Brevet FR2989771A1 — publié le 20131025

Couvercle de faisceau d'échangeur de chaleur, faisceau comprenant un tel couvercle, échangeur de chaleur comprenant un tel faisceau et module d'admission d'air comprenant un tel échangeur. L'invention concerne un couvercle de faisceau d'échangeur de chaleur, un faisceau comprenant un tel couvercle et un échangeur de chaleur comprenant un tel faisceau. Elle concerne également un module d'admission d'air pour moteur thermique comprenant un tel échangeur. L'invention s'applique à tout type d'échangeurs de chaleur, notamment pour véhicule automobile, comme par exemple des échangeurs destinés à être montés dans le compartiment moteur du véhicule tels que des refroidisseurs d'air de suralimentation (RAS) ou des échangeurs de recirculation des gaz d'échappement du moteur, appelés également échangeurs EGR (Exhaust Gas Recirculation Coolers ou EGRC). Dans ce domaine, il est connu des échangeurs de chaleur comprenant un faisceau d'échange de chaleur comportant une série de plaques empilées parallèlement les unes au dessus des autres. Le faisceau est placé dans un boîtier guidant un fluide à refroidir à travers le faisceau dans lequel circule un fluide de refroidissement. L'empilement de plaques est solidarisé à un couvercle de l'échangeur qui ferme une des faces du boîtier de façon amovible, notamment par vissage. Un problème rencontré vient du fait que le boîtier et le couvercle sont amenés à subir des contraintes mécaniques lorsque l'échangeur de chaleur fonctionne. Ces contraintes peuvent entraîner la déformation du couvercle et altérer le faisceau. L'origine de ces contraintes vient d'une part de la dilatation thermique que subit le boîtier lorsque le fluide à refroidir traverse le faisceau à de hautes températures. D'autre part, le fluide à refroidir traverse le faisceau avec une pression pouvant varier énormément et dans une période très courte, ce qui engendre des variations importantes des contraintes mécaniques exercées dans son circuit de passage. Ces contraintes mécaniques risquent de créer un gonflement du boîtier. Dans certaines conditions extrêmes de fonctionnement, on peut aller jusqu'à l'apparition d'une fuite due à une déformation entre le couvercle et le boîtier, voire observer une expulsion du couvercle. Une première solution utilisée consiste à braser le couvercle sur le boîtier. Une telle solution nécessite cependant d'utiliser un boîtier métallique. En outre, le couvercle n'est plus amovible. L'invention vise à améliorer la situation. Ainsi, l'invention concerne un couvercle destiné à être fixé à un boîtier d'échangeur de chaleur, ledit couvercle comprenant une paroi destinée à obturer un orifice d'introduction d'un faisceau d'échange de chaleur dans le boîtier, ladite paroi présentant un bord périphérique, plan, configuré pour autoriser une fixation amovible du couvercle sur le boîtier. Selon l'invention, le couvercle comprend des moyens de renfort mécanique de ladite paroi. On comprend par le terme « amovible » le fait de pouvoir être retiré sans détruire l'ensemble, c'est-à-dire que l'on peut retirer le couvercle du boîtier sans détruire ni le couvercle ni le boîtier comme cela serait le cas avec d'autres types de solidarisation tels qu'une solidarisation par brasage ou encore par soudage. Un exemple de fixation amovible est la fixation par vissage ou encore par rivetage. L'invention permet ainsi, grâce aux moyens de renfort mécanique de la paroi, d'améliorer la résistance mécanique du couvercle et donc de réduire l'amplitude de la déformation du couvercle lorsque ce dernier subit des contraintes mécaniques. Selon un aspect de l'invention, les moyens de renfort mécanique sont configurés pour venir extérieurement en saillie du boîtier. Selon un exemple de réalisation de l'invention, les moyens de renfort mécanique comprennent au moins une nervure de renforcement mécanique. Les nervures se trouvent, par exemple, au niveau d'une