Brevet FR2769361A1 — publié le 19990409

Boîte collectrice à réservoir intégré pour échangeur de chaleur, en particulier pour un condenseur de réfrigération L'invention concerne une boite collectrice à réservoir intégré destinée à un échangeur de chaleur. Elle s'applique en particulier à une boîte collectrice d'un condenseur propre à faire partie d'un circuit de réfrigéra- tion, parcouru par un fluide frigorigène, par exemple pour une installation de climatisation d'un véhicule automobile. Dans un circuit de réfrigération de ce type, le fluide frigorigène en phase vapeur surchauffée est envoyé, par l'intermédiaire d'un compresseur, vers un condenseur dans lequel il est successivement refroidi ou "désurchauffé", condensé en une phase liquide chaude, puis "sous-refroidi" en une phase liquide froide. Le fluide frigorigène, préalablement condensé et refroidi, est ensuite envoyé, par l'intermédiaire d'un détendeur, vers un évaporateur o il échange de la chaleur avec un flux d'air à envoyer dans l'habitacle du véhicule. Dans cet évaporateur, le fluide frigorigène est transformé en phase vapeur, tandis que le flux d'air est refroidi pour fournir de l'air climati- sé. Le fluide frigorigène en phase vapeur quitte l'évapora- teur pour gagner le compresseur, et ainsi de suite. Le condenseur comprend de façon habituelle un faisceau de tubes à ailettes monté entre deux boîtes collectrices, dont l'une communique avec un réservoir. Dans la Demande de Brevet français No 96 03695, la Demande- resse a proposé un condenseur à réservoir intégré, dans lequel la boîte collectrice et le réservoir sont délimités par un même boîtier. Ce dernier comprend une paroi tubulaire cylindrique et une paroi de séparation disposée à l'intérieur de la paroi tubulaire pour délimiter un compartiment collec- teur et un compartiment réservoir, la paroi tubulaire étant munie de trous espacés pour recevoir les extrémités des tubes d'un faisceau. La paroi de séparation est alors glissée longitudinalement à l'intérieur de la paroi tubulaire et assemblée à cette dernière par brasage pour délimiter le compartiment collec- teur et le compartiment réservoir. Récemment, dans la Demande de Brevet français No 97 00844, la Demanderesse a proposé une autre solution en utilisant une paroi de séparation comportant une âme centrale prolongée par une première région marginale à profil incurvé propre à être appliquée contre l'intérieur de la paroi tubulaire et à être brasée à cette dernière et par une deuxième région marginale propre à être introduite dans une fente longitudinale de la paroi tubulaire et à être brasée à cette dernière. L'invention vient proposer encore une autre solution pour intégrer la boite collectrice et le réservoir dans un même boîtier, afin d'améliorer les opérations de montage et de brasage de la cloison de séparation à l'intérieur de la paroi tubulaire. Elle propose à cet effet une boite collectrice à réservoir intégré pour échangeur de chaleur, du type défini en intro- duction, dans laquelle la paroi de séparation comporte une âme centrale prolongée de part et d'autre par une première région marginale et par une deuxième région marginale ayant des profils adaptés et propres à être appliquées et brasées chacune contre l'intérieur de la paroi tubulaire. Il en résulte que la paroi de séparation est solidarisée à la paroi tubulaire par deux régions marginales ayant des profils adaptés à la conformation intérieure de la paroi tubulaire, ce qui permet une meilleure solidarisation par brasage. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la paroi tubulaire est cylindrique circulaire, tandis que la première et la deuxième région marginale ont chacune un profil cylindrique circulaire. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, la paroi tubulaire comporte une partie cylindrique circulaire et au moins une partie cylindrique plane, tandis que la première et la deuxième région marginale ont respectivement un profil cylindrique circulaire et un profil cylindrique plan. De façon avantageuse, la paroi tubulaire comporte deux bords longitudinaux adjacents, tandis que l'une des régions marginales de la paroi de séparation recouvre les deux bords longitudinaux de la paroi tubulaire. On garantit ainsi un meilleur raccordement et une meilleure étanchéité au niveau de la liaison des bords longitudinaux de la paroi tubulaire. Ces deux bords longitudinaux peuvent être soit des bords francs réunis par leurs tranches respectives, soit encore des bords repliés vers l'extérieur de la boîte collectrice et réunis entre eux. La conformation de la première et de la deuxième région marginale de la paroi de séparation est susceptible de nombreuses variantes. Généralement, la première et la deuxième région marginale ont sensiblement la même étendue. Toutefois, il est possible de les réaliser avec des étendues différentes. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, la première et la deuxième région marginale de la paroi de séparation ont des bords longitudinaux respectifs adjacents. Il en résulte un doublage de la paroi tubulaire dans la région commune avec le réservoir. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'âme centrale de la paroi de séparation comprend une partie de forme cylindrique circulaire. Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant un faisceau de tubes interposé entre une boite collectrice telle que définie précédemment et une autre boîte collectrice. 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 coupe longitudinale d'un condenseur comprenant une boîte collectrice à réservoir intégré selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une vue partielle à échelle agrandie de la figure 2 montrant en détail la boîte collectrice à réservoir intégré; et - les figures 4 à 7 sont des vues analogues à celles de la figure 3 pour d'autres formes de réalisation de l'invention. On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2 qui représentent un condenseur destiné à faire partie d'une installation de climatisation de véhicule automobile. Le condenseur comprend un faisceau 10 formé d'une multipli- cité de tubes plats parallèles 12 entre lesquels sont disposés des intercalaires 14 de forme générale ondulée, formant ailettes d'échange de chaleur. Le faisceau 10 est monté entre une boîte collectrice tubu- laire 16 et un boîtier tubulaire 18. La boîte collectrice 16 possède une section transversale circulaire et elle est munie d'une tubulure d'entrée 20 et d'une tubulure de sortie 22 pour un fluide frigorigène. Les tubulures 20 et 22 sont reliées à un bloc de connexion 24 destiné à être raccordé aux autres composants de l'installation de climatisation. La boîte collectrice 16 est munie de deux parois d'extrémités 26 et 28 et de deux cloisons intérieures 30 et 32, ce qui permet de délimiter trois compartiments communiquant avec des tubes du faisceau. Le boîtier tubulaire 18 (figures 1, 2 et 3) comprend une paroi tubulaire 34 de forme cylindrique circulaire ayant un centre C (figure 3). La paroi tubulaire 34 loge intérieurement une paroi de séparation 36 (figures 1 à 3) destinée à délimiter un compartiment collecteur 38 et un compartiment réservoir 40. Le compartiment collecteur 38 communique avec les tubes du faisceau grâce à des trous espacés 42 prévus dans la paroi tubulaire pour recevoir les extrémités des tubes. Le boîtier tubulaire 18 est fermé en partie inférieure par une paroi d'extrémité 44 et en partie supérieure par une paroi d'extrémité 46 délimitant une ouverture pour l'intro- duction d'une cartouche amovible 48 contenant un filtre et un produit desséchant, cette cartouche s'étendant longitudinale- ment à l'intérieur du compartiment réservoir 40. Le compartiment collecteur 46 est divisé par des cloisons partielles 50 et 52 (figure 1). Le fluide frigorigène sous forme de phase vapeur surchauffée est envoyé, par l'intermédiaire d'un compresseur (non représenté) à la tubulure d'entrée 20. Puis le fluide frigorigène circule dans le condenseur suivant un trajet en quatre passes parallèles, comme représenté par les flèches. Ce fluide est successivement refroidi ou "désurchauffé", condensé en une phase liquide chaude, puis "sous-refroidi" en une phase liquide froide, avant de quitter le condenseur par la tubulure de sortie 22. Le compartiment réservoir 40 communique avec le compartiment collecteur 38 et permet de compenser les variations de volume du fluide frigorigène à l'intérieur du condenseur. On se réfère maintenant plus particulièrement à la figure 3 pour décrire la structure du boîtier tubulaire 18, formant boite collectrice à réservoir intégré. La cloison de séparation 36 comporte une âme centrale 54 reliée à deux régions marginales 56 et 58 ayant chacune un profil cylindrique circulaire adapté pour venir épouser étroitement la forme intérieure de la paroi tubulaire 34. Cette dernière est formée par roulage d'une feuille métalli- que et réunion de ses bords longitudinaux 60 et 62. Les régions marginales 56 et 58 ont sensiblement la même étendue, c'est-à-dire qu'elles s'étendent sur sensiblement le même intervalle angulaire. La région marginale 56 est disposée de manière à s'étendre de part et d'autre des bords longitudi- naux 60 et 62 de la paroi tubulaire afin de les recouvrir. L'âme 54 de la paroi 36 comprend une partie centrale 64 de forme cylindrique circulaire et deux parties radiales 66 et 68 qui aboutissent aux deux régions marginales 56 et 58. Les parties radiales 66 et 68 sont situées dans le prolongement du centre C de la paroi tubulaire 34. La paroi de séparation 36 est glissée à l'intérieur de la paroi tubulaire 34, puis brasée à cette dernière dans une position telle que les deux régions marginales 56 et 58 viennent s'appliquer étroitement contre la partie intérieure de la paroi tubulaire 34. Il en résulte une meilleure solidarisation par brasage. En outre, comme la région marginale 56 vient chevaucher les bords longitudinaux 60 et 62 de la paroi tubulaire 34, il en résulte une meilleure étanchéité. Dans la forme de réalisation de la figure 4, les régions marginales 56 et 58 de la paroi