Brevet FR3028936A1 — publié le 20160527

Echangeur thermique La présente invention concerne un échangeur thermique. Elle se rapporte plus précisément à un collecteur d'échangeur 5 thermique comportant au moins un canal d'entrée ou de sortie d'un fluide et au moins un alésage de réception de l'extrémité d'un tube, disposé parallèlement à un plan X-Y orthogonal, le tube comprenant au moins un canal longitudinal selon ledit axe Y et le canal longitudinal du tube et le canal d'entrée du collecteur étant destinés à être en 10 communication. Par « tube », il est ici entendu un élément plat allongé en forme de lamelle comprenant au moins un canal longitudinal, en général plusieurs canaux longitudinaux juxtaposés sur la largeur de la lamelle. Un tel échangeur thermique est décrit dans le document de 15 brevet US 2003/0155109. Selon ce document, un échangeur thermique comporte une pluralité de tubes superposés, disposés parallèlement à un plan X-Y orthogonal et comprenant au moins un canal longitudinal, et de préférence une pluralité de canaux longitudinaux alignés sur leur 20 largeur selon un axe Y, et connectés à leurs extrémités à un collecteur comportant un canal d'écoulement d'un fluide, longitudinal et plus précisément d'axe Z perpendiculaire à ce plan X-Y. Le collecteur est pourvu d'alésages de réception de l'extrémité des tubes et le canal longitudinal des tubes et le canal des collecteurs 25 sont en communication. Le collecteur est en métal et est réalisé par extrusion, selon l'axe Z. Un tel agencement nécessite un usinage des alésages de réception des tubes avec des côtes très précises, afin d'assurer une 30 communication étanche du ou des canaux longitudinaux des tubes et du 3028936 2 ou des canaux longitudinaux des collecteurs et surtout d'éviter une déformation du ou des canaux longitudinaux des tubes, une fois ces derniers mis en places dans les alésages des collecteurs. L'invention résout ce problème en proposant un collecteur 5 d'échangeur thermique pouvant être réalisé par extrusion et supprimant cette nécessité d'usinage des alésages. Pour ce faire, l'invention propose un collecteur d'échangeur thermique comportant au moins un canal d'entrée ou de sortie d'un fluide et au moins un alésage de réception de l'extrémité d'un tube, 10 disposé parallèlement à un plan X-Y orthogonal , le tube comprenant au moins un canal longitudinal selon ledit axe Y et le canal longitudinal du tube et le canal d'entrée du collecteur étant destinés à être en communication, caractérisé en ce que ledit canal d'entrée ou de sortie du fluide est dirigé selon l'axe Y. 15 Selon un mode de réalisation préféré, au moins un canal dit transversal débouche à la fois dans ledit alésage de réception du tube et dans ledit canal d'entrée ou de sortie du fluide, de manière à relier ledit alésage de réception et ledit canal d'entrée ou de sortie du fluide. Avantageusement, ledit canal transversal est de largeur 20 sensiblement identique à la largeur dudit alésage de réception correspondant. De préférence, ledit alésage de réception comporte au moins une partie de butée de l'extrémité correspondante de chaque tube destiné à y être reçu. 25 Ladite partie de butée peut être située en partie inférieure dans lesdits alésages de réception du collecteur. L'invention concerne également un échangeur thermique comportant au moins un tel collecteur et comportant une pluralité de tubes reçus respectivement par leurs extrémités dans une pluralité 3028936 3 d'alésages de réception, caractérisé en ce que chaque dite extrémité de chaque tube est formée d'une coupe droite dudit tube. L'invention concerne aussi un échangeur thermique comportant au moins un tel collecteur et comportant une pluralité de tubes reçus respectivement par leurs extrémités dans une pluralité d'alésages de réception de chaque tube, caractérisé en ce qu'au moins une plaque dite de fermeture est fixée sur au moins une face du collecteur de manière à fermer le volume dudit collecteur. De préférence, ladite plaque de fermeture est brasée sur la face 10 latérale dudit collecteur. Avantageusement, ladite plaque de fermeture comporte en outre une extension s'étendant parallèlement auxdits tubes, de manière à former au moins en partie un boîtier pour la circulation d'un second fluide. 15 Ladite plaque de fermeture peut être pourvue d'au moins d'une entrée ou d'une sortie pour ledit second fluide. L'invention concerne enfin un procédé de fabrication d'un tel collecteur d'échangeur thermique, caractérisé en ce que ledit collecteur est réalisé par extrusion selon ledit axe X et par unique usinage dudit 20 canal d'entrée ou de sortie. L'invention est décrite plus en détail à l'aide de figures illustrant un mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 1 est une vue de côté d'un collecteur conforme à l'invention. 25 La figure 2 est une vue de face de ce collecteur conforme à l'invention. La figure 3 est une vue arrière de ce collecteur conforme à l'invention. La figure 4 est une vue partielle en perspective d'une partie d'un 30 échangeur thermique conforme à l'invention. 