Brevet FR2873801A1 — publié le 20060203

RFRO 166 L'invention concerne une boîte collectrice pour un échangeur de chaleur, notamment un condenseur pour véhicule automobile et un échangeur comprenant une telle boîte collectrice. Dans les boîtes collectrices du type comprenant un corps tubulaire fermé à l'une au moins de ses extrémités longitudinales par une pièce d'obturation brasée, le brasage sert à la liaison mécanique mais aussi à l'étanchéité des boîtes collectrices; ceci a pour conséquence qu'un défaut de brasage revient souvent à un défaut d'étanchéité. Pour rendre parfaitement étanche l'extrémité de la boîte collectrice, un joint de brasage doit être formé à la jonction de la pièce d'obturation et du corps tubulaire, or un tel joint est souvent mal formé ou insuffisamment formé. Tl5 L'invention à précisément pour but de réaliser une boîte collectrice qui remédie aux inconvénients précités. La boîte collectrice selon l'invention prévoit, à cet effet, des moyens pour faciliter la pénétration d'une brasure et/ou d'un flux de brasage dans une zone de jonction entre la pièce d'obturation et le corps tubulaire. Les moyens en question peuvent être constitués, par exemple, par au moins une dépression réalisée à la périphérie de la pièce d'obturation pour former avec une paroi intérieure du corps tubulaire au moins un congé favorisant la formation d'un joint de brasure par capillarité. Grâce à ces caractéristiques, on évite les défauts de brasage et donc les défauts 25 d'étanchéité. Dans un mode de réalisation particulier la pièce d'obturation présente la forme générale d'un cylindre plat comportant deux faces sensiblement parallèles reliées entre-elles par un bord périphérique. Avantageusement, la dépression est formée sur l'une et/ou sur l'autre des deux faces de la pièce d'obturation. Avantageusement encore, le bord périphérique est en contact avec la paroi intérieure sur au moins une section de la paroi. 2873801 2 Selon une autre caractéristique de l'invention, la dépression est formée sur tout ou partie de la périphérie de la pièce tubulaire. Dans un mode de réalisation particulier, la dépression présente la forme générale d'un 5 chanfrein. Avantageusement, le chanfrein est obtenu par emboutissage de la pièce d'obturation. De préférence, la brasure nécessaire au brasage de la pièce d'obturation provient d'un plaquage de brasage présent sur une ou deux faces de la pièce d'obturation. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le corps tubulaire est fait en une ou deux parties. Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de chaleur, notamment un 15 condenseur pour véhicule automobile, comprenant au moins une boîte collectrice telle que définie précédemment. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence 20 aux figures annexées. Sur ces figures: La figure 1 est une vue montrant selon un plan de coupe radial une partie d'extrémité d'une boîte collectrice conforme à l'art antérieur; La figure 2 est une vue montrant selon un plan de coupe radial une partie d'extrémité d'une boîte collectrice selon l'invention; La figure 3 est une vue de coupe montrant une pièce d'obturation conforme à l'art antérieur; Les figures 4A et 4B sont des vues de coupe montrant respectivement un premier et un second mode de réalisation d'une pièce d'obturation conforme à la présente invention; On a représenté sur la figure 1 une vue en coupe montrant une partie d'extrémité d'une 35 boîte collectrice selon l'art antérieur. Dans l'exemple représenté, la boîte collectrice fait 2873801 3 partie d'un condenseur de type tubes/intercalaires refroidit à air, c'est-à-dire que le condenseur comprend un faisceau constitué d'une pluralité de tubes 8 dans lesquels circule un fluide à refroidir tel que, par exemple, du fréon ou du R134a et entre lesquels sont insérés des dissipateurs de chaleur en forme d'intercalaires ondulés 10. L'échange de chaleur a lieu entre le fluide à refroidir qui circule dans les tubes 8 et l'air qui traverse les intercalaires 10. Un corps tubulaire 2 présentant une paroi intérieure 9 délimitant une section pour le fluide à refroidir forme la boîte collectrice. Des trous sont ménagés dans le corps 2 pour permettre le passage des tubes 8, lesdits trous traversent la paroi intérieure 9. Dans l'exemple, le corps 2 a une forme