspondante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée cidessous, faite en référence aux dessins annexés. Les figures 1 et 2 sont des vues en perspective éclatée d'inserts de l'art antérieur, respectivement d'un insert de d'entrée et d'un insert de sortie. Les figures 3 et 4 sont des perspectives éclatées d'inserts selon l'invention, respectivement d'un nsert d'entrée et d'un insert de sortie. Sur les figures 1 et 2, les références 10 et 10' désignent, respectivement, un insert d'entrée de fluide et un insert de sortie de fluide selon l'art antérieur. Ces inserts comportent chacun un élément tubulaire i2 pour l'entrée ou la sortie du fluide, ainsi que deux demi-éléments en tôle emboutie 14, 14 ou 14' 14' servant à faire communiquer l'élément 12 avec l'une des deux chambres adjacentes de l'échangeur de chaleur. Les deux demi-élémer.ts 14, 14 ou 14', 14' sont assemblés par leur rebord périphérique 16, par exemple par sertissage, soudage ou collage, de manière z former un élément creux dont l'une des extrémités (extrémité arrière sur les figures) 18 est fermée et l'extrémité opposée 20 communique avec l'élé- ment 12, qui est fixé par exemple sur une portée cylindrique 22 formée par les pièces 14 ou 1 Chacune des pièces 14 ou 14' possède une ouverture 24 permettant de communiquer avec la chambre de l'échangeur de chaleur adjacente de l'élément 12 (chambre que l'on appellera par la suite "première chambre") et une ouverture 26 permettant de communiquer avec ia chambre (que l'on appellera par la suite "seconde chambre") voisine de la première chambre, c'est-à-dire que la première chambre vient s'interposer entre la seconde chambre et l'élément 12. L'insert d'entrée 10 a pour objet d'amener le fluide dans la seconde chambre. Pour permettre cette amenée sans que les fluides circulant dans la première et la seconde chambre ne se mélangent, l'ouverture 24 de chacune des pièces 14 est ménagé dans un bossage 28 tourné vers l'intérieur de l'élé- ment creux et joint de manière étanche au bossage 28 de l'autre pièce 14, pour permettre la traversée des orifices 24 par le fluide circulant dans la première chambre sans communication avec l'intérieur de l'insert 10 et, au contraire, la mise en communication de la seconde chambre par l'ouverture 26 avec l'élément 12 par contournement des bossages 28, comme on peut le voir clairement sur le dessin de la figure 1. En ce qui concerne l'insert de sortie 10', on cherche à obtenir un fonctionnement inverse, c'est-à-dire une libre traversée de l'insert par le fluide circulant dans la seconde chambre via les ouvertures 26 et une mise en communication de l'élément 12 avec la première chambre, via les ouvertures 24. Pour ce faire, les éléments 14', 14', sont liés entre eux de manière étanche par des surfaces respectives 30 s'étendant selon leur plan de oint, qui entourent les ouvertures 26 et permettent seulement la communIcation de fluide entre l'ouverture 24 et l'élément 42. On notera que les sens de circulation décrits ne sont au'indicatifs et donnés pour l'exemple, et que l'on pourrait aussi bien fonctionner en sens inverses, par exemple avec une extraction de fluide depuis la seconde chambre et une admission du fluide vers la première chambre ; dans ce cas, tous les sens de circulation seraient inversés par rapport aux dessins t l' Insert d'entrée" devenant un insert de sortie", et réciproquement. Comme on peut le constater, chacun des inserts nécessite l'assemblage de trois pièces distinctes (12+14+14 ou 12;14'+ 14'), les pièces 14 et 14' des deux types d'inserts étant deux pièces différentes, donc devant être formées selon deux gammes de fabrication distincte. L'un des buts de la présente inventIon est de proposer une structure d'insert simpl~fiae ! avec réduction du nombre de pièces pour chaque insert et simplification de la gamme de fabrication de chacun des inserts. Les figures 3 et 4 sont homologues des figures 1 et 2, mais pour un insert selon l'invention. On a utilisé sur les figures les mêmes références numériques pour désigner des éléments fonctionnellement semblables, notamment les ouvertures 24 et 26. Les sens de cIrculation du fluide dans la première et dans la seconde chambre sont également les mêmes que sur les figures 1 et 2. L'insert selon l'invention, qu'il s'agisse d'un insert d'entrée 32 ou d'un insert de sortie 32', est réalisé à partir d'un élément unique commun 36, par exemple un élément réalisé par formage d'une ébauche tubulaire. Cet élément monobloc 36 comporte une extrémité ouverte circulaire 38 destinée à permettre la communication avec le reste du circuit auquel l'échangeur de chaleur est relié, et un corps 40 pourvu d'ouvertures 24, 24 et 26, 26 et fermé à l'opposé de l'extrémité 38 par exemple par une cloison 42. Les ouvertures sont ménagées dans des parois latérales