Brevet FR2900466A1 — publié le 20071102

Réservoir amélioré pour échangeur de chaleur et échangeur de chaleur correspondant L'invention concerne un réservoir pour un échangeur de chaleur, par exemple un condenseur, parcouru par un fluide réfrigérant, et plus particulièrement pour un condenseur d'une installation de climatisation pour véhicule automobile. L'invention s'intéresse plus particulièrement à un réservoir traversé par un fluide réfrigérant d'un circuit de refroidissement, comprenant une paroi délimitant un espace intérieur généralement cylindrique. Une installation de climatisation pour véhicule automobile comprend un circuit dit de refroidissement ou de réfrigération fermé, dans lequel circule le fluide réfrigérant. Dans un circuit de réfrigération de ce type, le fluide réfrigérant est mis en mouvement par un compresseur et envoyé, en phase vapeur surchauffée, vers le condenseur. Le fluide réfrigérant y est alors successivement refroidi ou "désurchauffé", condensé en une phase liquide chaude, puis "sous-refroidi" en une phase liquide froide. Le fluide réfrigérant condensé refroidi est alors envoyé, via un détendeur, vers un évaporateur dans lequel il échange de la chaleur avec un flux d'air. Dans l'évaporateur, le fluide réfrigérant est transformé en phase vapeur, tandis que le flux d'air est refroidi pour fournir de l'air climatisé. Le flux d'air réfrigérant en phase vapeur quitte alors l'évaporateur pour gagner le compresseur, et commencer un nouveau cycle. Le condenseur utilisé dans ce type d'installation comprend classiquement un faisceau de tubes monté entre deux boîtes collectrices, de sorte que la condensation puis le refroidissement du fluide réfrigérant condensé s'effectue au fur et à mesure de la progression de ce dernier dans les tubes du faisceau. Il est connu d'adjoindre au condenseur un réservoir raccordé à l'une des boîtes collectrices du condenseur et propre à être traversé par le fluide réfrigérant. 10 Le document FR 2 754 887 décrit ainsi un condenseur comprenant un réservoir amovible réalisé sous la forme d'une cartouche remplaçable munie d'un raccord propre à coopérer avec une embase de forme conjuguée qui est solidaire de la boîte collectrice et est reliée à cette dernière par l'intermédiaire d'une tubulure 15 d'entrée et d'une tubulure de sortie pour le fluide réfrigérant. L'évolution technique dans le domaine technique des réservoirs a amené l'utilisation croissante d'éléments disposés généralement hors du réservoir et qui permettent de remplir des fonctions de 20 contrôle et de maintenance. Ce type d'agencement est coûteux tant en ce qui concerne sa conception qu'en ce qui concerne les composants additionnels qu'impose cette conception. En outre, ce type de conception 25 nécessite un assemblage particulier qui alourdit le procédé de fabrication du réservoir et du circuit de refroidissement en général. L'invention vise à améliorer la situation. A cet effet, l'invention propose un réservoir pour un échangeur de chaleur traversé par un fluide réfrigérant d'un circuit de refroidissement, comprenant une paroi délimitant un espace 30 intérieur généralement cylindrique. Ce réservoir est fermé par une paroi d'extrémité réalisée de manière intégrée avec la paroi cylindrique et qui comporte au moins une ouverture débouchant dans l'espace intérieur. Dans un mode de réalisation, la paroi d'extrémité présente une épaisseur supérieure à celle de la paroi délimitant l'espace intérieur. Un tel réservoir est plus pratique à assembler et à réaliser en ce qu'il permet d'intégrer directement des éléments dans la paroi d'extrémité épaisse notamment dans l'ouverture qui débouche dans l'espace intérieur. La paroi d'extrémité peut avoir une épaisseur entre 3 mm et 30mm et ladite ouverture peut déboucher hors du réservoir de manière sensiblement radiale par rapport à l'axe de la paroi cylindrique ou de manière sensiblement parallèle par rapport à l'axe de la paroi cylindrique. Ce type d'ouverture et d'épaisseur permet de réaliser une gamme très large de réservoir. Dans un mode de réalisation, l'ouverture reçoit un élément fonctionnel qui peut être choisi parmi les groupes qui comprennent le capteur de pression, les voyants de niveau, les vannes de remplissage et les bouchons. Le réservoir selon l'invention peut être réalisé en aluminium ou en alliage d'aluminium. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un réservoir pour un échangeur de chaleur qui comprend les étapes consistant à : a) prévoir un bloc en matière métallique, présentant une épaisseur choisie, b) emboutir ledit bloc en matière métallique à l'aide d'un poinçon de section choisie coopérant avec une matrice, selon un axe sensiblement orthogonal à ladite surface, jusqu'à formation d'une paroi latérale d'épaisseur réduite inférieure à l'épaisseur choisie du bloc et d'une paroi d'extrémité du réservoir présentant une épaisseur sensiblement égale à celle du bloc, c) découper l'extrémité du réservoir opposée à la paroi d'extrémité à une longueur choisie pour le réservoir, et d) réaliser au moins une ouverture dans la paroi d'extrémité débouchant dans l'espace intérieur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention 20 apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'exemples, donnés à titre illustratif et non limitatif, tirés des dessins sur lesquels : - la figure 1 montre une vue schématique d'un circuit de 25 refroidissement comportant un réservoir selon l'invention ; - la figure 2 montre une vue schématique d'un dispositif pour fabriquer une partie d'un réservoir selon l'invention ; 30 - la figure 3 montre une partie de réservoir fabriquée à l'aide du dispositif de la figure 2 ;15 - la figure 4 montre une vue partiellement arrachée d'un réservoir obtenu à l'aide du dispositif de la figure 2 ; et - la figure 5 montre une vue partiellement arrachée d'une 5 variante du réservoir de la figure 4. Comme on peut le voir sur la figure 1, un circuit de refroidissement comporte un condenseur 2, un réservoir 4, un détendeur 6, un évaporateur 8 et un compresseur 10. Ce circuit de 10 refroidissement peut notamment être utilisé dans une installation de climatisation d'un véhicule automobile. Le réservoir 4 peut être réalisé en aluminium ou en alliage d'aluminium. 15 Comme mentionné plus haut, le condenseur 2 reçoit à une entrée 12 un fluide réfrigérant mis en mouvement par le compresseur 8, en phase vapeur surchauffée. Le condenseur 2 comprend un faisceau de tubes 14 sensiblement 20 parallèles entre eux, entre lesquels sont disposés des intercalaires 15 ou ailettes. Les tubes 14 du faisceau pénètrent à leurs extrémités deux boîtes collectrices 16 et 18, la boîte collectrice 16 recevant l'entrée 12. Les tubes 14 et les ailettes 15 sont réalisés en aluminium ou en alliage 25 d'aluminium. Les tubes 14 sont généralement plats, mais pourraient prendre toute autre forme que l'homme du métier saura considérer. La boîte collectrice 16 comporte une paroi de séparation 22 et 30 la boîte collectrice 18 comporte une paroi de séparation 20. Les parois de séparation 22 et 20 sont situées sensiblement au même niveau dans les boîtes collectrices 16 et 18. Ces parois divisent le condenseur 2 en deux parties C et S. Dans la partie C, ou partie de condensation, le fluide réfrigérant est condensé. La boîte collectrice 18 comporte une sortie 24 de la partie C qui est reliée à l'entrée du réservoir 4. Après avoir été condensé dans la partie C, le fluide réfrigérant traverse le réservoir 4 dans lequel il est déshydraté. Le réservoir 4 est disposé de manière sensiblement verticale, parallèlement à la boîte collectrice 18. Le réservoir 4 est de forme générale cylindrique, et comporte une paroi latérale 26 qui est reliée dans une partie inférieure à une embase 28 bien connue de l'homme du métier. La paroi latérale 26 définit un espace intérieur 30 qui est fermé en haut par une paroi épaisse 32 qui sera décrite plus bas. La paroi 32 loge un élément fonctionnel 34 qui communique avec l'espace intérieur 30. L'élément fonctionnel 34 est dans l'exemple décrit un capteur de pression, mais il pourrait être remplacé par un voyant de niveau, une vanne de remplissage et ou encore un bouchon. Le fluide réfrigérant est ensuite réintroduit dans le condenseur 2 par une entrée 36 que comporte la boîte collectrice 18. L'entrée 36 est reliée à la partie S ou partie de sous-refroidissement. Dans la partie S, le fluide réfrigérant déshydraté