partie centrale de la paroi, c'est-à-dire dans une zone différente de celle occupée par le bord périphérique. Avantageusement, la ou les nervures sont réalisées par emboutissage de la paroi. Selon une variante de réalisation de l'invention, tout ou partie des nervures, dites grandes nervures, s'étendent parallèlement entre elles selon une longueur dudit couvercle. Les moyens de renfort mécanique comprennent, par exemple, deux grandes nervures. Selon un aspect de l'invention, au moins une autre des nervures, dite petite nervure, relie entre elles les grandes nervures. Les moyens de renfort mécanique comprennent, notamment, six petites nervures. Selon un exemple de réalisation, les moyens de renfort mécanique comprennent au moins une barrette de renforcement mécanique solidarisée sur tout ou partie du bord périphérique de ladite paroi. Selon un aspect de l'invention, ledit couvercle est de forme sensiblement rectangulaire, une première des barrettes est solidarisée le long d'un premier grand coté du couvercle et/ou une deuxième des barrettes est solidarisée le long d'un deuxième grand coté du couvercle. Avantageusement, une troisième des barrettes est solidarisée le long d'un premier petit coté du couvercle et/ou une quatrième des barrettes est solidarisée le long d'un deuxième petit coté du couvercle. Selon un exemple de réalisation, la ou les barrettes sont brasées sur le couvercle. Alternativement, la ou les barrettes sont maintenues sur le couvercle par clinchage. La ou les barrettes sont solidarisées au couvercle, par exemple, simultanément à la fixation dudit couvercle sur le boîtier. L'invention concerne aussi un faisceau d'échange de chaleur comprenant un couvercle tel que défini précédemment. Avantageusement, ledit faisceau comprend des plaques empilées, ledit couvercle étant solidaire d'une plaque terminale desdites plaques. L'invention concerne encore un échangeur de chaleur comprenant un faisceau tel que défini précédemment et un boîtier accueillant ledit faisceau, ledit couvercle étant solidarisé audit boîtier. L'invention concerne également un module d'admission d'air pour moteur thermique de véhicule automobile comprenant un échangeur tel que défini précédemment. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un échangeur de chaleur selon l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective d'un faisceau selon l'invention, - la figure 3 est une vue en perspective d'une variante de réalisation du couvercle de la figure 2 selon l'invention, - la figure 4 est une vue en perspective représentant le couvercle et le faisceau de la figure 2 selon une autre variante de réalisation de l'invention et - la figure 5 est une vue similaire à la figure 2, représentant une variante de 25 réalisation du couvercle selon l'invention. La figure 1 illustre un module d'admission d'air pour moteur thermique de véhicule automobile, ledit module comprenant un échangeur de chaleur 1. Ledit module d'admission d'air présente une sortie 9 de l'air d'admission en direction de la 30 culasse du moteur. Ladite sortie 9 du module divise le flux d'air d'admission, ici en quatre flux distincts. Ledit échangeur 1 permet un échange de chaleur entre un premier fluide, par exemple un fluide de refroidissement et un deuxième fluide, notamment un fluide à 20 2 989 771 5 refroidir. Cet échangeur est apte à transférer les calories présentes dans le fluide à refroidir vers le fluide de refroidissement. C'est ici un échangeur air/eau, c'est-à-dire que le fluide à refroidir est, par exemple, un flux de gaz d'alimentation du moteur et le fluide de refroidissement est, notamment, de l'eau additionnée de glycol. 