planes 43 formées par aplatissement de la paroi tubulaire initiale. On voit que la pièce ronobloc 36 joue le même rôle que les trois pièces 12ri4+14 ou 12+14'+14' des figures 1 et 2. Pour individualiser l'insert en insert d'entrée ou en insert de sortie, on ajoute 7; la pièce monobloc 36 une pièce supplémentaire 44 (figure 3) cu 46 (figure 4) permettant d'assurer la circulation de fluide comme souhaité. Pour l'insert d'entrée (figure 3), la pièce 44 est une bague de contournement insérée à force dans les ouvertures 24 et reliant celles-ci entre elles, ce qui a pour effet d'interdire toute communication de luide entre le volume intérieur de la pièce monobloc 36 et le volume intérieur de ia bague 44 - donc avec la première chambre. Le fluide vient contourner la surface extérieure de la bague 44 dans le volume compris entre cette bague et la paroi intérieure du corps 40, pour aboutir dans la seconde chambre et passer par les ouvertures 26. Dans le cas d'un insert de sortie, comme illustré figure 4, on introduit une cloison 46 par une fente 48 ménagée dans la paroi latérale 43 du corps 40 dans une zone intermédiaire entre les ouvertures 24 et 26. Cette cloison, dont les dimensions sont choisies pour interdire toute communication de fluide entre les ouvertures 24 et 26 - et donc entre la première et la seconde chambre -, vient donc isoler ces chambres en permettant au fluide passant par les ouvertures 26 de circuler dans a seconde chambre sans pour autant perturber l'écoulement du fluide dans la première chambre via les ouvertures 24. Revendications 1. Echangeur thermique comportant un insert d'alimentation d'entrée (32') ou de sortie (32). notamment échangeur thermique de véhicule automobile, cet échangeur thermique possédant une pluralité de caissons individuels empilés conformés de manière à défInir une première chambre, d'entrée ou de sortie de fluide, et une seconde chambre, respectivement de sortie ou d'entrée de fluide, mutuellement juxtaposées et allongées dans la direction d'empilement des caissons, cet insert romrenant un orifice (38) d'entrée ou de sortie de fluide or-enté généralement latéralement par rapport à la direction longitudinale des chambres et prolonge à l'intérieur des chambres par un corps (40) inséré dans l'empilement de caissons, ce corps étant conformé à volonté pour mettre en communication. de fluide l'orifice soit avec la première chambre, adjacent de l'orifice, soit avec la seconde chambre, adjacente de la première chambre et séparée de l'orifice par l'interposition. de la première chambre, caractérisé en ce que l'insert est composé d'une pièce de base (36) pourvue au niveau du corps (40) 9'au moins deux ouvertures (24, 26) susceptibles d'être mises en communication de fluide respectivement avec la première chambre et avec la seconde chambre, et d'un organe séparateur (44, 46) propre à isoler les courants de fluide entre l'orifice et la chambre avec laquelle l'orifice ne doit pas être mis en communication de fluide, la forme et la disposition de l'organe séparateur étant choisies de manière à mettre en communication de fluide l'orifice (38) soit avec la première chambre, soit avec la seconde chambre. 2. Echangeur thermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce de base (36) est une pièce monobloc. 3. Echangeur thermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce de base (36) monobloc est réalisée par formage d'une ébauche tubulaire. 4. Echangeur thermique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps (40) de l'insert est pourvu de deux groupes de deux ouvertures (24, 26), chacun des groupes comportant deux ouvertures en vis-à-vis ormées sur deux parois latérales opposes 43) du corps. 5. Echangeur thermique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe séparateur pour permettre la mise en communication de fluide de l'orifice avec la première chambre est en forme de cloison transversale (46) divisant le volume intérieur au corps riants la région située entre les deux ouvertures ou groupes d'ouvertures (24, 26). 6. Echangeur thermiaue selon la revendication 5, caractérisé en ce que la cloison transversale est mise en place dans le corps par insertion dans une fente latérale (48) ménagée dans l'une des parois latérales (43) de ce dernier. 7. Echangeur thermique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe séparateur pour permettre la mise en communication ae fluide de l'orifice avec la seconde chambre est en forme de bague ae contournement (44) introduite dans le volume intérieur du corps au niveau de l'ouverture (24) susceptible d'être mise en communication de fluide avec la première chambre. 8. Echangeur thermique selon la revendication 7, caractérisé en ce aue la bague de contournement (44) est mise en place dans le corps par emsoitement dans l'ouverture correspondante.