Brevet FR2782553A1 — publié le 20000225

L'invention concerne un évaporateur pour une installation de réfrigération à compression, en particulier pour une installation de climatisation de véhicule automobile, comprenant plusieurs plaques rassemblées en une pile, qui constituent des éléments tubulaires et sont composées chacune de deux tôles qui enferment une cavité entre elles et sur lesquelles il est prévu, à proximité d'au moins une extrémité des plaques, un embouti destiné à s'appliquer contre la plaque adjacente, et muni d'ouvertures pour le passage du fluide réfrigérant, cependant qu'aux tôles des plaques terminales de la pile, sont fixés des éléments de raccordement possédant un côté plat dirigé vers les tôles et un évidement prévu dans ce côté et des nervures disposées dans chaque intervalle entre deux plaques adjacentes. Dans le document EP 0 590 306 A1, on décrit un évaporateur pour une installation de climatisation de véhicule automobile. Cet évaporateur est composé d'une pile de plaques assemblées, chaque plaque étant composée de deux tôles superposées, qui enferment une cavité entre elles et forment ainsi des éléments tubulaires. Les plaques sont munies à une de leurs extrémités d'emboutis au droit desquels les plaques adjacentes viennent s'appliquer. Dans ces emboutis se trouvent des ouvertures pour le passage du fluide réfrigérant d'une plaque à la suivante. Sur les plaques terminales de la pile, se trouvent des éléments de raccordement pour une conduite d'arrivée du fluide réfrigérant et pour une conduite de retour du gaz chaud, et, à ces éléments de raccordement, sont soudés des tubes de raccorde- ment dont les extrémités libres sont munies de mamelons de raccordement pour d'autres conduites tubulaires. Dans l'évaporateur connu, la pile composée de plaques, avec des nervures ondulées interposées, est munie de tôles latérales et de pièces de raccordement et ensuite brasée. Dans une nouvelle opération de brasage, les tubes de raccordement doivent être brasés dans les éléments de raccordement, ce qui nécessite un nouveau chauffage des éléments de raccordement. Ce travail exécuté en plusieurs étapes ne conduit pas seulement à un accroissement de la dépense de temps mais, en supplé- ment, il peut aussi conduire à une détérioration de la structure de la matière et des assemblages brasés entre élément de raccordement et plaque terminale. La présente invention a pour but de créer un évaporateur du genre en question qui puisse être fabriqué plus économiquement. Ce problème est résolu par un évaporateur caractérisé en ce que les éléments de raccordement sont constitués par des segments déformés d'un tube de raccordement qui se prolonge jusqu'à une collerette d'un détendeur, le tube de raccordement étant formé en une seule pièce, y compris l'élément de raccordement, et étant assemblé à la collerette par une liaison mécanique. Les avantages essentiels de l'invention résident dans le fait que l'évaporateur, y compris les tubes de raccordement, peut être réalisé en un brasage complet et qu'on évite toute zone d'assemblage de tronçons de tubes entre la pièce de raccordement et la collerette du détendeur. Les extrémités libres des tubes de raccordement sont assemblés à la collerette par une liaison mécanique, de sorte qu'aucun autre traitement thermique n'est nécessaire. Selon un perfectionnement préféré de l'invention, il est prévu dans la collerette recevant le détendeur deux perçages échelonnés destinés à recevoir les extrémités des tubes de raccordement, un segment élargi radialement se trouvant sur le côté dirigé vers le détendeur. Grâce à l'échelonnement, on peut réaliser un assemblage par sûreté de forme entre la collerette et le tube de raccordement. Les tubes de raccordement sont avantageusement fixés dans la collerette par élargissement radial, c'està- dire que l'extrémité du tube est épanouie et est appuyée à joint étanche contre la paroi intérieure du percage par une pression radiale. Dans un mode préféré, il est prévu deux échelons dans chaque percage, de sorte qu'au total trois segments de perçage sont formés dans chaque perçage. Grâce aux plusieurs segments et échelons de perçages, I'étanchéité de I'assemblage peut être garantie, même dans des conditions de pression extrêmes. Le segment central de chaque perçage représente de préférence à peu près la moitié de la longueur totale du perçage considéré de la collerette. Pour tenir compte de la différence des volumes du fluide