et filtré est sous-refroidi et voit sa température diminuer. Le fluide réfrigérant quitte ensuite le condenseur 2 par une sortie 38 de la partie S que comporte la boîte collectrice 16 et rejoint le détendeur 6. Le détendeur 6 diminue la pression du fluide réfrigérant, avant l'échange de chaleur avec l'air à refroidir dans l'évaporateur 8. En sortie de l'évaporateur 8, le fluide réfrigérant réchauffé est alors renvoyé au compresseur 10 afin de commencer un nouveau cycle de refroidissement. On a représenté sur la figure 2 un dispositif 40 qui est utilisé pour la fabrication du réservoir 4 de la figure 1. Le dispositif 40 comporte un poinçon 42 et une matrice 44. Le poinçon 42 présente une section choisie. Dans l'exemple ici décrit, la section du poinçon 42 est circulaire, afin de réaliser une paroi latérale 26 cylindrique. Cette section pourrait néanmoins être de toute autre forme. La section du poinçon 42 est prévue pour correspondre sensiblement au diamètre interne qui est désiré pour la paroi latérale 26. La matrice 44 est un bloc massif 46 qui est comporte un évidement 48. L'évidement 48 est prévu pour correspondre sensiblement au diamètre externe qui est désiré pour la paroi latérale 26. L'évidement 48 et le poinçon 42 coopèrent donc de sorte que, lorsque le poinçon 42 est introduit dans l'évidement 48, ces deux éléments constituent un négatif de la forme voulue pour la paroi latérale 26, qui a une épaisseur el de l'ordre de 3 mm. Pour réaliser la paroi latérale 26, un bloc métallique 50 est disposé sur le bloc 46 de manière centrée par rapport à celui-ci. Le bloc métallique 50 présente une section qui est légèrement supérieure à celle de l'évidement 48, d'une part pour lui permettre de reposer sur le bloc 46 au-dessus de l'évidement 48, et d'autre part afin de fournir la matière nécessaire à la réalisation de la paroi latérale 26. Le bloc métallique présente en outre une épaisseur e2 importante, comprise entre 3 mm et 30 mm ou plus si nécessaire. Le bloc métallique 50 est réalisé de préférence en aluminium ou en alliage d'aluminium de la série 6000, mais il pourrait également être réalisé en cuivre ou en acier adaptés à l'emboutissage. Ainsi la paroi latérale 26 est réalisée par emboutissage du bloc métallique 50 par le poinçon 42 dans l'évidement 48 selon une direction indiquée sur la figure par une flèche F, jusqu'à ce que la longueur désirée pour la paroi latérale 26 soit atteinte. L'emboutissage est ainsi réalisé selon un axe sensiblement orthogonal à la surface du bloc métallique. Lors de cet emboutissage, l'épaisseur du bloc métallique 50 est conservée, de sorte qu'on obtient une paroi latérale 26 fermée à son extrémité par une paroi épaisse qui constitue la paroi 32, comme représentée sur la figure 3. Comme on peut le voir sur cette figure, des bords 52 qui correspondent à l'excès du bloc métallique 50 subsistent, et il ne reste plus qu'à découper, si nécessaire, radialement la paroi latérale 26 à la hauteur voulue. On peut ensuite réaliser les usinages nécessaires dans la partie opposée à la paroi épaisse 32 afin de prévoir la liaison à l'embase 28. La figure 4 montre une vue en perspective d'une portion d'un réservoir 4 réalisé à l'aide du dispositif 40 de la figure 2. La partie supérieure du réservoir 4 a été arrachée afin de mieux montrer l'intérêt et les fonctionnalités de la paroi épaisse 32. En effet, la paroi 32 est ici percée d'une ouverture traversante 60, sensiblement au niveau du centre du cylindre que définit la paroi 26 et selon l'axe X-X de révolution de ce cylindre. L'ouverture 60 traverse donc l'intégralité de la paroi épaisse 32 et débouche d'un côté dans l'espace intérieur 30, et de l'autre côté à l'extérieur du réservoir 4, de manière sensiblement parallèle à l'axe X-X. L'ouverture 60 est munie d'un taraudage qui permet par exemple de loger l'élément fonctionnel 34 décrit plus haut ou de raccorder une connectique directement dans la paroi épaisse 32. En effet, comme on le voit sur cette figure, l'épaisseur e2 de la paroi épaisse 32 est largement supérieure à l'épaisseur el de la paroi 26, ce qui permet de venir y loger directement un ou plusieurs éléments directement, et non plus en rajoutant des brides comme