Brevet FR3008784A1 — publié le 20150123

Plaque collectrice de collecteur d'un échangeur de chaleur L'invention concerne une plaque collectrice de collecteur d'un échangeur de chaleur, un collecteur comprenant une telle plaque collectrice et un échangeur de chaleur comprenant ledit collecteur. Elle concerne également un procédé de fabrication d'une telle plaque collectrice. Les échangeurs de chaleur concernés sont notamment destinés à équiper des véhicules et correspondent, dans une application préférentielle, aux condenseurs prévus sur les boucles ou circuits de climatisation des véhicules. Cependant, d'autres applications de ces échangeurs de chaleur sont également envisageables sans sortir du cadre de l'invention. Il est connu des condenseurs comprenant un faisceau de tubes parallèles et deux collecteurs dans lesquels sont raccordées, de façon fixe et étanche, les extrémités correspondantes des tubes. Ainsi, le fluide de la boucle de climatisation, peut circuler d'un collecteur à l'autre, à travers les tubes dans lesquels le fluide passe de la phase vapeur à la phase liquide par échange de chaleur avec un flux d'air, balayant les tubes. Ces échangeurs sont assemblés par brasage. Les collecteurs comprennent une plaque collectrice, présentant un fond et des parois latérales se faisant face, et un couvercle située entre les parois latérales et fermant la plaque collectrice, après brasage. Pour pré- assembler le couvercle et la plaque collectrice avant brasage, il est connu de les sertir. Pour cela, une portion périphérique des parois latérales de la plaque collectrice est sertie sur le couvercle. Afin de maintenir le couvercle entre les parois latérales de la plaque collectrice avant l'opération de sertissage et dans le but d'éviter que le couvercle ne s'enfoncent entre les parois latérales durant l'opération de sertissage, il est connu de créer des déformations locales dans les parois latérales contre lesquels le couvercle est maintenu. Ces déformations locales de la plaque collectrice sont effectuées par emboutissage, après repliement de ses parois latérales. Les collecteurs sont également munis de cloisons étanches de manière à créer plusieurs compartiments étanches à l'intérieur du collecteur. Ces compartiments sont créés dans le but de réaliser des passes de circulation du fluide dans l'échangeur. En fonction du nombre et de la configuration des passes que l'on souhaite réaliser, ces cloisons sont plus ou moins espacées et plus ou moins nombreuses dans le collecteur. Or, ces cloisons ont la forme de la partie intérieure du collecteur et ne peuvent donc pas être positionnées aux endroits où les déformations locales sont situées. Un inconvénient vient donc du fait qu'il faut déformer les parois latérales de la plaque collectrice en fonction du futur positionnement des cloisons. Il faut ainsi changer le procédé de déformation à chaque fois que le collecteur en fabrication est destiné à comprendre des cloisons positionnées de manière différente et/ou un nombre de cloison différents. Cela entraine ainsi des pertes de temps dans le procédé de fabrication et la nécessité d'un outillage capable de réaliser des déformations à différents endroits des plaques collectrices, tel qu'un outillage programmable pour s'adapter aux différentes séries de collecteurs fabriqués et donc couteux. L'invention a pour but de surmonter les problèmes précités. Elle propose à cet effet une plaque collectrice de collecteur d'un échangeur de chaleur, ladite plaque comprenant un fond et deux parois latérales se faisant faces, caractérisé par le fait que lesdites parois latérales comprennent une partie amincie formant une butée dans l'épaisseur de matière de la ou desdites parois latérales, ladite butée étant destinée à permettre le positionnement d'un couvercle du collecteur entre les parois latérales. Autrement dit, la plaque collectrice comprend une autre partie, adjacente à la partie amincie et d'épaisseur supérieure à celle de la partie amincie, la différence d'épaisseur entre la partie amincie et la partie adjacente créant la butée. L'autre partie de la plaque collectrice est destinée à offrir une résistance à la pression d'un fluide, en