réfrigérant en amont et en aval de l'évaporateur, qui résulte de la modification de l'état physique, les tubes de raccordement présentent des sections différentes, le tube de raccordement servant de conduite d'aspiration possédant au moins à peu près 1,5 fois la section de l'autre tube de raccordement. Par ailleurs, il est avantageux que l'ouverture servant d'entrée du fluide réfrigérant dans l'évaporateur possède une plus petite section que l'ouverture de la sortie du gaz chaud. Les évidements ménagés dans les éléments de raccordement sont avantageusement adaptés à la forme de l'ouverture et les évidements et ouvertures sont de préférence superposables entre eux. La forme des ouvertures et évidements peut être fonction des conditions de place données, et il peut être considéré comme judicieux que l'ouverture prévue pour l'entrée du fluide réfrigérant soit constituée par un trou allongé possédant des bords latéraux parallèles et que l'ouverture prévue pour la sortie du gaz chaud possède sensiblement la forme d'un rectangle. Les éléments de raccordement doivent être fermés à leur extrémité extérieure et il est considéré comme avantageux d'emmancher dans l'extrémité frontale ouverte de l'élément de raccordement des plaques recouvertes de brasure qui sont brasées les unes aux autres, de sorte qu'on obtient une fermeture étanche au fluide réfrigérant. Pour positionner exactement l'élément de raccordement sur la plaque considérée, il est avantageux de munir l'ouverture de la plaque d'un collet qui s'engage dans l'évidement de l'élément de raccordement. Grâce à cette prise par sûreté de forme, l'élément de raccordement est positionné exactement jusqu'à l'exécution du brasage. Selon une autre caractéristique de l'invention, les tubes de raccordement, y compris les éléments de raccordement, présentent chacun une longueur d'au moins 150 mm. Selon une autre caractéristique de l'invention, les extrémités des tubes de raccordement présentent un profil de raccordement, par exemple sous la forme d'une moulure, pour une soupape. Un exemple de réalisation de l'invention est expliqué plus en détail ciaprès en regard du dessin. Sur le dessin la Figure 1 montre un évaporateur de fluide réfrigérant d'une installation de climatisation de véhicule automobile par une vue sur le côté frontal qui reçoit l'air, la Figure 2 est une vue prise dans le sens de la flèche II de la Figure 1, la Figure 3 est une vue prise selon la flèche III de la Figure 1, la Figure 4 est une coupe d'une collerette de raccordement, la Figure 5 est une vue d'un bloc évaporateur prise selon la flèche V de la Figure 1, sans tube de raccordement, la Figure 6 est une vue du bloc évaporateur selon la flèche VI de la Figure 1, la Figure 7 montre un tube de raccordement servant de conduite d'aspiration, la Figure 8 est une vue selon la flèche VIII de la Figure 7, la Figure 9 est une vue selon la flèche IX de la Figure 7, la Figure 10 montre un tube de raccordement servant d'amenee du fluide réfrigérant, la Figure 11 est une représentation agrandie du détail IX de la Figure 10, la Figure 12 est une vue du côté frontal XII de la Figure 10, la Figure 13 est une vue à plat d'une tôle de la plaque terminale, la Figure 14 est une coupe selon la ligne XIV-XIV de la Figure 13, la Figure 15 est une représentation agrandie du détail XV de la Figure 14, mais en coupe à travers l'ouverture, la Figure 16 montre une variante de réalisation de la Figure 15. Sur les Figures i à 3, on a représenté un évaporateur complet 1 pour une installation de réfrigération à compression en différentes vues, à savoir, sur la Figure 1, le côté frontal qui reçoit l'air, sur la Figure 2, une vue de dessus et, sur la Figure 3 une vue de côté. L'évaporateur 1 est composé de plaques 2 empilées, chaque plaque 2 étant composée de deux tôles 4, 5 appliquées l'une contre l'autre. Ces tôles 4, 5 renferment des cavités entre elles et forment de cette façon des éléments tubulaires qui sont parcourus par le fluide réfrigérant. Comme on le voit sur la Figure 1, à une extrémité des plaques 2, les tôles 4, 5 (Figure 2) sont munies d'emboutis 6, 7 au niveau desquels les plaques 2 mutuellement adjacentes entrent en contact mutuel. Les plaques disposées chacune à une extrémité de la pile sont désignées par les signes de référence 8 et 9 sur la Figure 1. Elles diffèrent des plaques 2 par le fait qu'elles présentent sur le côté extérieur des tôles qui ne sont pas munies des emboutis d'extrémité