de séparation 36 ont des étendues différentes, la région marginale 58 s'étendant sur un intervalle angulaire supérieur à celui de la région marginale 56, de manière à recouvrir les bords longitudinaux et 62 de la paroi tubulaire 34. Dans la forme de réalisation de la figure 5, la paroi tubulaire 34 comporte une partie cylindrique circulaire 70 et deux parties cylindriques planes 72 et 74, ces deux dernières formant entre elles un angle d'environ 90 . Dans la partie cylindrique plane 72 sont formées les fentes 42 servant à recevoir les extrémités des tubes. La région marginale 56 est de forme cylindrique circulaire et vient s'appuyer contre l'intérieur de la paroi tubulaire 34 en chevauchant les bords 60 et 62. Par contre, la région marginale 58 présente un profil cylindrique plan et vient s'appliquer contre la partie cylindrique plane 74. Dans la forme de réalisation de la figure 6, la paroi tubulaire comprend deux parties 34 et 34' de forme cylindri- que semi-circulaire, reliées entre elles par des bords longitudinaux 60 et 62, et 60' et 62'. Les deux régions marginales 56 et 58 ont des étendues différentes et se rejoignent bout à bout. La région marginale 56 présente une étendue nettement supérieure à celle de la région marginale 58. Elle présente des bords longitudinaux respectifs 76 et 78 réunis bout à bout. Il en résulte que la paroi 34 est doublée dans la région du compartiment réservoir 40. La forme de réalisation de la figure 7 est proche de celle de la figure 3, la principale différence résidant dans le fait que la paroi tubulaire 34 présente deux bords 80, 82 repliés vers l'extérieur de la boite collectrice et réunis entre eux. Là encore, la région marginale 56 de la paroi de séparation 36 recouvre les deux bords 80 et 82. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemple et s'étend à d'autres variantes. Ainsi, la paroi tubulaire 34 peut présenter des formes cylindriques non circulaires. Les régions marginales de la paroi de séparation auront à chaque fois un profil adapté. De plus, bien que l'invention ait été décrite en référence particulière à un condenseur, elle peut s'appliquer à d'autres types d'échangeurs de chaleur. Revendications 1. Boîte collectrice à réservoir intégré pour échangeur de chaleur, comprenant une paroi tubulaire cylindrique (34) et une paroi de séparation (36) disposée à l'intérieur de la paroi tubulaire pour délimiter un compartiment collecteur (38) et un compartiment réservoir (40), la paroi tubulaire (34) étant munie de trous espacés (42) pour recevoir les extrémités des tubes (12) d'un faisceau (10), caractérisée en ce que la paroi de séparation (36) comporte une âme centrale (54) prolongée de part et d'autre par une première région marginale (56) et par une deuxième région marginale (58) ayant des profils adaptés et propres à être appliquées et brasées chacune contre l'intérieur de la paroi tubulaire (34). 2. Boîte collectrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi tubulaire (34) est cylindrique circulaire, et en ce que la première et la deuxième région marginale (56, 58) de la paroi de séparation (36) ont chacune un profil cylindrique circulaire. 3. Boîte collectrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi tubulaire (34) comporte une partie cylindrique circulaire (70) et au moins une partie cylindri- que plane (72, 74) et en ce que la première et la deuxième région marginale (56, 58) ont respectivement un profil cylindrique circulaire et un profil cylindrique plan. 4. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la paroi tubulaire (34) comporte deux bords longitudinaux adjacents (60, 62; 80, 82) et en ce que l'une des régions marginales (56) de la paroi de séparation (36) recouvre les deux bords longitudinaux de la paroi tubulaire. 5. Boîte collectrice selon la revendication 4, caractérisée en ce que les deux bords longitudinaux (60, 62) de la paroi tubulaire sont des bords francs réunis par leurs tranches respectives. 6. Boite collectrice selon la revendication 4, caractérisée en ce que les deux bords longitudinaux (80, 82) de la paroi tubulaire sont des bords repliés vers l'extérieur de la boite collectrice et réunis entre eux. 7. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la première et la deuxième région marginale (56, 58) de la paroi de séparation ont sensiblement la même étendue. 8. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la première et la deuxième région marginale (56, 58) de la paroi de séparation ont des étendues différentes. 9. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la première et la deuxième région marginale (56, 58) de la paroi de séparation ont des bords longitudinaux respectifs adjacents (76, 78). 10. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'âme centrale (54) de la paroi de séparation comprend une partie de forme cylindrique circulai- re. 11. Echangeur de chaleur comprenant un faisceau (10) de tubes (12) interposé entre une boîte collectrice (18) selon l'une des revendications 1 à 10 et une autre boîte collec- trice (16).