particulier un fluide frigorigène. Ainsi, grâce à l'invention, la plaque collectrice pourra maintenir le couvercle par l'intermédiaire des butées de sorte que la présence des déformations locales n'est plus nécessaire. La fabrication des plaques collectrice peut ainsi être standardisée, les cloisons pouvant être positionnées tout le long de la plaque collectrice, sans limitations dues aux déformations locales. Selon un aspect de l'invention, la ou lesdites parties amincies sont en continuités d'une base des parois latérales, reliée au fond de ladite plaque collectrice. Autrement dit, la base et la partie amincie des parois latérales sont issues de la même matière, c'est-à-dire qu'elles ont été obtenues à partir de la même plaque, sans que la partie amincie ne soit rapportée sur la base. Selon un exemple de réalisation de l'invention, les parties amincies s'étendent des butées jusqu'aux extrémités distales desdites parois latérales. Les butées sont ainsi situées proche d'une zone de bord desdites parois de manière à recevoir le couvercle proche des bords des parois latérales. Le couvercle peut ainsi être de dimension réduite. En effet, les butées étant situées au niveau des bords, c'est-à-dire plus hautes par rapport au fond que les déformations locales, les ailes latérales du couvercle peuvent être de dimensions réduites. Avantageusement, ladite partie amincie présente une épaisseur constante. Elle peut ainsi être obtenue par un procédé simple et économique comme par exemple le laminage. Selon un aspect de l'invention, la plaque collectrice présente une dimension d'extension longitudinale et les butées sont continues le long de ladite dimension d'extension longitudinale. On améliore ainsi la fonction de maintien du couvercle en le soutenant par l'intermédiaire des butées sur toute la longueur de la plaque collectrice. Avantageusement, les parois latérales sont parallèles entre elles. De manière avantageuse, le fond de la plaque collectrice comprend des fentes destinées à accueillir des tubes de l'échangeur. Selon un exemple de réalisation de l'invention, lesdites parties amincies s'étendent en épaisseur depuis une face extérieure desdites parois latérales. La face extérieure est donc continue, c'est-à-dire qu'elle ne présente pas de butées. Autrement dit, lesdites butées sont uniquement dirigées vers l'intérieur de la plaque collectrice, c'est-à-dire que les butées de chaque paroi latérale se font faces. Avantageusement, ladite partie amincie de la plaque collectrice présente une épaisseur comprise entre 25% et 75% de l'épaisseur de la base. En particulier, elle peut présenter une épaisseur comprise entre 40% et 60% de l'épaisseur de la base. Cette épaisseur est particulièrement avantageuse pour assurer le maintien du couvercle et faciliter le sertissage de la plaque collectrice sur le couvercle. L'invention concerne aussi un collecteur d'un échangeur de chaleur comprenant la plaque collectrice telle que décrite ci-dessus et un couvercle positionné contre lesdites butées. Selon un aspect de l'invention, ladite partie amincie forme une zone de la plaque collectrice repliée sur le couvercle. Une base de ladite partie amincie forme ainsi une zone charnière facilitant le repliement de la plaque collectrice sur le couvercle. L'effort nécessaire à appliquer sur la portion de bord périphérique de la plaque lors du sertissage de ladite plaque sur ledit couvercle sera ainsi moins important et réduira le risque de déformation du collecteur. Selon un exemple de réalisation de l'invention, le couvercle comprend des ailes latérales maintenues contre lesdites butées. Avantageusement, lesdites ailes latérales sont maintenues contre lesdites butées aux niveaux d'extrémités distales desdites ailes latérales. Selon un aspect de l'invention, les ailes latérales présentent une portion amincie et une autre portion, adjacente à leur portion amincie et d'épaisseur supérieure à ladite portion amincie desdites ailes latérales, la différence d'épaisseur formant une contre butée en contact avec ladite butée de la plaque collectrice. La contre butée permet d'améliorer encore le maintien du couvercle sur la plaque collectrice. Selon un exemple de