Brevet FR3026167A1 — publié le 20160325

Echangeur de chaleur comprenant un faisceau d'échange thermique inséré dans un boîtier et au moins une boîte collectrice servant à l'admission ou à l'évacuation d'un fluide caloporteur L'invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur comprenant un faisceau d'échange thermique inséré dans un boîtier et au moins une boîte collectrice servant à l'admission et/ou à l'évacuation d'un fluide caloporteur. Un échangeur de chaleur, comme par exemple un refroidisseur d'air de suralimentation, comporte généralement un faisceau d'échange thermique comprenant des tubes ou des plaques, à l'intérieur desquels circule un premier fluide caloporteur. Le faisceau d'échange thermique est inséré dans un boîtier comprenant quatres parois. L'échangeur de chaleur comprend également des boîtes collectrices servant à l'entrée et à la sortie d'un second fluide caloporteur. Les boîtes collectrices sont fixées aux parois du boitier où est inséré le faisceau d'échange thermique de sorte que le second fluide caloporteur puisse échanger de l'énergie calorifique avec le premier fluide caloporteur. Lors du procédé de fabrication de l'échangeur de chaleur, les boîtes collectrices sont fixées au boîtier au moyen d'un dispositif de fixation. Le dispositif de fixation actuellement employé en industrie correspond à une lamelle métallique brasée sur la périphérie des parois du boîtier, qui est rabattue par des outils de sertissage par dessus la boîte collectrice et le boîtier afin d'assujettir ces deux éléments ensemble et d'empêcher toute fuite des fluides caloporteurs. Cependant, dans le cas où les boîtes collectrices ont une conformation particulière, il est possible que les outils de sertissage, permettant la fixation de ladite boîte collectrice sur le boîtier contenant le faisceau d'échange thermique, ne puissent atteindre le dispositif de fixation. Il en résulte que le dispositif de fixation ne peut fixer les boîtes collectrices sur l'ensemble du contour du boîtier ce qui compromet l'étanchéité ainsi que la solidité de l'échangeur de chaleur. Ainsi, un des buts de la présente invention est de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un échangeur de chaleur comprenant un dispositif de fixation du et/ou des boîtes collectrices sur le boîtier où est inséré le faisceau d'échange thermique, qui soit apte à fixer la boîte collectrice sur l'ensemble dudit boîtier. La présente invention concerne donc un échangeur de chaleur comprenant un faisceau d'échange thermique inséré dans un boîtier et au moins une boîte collectrice, ledit échangeur comprend un dispositif de fixation de la boîte collectrice sur le boîtier, ledit dispositif de fixation étant une pièce distincte du boîtier et de la boîte collectrice et entourant au moins partiellement ledit boîtier et/ou ladite boîte collectrice. La pièce distincte du boîtier et de la boîte collectrice permet au dispositif de fixation d'accéder à des zones auxquels les outils de sertissage n'ont pas normalement accès et de garantir ainsi la fixation de la boîte collectrice sur l'ensemble du contour du boîtier où est inséré le faisceau d'échange thermique. Les boîtes collectrices sont ainsi assujetties et fixées sur l'ensemble du contour du boîtier garantissant l'étanchéité et la solidité de l'échangeur de chaleur. Selon un aspect de l'invention, le dispositif de fixation comprend au moins un 20 segment de type cerclage. Selon un aspect de l'invention, le dispositif de fixation est réalisé en une seule pièce avec une zone charnière. 25 Selon un aspect de l'invention, l'échangeur de chaleur présente une largeur de bord arrondi. Selon un aspect de l'invention, le dispositif de fixation est réalisé en au moins deux pièces. 30 Selon un aspect de l'invention, le dispositif de fixation présente une zone rigide sur au moins un des côtés du dispositif de fixation. Selon un aspect de l'invention, le segment de type cerclage présente une base venant au contact du boîtier et perpendiculaire à une paroi du boîtier, une paroi latérale perpendiculaire à ladite base et un rebord orienté vers l'intérieur cerclage en direction du boîtier, ladite paroi latérale du cerclage et ledit rebord définissant un angle a inférieur ou égale à 90. Selon un aspect de l'invention, le boîtier comprend au moins une gorge adaptée à recevoir un pied de la boîte collectrice et un joint d'étanchéité agencé au moins partiellement entre le fond de la gorge et le pied de la boîte. Selon un aspect de l'invention, le dispositif de fixation présente une zone de transition reliant les segments latéraux au segment central adapté aux contours de l'échangeur de chaleur. Selon un aspect de l'invention, la zone de transition du dispositif de fixation est un coin avec un bord arrondi. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, 20 et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 illustre une représentation en perspective d'un échangeur de chaleur selon l'invention ; 25 - la figure 2 illustre une représentation en perspective partielle d'un échangeur de chaleur selon une vue éclatée avant la mise en place du dispositif de fixation sur l'une des boîtes collectrices ; - la figure 3 illustre une représentation en perspective d'un échangeur de 30 chaleur lors de la mise en place du dispositif de fixation sur l'une des boîtes collectrices selon un premier mode de réalisation; - la figure 4 illustre une représentation en perspective d'un échangeur de chaleur après la mise en place du dispositif de fixation selon le mode de réalisation illustré à la figure 3 ; - la figure 5 illustre une représentation schématique du dispositif de fixation une fois installé sur l'échangeur de chaleur selon une vue en coupe transversale ; - la figure 6 illustre une représentation en perspective partielle d'un échangeur de chaleur selon une vue éclatée lors de la mise en place du dispositif de fixation selon un autre mode de réalisation de l'invention ; - la figure 7 illustre une représentation en perspective d'un échangeur de chaleur après la mise en place du dispositif de fixation selon le même mode de réalisation de la figure 6 ; Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. La figure 1 illustre une représentation en perspective d'un échangeur de chaleur, ici un refroidisseur d'air de suralimentation, selon l'invention. L'échangeur de chaleur 1 comprend un faisceau d'échange thermique non représenté autour duquel est disposé un boîtier 2 ici composé de quatre parois 13 qui définissent un espace pour guider un premier fluide caloporteur, tel que de l'eau, au sein du faisceau d'échange thermique. Une tubulure d'entrée 15 de fluide et une tubulure de sortie 17 de fluide, ici agencées sur l'une des parois 13, permettent de relier le faisceau d'échange thermique au reste du circuit du fluide caloporteur. L'échangeur de chaleur comprend aussi une boîte collectrice 4 servant à l'admission d'un second fluide caloporteur, ici de l'air de suralimentation, et une boîte collectrice 6 servant à l'évacuation du second fluide caloporteur. Les boîtes collectrices 4 et 6 sont fixées sur les parois 13 du boîtier 2 par un moyen de fixation 8, ici une lamelle sertie sur la paroi 13 du boîtier 2 et sur le pied d'une boîte collectrice 4 et 6. La figure 2 illustre une représentation en perspective partielle d'un échangeur de chaleur 1, ici un refroidisseur d'air de suralimentation, selon une vue éclatée. Les parois 13 du boîtier 2 comprennent une gorge 10 en forme de U qui court sur l'ensemble du pourtour du boîtier 2. La gorge 10 est adaptée pour recevoir une extrémité, appelée pied, de la boîte collectrice 6 servant ici à l'évacuation du second fluide caloporteur. Un joint d'étanchéité 12 peut avantageusement être disposé au sein de la gorge 10 de manière à être agencé entre la gorge 10 du boîtier 2 et la boîte collectrice 6 garantissant ainsi l'étanchéité de l'échangeur de chaleur dans une zone 11 dite de contact. L'échangeur de chaleur comprend également une zone de fixation 40, ici réalisé sous la forme d'une excroissance de la paroi 13 présentant deux trous, de manière à pouvoir solidariser l'échangeur de chaleur 1 à la structure existante du véhicule. La figure 3 illustre l'échangeur de chaleur de la figure 2 avant la mise en place du dispositif de fixation uniquement pour l'une des deux boîtes collectrices, ici la boîte collectrice 6. Un dispositif de fixation 14 distinct du boîtier 2 et de la boîte collectrice 6 est alors disposé sur l'échangeur de chaleur 1. Le dispositif de fixation 14 peut comprendre par exemple deux pièces 16 chacune présentant trois segments 18, 20, 22 donnant aux pièces 16 la forme d'un U avec deux segments latéraux 18, 22 et un segment central 20. Les segments latéraux 18 et 22 sont ici destinés à fixer la boîte collectrice 6 sur le boîtier 2 sur la largeur I de l'échangeur de chaleur 1, tandis que le segment central 20 est représenté ici comme étant destiné à fixer la boîte collectrice 6 sur boîtier 2 sur la longueur L de l'échangeur de chaleur 1. La conformation de la boîte collectrice 6 ici est telle que le sertissage d'une lamelle est impossible sur une des largueurs I de l'échangeur de chaleur. Afin d'assurer une fixation uniforme du couvercle 6 sur l'ensemble du boîtier 2, les segments latéraux 18, 22 du dispositif de fixation 14 sont de type cerclage. Ici, les segments latéraux 18, 22 de chaque pièce 16 du dispositif de fixation 14 sont glissés sur les