des autres plaques 2. Entre les plaques 2 de la pile de plaque, sont disposées des nervures 3 qui sont assemblées aux plaques 2 par brasage et servent ainsi, d'une part à améliorer la transmission de la chaleur et, d'autre part, à donner aux plaques appui les unes contre les autres. Les nervures sont de préférence constituées par des nervures ondulées ou à âme pleine. À chacune des plaques extérieures 8 et 9 est associée une tôle de fermeture 10 qui s'étend parallèlement à sa plaque adjacente 8 ou 9 et une nervure 3 est également agencée entre cette tôle et la plaque 8, 9. Les tôles de fermeture 10 s'étendent sur la hauteur de la plaque, à l'exception de la région de l'extrémité des plaques 2 qui est munie d'emboutis. Les tôles de fermeture 10 présentent une nervure raidisseuse 11 dans leur extension longitudinale (Figures 1 et 3). Cette nervure raidisseuse 11 peut être formée par une moulure pratiquée dans la tôle de fermeture 10. Comme le montrent les Figures 1 à 3, l'évaporateur 1 est muni de tubes de raccordement 12 et 13 dont les extrémités qui sont éloignées de la pile de plaques sont enfilées dans une collerette 14. Les tubes de raccordement 12 et 13 présentent des éléments de raccordement mis en forme 15 et 16 qui, selon la Figure 1, présentent une surface d'appui plane pour s'assembler aux plaques terminales 8 et 9 et s'étendent parallèlement à la direction L de l'écoulement de l'air (Figures 2 et 3) au-dessous des tôles de fermeture 10. Tous les éléments constitutifs de l'évaporateur 1, à l'exception de la collerette 14, sont brasés les uns aux autres en une seule étape de travail. La collerette 14 prévue pour le raccordement d'un détendeur présente une surface de collerette 17 munie d'un perçage taraudé 18 prévu dans la région centrale de la surface de collerette 17 pour la fixation du détendeur. Par ailleurs, il est prévu dans la collerette 14 deux perçages échelonnés 19 et 20 qui servent pour recevoir les extrémités libres 12', 13' des tubes de raccordement 12 et 13. Comme ceci ressort clairement des Figures 1 à 3, le tube de raccordement 13 servant de conduite d'aspiration présente un beaucoup plus grand diamètre que le tube de raccordement 12 qui achemine le fluide réfrigérant, de sorte qu'on tient ainsi compte de la différence d'état physique du fluide réfrigérant entre le côté d'entrée et le côté de sortie de l'évaporateur. La Figure 4 montre une coupe de la collerette 14 avec les extrémités 12', 13' des tubes de raccordement 12 et 13 logés dans cette collerette. Cette coupe de la collerette 14 fait ressortir que les perçages 19 et 20 sont des perçages échelonnés, chacun de ces perçages présentant deux échelons 21, 21' et 22, 22', de sorte qu'il se forme trois segments de perçages 23, 24, 25 pour l'un et 26, 27, 28 pour l'autre. Les segments de perçages 23, 26 qui sont éloignés de la surface 17 de la collerette présentent le plus petit diamètre, auquel fait suite un segment de perçage central 24, 27 possédant un diamètre agrandi radialement. En position adjacente à la surface 17 de la collerette se trouve le segment de perçage 25, 28 qui possède la plus grande dimension radiale. Comme on peut le voir sur la Figure 4, les segments centraux 24, 27 des perçages ont une beaucoup plus grande dimension axiale que les autres segments des perçages, le segment central 24 du perçage possédant une longueur axiale qui correspond à peu près à la moitié de la longueur totale du perçage 19 ou 20. Les extrémités 12', 13' des tubes sont fixées et montées à joint étanche dans les perçages 19, 20 par voie exclusivement mécanique, ce qui est obtenu par élargissement radial dans les segments 24, 25 et 27, 28 respectivement des perçages. Sous l'effet de cet épanouissement, la paroi du tube s'applique avec une pression radiale contre la paroi intérieure des perçages 19, 20, les échelons 21, 21' et 22, 22' respectivement produisant un assemblage par sûreté de forme s'opposant au déplacement axial ou à l'extraction des extrémités 12', 13' des tubes et contribuant par ailleurs à améliorer l'étanchéité. Entre les perçages 19, 20, se trouve un perçage taraudé 18 destiné à la fixation du détendeur. Dans une variante de réalisation de la fixation des extrémités 12', 13' des tubes dans la collerette 14, I'étanchéité est produite par une bague torique intercalée entre l'extrémité de tube et la paroi intérieure des perçages 19, 20 dans la région de l'échelonnement. Dans ce cas, l'élargisse- ment radial