réalisation de l'invention, le couvercle présente une dimension d'extension longitudinale et la contre butée est continue le long de ladite dimension d'extension longitudinale du couvercle. On améliore ainsi d'avantage le maintien du couvercle sur la plaque collectrice. Avantageusement, la portion amincie du couvercle présente une épaisseur comprise entre 25% et 75% de l'épaisseur de l'autre portion du couvercle. En particulier, elle peut présenter une épaisseur comprise entre 40% et 60% de l'épaisseur de l'autre portion. Selon un aspect de l'invention, les portions amincies du couvercle sont parallèles entre elles. L'invention concerne aussi un échangeur de chaleur, notamment condenseur d'un système de climatisation de véhicule automobile, muni d'un collecteur tel que décrit précédemment. L'invention concerne encore un procédé de fabrication d'une plaque collectrice telle que décrite précédemment dans lequel : - on plie la plaque collectrice de manière à former les parois latérales se faisant face, - on lamine les parois latérales de manière à créer la ou les parties amincies au plus tard simultanément au moment où on plie la plaque collectrice. Grâce au procédé de fabrication de l'invention, les butées sont réalisées au plus tard au moment ou les parois latérales sont créées. On obtient ainsi une plaque collectrice agencée pour recevoir le couvercle quelque soit la future configuration des cloisons dans le collecteur sans avoir à réaliser une opération de reprise pour la réalisation des déformations locales de l'état de l'art. La fabrication de la plaque collectrice est donc simple, rapide et nécessite un outillage peu couteux. Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue schématique en plan d'un exemple de réalisation d'un échangeur de chaleur conforme à l'invention. La figure 2 est une coupe transversale d'une plaque collectrice conforme à l'invention. La figure 3 est une coupe transversale d'un collecteur conforme à l'invention, après sertissage de la plaque collectrice sur le couvercle. La figure 4 est une vue semblable à celle de la figure 3 représentant une variante de réalisation de l'invention. La figure 5 est une vue similaire à la figure 4, illustrant une variante de réalisation. La figure 6 est une coupe transversale du collecteur de la figure 3 et d'une bride sertie entre la plaque collectrice et le couvercle. La figure 7 est un vue similaire à celle de la figure 6, représentant la variante de réalisation de la figure 4. L'invention pourra trouver son application dans un échangeur de chaleur tel que représenté sur la figure 1. Cet échangeur est, par exemple, un condenseur d'une boucle de climatisation de l'habitacle d'un véhicule. L'échangeur 1 pourra comprendre, un faisceau de tubes parallèles 2 dont les extrémités 2A sont reliées, de manière fixe et étanche, à des collecteurs ou boîtes collectrices respectivement amont 3 et aval 4 selon le sens de circulation du fluide, notamment du fluide frigorigène, circulant dans la boucle considérée selon la direction F. A ces collecteurs sont respectivement rapportées des brides de raccordement d'entrée 5 et de sortie 6 du fluide. En particulier, les tubes 2 dans lesquels circule le fluide ont une section transversale oblongue et entre ceux-ci sont agencés des intercalaires 7 augmentant la surface d'échange thermique entre le fluide circulant dans l'échangeur 1 et le flux d'air extérieur traversant celui-ci. L'intérieur des tubes 2 peut aussi inclure des perturbateurs qui, à l'instar des intercalaires, augmentent la surface d'échange thermique et la tenue mécanique des tubes. Il pourra aussi s'agir de tubes extrudés. Chaque tube définit, par exemple, une pluralité de canaux internes, parallèles, de circulation de fluide.30 Les collecteurs amont 3 et aval 4 sont globalement identiques et ont une forme générale tubulaire. Ils sont de type « bipartite », c'est-à-dire que chacun d'eux comprend une plaque collectrice 8 et un couvercle 9. Les brides d'entrée 5 et de sortie 6 sont prévues sur respectivement les collecteurs amont et aval. En variante, les deux brides 5, 6 pourront se trouver sur le même collecteur tubulaire 5 respectivement aux extrémités de