Brevet FR2958386A1 — publié le 20111007

RFR574 Bride de raccordement pour échangeur de chaleur, notamment pour véhicules automobiles L'invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur, notamment pour véhicules automobiles. Elle concerne plus particulièrement une bride de 10 raccordement pour un échangeur de chaleur pour l'entrée ou la sortie d'un fluide caloporteur. Une telle bride de raccordement permet de relier une conduite d'entrée ou de sortie du fluide caloporteur à 15 l'une des boîtes collectrices de l'échangeur de chaleur. Une application typique est le raccordement d'un condenseur ou d'un condenseur/évaporateur à une boucle de circulation d'un fluide frigorigène. 20 En effet, il faut pouvoir raccorder à chaque fois une tubulure d'entrée ou de sortie de fluide à l'une des boîtes collectrices de cet échangeur de chaleur dans des conditions d'implantation et d'encombrement imposées par le 25 constructeur du véhicule automobile. En outre, une telle bride de raccordement doit pouvoir offrir, le plus souvent, une liaison démontable avec la tubulure d'entrée ou de sortie du fluide caloporteur pour 30 faciliter le montage ou le remplacement de l'échangeur de chaleur. 15 Un exemple typique d'échangeur de chaleur est celui des échangeurs comprenant au moins une boîte collectrice tubulaire dans laquelle débouchent des tubes de circulation d'un fluide caloporteur. Habituellement, un tel échangeur de chaleur, lorsqu'il constitue un condenseur, comprend deux boîtes collectrices tubulaires opposées placées dans une position verticale et un faisceau de tubes disposés dans une position sensiblement horizontale. Deux brides de raccordement sont alors prévues soit sur une même boîte collectrice, soit sur deux boîtes collectrices différentes pour assurer respectivement l'entrée et la sortie du fluide caloporteur. On peut citer comme exemple celui du condenseur de climatisation placé habituellement en face avant d'un véhicule automobile et monté dans une boucle de circulation d'un fluide frigorigène. Cette boucle comprend en outre un autre échangeur de chaleur formant évaporateur et propre à être traversé par un flux d'air pour le refroidir avant de l'envoyer dans l'habitacle du véhicule automobile. Cependant, une telle boucle de circulation peut être amenée aussi à fonctionner dans un mode de chauffage ou de pompe à chaleur, l'échangeur de la face avant fonctionnant alors comme un évaporateur et l'autre échangeur de chaleur fonctionnant comme un condenseur pour permettre de réchauffer l'air à envoyer dans l'habitacle. Ce fonctionnement en mode de chauffage ou pompe à chaleur trouve un intérêt particulier dans le cas des véhicules à moteurs électriques, étant donné que ces moteurs dissipent peu de chaleur susceptible d'être récupérée pour le chauffage de l'habitacle. Du fait que l'échangeur de chaleur de la face avant peut fonctionner aussi comme un évaporateur, il est de ce fait exposé à des problèmes de givrage. Or, il a été constaté que ces problèmes pouvaient être surmontés en plaçant les tubes de l'échangeur de chaleur dans une position sensiblement verticale et les boîtes collectrices dans une position sensiblement horizontale. Une telle disposition est inhabituelle car, comme rappelé précédemment, l'échangeur de chaleur de face avant, qui était destiné à fonctionner comme un condenseur, était classiquement placé avec une disposition inverse, à savoir les tubes horizontaux et les boîtes collectrices verticales. Il en résulte des problèmes de connectique fluidique pour l'implantation des brides de raccordement qui jusqu'à présent étaient montées sur des boîtes collectrices tubulaires disposées verticalement. L'invention vise à proposer une bride de raccordement pouvant être utilisée principalement, mais non limitativement, pour des échangeurs de chaleur ayant au moins une boîte collectrice tubulaire. Un autre but de l'invention est de procurer une telle bride de raccordement qui peut offrir différentes possibilités de raccordement, spécialement pour des échangeurs de chaleur ayant au moins une boîte collectrice tubulaire, et cela quelle que soit l'orientation de cette boîte collectrice tubulaire. Elle propose également une bride de raccordement qui permet 5 un raccordement soit directement, soit indirectement à une boîte collectrice. L'invention propose à cet effet une bride de raccordement telle que définie précédemment, laquelle est un bloc 10 métallique de forme générale parallélépipédique ayant un premier alésage, notamment de section circulaire, débouchant sur une première face du bloc pour recevoir un premier embout tubulaire, notamment de section circulaire, en vue d'une liaison par brasage, et un deuxième alésage, 15 notamment de section circulaire, débouchant sur une deuxième face du bloc, par exemple disposée perpendiculairement à la