5 L'échangeur 1 comprend un boîtier 2 présentant un corps 3 qui prend, par exemple, une forme générale parallélépipédique creuse. La partie creuse de ce corps 3 forme un logement 4 accessible par un orifice 5 délimité par un rebord 6. Le boîtier 2 est ici obtenu par moulage. Il est, par exemple, en matière thermoplastique, 10 en matière thermodure ou encore en aluminium. L'échangeur 1 comprend également un faisceau 7 destiné à être installé dans le boîtier 2, notamment dans le logement 4. Ce faisceau 7 est inséré par translation au travers de l'orifice 5. Le faisceau 7 comprend ici un empilement de plaques 10 15 déterminant entre elles des circuits alternés pour le fluide de refroidissement et pour le fluide à refroidir. Les plaques 10 sont agencées par paires de sorte que deux plaques 10 d'une même paire déterminent entre elles un canal de circulation pour le fluide de refroidissement. Le faisceau 7 est ici de forme globalement parallélépipédique et présente une face d'entrée (référencée 17 sur la figure 2) et une face de sortie opposée 17' du fluide à refroidir. Les circuits pour la circulation du fluide à refroidir sont prévus entre deux plaques 10 en vis-à-vis de deux paires de plaques adjacentes. Le corps 3 présente deux faces latérales 11, 12, reliées par un fond 13 et deux faces longitudinales 14, 15, dite d'entrée 14 et de sortie 15 reliant les faces latérales. Les faces longitudinales 14, 15 comprennent chacune un cadre délimitant une ouverture. Le fluide à refroidir est ainsi destiné à entrer dans l'échangeur 1 par l'ouverture définie par le cadre de la face longitudinale d'entrée 14 avant de traverser le faisceau 7 et de sortir de l'échangeur 1 par l'ouverture délimitée par le cadre de la face longitudinale de sortie 15. Le fluide à refroidir sort ensuite du module d'admission par l'intermédiaire de sa sortie 9 comme vu précédemment. Un couvercle 25 de l'échangeur de chaleur selon l'invention est solidarisé à l'empilement, au niveau d'une plaque supérieure de l'empilement. Le couvercle 25 est destiné à se solidariser au boîtier 2. Il comprend une paroi 26 agencée pour obturer l'orifice 5 par lequel on introduit le faisceau 7 dans le boîtier 2. La paroi 26 présente un bord périphérique 27, plan, configuré pour autoriser une fixation amovible du couvercle 25 sur le boîtier 2. Le bord périphérique 27 comprend pour cela, notamment, des moyens de solidarisation au boîtier 2, par exemple des ouvertures 21, en particulier prévues au niveau d'oreilles 20. Il est ainsi possible de visser ou de riveter le couvercle 25 au boîtier 2 et de le désolidariser du boîtier 2 sans destruction du couvercle 25 et/ou du boîtier 2. Le faisceau 7 et le couvercle 25 sont, notamment, en aluminium ou en alliage d'aluminium. Le couvercle 25 est ici de forme sensiblement rectangulaire. Il comprend alors un premier et un deuxième grands cotés 61, 63 opposés entre eux et un premier et un deuxième petits cotés 62, 64 opposés entre eux. Les grands cotés 61, 63 du couvercle 25 se trouvent respectivement du même coté que la face d'entrée et que la face de sortie 17' du faisceau 7. La paroi 26 comprend une première face destinée à être dirigée vers l'intérieur 20 du boîtier 2 et une deuxième face 29, opposée à la première et destinée à être dirigée vers l'extérieur du boîtier 2. Sous réserves des explications qui suivent, la paroi 26 est sensiblement plane. L'échangeur 1 comprend des tubulures d'entrée et/ou de sortie 18, 19, du fluide 25 de refroidissement, communiquant avec des ouvertures (non visibles) prévues dans le couvercle 25 et permettant au fluide de refroidissement d'entrer et/ou de sortir du faisceau 7. Selon l'invention, le couvercle 25 comprend des moyens 30 de renfort 30 mécanique de la paroi 26. Les moyens 30 de renfort mécanique sont ici configurés pour venir extérieurement en saillie du boîtier 2. La figure 2 et 3 illustrent un mode de réalisation du couvercle 25 dans lequel les moyens 30 de renfort mécanique comprennent au moins une barrette 71, 72, 73, 74 de renforcement mécanique. La ou les barrettes 71, 72, 73, 74 sont solidarisées sur tout ou partie du bord périphérique 27 de la paroi 26. Dans l'exemple illustré à la figure 2, une première 71 des barrettes est solidarisée le long