celui-ci, comme le montre la bride 6 en traits pointillés sur la figure 1. La fonction des brides d'entrée 5 et de sortie 6 est d'assurer les connexions fluidiques via des conduites non représentées entre, dans l'exemple, un compresseur de la boucle de climatisation équipée et l'espace intérieur du collecteur amont tubulaire 3, et entre l'espace intérieur du collecteur aval tubulaire 4 et un détendeur de la boucle, via des passages de fluide ménagés dans les brides. Pour information, on a représenté, par la référence 35, d'autres brides rapportées par sertissage sur les collecteurs tubulaires 3, 4 et destinées à la fixation de l'échangeur 1 sur des supports appropriés du véhicule et/ou à l'accrochage d'une bouteille de stockage de fluide en communication de fluide avec l'un des collecteurs. Des cloisons, non représentées, sont éventuellement prévues à chacune des extrémités longitudinales du collecteur pour fermer le collecteur. Des cloisons intermédiaires, pouvant rendre deux parties du collecteur hermétiques l'une de l'autre peuvent également être prévues. La plaque collectrice 8 est représentée de manière plus détaillée sur la figure 2 sur laquelle elle est représentée avant sertissage autour du couvercle 9 et sur les figures 3 à 5 sur lesquelles la plaque collectrice 8 est sertie sur le couvercle 9. Comme illustré sur la figure 2, la plaque collectrice 8 a, par exemple, une section transversale sensiblement en U et sa paroi définit ainsi un fond 11 prolongé de deux branches ou parois latérales 14 se faisant faces, notamment parallèles entre elles. Les extrémités distales 31 des parois latérales 14 délimitent une ouverture longitudinale 25 destinée à être obturée par le couvercle. Dans le fond 11 de la plaque collectrice 8 sont ménagées des fentes oblongues 18 tout du long de celui-ci, dans lesquelles sont reçues les extrémités correspondantes des tubes parallèles. Elles pourront être bordées de collets 30. Selon l'invention, lesdites parois latérales 14 comprennent une partie amincie 13 formant une butée 15 dans l'épaisseur de matière des parois latérales 14, la butée 15 permettant le positionnement du couvercle du collecteur entre les parois latérales 14. La plaque collectrice 8 comprend une autre partie ou base 16, adjacente à la partie amincie 13 et d'épaisseur supérieure à celle de la partie amincie 13, la différence d'épaisseur entre la partie amincie et la partie adjacente créant la butée 15. Autrement dit, la partie amincie 13 présente une épaisseur de matière plus faible que l'épaisseur de matière de la base 16 et/ou du fond 11 de la plaque collectrice 8. La base 16 est ici reliée au fond 11 de la plaque collectrice 8. Elle est destinée à offrir une résistance à la pression du fluide circulant dans le collecteur 3, 4. Les parties amincies 13 sont ici dans la continuité de la base 16 des parois latérales. Les parties amincies 13 font ainsi parties de la même plaque que la base 16 et ont, par exemple, été obtenues par laminage de cette plaque. Les parties amincies 13 présentent, notamment, une épaisseur constante. On remarque que les parties amincies 13 s'étendent en épaisseur depuis une face extérieure des parois latérales 14. La face extérieure est donc continue et les butées 15 sont uniquement dirigées vers l'intérieur du collecteur 3, 4. Comme illustré sur les figures 3 à 5, le couvercle 9 du collecteur 3, 4, est positionné contre les butées 15. Les extrémités distales 31 des parois latérales 14 sont ici serties sur le couvercle 9. C'est en particulier les parties amincies 13 qui sont serties sur le couvercle 9. Le sertissage est ainsi facilité par la réduction de l'épaisseur des parties amincies par rapport au reste de la plaque collectrice 8. Le couvercle 9 présente, par exemple, lui aussi, une section transversale en U comprenant une paroi centrale 21, notamment légèrement concave, prolongée par des branches ou ailes latérales 22, plus courtes que celles de la plaque collectrice 8. Les ailes latérales 22 sont maintenues sur lesdites butées 15. La dimension, notamment en largeur du couvercle 9, est telle que les branches latérales 22 s'ajustent tête-bêche entre les parois latérales 14 de la plaque collectrice 