sert exclusivement à l'immobilisation mécanique. La Figure 5 montre une vue d'un bloc évaporateur prise dans le sens de la flèche V de la Figure 1, sans tubes de raccordement. Ici, la tôle de fermeture 10 s'étend du bord supérieur de l'évaporateur jusqu'à la région o la plaque terminale 8 est prévue pour recevoir l'élément de fermeture 15 représenté sur la Figure 3. Dans cette région, la plaque terminale 8 est munie d'une ouverture 29 pour l'entrée du fluide réfrigérant, de sorte que le fluide réfrigérant qui arrive à l'évaporateur 1 dans le tube de raccordement 12 peut être acheminé aux plaques 2 (voir Figure 1). Comme la Figure 5 le montre, l'ouverture 29 destinée à l'entrée du fluide réfrigérant est réalisée sous la forme d'un trou allongé possédant des bords latéraux parallèles 29', 29". La Figure 6 montre une vue du bloc évaporateur dans le sens de la flèche VI de la Figure 1, ici aussi sans tubes de raccordement. Cette représentation est analogue à celle de la Figure 5, sauf qu'au bord inférieur, la tôle de fermeture 10 est d'une configuration différente. À la surface de la plaque terminale 9 qui n'est pas recouverte par la tôle de fermeture 10 est fixé l'élément de raccordement 16 représenté sur la Figure 1, à travers lequel le fluide réfrigérant vaporisé, ce qu'on appelle le gaz chaud, est envoyé au détendeur en passant par le tube de raccordement 13 qui sert de conduite d'aspiration. Une ouverture 30 qui possède sensiblement la forme d'un rectangle sert à faire sortir le gaz chaud de la plaque terminale 9 pour le faire entrer dans la pièce de raccordement qui y est fixée. Les Figures 7, 8 et 9 montrent différentes vues du tube de raccordement 13 servant de conduite d'aspiration. Ici, l'élément de raccor- dement 16 est formé en une seule pièce avec le tube de raccordement 13 et il déformé pour prendre une section sensiblement rectangulaire, de sorte qu'on obtient une surface de portée plate 16' pour la liaison avec la plaque terminale 9. Comme le montre la Figure 9, il est prévu, sur le côté plat 16' de l'élément de raccordement 16, un évidement 31 dont la forme correspond à l'ouverture 30 de la plaque terminale 9. Si l'ouverture 30 est munie d'un collet dirigé vers l'élément de raccordement 16, l'évidement 31 est dimensionné de manière que le collet s'engage dans l'évidement. La Figure 10 montre le tube de raccordement 12 servant de conduite d'amenée du fluide réfrigérant, et qui comprend un élément de raccordement 15 formé sur lui. Cet élément de raccordement 15 est de forme sensiblement rectangulaire, selon la représentation de la Figure 12, de sorte qu'on obtient une surface de portée plane 15' pour l'assemblage avec la plaque terminale 8. À cette surface 15, est prévu un évidement 32 qui correspond par sa forme à l'ouverture 29 réalisée sous la forme d'un trou allongé, de sorte que cet évidement 32 vient en cdoïncidence avec l'ouverture 29 lors de l'assemblage de l'évaporateur. Le détail XI de la Figure 10 est représenté agrandi sur la Figure 11. On peut en déduire clairement qu'à côté de l'extrémité de l'élément de raccordement 15 est emboîtée dans cet élément une plaque 33 qui est assemblée à la surface périphérique intérieure de l'élément de raccorde- ment 15 par continuité de matière lors du brasage de l'évaporateur, ce qui isole le volume intérieur de l'élément de raccordement 15 de l'extérieur à joint étanche au fluide réfrigérant. La Figure 13 montre une vue à plat d'une tôle 35 de la plaque terminale qui présente, à proximité de l'extrémité de sa dimension longitudi- nale, l'ouverture 29 qui est munie d'un collet 34. À l'autre extrémité de la dimension longitudinale, des pattes 36 redressées perpendiculairement sont prévues directement au bord de la tôle, ce qui ressort de la Figure 14. La Figure 14 montre aussi le collet 34 qui fait saillie sur le plan de la tôle dans le même sens que les pattes 36. La Figure 15 montre une représentation agrandie de la coupe prise à travers l'ouverture 29 en forme de trou allongé munie du collet 34. En variante, le trou allongé 29 peut aussi être réalisé sans collet, comme ceci est représenté dans l'exemple de la Figure 16, dans lequel la tôle 35 est entièrement plate dans la région qui entoure l'ouverture 29. Dans l'évaporateur selon l'invention, I'élargissement de l'extrémité 12', 13' du tube dans la collerette 14 peut être réalisé beaucoup mieux en ce qui concerne la précision, la déformation de la matière et la surface parce