Brevet FR2875897A1 — publié le 20060331

Echangeur de chaleur comportant au moins une bride pour un collecteur de cet échangeur L'invention concerne le raccordement d'un échangeur de chaleur, en particulier d'un condenseur d'une installation de climatisation de véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un échangeur de chaleur propre à être traversé par un fluide, comportant au moins une bride d'entrée et/ou de sortie de fluide reliée à un collecteur de l'échangeur par une ouverture de connexion, ainsi qu'un faisceau pour transporter le fluide, relié au collec- teur et s'étendant dans un plan. On connaît déjà des brides de ce type qui sont utilisées en particulier pour raccorder les tubulures d'entrée et/ou de sortie à au moins un collecteur d'un condenseur dans un circuit faisant partie d'une installation de climatisation pour véhicule automobile. On sait qu'une installation de climatisation comprend un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur 25 parcourus, dans cet ordre, par un fluide réfrigérant. Généralement, le condenseur est placé à l'avant du véhicule, c'est-à-dire en avant du radiateur de refroidissement du moteur thermique, et il est muni d'au moins un collecteur relié d'une part à des tubulures d'entrée et de sortie du fluide dans le condenseur, et d'autre part, à un faisceau de l'échangeur de chaleur. La bride permet alors de raccorder le collecteur à la tubulure d'entrée et de sortie, l'une servant à l'amenée du fluide réfrigérant gazeux provenant du compresseur et l'autre servant à l'évacuation du fluide réfrigérant condensé vers le détendeur. Dans les dispositifs connus, la bride est obtenue soit par matriçage puis usinage, soit par extrusion puis usinage ou tout autre procédé d'élaboration, la bride étant alors brasée sur le collecteur. De manière classique, la bride est positionnée sur le collecteur dans le plan du faisceau, c'est-à-dire qu'un axe de connexion que présente l'ouverture de connexion de la bride forme un angle nul ou très faible avec le plan du faisceau. Pour des raisons pratiques d'encombrement et pour d'autres, la position de la bride sur le collecteur peut devoir être différente, c'est-à-dire que l'angle de l'axe de connexion avec le plan du faisceau peut devoir être non nul. Pour répondre à cette exigence, tout en satisfaisant les contraintes liées au brasage de la bride sur le collecteur, il est prévu des brides coudées dites "à 90 ". Il est également classique de fabriquer des boîtes collectrices à technologie électro-soudée. Ces solutions présentent néanmoins des surcoûts non négligeables, sont généralement plus encombrantes, et imposent des allongements des cycles de production suite aux étapes supplémentaires que leur utilisation implique. L'invention a notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur propre à être traversé par un fluide, comportant au moins une bride d'entrée et/ou de sortie de fluide reliée à une boîte collectrice de l'échangeur par une ouverture de connexion, ainsi qu'un faisceau pour transporter le fluide, relié à la boîte collectrice. La boîte collectrice comporte deux parties reliées par des bords des deux parties, et la bride est reliée à la boîte collectrice dans la région de liaison de ces deux parties. Avantageusement, le faisceau s'étend dans un plan, et l'ouverture de connexion présente un axe de connexion formant un angle sensiblement non nul avec le plan du faisceau. Un tel échangeur offre l'avantage d'utiliser une bride sensiblement similaire aux brides droites classiques. Cela signifie à la fois une réduction des coûts et une réduction de l'encombrement. Cela permet de conserver la technologie de brasage classique pour relier la bride au collecteur sans néanmoins devoir utiliser une pièce spécialement prévue. Avantageusement un bord d'une au moins des deux parties présente une ouverture de réception, la boîte collectrice comporte en outre une ouverture de transfert en regard de laquelle est placée l'ouverture de connexion de la bride. On peut prévoir que le bord de la partie qui présente l'ouverture de réception est en retrait par rapport au bord correspondant de l'autre partie, ce dernier le recouvrant dans la région de liaison et que les deux parties sont des coquilles ayant un profil sensiblement semi- circulaire, dont l'une des deux est prolongée par deux bords pincés. De manière préférée, l'ouverture de connexion débouche sur une face de la bride qui comporte une saillie agencée pour