8. Les ailes latérales 22 sont, par exemple, parallèles entre elles. L'assemblage du couvercle 9 et de la plaque collectrice 8 définit un espace interne 24 dans lequel est amené à circuler le fluide de la boucle. De par la forme emboîtée des U de la plaque 8 et du couvercle 9, la section transversale du collecteur 3 ou 4 est approximativement rectangulaire, mais pourrait être différente. Avantageusement, les parties amincies 13 des parois latérales 14 de la plaque collectrice 8 s'étendent des butées 15 jusqu'aux extrémités distales 31 des parois latérales 14. Le couvercle 9 peut ainsi être maintenu proche des extrémités distales 31 des parois latérales 14 de la plaque collectrice 8. Il peut ainsi être de dimension latérale réduite. La plaque collectrice 8 présente une dimension d'extension longitudinale et les butées 15 sont continues le long de cette dimension d'extension longitudinale. La partie amincie 13 de la plaque collectrice 8 présente une épaisseur comprise entre 25% et 75% de l'épaisseur de l'autre partie. En particulier, elle peut présenter une épaisseur comprise entre 40% et 60% de l'épaisseur de l'autre partie. La base de la partie amincie 13 forme une zone charnière 36 facilitant le repliement de la plaque collectrice 8 sur le couvercle 9. L'effort nécessaire à appliquer sur la partie amincie 13 lors du sertissage de la plaque collectrice sur le corps sera ainsi moins important et réduira le risque de déformation du collecteur 3, 4. Dans cet exemple, la partie amincie 13 s'étend de la zone charnière au bord distal de la première pièce. Autrement dit, elle couvre l'ensemble de la portion 12 destinée au sertissage. Selon une variante de l'invention illustrée à la figure 3, les ailes latérales 22 du couvercle 9 sont maintenues contre les butées 15 de la plaque collectrice 8 aux niveaux des extrémités distales 32 des ailes latérales 22. La dimension latérale du couvercle 9 est ainsi réduite. Selon une autre variante de l'invention illustrée à la figure 4, les ailes latérales 22 présentent une portion amincie 23 et une autre portion 28, adjacente à leur portion amincie 23 et d'épaisseur supérieure à la portion amincie 23 des ailes 22. La différence d'épaisseur entre les portions amincies du couvercle et les autres portions 28 du couvercle crée une contre butée 29 en contact avec les butées 15 de la plaque collectrice. Le couvercle 9 présente ici une dimension d'extension longitudinale et la contre butée est continue le long de cette dimension d'extension longitudinale. Sa portion amincie 23 présente une épaisseur comprise entre 25% et 75%, notamment comprise entre 40% et 60%, de l'épaisseur de l'autre portion du couvercle. En particulier, elle peut présenter une épaisseur de 0,5 mm. Les portions amincies 23 des ailes latérales 22 du couvercle 9 sont, par exemple, parallèles entre elles. La figure 5 illustre un autre mode de réalisation dans lequel des déformations locales 40 ont été réalisées dans les parois latérales 14. Bien qu'elles ne soient pas nécessaires, elles peuvent être présentes pour améliorer davantage le maintien du couvercle 9 entre les parois latérales 14. Les figures 6 et 7 illustrent le fait que l'opération de sertissage pourra permettre de pré-assembler non seulement la plaque collectrice 8 et le couvercle 9, mais aussi les brides d'entrées 5 et de sorties 6 des fluides, les brides 35 destinées à la fixation de l'échangeur 1 sur des supports appropriés du véhicule et/ou à l'accrochage de la bouteille de stockage de fluide. Ces éléments sont sertis, par exemple, entre le couvercle 9 et la partie amincie 13 des parois latérales 14 de la plaque collectrice 8. On obtient de la sorte un pré-assemblage de tous ces éléments en une seule opération. En outre, dans le cas d'un pré-assemblage plus complet où la bouteille est pré-assemblée entre la plaque collectrice et le couvercle pour être sertie en même temps qu'eux, l'étroitesse entre le couvercle et la bouteille implique l'utilisation de lames de sertissage de faible section donc cassante. En réduisant l'effort nécessaire au sertissage des parois latérales 14 sur le couvercle 9 grâce à la présence de la partie amincie, on réduit également le risque de casse des lames de sertissage de faible section. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication de la plaque collectrice 8 dans lequel : - on plie la plaque collectrice 8 de manière à former les parois latérales 14 se faisant face, - on lamine les parois latérales 14 de manière à créer la ou les parties amincies 13 de la plaque collectrice 8 au plus tard simultanément au moment où on plie la plaque collectrice 8. REVENDICATIONS1. Plaque collectrice (8) de collecteur (3, 4) d'un échangeur de chaleur (1), ladite plaque comprenant un fond (11) et deux parois latérales (14) se faisant faces, caractérisé par le fait que lesdites parois latérales (14) comprennent une partie amincie (13) formant une butée (15) dans l'épaisseur de matière de la ou desdites parois latérales (14), ladite butée (15) étant destinée à permettre le positionnement d'un couvercle (9) du collecteur (3, 4) entre lesdites parois latérales (14). 2. Plaque collectrice (8) selon la revendication 1, dans laquelle la ou lesdites parties amincies (13) sont en continuités d'une base (16) des parois latérales (14), reliée au fond (11) de ladite plaque collectrice (8). 3. Plaque collectrice (8) selon la revendication 2, dans lequel ladite partie amincie (13) de la plaque collectrice (8) présente une épaisseur comprise entre 25% et 75% de l'épaisseur de la base (16). 4. Plaque collectrice (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les parties amincies (13) s'étendent des butées (15) jusqu'aux extrémités distales (31) desdites parois latérales (14). 5. Plaque collectrice (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la plaque collectrice (8) présente une dimension d'extension longitudinale et les butées (15) sont continues le long de ladite dimension d'extension longitudinale. 6. Collecteur (3,4) d'un échangeur de chaleur (1) comprenant la plaque collectrice (8) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et un couvercle (9) positionné contre lesdites butées (15). 3008 784 14 7. Collecteur (3, 4) selon la revendication 6, dans lequel la plaque collectrice (8) est sertie sur le couvercle (9), ladite partie amincie (13) formant une zone (36) de la plaque collectrice (8) repliée sur le couvercle (9). 5 8. Collecteur (3, 4) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le couvercle (9) comprend des ailes latérales (22) maintenues contre lesdites butées (15). 9. Collecteur (3, 4) selon la revendication 8, dans lequel lesdites ailes 10 latérales (22) sont maintenues contre lesdites butées (15) aux niveaux d'extrémités distales (32) desdites ailes latérales (22). 10. Collecteur (3, 4) selon la revendication 8, dans lequel les ailes latérales (22) présentent une portion amincie (23) et une autre portion (28), 15 adjacente à leur portion amincie (23) et d'épaisseur supérieure à ladite portion amincie (23) desdites ailes latérales (22), la différence d'épaisseur formant une contre butée (29) en contact avec ladite butée (15) de la plaque collectrice (8). 20 11. Collecteur (3, 4) selon la revendication 10, dans lequel le couvercle (3, 4) présente une dimension d'extension longitudinale et la contre butée (29) est continue le long de ladite dimension d'extension longitudinale du couvercle (3, 4). 25 12. Collecteur (3, 4) selon la revendication 10 ou 11, dans lequel ladite portion amincie (23) du couvercle (9) présente une épaisseur comprise entre 25% et 75% de l'épaisseur de l'autre portion (28) du couvercle (9). 13. Collecteur (3, 4) selon l'une quelconque des revendications 10 à 30 12, dans lequel lesdites portions amincies (23) du couvercle (9) sont parallèles entre elles. 14. Echangeur de chaleur (1), notamment condenseur d'un système de climatisation de véhicule automobile, muni d'un collecteur (3,4) selon l'une quelconque des revendications 6 à 13. 15. Procédé de fabrication d'une plaque collectrice (8) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel : - on plie la plaque collectrice (8) de manière à former les parois latérales (14) se faisant face, - on lamine les parois latérales (14) de manière à créer la ou les parties amincies (13) au plus tard simultanément au moment où on plie la plaque collectrice (8).