première face, pour recevoir un deuxième embout tubulaire, notamment de section circulaire, en vue d'une liaison démontable, lesdits alésages 20 établissant une connexion de fluide entre eux. Il en résulte que la bride de raccordement est reliée directement par brasage au premier embout tubulaire, ce qui permet de pouvoir placer la bride de raccordement et 25 l'embout tubulaire dans une orientation angulaire choisie avant leur liaison définitive par brasage. Comme la première face et la deuxième face de la bride de raccordement sont perpendiculaires entre elles, ceci permet 30 d'assurer l'assemblage des deux embouts tubulaires dans une direction perpendiculaire entre elles. Ainsi, le deuxième embout tubulaire peut être assemblé de façon démontable sur la bride et cela dans une orientation angulaire choisie. Le premier embout tubulaire peut être formé directement par un prolongement d'une boîte collectrice tubulaire de l'échangeur de chaleur. En variante, il peut être relié à une boîte collectrice, 10 tubulaire ou non, de l'échangeur de chaleur. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemples, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une bride de raccordement selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus de la bride de 20 raccordement de la figure 1, reliée à un premier embout tubulaire et à un deuxième embout tubulaire ; - la figure 3 est une vue partielle en perspective de la bride de raccordement reliée à un premier embout tubulaire 25 formé par un prolongement d'une boîte collectrice tubulaire d'un échangeur de chaleur ; - la figure 4 est une vue en perspective éclatée montrant la mise en place d'un embout tubulaire sur une bride de 30 raccordement avec des moyens de fixation ; et - la figure 5 est une vue en perspective montrant la mise en place d'une bride de raccordement sur un échangeur de 15 chaleur à boîte collectrice tubulaire, la liaison de fluide entre la bride de raccordement et la boîte collectrice se faisant par une tubulure coudée. On se réfère d'abord à la figure 1 qui montre une bride de raccordement 10 destinée à un échangeur de chaleur pour assurer l'entrée ou la sortie d'un fluide caloporteur. La bride de raccordement 10 est un bloc métallique usiné de forme générale parallélépipédique, avantageusement réalisé en alliage d'aluminium. Ce bloc comprend une première face 12 reliée perpendiculairement à une deuxième face 14, une troisième face 16 opposée à la première face 12 et une quatrième face 18 opposée à la deuxième face 14. Par ailleurs, deux faces d'extrémités 20 et 22 relient entre elles les quatre faces précitées aux deux extrémités du bloc. Un premier alésage 24 de section circulaire débouche sur la première face 12 et un deuxième alésage 26 de section circulaire débouche sur la deuxième face 14, ces deux alésages établissant une connexion de fluide entre eux. Comme on peut le voir sur la figure 2, le premier alésage 24 reçoit un premier embout tubulaire 28 de section circulaire en vue d'une liaison par brasage. Le deuxième alésage 26 reçoit un deuxième embout tubulaire 30 de section circulaire en vue d'une liaison démontable. Il en résulte que les alésages 24 et 26, et par conséquent les embouts tubulaires 28 et 30, s'étendent dans des directions axiales perpendiculaires entre elles. Le premier embout tubulaire 28 s'étend dans une direction d'axe XX et le deuxième embout tubulaire 30 dans une direction d'axe YY perpendiculaire à l'axe XX (figure 2). La bride 10 peut être assemblée sur l'embout tubulaire 20 dans une orientation angulaire choisie avant leur liaison définitive par brasage, comme le montre la flèche F sur la figure 2. Ceci permet d'orienter par conséquent le deuxième embout 10 tubulaire 30 dans une direction spatiale choisie, tout en restant perpendiculaire à la direction de l'axe XX. Dans l'exemple, le deuxième embout tubulaire 30 est assemblé de façon démontable au moyen d'un connecteur 32 et 15 de moyens de fixation comprenant une vis 34 (figure 2) propre à s'engager dans un orifice fileté 36 débouchant sur la face 14 (figures 1 et 3). Le connecteur et les moyens de fixation seront décrits en détail plus loin. 20 La figure 3 montre un échangeur de chaleur 38 qui, dans l'exemple, est destiné à constituer un condenseur/évaporateur pour une installation de chauffage-ventilation et climatisation d'un habitacle de véhicule automobile. Cet échangeur de chaleur 38 comprend une boîte collectrice 25 tubulaire 40, de section transversale sensiblement circulaire, dont la direction axiale XX est placée dans une orientation sensiblement horizontale. Dans cet exemple, cette boîte collectrice est placée en partie inférieure d'un faisceau de tubes 42 placés dans une orientation 30 sensiblement verticale, les extrémités des tubes débouchant dans des fentes de la boîte collectrice