être logée dans l'ouverture de réception de la boîte collectrice, laquelle saillie a une forme complémentaire de cette ouverture de réception. On peut prévoir que la saillie présente un enfoncement, de sorte qu'elle correspond exacte-ment à la portion de la boîte collectrice qui a été découpée pour former l'ouverture de réception. Ainsi, le fluide pénétrant ou sortant de la boîte collectrice ne voit pas son écoulement être perturbé. Avantageusement, la bride a une forme complémentaire de celle de la boîte collectrice dans la région de l'ouverture de connexion. Cela assure l'étanchéité de l'ensemble. Dans une variante, l'angle de connexion est droit et l'ouverture de transfert est incluse dans l'ouverture de réception, la saillie présentant une découpe pour préserver l'ouverture de transfert. Ces dispositions permettent d'économiser de la place. L'invention vise notamment un condenseur à boîte collectrice tubulaire et à tubes plats pour un circuit de climatisation de véhicule automobile présentant les caractéristiques précitées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, à titre illustratif et non limitatif, qui se réfère aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un schéma de principe d'un échangeur de chaleur à tubes plats selon l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective éclatée d'une boîte 15 collectrice utilisée dans l'échangeur de chaleur de la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective de la figure 2 après montage; - la figure 4 est une vue en coupe d'une bride pour un échangeur de chaleur de la figure 1; - la figure 5 est une vue en coupe selon l'axe VV de la 25 figure 4; - la figure 6 est une vue rapprochée du détail VI de la bride de la figure 5; - la figure 7 est une vue en coupe schématique d'une bride montée à angle droit sur une boîte collectrice de l'échangeur de la figure 1; et - la figure 8 est une variante représentant une vue en coupe 35 schématique dans laquelle la bride est montée à angle quelconque non nul et non droit sur la boîte collectrice. On a représenté sur la figure 1 un échangeur de chaleur selon l'invention comportant un faisceau de tubes plats intercalés entre deux boîtes collectrices. Cet échangeur est un condenseur pour circuit de climatisation d'un véhicule automobile. Le faisceau 2 est formé d'une multiplicité de tubes plats 4 disposés parallèlement les uns aux autres et alternant avec des intercalaires ondulés 6. Ces intercalaires sont formés à partir d'un feuillard métallique qui est déformé pour constituer des ondulations. Un intercalaire 6 est disposé entre deux tubes adjacents 4 et vient au contact respectif de ces deux tubes 4 par des régions d'extrémité des ondulations. Les tubes 4 du faisceau sont insérés, à chacune de leurs extrémités, dans des ouvertures réalisées dans des plaques collectrices 8, également appelées collecteurs. Les plaques collectrices 8 sont fermées par un couvercle 9 pour constituer des boîtes collectrices 10, par exemple des boîtes à liquide de refroidissement ou à air. Pour créer des passes dans l'échangeur, il est nécessaire 20 d'intégrer des cloisons 12 qui divisent les boîtes collectrices 10 en chambres séparées. Cet échangeur est alimenté au niveau de ses boîtes collectrices 10 par deux brides 14 qui reçoivent chacune respective- ment une tubulure d'entrée 16 et une tubulure de sortie 18 par lesquelles le fluide entre et sort de l'échangeur. Ce type d'échangeur est très utile pour fabriquer par exemple des condenseurs pour circuit de climatisation de véhicule 30 automobile. Les figures 2 et 3 sont des vues en perspective d'une boîte collectrice utilisée dans l'échangeur de la figure 1. Cette boîte collectrice 10 est en deux parties, constituée de la plaque collectrice 8 dans laquelle s'emboîte le couvercle 9. La plaque collectrice 8 est en aluminium et a une forme en demi-cylindre évidé. La plaque collectrice 8 a une épaisseur déterminée, et reçoit, dans l'échangeur monté, le faisceau 2 de tubes plats dans une partie inférieure du demi-cylindre indiqué par la flèche F. Pour des raisons pratiques, les ouvertures de réception des tubes de la plaque collectrice 8 ne sont pas représentées. Le couvercle 9 est également en aluminium. Il a une forme en demicylindre identique à celle de la plaque collectrice 8, prolongée par deux bords de liaison 22. Les bords 22 présentent un pincement. Ce pincement permet la liaison de la plaque collectrice 8 et du couvercle 9. En effet, le couvercle