cylindrique de section circulaire, en variante, la section peut être de forme ovoïde ou rectangulaire. Le corps est obtenu par extrusion d'un matériau de base 13 tel qu'un alliage d'aluminium. Dans une autre forme de réalisation non représentée, le corps peut être réalisé par l'assemblage de plusieurs parties, par exemple une première partie formant plaque collectrice et une deuxième partie formant couvercle. De préférence, les tubes 8 sont multicanaux, en variante, ils peuvent ne présenter qu'un seul canal de circulation chacun. Selon l'état de la technique, pour fermer la boîte collectrice, on obture au moins une des extrémités longitudinales 7 du corps tubulaire 2 avec une pièce d'obturation 4 qui, dans l'exemple représenté, est placée à l'embouchure du corps tubulaire 2 pour être en contact avec la paroi intérieure 9 du corps tubulaire 2 sur une section de ladite paroi 9. Cette pièce d'obturation 4 présente la forme générale d'un cylindre plat (voir figure 3) avec deux faces circulaires sensiblement parallèles reliées entres-elles par un bord périphérique 5. Le contact de la pièce d'obturation avec la paroi intérieure 9 est donc réalisé le long d'une bande circulaire coïncidant avec le bord périphérique 5. La pièce d'obturation 4 est généralement obtenue par poinçonnage d'une tôle comprenant un matériau de base 14 tel qu'un alliage d'aluminium. Pour assurer le brasage de la pièce d'obturation 4 à la paroi intérieure 9, au moins une des grandes faces de la pièce d'obturation présente un revêtement constitué d'un métal d'apport 12 tel qu'un alliage d'aluminium, aussi appelé plaquage de brasage, caractérisé par un point de fusion inférieur à celui des matériaux de base 13 et 14 qui compose respectivement le corps tubulaire 2 et la pièce d'obturation 4. Lors de l'opération de brasage, le plaquage de brasage passe de l'état solide à l'état liquide ou 2873801 4 pâteux favorisant ainsi la diffusion des éléments de l'alliage de base et de l'alliage d'apport simultanément l'un vers l'autre, c'est cette diffusion qui assure la continuité métallurgique entre le métal de base et le métal d'apport. Par convention, on appellera "brasure" le métal d'apport à l'état liquide ou pâteux et "joint de brasage" la composition solide formée à la jonction des pièces assemblées par brasage. Dans la boîte collectrice selon l'art antérieur, le joint de brasage 6 formé à la jonction de la pièce d'obturation 4 et de la paroi intérieure 9 est quasiment absent, cela s'explique par le fait qu'une petite quantité de brasure seulement a pénétré ladite jonction. Or, un joint de brasage mal formé ou insuffisamment formé est souvent à l'origine d'un problème d'étanchéité. Grâce à l'invention, il est désormais possible d'augmenter la quantité de brasure présente à la jonction de la pièce d'obturation 4 et de la paroi intérieure 9. Pour cela, on prévoit des moyens pour faciliter la pénétration de la brasure dans la zone de jonction entre la pièce d'obturation 4 et le corps tubulaire 2. A la figure 2 on a représenté une boîte collectrice conforme à l'invention, celle-ci diffère de la boîte collectrice de la figure 1 par des formes différentes de la pièce d'obturation et du joint de brasage formé à la jonction de ladite pièce d'obturation et de la paroi intérieure 9. En réalisant au moins une dépression à la périphérie de la pièce d'obturation (voir figures 4A et 4B), on a découvert que la quantité de brasure accumulée à la jonction de ladite pièce d'obturation et de la paroi intérieure 9, lors de l'opération de brasage, était plus importante. Cette accumulation s'explique par l'apparition d'un phénomène de capillarité qui "appelle" la brasure dans le congé formé entre la dépression et la paroi intérieure 9. Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 4A, la pièce d'obturation 40 présente la forme générale d'un cylindre plat où chaque face est reliée à un bord périphérique 50 par un chanfrein 30. On obtient la pièce d'obturation 40 par poinçonnage d'une tôle constituée d'une épaisseur d'un métal de base 140 pris en sandwich entre deux épaisseurs d'un métal d'apport 120 puis par emboutissage du bord périphérique de la pièce poinçonné. Dans ce mode de réalisation particulier, on a 2873801 5 découvert que le phénomène de capillarité devenait significatif pour un angle de congé a inférieur à 90 , de préférence autour de 45 , a étant défini dans le plan de coupe de la figure 2 par l'angle formé entre la tangente au chanfrein 30 et la tangente à la paroi intérieure 9 adjacente audit chanfrein et opposée audit bord périphérique 50. Le joint de brasage 60 ainsi formé à la jonction de la pièce d'obturation 40 et de la paroi intérieure 9 présente toutes les caractéristiques d'un joint bien formé. On a également découvert que le phénomène de capillarité pouvait être accentué quand la brasure présentait une bonne "mouillabilité". La mouillabilité est la capacité qu'a un liquide à s'étaler sur une surface solide, elle dépend des matériaux en présence et de leur état de surface (couche d'oxydes, propreté, etc). Selon une autre caractéristique de l'invention, on obtient une bonne mouillabilité de la brasure en s'assurant qu'un flux de brasage pénètre bien dans la zone de jonction entre la pièce d'obturation et le corps tubulaire. Le rôle du flux de brasage est de préparer les surfaces pour le brasage en éliminant tous les produits néfastes, de protéger les surfaces à braser et la brasure contre l'oxydation ou la réoxydation pendant le brasage et éventuellement d'amener des éléments nécessaires au brasage. Ainsi, grâce aux dépressions réalisées à la périphérie de la pièce d'obturation, le flux de brasage pénètre mieux dans la zone de jonction entre ladite pièce d'obturation et ledit corps tubulaire. A la figure 4B on a représenté une variante de réalisation de la pièce d'obturation de la figure 4A. Dans ce second mode de réalisation, la pièce d'obturation 41 présente la forme générale d'un cylindre plat où chaque face est reliée à un bord périphérique 51 par une surface incurvée 31. Naturellement, d'autres modes de mise en oeuvre, à la portée de l'homme de l'art, auraient pu être envisagés sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Par exemple, la paroi intérieure du corps tubulaire peut également être revêtu d'un plaquage de brasage. Revendications 1. Boîte collectrice pour un échangeur de chaleur (1), notamment un condenseur de véhicule automobile, comprenant un corps tubulaire (2) feinté à l'une au moins de ces 5 extrémités longitudinales (7) par une pièce d'obturation brasée (40, 41), caractérisée en ce que des moyens sont prévus pour faciliter la pénétration d'une brasure et/ou d'un flux de brasage dans une zone de jonction entre ladite pièce d'obturation (40, 41) et ledit corps tubulaire (2). 2. Boîte collectrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens sont constitués par au moins une dépression (30, 31) réalisée à la périphérie de ladite pièce d'obturation (40) pour former avec une paroi intérieure (9) dudit corps tubulaire (2) au moins un congé favorisant la formation d'un joint de brasure (60) par capillarité. 3. Boîte collectrice selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite pièce d'obturation (40, 41) présente la forme générale d'un cylindre plat comportant deux faces sensiblement parallèles reliées entreelles par un bord périphérique (50, 51) et en ce que ladite dépression (30, 31) est formée sur l'une et/ou sur l'autre des deux faces de ladite pièce (40, 41). 4. Boîte collectrice selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit bord périphérique (50, 51) est en contact avec ladite paroi intérieure (9) sur au moins une section de ladite paroi (9). 5. Boîte collectrice selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que ladite dépression (30, 31) est formée sur tout ou partie de la périphérie de ladite pièce d'obturation (40, 41). 6. Boîte collectrice selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que ladite dépression (30) présente la forme générale d'un chanfrein obtenue par emboutissage de ladite pièce d'obturation (40). 2873801 7 7. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la brasure nécessaire au brasage de la pièce d'obturation (40, 41) provient d'un plaquage de brasage (120, 121) présent sur une ou deux faces de ladite pièce (40, 41). 8. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le corps tubulaire (2) est fait en une ou deux parties. 9. Echangeur de chaleur, notamment condenseur pour véhicule automobile, comprenant au moins une boîte collectrice définie selon l'une quelconque des 10 revendications précédentes.