cela était connu par avant. La figure 5 montre une variante du réservoir de la figure 4, dans laquelle l'ouverture 60 est réalisée de manière coudée. Ainsi, bien qu'une partie 62 débouche toujours dans l'espace intérieur 30, une partie 64 de l'ouverture 60 débouche hors du réservoir de manière radiale par rapport à l'axe X-X du cylindre défini par la paroi 26. Cela permet d'étendre les possibilités de logement et de raccordement d'éléments au sein de la paroi épaisse 32. On pourrait également envisager de réaliser un emboutissage inversé dans la paroi 32 afin de créer un conduit qui s'étendrait partiellement dans l'espace intérieur 30 pour réaliser la partie 62. Il serait alors possible d'utiliser un bloc métallique d'épaisseur plus faible que celui de la figure 5 pour réaliser la paroi 32, puisque seule l'épaisseur pour réaliser la partie 64 est alors nécessaire. Cet emboutissage inversé pourrait être réalisé en disposant au fond de l'évidement 48 de la matrice 44 un poinçon du diamètre voulu pour la partie 62, et en réalisant l'emboutissage de manière identique. Alors, lorsque le poinçon 42 approche le fond de l'évidement 48, la partie 62 sera formée naturellement et il ne restera qu'à la percer pour la faire déboucher dans l'espace intérieur et à réaliser une partie 64 qui s'y raccorde. La portée de l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus, et elle englobe l'ensemble des variantes que l'homme du métier saura envisager, notamment à la lecture des revendications qui suivent. Revendications 1. Réservoir pour un échangeur de chaleur, comprenant une paroi (26) délimitant un espace intérieur (30) fermé par une paroi d'extrémité (32) caractérisé en ce que la paroi d'extrémité (32) est réalisée de manière intégrée avec la paroi (26) délimitant l'espace intérieur (30) et comporte au moins une ouverture (60) débouchant dans l'espace intérieur (30). 2. Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite paroi d'extrémité (32) présente une épaisseur (e2) supérieure à celle (el) de la paroi (26) délimitant l'espace intérieur (30). 3. Réservoir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi d'extrémité (32) présente une épaisseur (el) comprise entre 3 mm et 30 mm. 20 4. Réservoir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite ouverture (60) débouche hors du réservoir (4). 5. Réservoir selon la revendication 3, caractérisé en ce que 25 l'ouverture (60) débouche de manière sensiblement radiale par rapport à l'axe (X-X) de la paroi (26) délimitant l'espace intérieur (30). 6. Réservoir selon la revendication 3, caractérisé en ce que 30 l'ouverture (62) débouche de manière sensiblement parallèle par rapport à l'axe (X-X) de la paroi (26) délimitant l'espace intérieur (30). 1115 7. Réservoir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite ouverture (60) reçoit un élément fonctionnel (34). 8. Réservoir selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément fonctionnel (34) est choisi parmi le groupe qui comprend les capteurs de pression, les voyants de niveau, les vannes de remplissage et les bouchons. 9. Réservoir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé en aluminium ou en alliage d'aluminium. 10. Echangeur de chaleur pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir selon l'une des revendications précédentes. 11. Procédé de fabrication d'un réservoir pour un échangeur de chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : a) prévoir un bloc (50) en matière métallique, présentant une épaisseur choisie, b) emboutir ledit bloc (50) en matière métallique à l'aide d'un poinçon (42) de section choisie coopérant avec une matrice (44), selon un axe (X-X) sensiblement orthogonal à une surface dudit bloc (50), jusqu'à formation d'une paroi latérale (26) d'épaisseur réduite inférieure à l'épaisseur choisie du bloc (50) et d'une paroi d'extrémité (32) du réservoir (4) présentant une épaisseur sensiblement égale à celle du bloc (50), c) découper l'extrémité (52) du réservoir (4) opposée à la paroi d'extrémité (32) à une longueur choisie pour le réservoir (4), et d) réaliser au moins une ouverture (60) dans la paroi d'extrémité (32) débouchant dans l'espace (30) défini par la paroi latérale (26).