largeurs du boîtier 2 et de la boîte collectrice 6 selon les directions respectives indiquées par les flèches sur la figure 3. Les segments 18 et 22 sont adaptés aux contours de la boîte collectrice 6 et du boîtier 2. Les pièces 16 sont glissées jusqu'à ce que les segments 20 viennent en butée contre les longueurs du boîtier 2 et de la boîte collectrice 6. Le segment 20 est réalisé sous la forme d'une bande métallique et vient en butée contre le boîtier 2 et la boîte collectrice 6. Le segment 20 peut alors être serti sur l'échangeur de chaleur 1. Il est à noter que, le dispositif de fixation 14 présente une zone de transition 14, réalisée sous la forme d'un coin, reliant les segments latéraux 18 ou 22 au segment central 20. Ces coins 24 présentent une conformation particulière avec un bord arrondi permettant la transition d'un segment de type bande (segment 20) à un segment de type cerclage (segment 18, 22) tout en étant adapté aux contours de l'échangeur de chaleur. La figure 4 illustre l'échangeur de chaleur de la figure 2 après la mise en place du dispositif de fixation 14. Après l'introduction du dispositif de fixation 14, les parois centrales 20 sont serties afin de garantir l'étanchéité de l'échangeur de chaleur 1. Les segments 20, selon un mode de réalisation non représenté, peuvent être de type bande métallique entièrement plate de manière à ce que les outils de sertissage déforment la bande au niveau de la zone de contact 11 c'est-à-dire pardessus la gorge 10 du boîtier 2 et pardessus le pied de la boîte collectrice 6. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 3, le segment 20 est une bande métallique avec une première extrémité plate 39 et l'autre extrémité repliée 41 en direction de l'échangeur de chaleur au regard de la direction de glissement indiquée par la flèche. L'extrémité plate 39 est disposée pour entrer en butée contre la gorge 10 du boîtier 2 tandis que l'extrémité repliée 41 est agencée pour entrer en butée contre la paroi 13 du boîtier 2 lors de l'insertion du dispositif de fixation 14. Seule l'extrémité plate 39 sera déformée lors du sertissage pour être ramenée pardessus le pied de la boîte collectrice 6 de manière à assujettir la boîte collectrice 6 au boîtier 2. La figure 5 est une vue plus en détail de la zone de contact 11. La gorge 10 est en forme de U et adaptée à recevoir un pied de la boîte collectrice 6. En outre, un joint d'étanchéité 12 peut être agencé entre le fond de la gorge 10 et le pied de la boîte collectrice 6. La gorge 10 court sur tout le pourtour du boîtier 2 afin de garantir l'étanchéité de l'échangeur de chaleur 1. Les segments 18 et 22 de type cerclage présentent trois parois, une base 23 venant ici perpendiculairement au contact de la paroi 13 du boîtier 2, une paroi latérale 25 perpendiculaire à la base 23 et un rebord 27 orienté vers l'intérieur du cerclage en direction du boîtier 2. La paroi latérale 25 et le rebord 27 du cerclage définissent un angle a inférieur ou égale à 90°. Les segments 18, 22 fixent le pied de la boîte collectrice 6 au sein de la zone de contact 11 sur le boîtier 2 en exerçant une pression sur ces éléments afin de maintenir l'échangeur de chaleur 1 assemblé. Les segments 18 et 22 présentent des zones rigides ou peu déformable sur au moins un des côtés du dispositif de fixation 14. Il est plus avantageux que la zone rigide soit agencée du côté de l'échangeur de chaleur où les outils de sertissage n'ont pas accès au dispositif de fixation. Les figures 6 et 7 illustrent un échangeur de chaleur 1 avec un dispositif de réalisation selon un deuxième mode de réalisation. Ici, le dispositif de fixation 14 est réalisé en une seule pièce 30 avec deux demi-pièces 43 assemblées par une zone charnière 32. Chaque demi-pièce 43 comprend les mêmes segments que vu précédemment avec les segments 45 et 47 de type cerclage adaptés pour la largeur de l'échangeur de chaleur, et les segments 49 de type bande métallique adaptés pour la longueur de l'échangeur de chaleur, avec la zone charnière 32 reliant par exemple les deux segments 47. La boîte collectrice 6 est introduite sur le boîtier 2 au niveau de la zone de contact 11. Le dispositif de fixation 14 est alors refermé en reliant les deux segments 45 ensemble par un mouvement de pivotement de la zone charnière 32. Les segments 49 sont ensuite sertis sur le boîtier 2 et sur le pied de la boîte collectrice 6 afin de garantir la fermeture du dispositif de fixation. Un autre moyen de fermeture complémentaire au sertissage des segments 20 est de solidariser les deux segments 45 par une soudure 34 comme illustrée à la figure 7. La soudure 34 peut par exemple être une soudure de type TIG (pour l'anglais Tungsten Inert Gas) ou une soudure