peut venir recouvrir la plaque collectrice 8, grâce à leurs demi-cylindres respectifs. Simultanément, les bords 22 viennent en appui sur une paroi interne 23 de la plaque collectrice 8, grâce au pincement des bords 22. L'un des bords 22 présente un évidement 24, ici situé à l'extrémité du couvercle 9. Cet évidement est pratiqué sur la totalité de la hauteur du bord de liaison 22, de sorte qu'il est recouvert par la plaque collectrice 8 lorsque le cou- vercle 9 s'emboîte sur celle-ci (comme on peut le voir sur la figure 3), et que l'extrémité du couvercle 9 accessible à travers l'évidement 24 appartient à la partie en forme de demi-cylindre. L'évidement 24 se prolonge par un évidement partiel 26 de la partie en forme de demi-cylindre du couvercle 9. Le rôle de cet évidement sera explicité plus loin. La figure 4 est une vue en coupe d'une bride 14 de 30 l'échangeur de la figure 1. La bride 14 comporte un corps 140 creusé d'un trou borgne 142 côte à côte avec une ouverture traversante 144. Le trou borgne 142 est destiné à recevoir des moyens de fixation de l'échangeur de chaleur dans son environnement. L'ouverture 144 présente un axe VV. Une partie supérieure de la bride est destinée à recevoir la tubulure d'entrée 16 ou de sortie 18 de fluide, l'ouverture 144 se rétrécissant ensuite dans une partie inférieure qui débouche du corps 140 dans la boîte collectrice 10 en 146. Dans la partie inférieure de l'ouverture 144, près du débouchement 146, la bride 14 comporte une saillie 148 que l'on peut observer plus précisément sur les figures 5 et 6 et dont le rôle sera explicité plus loin. Sur la figure 5 qui est vue en coupe selon l'axe VV de la bride 14, on peut voir que le corps 140 de la bride 14 présente deux gradins 150 et 152 de telle sorte que l'épaisseur du corps 140 qui entoure l'ouverture 144 est sensiblement constante. L'extrémité inférieure 153 de la bride 14 a un profil sensiblement en quart de cercle dont dépasse la saillie 148, de telle sorte que cette extrémité 153 épouse la forme du couvercle 9 et de la partie collectrice 8 au niveau des bords 22 du couvercle 9. La saillie 148 présente un enfoncement 154 dont la forme est similaire à celle du pincement des bords 22 du couvercle 9. Ce détail est notamment appréciable sur la figure 6 qui est un agrandissement de la référence VI de la figure 5. Comme on le voit sur la figure 6, la saillie 148 est telle que deux espaces 156 et 158 sont dégagés entre la saillie 148 et le corps 140 de la bride, leur épaisseur étant sensiblement égale à celle du couvercle 9 et de la partie collectrice 8. La saillie 148 correspond exactement en forme et en taille à l'évidement 24 du couvercle 9. La bride 14 est ainsi faite que la saillie 148 est agencée pour la positionner sur la boîte collectrice 10, avant le brasage, et que l'ouverture 144 débouchant en 146 est prévue pour assurer le passage du fluide de l'extérieur vers l'intérieur de l'échangeur et inversement. La figure 7 montre comment la bride 14 est montée sur la boîte collectrice 10. Avant de venir emboîter le couvercle 9 sur la plaque collectrice 8, on vient poser la bride 14 au niveau de l'évidement 24 du couvercle 9, en appui sur celui-ci. La saillie 148 ayant exactement la même taille que l'évidement 24, elle "bouche" celui-ci et on vient bloquer la bride 14 en emboîtant la plaque collectrice 8 dans le trou 158 d'une part et contre le demi-cylindre du couvercle 9 d'autre part, l'espace 156 étant rempli par celui-ci en regard de l'ouverture 24. Comme on peut le voir sur la figure 5, la saillie présente ici une encoche afin de dégager l'ouverture 146 de la bride 14, en regard de l'évidement partiel 26. L'évidement partiel 26 permet d'améliorer le flux du fluide débouchant en 146 vers la boîte collectrice 10 et inversement. Ceci est dû au fait que la bride forme ici un angle de 90 avec le plan du faisceau 2. Dans cette forme de réalisation, la saillie 148 de la bride 14 et l'ouverture 144 qui permet la connexion à la boîte collectrice 10 sont liées. En effet, comme on le voit sur la figure 8, si la bride fait un angle non nul et non droit avec le plan du faisceau 2, la saillie 148 de la bride 14 et l'évidement 24 du couvercle 9 restent inchangés, mais l'on prévoit un autre évidement 200 à l'angle a choisi dans le demi-cylindre du couvercle 9 et l'on place l'ouverture 144 de la bride en face. L'évidement partiel 26 est également déplacé pour faire face à l'ouverture 144. La saillie 148 et l'ouverture 144 