du premier grand coté 61 du couvercle 25 et une deuxième 72 des barrettes est solidarisée le long du deuxième grand coté 63 du couvercle 25. Selon un exemple de réalisation de l'invention illustré à la figure 3, une troisième 73 des barrettes 71, 72, 73, 74 est solidarisée le long du premier petit coté 62 du couvercle 25 et une quatrième 74 des barrettes 71, 72, 73, 74 est solidarisée le long du deuxième petit coté 64 du couvercle 25. Dans cet exemple, les barrettes 71, 72, 73, 74 sont disposées le long de tout le bord périphérique 27 de la paroi 26. A l'inverse, il pourra être prévu une barrette unique, le long du premier grand côté 61 du couvercle 25, prévu du côté de la face d'entrée 17 du fluide à refroidir. Les barrettes 71, 72, 73, 74, sont de section transversale à quatre cotés. Elles comprennent une première face 81 destinée à être dirigée vers l'extérieur du boîtier, une deuxième face (non visible) en contact avec la paroi 26 et des faces latérales 83, 84 reliant leur première et leur deuxième faces. Selon un exemple de réalisation, les barrettes 71, 72, 73, 74 sont brasées sur le couvercle 25. Les barrettes 71, 72, 73, 74 sont alors en métal. Alternativement, les barrettes 71, 72, 73, 74 sont maintenues sur le couvercle 25 par clinchage. Elles peuvent également être fixées au couvercle 25 par vissage ou par rivetage. Elles comprennent alors des ouvertures 75 correspondant aux ouvertures des oreilles et disposées en vis-à-vis de ces dernières une fois les barrettes 71, 72, 73, 74 positionnées sur le couvercle 25 pour permettre, notamment, le vissage ou le rivetage. Les barrettes 71, 72, 73, 74 sont alors en plastique ou en métal. En variante, les barrettes 71, 72, 73, 74 sont solidarisées, par exemple, simultanément à la fixation du couvercle 25 sur le boîtier. Le vissage ou le rivetage de la barrette 71, 72, 73, 74 sur le couvercle 25 se fait alors simultanément à celui du couvercle 25 sur le boîtier. Un mode de réalisation non illustré propose que les barrettes soient réalisées sous la forme d'une pièce unique délimitant un cadre. Les figure 4 et 5 illustrent un mode de réalisation du couvercle 25 dans lequel les moyens 30 de renfort mécanique comprennent au moins une nervure 31, 32, 33 de renforcement mécanique. Les nervures 31, 32, 33 se trouvent, par exemple, au niveau de la partie centrale 28 de la paroi 26, c'est-à-dire dans une zone différente de celle occupée par le bord périphérique 27. Les nervures 31, 32, 33 sont réalisées, par exemple, par emboutissage de la paroi 26. Elles comprennent, par exemple, des bossages 31', présents, notamment, aux extrémités longitudinales des nervures 31, 32, 33 et en particulier entre leurs extrémités longitudinales. Ces bossages 31', s'étendent transversalement à l'extension longitudinale des nervures 31, 32, 33 et augmentent les caractéristiques de renfort mécanique des nervures 31, 32, 33. Les moyens 30 de renfort mécanique comprennent ici des grandes nervures 31, 32, en particulier deux grandes nervures 31, 32, qui s'étendent sensiblement parallèlement entre elles selon une longueur du couvercle 25. Du fait de leurs extensions longitudinales, les grandes nervures 31, 32 renforcent ici la paroi 26 contre une déformation en flexion selon différentes directions. Selon l'exemple de réalisation illustré à la figure 5, au moins une autre des nervures, dite petite nervure 33, relie entre elles les grandes nervures 31, 32. Les moyens de renfort mécanique comprennent ici six petites nervures 33. Les petites nervures 33, s'étendent, notamment, perpendiculairement entre les grandes nervures 31, 32 et pourront dépasser de celles-ci au niveau des bossages 31'. Bien que les différents exemples de réalisation des moyens de renforts aient été présentés séparément, il est bien évident que l'invention couvre le cas des combinaisons de ces différents exemples, c'est-à-dire l'association de deux ou 30 plusieurs de ces exemples sur le même couvercle.