par points. Cette soudure 34 est compatible avec les deux modes de réalisation illustrés aux figures 1 à 7. On peut voir sur la figure 6 que l'échangeur de chaleur 1 présente une largeur avec un bord droit 38 et l'autre largeur avec un bord arrondi 36. Le dispositif de fixation, ayant une forme complémentaire au boîtier 2 et à la boîte collectrice 6, présente les segments latéraux 22 reliés par la charnière 32 adaptés aux bords droits 38 et les segments latéraux 18 adaptés aux bords arrondis 36. La conformation arrondie facilite le glissement des cerclages tout du long de la largeur de l'échangeur de chaleur et est plus adapté pour un mouvement de pivotement qu'un mouvement de glissement, la forme arrondie étant le résultat du mouvement de rotation autour de la charnière 32. Bien entendu l'invention ne se limite pas au positionnement et à l'agencement des parois de type bande et de type cerclage. Le dispositif de fixation 14 ne se limite pas qu'à la boîte collectrice 6 servant à l'évacuation du second fluide caloporteur mais peut être utilisé pour fixer la boîte collectrice 4, servant à l'admission du second fluide caloporteur, au boîtier 2. Selon un mode de réalisation non illustré, si la boîte collectrice 6 est dans une conformation où les outils de sertissage n'ont pas accès à plusieurs côtés, il est envisageable d'agencer des segments de type cerclage sur plusieurs côtés que ce soit dans la largeur et/ou dans la longueur. Il est aussi possible d'envisager selon un mode non représenté des segments avec des parties de type cerclage et des parties de type bande avec des zones de transition adaptées entre les deux parties. Il est aussi envisageable d'utiliser d'autre moyens pour fixer les zones non rigides à l'échangeur de chaleur comme par exemples des agrafes ou des dents. L'invention ne se limite pas non plus à la nature de l'échangeur de chaleur 1. L'échangeur de chaleur peut être un refroidisseur d'air de suralimentation ou WCAC (de l'anglais Watercooled Charge Air Coolers), ou un condenseur ou tout autre échangeur thermique. Il doit être bien entendu toutefois que ces exemples de réalisation sont donnés à titre d'illustration de l'objet de l'invention. L'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaison des différents modes de réalisation décrits précédemment. REVENDICATIONS1 Echangeur de chaleur (1) comprenant un faisceau d'échange thermique compris dans un boîtier (2) et au moins une boîte collectrice (4, 6) caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de fixation (14) de la boîte collectrice (4, 6) sur le boîtier (2), ledit dispositif de fixation (14) étant une pièce distincte du boîtier (2) et de la boîte collectrice (4, 6) et entourant au moins partiellement ledit boîtier (2) et/ou ladite boîte collectrice (4, 6). 10 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de fixation (14) comprend au moins un segment (18, 22, 45, 47) de type cerclage. 3. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce 15 que le dispositif de fixation (14) est réalisé en une seule pièce (30) avec une zone charnière (32). 4. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (1) présente une largeur de bord arrondi (36). 20 5. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le dispositif de fixation (14) est réalisé en au moins deux pièces (16). 6. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé 25 en ce que le dispositif de fixation (14) présente une zone rigide sur au moins un segment (18, 20, 22, 45, 47, 49). 7. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 ou des revendications 3 à 6 lorsqu'elles dépendent de la revendication 2, 30 caractérisé en ce que le segment (18, 22, 45, 47) de type cerclage présente une base (23) venant au contact du boîtier (2) en étant perpendiculaire à une paroi (13) du boîtier (2), une paroi latérale (25) perpendiculaire à ladite base et un rebord (27) orienté vers l'intérieur du cerclage en direction du boîtier (2),ladite paroi latérale (25) du cerclage et ledit rebord (27) définissant un angle a inférieur ou égale à 900 . 8. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (2) comprend au moins une gorge (10) adaptée à recevoir un pied de la boîte collectrice (4, 6) et en ce que un joint d'étanchéité (12) est agencé au moins partiellement entre le fond de la gorge (10) et le pied de la boîte collectrice (4, 6). 9. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de fixation (14) présente une zone de transition (24) reliant les segments latéraux (18, 22, 45, 47) au segment central (20, 49) adaptée aux contours de l'échangeur de chaleur. 10. Echangeur de chaleur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la zone de transition (24) est un coin avec un bord arrondi.