sont alors indépendantes. On peut imaginer diverses variantes combinant des caractéristiques de la description donnée ci-dessus, dans lesquelles notamment l'ouverture 24 n'est pas située en extrémité du couvercle mais n'importe où sur celui-ci, dans lesquelles la bride 14 comporte deux ouvertures du type 144 pour assurer l'entrée et la sortie de fluide, et dans lesquelles ces ouvertures sont placées de sorte que la bride forme un angle quelconque avec le plan du faisceau de l'échangeur de chaleur. On notera que l'échangeur de chaleur 10 est, suite au positionnement de la bride entre les deux parties du collecteur et à l'assemblage des autres pièces de l'échangeur, brasé pour assurer son assemblage. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit ci-dessus, mais englobe toutes les variantes que l'homme du métier saura envisager à la lumière des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Echangeur de chaleur propre à être traversé par un fluide, comportant au moins une bride (14) d'entrée et/ou de sortie de fluide reliée à une boîte collectrice (10) de l'échangeur par une ouverture de connexion (144) , ainsi qu'un faisceau (2) pour transporter le fluide, relié à la boîte collectrice (10), caractérisé en ce que la boîte collectrice (10) comporte deux parties (8, 9) reliées par des bords (22) des deux parties (8, 9), et en ce que la bride (14) est reliée à la boîte collectrice (10) dans la région de liaison de ces deux parties (8, 9). 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le faisceau (2) s'étend dans un plan, l'ouverture de connexion (144) présentant un axe de connexion (VV) formant un angle sensiblement non nul avec le plan du faisceau. 3. Echangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un bord (22) d'une au moins des deux parties (9) présente une ouverture de réception (24), la boîte collectrice (10) comportant en outre une ouverture de transfert (24; 200) en regard de laquelle est placée l'ouverture de connexion (144) de la bride (14). 4. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bord (22) de la partie (9) qui présente l'ouverture de réception (24) est en retrait par rapport au bord correspondant de l'autre partie (8), ce dernier le recouvrant dans la région de liaison. 5. Echangeur de chaleur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux parties (8, 9) sont des coquilles 35 ayant un profil sensiblement semi-circulaire. 6. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'une des deux coquilles (9) est prolongée par deux bords pincés (22). 7. Echangeur de chaleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ouverture de réception (24) est réalisée dans un des bords pincés (22). 8. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que l'ouverture de connexion (144) débouche sur une face de la bride (14) qui comporte une saillie (148) agencée pour être logée dans l'ouverture de réception (24) de la boîte collectrice (10), laquelle saillie (148) a une forme complémentaire de cette ouverture de réception (24). 9. Echangeur de chaleur selon la revendication 8, caracté- risé en ce que la saillie (148) présente un enfonce-ment (154), de sorte qu'elle correspond exactement à la portion de la boîte collectrice (10) qui a été découpée pour former l'ouverture de réception (24). 10. Echangeur de chaleur selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l'angle de connexion est droit. 11. Echangeur de chaleur selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'ouverture de transfert est incluse dans l'ouverture de réception (24), la saillie (148) présentant une découpe pour préserver l'ouverture de transfert (24). 12. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la bride (14) a une forme complé- mentaire de celle de la boîte collectrice (10) dans la région de l'ouverture de connexion (144). 13. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la bride (14) comporte un trou borgne (142) débouchant sur la face opposée à la boîte collectrice (10) pour permettre la fixation de l'échangeur de chaleur à un élément de son environnement. 14. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la bride (14) est assemblée à la boîte collectrice (10) par un brasage de l'échangeur de chaleur. 15. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la boîte collectrice (10) est tubulaire, et le faisceau (2) est composé de tubes plats. 16. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un condenseur pour un circuit de climatisation.