tubulaire. L'échangeur de chaleur 38 comprend en outre une boîte collectrice tubulaire placée en partie supérieure, qui n'a pas été représentée pour simplifier le dessin. Des intercalaires ondulés (non représentés) sont disposés entre les tubes 42 pour améliorer l'échange de chaleur. L'une des extrémités de la boîte collectrice 40 forme directement l'embout tubulaire 28 montré à la figure 2. Dans l'exemple, l'extrémité correspondante de la boîte collectrice tubulaire 40 est prolongée par rapport à une boîte collectrice tubulaire conventionnelle pour dépasser d'une longueur axiale suffisante, typiquement de l'ordre de 15 à 20 mm, au-delà du faisceau de tubes. Ceci permet d'emboîter l'embout tubulaire 28 dans l'alésage 24 et d'orienter angulairement la bride de raccordement par rotation autour de l'axe XX jusqu'à une position choisie pour permettre une liaison définitive par brasage. Bien que dans la figure 3 la boîte collectrice tubulaire 40 soit disposée dans une position sensiblement horizontale, l'invention ne se limite pas à une telle configuration. En effet, il est possible aussi de raccorder la bride 10 à l'embout tubulaire 28 dans le cas d'une boîte collectrice tubulaire 40 disposée avec une autre orientation, par exemple une orientation sensiblement verticale. On se réfère maintenant à la figure 4 pour décrire plus particulièrement l'assemblage démontable du premier embout tubulaire 28 dans le premier alésage 24 de la bride de raccordement 10. Comme montré déjà schématiquement sur la figure 2, le connecteur 32 est prévu pour assurer le maintien de l'embout tubulaire 28 dans le deuxième alésage 26 de la deuxième face 14 par des moyens de fixation constitués par une vis 34 et un orifice fileté 36. La vis 36 présente ici une tête hexagonale et elle traverse le connecteur 32 pour s'engager dans l'orifice fileté 36 qui débouche sur la deuxième face 14. L'embout tubulaire 28 est disposé à l'extrémité d'une conduite 44 destinée à l'entrée ou la sortie d'un fluide caloporteur. Cet embout tubulaire est entouré d'un joint d'étanchéité 46, ici un joint torique, qui est comprimé entre le connecteur 32 et la deuxième face 14 de la bride de raccordement sous l'action des moyens de fixation (vis 34). Le serrage de la vis 34 provoque le maintien de l'embout 28 avec compression du joint d'étanchéité 46. Comme on peut le voir également sur la figure 4, la bride de raccordement 10 est munie sur l'une au moins de ses faces, ici sur les deux faces 14 et 18, d'une ouverture débouchante 48 dont la fonction sera expliquée plus loin. Cette ouverture débouchante a ici la forme d'une fente de section rectangulaire qui débouche sur la deuxième face 14 et sur la quatrième face 18 qui lui est opposée. La présence de cette ouverture est facultative. On se réfère maintenant à la figure 5 qui montre un autre échangeur de chaleur 50 analogue à celui de la figure 3, comprenant une boîte collectrice tubulaire 52 dans l'exemple orienté dans une direction sensiblement horizontale. Cette boîte collectrice tubulaire est placée en partie inférieure de l'échangeur de chaleur et elle reçoit les extrémités d'un faisceau de tubes 54 disposés sensiblement verticalement. Cet échangeur de chaleur 50 est muni d'une bride de raccordement 10 analogue à celle décrite précédemment. Cette bride comprend également un alésage 24 débouchant sur une première face 12 et un alésage 26 débouchant sur une deuxième face 14. Sur cette deuxième face, débouche également un orifice fileté 36 analogue à celui décrit précédemment. Comme dans le cas de la figure 4, une ouverture débouchante 48 débouche sur la face 14 et la face 18 qui lui est opposée. Dans l'exemple, la bride de raccordement 10 n'est pas reliée directement à la boîte collectrice 52, mais par l'intermédiaire d'une tubulure coudée 58 dont une première extrémité 60 vient s'engager dans une ouverture aménagée à cet effet au travers de la paroi de la boîte collectrice. La tubulure coudée 58 comporte une seconde extrémité formant un embout tubulaire 62 de section circulaire adaptée. Cet embout tubulaire 62 est emboîté dans l'alésage 24 et placé dans une orientation angulaire choisie en vue d'une liaison définitive par brasage. Dans cet exemple, la bride de raccordement 10 est fixée à l'échangeur de chaleur grâce à une patte de fixation 64 qui vient s'engager dans l'ouverture débouchante 48, du côté de la face 18. Une fois l'emmanchement réalisé, l'ensemble est assemblé par brasage. La patte de fixation 64 est issue d'une joue 66 placée à une extrémité du faisceau de tubes, qui a ici sensiblement la même forme qu'un tube 54. En variante, cette joue 66 peut être constituée par un tube inactif ou tube mort du faisceau, qui est prolongé latéralement par la patte de fixation 64. Ainsi, la bride de raccordement 10 permet de raccorder deux embouts tubulaires dans des