que, sous l'effet de l'échauffement dans le four, la matière des tubes a ensuite de meilleures propriétés de déformation, c'est-à-dire qu'elle est plus molle. Ceci est particulièrement avantageux pour les sièges des bagues toriques. REVENDICATIONS 1. Évaporateur pour une installation de réfrigération à compression, en particulier pour une installation de climatisation de véhicule automobile, comprenant plusieurs plaques (2) rassemblées en une pile, qui constituent des éléments tubulaires et sont composées chacune de deux tôles (4, 5) qui enferment une cavité entre elles et sur lesquelles il est prévu, à proximité d'au moins une extrémité des plaques (2), un embouti (6, 7) destiné à s'appliquer contre la plaque (2) adjacente, et muni d'ouvertures pour le passage du fluide réfrigérant, cependant qu'aux tôles (35) des plaques terminales (8, 9) de la pile, sont fixés des éléments de raccordement (15, 16) possédant un côté plat (15', 16') dirigé vers les tôles (35) et un évidement (31, 32) prévu dans ce côté, et des nervures (3) disposées dans chaque intervalle entre deux plaques (2, 8, 9) adjacentes, caractérisé en ce que les éléments de raccordement (15, 16) sont constitués par des segments déformés d'un tube de raccordement (12, 13) qui se prolonge jusqu'à une collerette (14) d'un détendeur, le tube de raccordement (12, 13) étant formé en une seule pièce, y compris l'élément de raccordement (15, 16), et étant assemblé à la collerette (14) par une liaison mécanique. 2. Évaporateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la collerette (14) sont prévus deux perçages échelonnés (19, 20) destinés à recevoir les extrémités (12', 13') des tubes de raccordement (12, 13), un segment (24, 27) élargi radialement se trouvant sur le côté dirigé vers le détendeur. 3. Évaporateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les tubes de raccordement (12, 13) sont fixés et immobilisés rigidement dans la collerette (14) par élargissement radial. 4. Évaporateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans chaque perçage, sont prévus deux échelons (21, 21', 22, 22') et que trois segments de perçage (23, 24, 25 et, respectivement 26, 27, 28) sont formés par ces échelons. 5. Évaporateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le segment central (24, 27) de chacun des perçages (19, 20) représente à peu près la moitié de la longueur totale du perçage (19, 20) considéré. 6. Évaporateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les tubes de raccordement (12, 13) présentent des sections différentes, le tube de raccordement (13) servant de conduite d'aspiration présentant au moins à peu près 1,5 fois la section de l'autre tube de raccordement (12). 7. Évaporateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'ouverture (29) servant d'entrée du fluide réfrigérant dans l'évapora- teur (1) possède une plus petite section que l'ouverture (30) de la sortie du gaz chaud. 8. Évaporateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les évidements (31, 32) ménagés dans les éléments de raccordement (15, 16) sont adaptés à la forme des ouvertures (29, 30), de préférence superposables. 9. Évaporateur selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que I'ouverture (29) pour l'entrée du fluide réfrigérant est réalisée sous la forme d'un trou allongé possédant des bords latéraux parallèles (29', 29"). 10. Évaporateur selon au moins l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'ouverture (30) pour la sortie du gaz chaud possède sensiblement la forme d'un rectangle. 11. Évaporateur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les tubes de raccordement (12, 13) sont fermés à l'extrémité côté frontal de l'élément de raccordement (15, 16) au moyen de plaques (33) brasées à l'intérieur. 12. Évaporateur selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'ouverture (29) pour l'entrée du fluide réfrigérant et/ou l'ouverture (30) pour la sortie du gaz chaud sont munies d'un collet (34) qui s'engage dans l'évidement (31) de l'élément de raccordement (15, 16). 13. Évaporateur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les tubes de raccordement (12, 13), y compris les éléments de raccordement (15, 16), présentent chacun une longueur d'au moins mm. Il 14. Évaporateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités (12', 13') des tubes de raccordement (12, 13) présentent un profil de raccordement, par exemple sous la forme d'une moulure, pour une soupape.