directions perpendiculaires et dans différents modes d'implantation, soit directement, soit indirectement sur une boîte collectrice tubulaire d'un échangeur de chaleur, quelle que soit l'orientation de celui-ci. Cette bride de raccordement permet l'entrée ou la sortie d'un fluide caloporteur. L'échangeur de chaleur considéré est alors équipé d'une autre bride de raccordement qui peut être identique ou différente et qui n'a pas été représentée ici pour simplifier le dessin. Dans l'exemple particulier considéré ici, l'échangeur de chaleur est traversé par un fluide frigorigène et est destiné à faire partie d'une installation de chauffage- ventilation et de climatisation pour véhicules automobiles. Cette installation comprend en outre un autre échangeur de chaleur (non représenté) destiné à être traversé par un flux d'air à envoyer dans l'habitacle du véhicule. L'échangeur de chaleur, qui est habituellement placé en face avant, constitue un condenseur/évaporateur conçu pour fonctionner comme un condenseur dans un mode de climatisation et comme un évaporateur dans un mode de chauffage (pompe à chaleur). En ce cas, l'échangeur de chaleur qui assure le traitement de l'air envoyé dans l'habitacle fonctionne respectivement comme un évaporateur et comme un condenseur, par inversion du sens de circulation du fluide caloporteur dans la boucle. La bride de raccordement offre différentes possibilités d'orientation et de montage de l'embout tubulaire d'une manière particulièrement simple. Une telle bride peut être utilisée dans différents types d'échangeurs de chaleur ayant au moins une boîte collectrice tubulaire, comme par exemple un condenseur. L'invention trouve ainsi une application préférentielle aux véhicules automobiles.15 Revendications1. Bride de raccordement (10) pour un échangeur de chaleur pour l'entrée ou la sortie d'un fluide caloporteur, caractérisée en ce que la bride de raccordement (10) est un bloc métallique de forme générale parallélépipédique ayant un premier alésage (24), débouchant sur une première face (12) du bloc pour recevoir un premier embout tubulaire (28) 10 en vue d'une liaison par brasage, et un deuxième alésage (26) débouchant sur une deuxième face (14) du bloc, pour recevoir un deuxième embout tubulaire (30) en vue d'une liaison démontable, lesdits alésages établissant une connexion de fluide entre eux. 15 2. Bride de raccordement selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un connecteur (32) pour assurer le maintien du deuxième embout tubulaire (30) dans le deuxième alésage (26) et des moyens de 20 fixation (34, 36) du connecteur sur la deuxième face (14) de la bride de raccordement. 3. Bride de raccordement selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de fixation du connecteur 25 (32) comprennent une vis (34) propre à traverser le connecteur et à s'engager dans un orifice fileté (36) débouchant sur la deuxième face (14) de la bride de raccordement. 30 4. Bride de raccordement selon la revendication 3, caractérisée en ce que le deuxième embout tubulaire (28) est entouré d'un joint d'étanchéité (46) qui est comprimé entre le connecteur (32) et la deuxième face (14) de la 13bride de raccordement (10) sous l'action des moyens de fixation (34, 36). 5. Bride de raccordement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la bride de raccordement {10) est brasée sur le premier embout tubulaire (28) dans une orientation angulaire choisie. 6. Bride de raccordement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la bride de raccordement (10) est munie, sur l'une au moins (14 ; 18) de ses faces, d'une ouverture débouchante (48) pour l'insertion d'une patte de fixation (64). 7. Échangeur de chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une bride de raccordement (10) selon l'une des revendications 1 à 6, qui est brasée sur un premier embout tubulaire (28 ; 64) que comporte ledit échangeur de chaleur. 8. Échangeur de chaleur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier embout tubulaire (28) est formé directement par un prolongement d'une boîte collectrice tubulaire (40) de l'échangeur de chaleur. 9. Échangeur de chaleur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier embout tubulaire {64) est relié à une boite collectrice tubulaire (52) de l'échangeur de chaleur. 10. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il est destiné à être traversé par un fluide frigorigène. 30 11. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il est destiné à faire partie d'une installation de chauffage et de climatisation pour véhicule automobile. 12. Échangeur de chaleur selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce qu'il constitue un condenseur/ évaporateur conçu pour fonctionner comme un condenseur dans un mode de climatisation et comme un évaporateur dans un mode de chauffage.