3028936 4 La figure 5 est une vue en perspective d'un échangeur conforme à l'invention. Comme représenté sur les figures 1 à 3, un collecteur d'échangeur thermique 1 en métal, de préférence en aluminium, 5 comporte un canal 1A d'entrée ou de sortie d'un fluide et des alésages 1B de réception de l'extrémité d'une pluralité de tubes superposées. Ce canal d'entrée ou de sortie du fluide est dirigé selon l'axe Y, en considérant le repère orthogonal représenté sur les figures, et il est connecté à une pluralité de canaux transversaux 1C débouchant chacun 10 dans chaque alésage 1B de réception de chaque extrémité des tubes. Chaque canal transversal 1C est de largeur selon l'axe X sensiblement identique à la largeur selon X de l'alésage de réception 1B correspondant. Selon le mode de réalisation représenté, chaque canal transversal 1C est de largeur L selon l'axe X identique à la largeur L 15 selon X du collecteur 1. Chaque alésage de réception 1B comporte une partie de butée 1E de l'extrémité correspondante de chaque dite tube destinée à y être reçue. Cette partie de butée 1E est ici en partie inférieure dans les alésages 1B du collecteur. 20 Ce collecteur 1 est réalisé par extrusion selon l'axe X perpendiculaire à l'axe Y et par unique usinage du canal d'entrée ou de sortie 1A. On remarquera que, dans ce mode de réalisation, le collecteur 1 comporte deux parties, à savoir une partie dite plaque collectrice 11 25 comportant au moins un alésage 1B servant à la réception d'au moins une extrémité d'un tube et au moins un canal dit transversal 1C (réalisé, ici, de manière oblique par rapport à l'axe Y) et une partie dite boîte collectrice 10 comportant au moins le canal 1A d'entrée ou de sortie du fluide. 3028936 5 De plus, dans ce mode de réalisation, la hauteur de la partie formant boîte collectrice 11 est plus importante que la partie formant plaque collectrice 10 selon l'axe Z de la figure 1. Comme représenté sur les figures 4 et 5, pour former un 5 échangeur thermique à l'aide d'un tel collecteur 1, une pluralité de tubes 2, de largeur L, sont disposées parallèlement au plan X-Y orthogonal et comprennent au moins un canal longitudinal selon l'axe Y, en général plusieurs canaux longitudinaux juxtaposés sur la largeur des tubes, les canaux longitudinaux des tubes et le canal d'entrée ou de 10 sortie 1A du collecteur étant en communication. Selon l'exemple représenté, les tubes sont en fait disposés par paire dans chaque alésage 1B et sont de forme ondulée, afin de faciliter leur positionnement relatif en évitant leur adhérence mutuelle. En fait, un échangeur thermique comporte deux tels collecteurs 15 1, 1', l'un comportant un canal d'entrée 1A et l'autre un canal de sortie l'A du fluide, et la pluralité de tubes 2 reçues par leurs extrémités formées d'une coupe droite à angle droit, dans les alésages de réception 1B. Une plaque de fermeture 3, 4 est fixée sur les deux faces de l'échangeur selon un plan Y-Z perpendiculaire au plan X-Y. Cette plaque 20 de fermeture est brasée sur la face latérale du collecteur, afin de fermer de façon étanche les canaux transversaux 1C et les alésages de réception 1B, et comporte une extension 3', 4' brasée sur le bord des tubes 2, afin d'assurer l'étanchéité entre les tubes. La plaque de fermeture comporte en outre cette extension 25 s'étendant parallèlement aux tubes, de manière à former au moins en partie un boîtier pour la circulation d'un second fluide Le collecteur d'alimentation 1 a son canal d'entrée 1A alimenté en fluide, ce fluide parcourt ensuite les canaux des tubes 2, puis est évacué par le canal de sortie l'A de second collecteur 1'. 3028936 6 Dans le cas d'un échangeur thermique bi-fluide, une des plaques de fermeture 3 est pourvue d'une entrée 3A d'un second fluide et l'autre des plaques de fermeture 4 est pourvue d'une sortie 4A du second fluide, ce second fluide s'écoulant entre les paires de tubes 2. 5 Le premier fluide peut être du gaz carbonique, de l'air chargé ou du 2,3,3,3-tétrafluoropropène. Le second fluide peut être un mélange d'eau et de glycol. 10 REVENDICATIONS1. Collecteur (1) d'échangeur thermique comportant au moins un canal d'entrée ou de sortie (1A) d'un fluide et au moins un alésage de réception (1B) de l'extrémité d'un tube, disposé parallèlement à un plan X-Y orthogonal, le tube comprenant au moins un canal longitudinal selon ledit axe Y et le canal longitudinal du tube et le canal d'entrée du collecteur étant destinés à être en communication, caractérisé en ce que ledit canal d'entrée ou de sortie (1A) du fluide est dirigé selon l'axe Y. 2. Collecteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au moins un canal dit transversal (1C) débouche à la fois dans ledit alésage de réception (1B) du tube et dans ledit canal d'entrée ou de sortie (1A) du fluide de manière à relier ledit alésage de réception (1B) et ledit canal d'entrée ou de sortie (1A) du fluide. 3. Collecteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit canal transversal (1C) est de largeur sensiblement identique à la largeur dudit alésage de réception (1B) correspondant. 4. Collecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit alésage de réception (1B) comporte au moins une partie de butée (1E) de l'extrémité correspondante de chaque tube destiné à y être reçu. 3028936 8 5. Collecteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite partie de butée (1E) est située en partie inférieure dans lesdits alésages de réception (1B) du collecteur. 5 6. Échangeur thermique comportant au moins un collecteur (1, 1') selon l'une des revendications 3 à 4 et comportant une pluralité de tubes (2) reçus respectivement par leurs extrémités dans une pluralité d'alésages de réception (1B), caractérisé en ce que chaque dite extrémité de chaque tube est formée d'une coupe 10 droite dudit tube. 7. Échangeur thermique comportant au moins un collecteur (1, 1') selon l'une des revendications 1 à 4 et comportant une pluralité de tubes (2) reçus respectivement par leurs extrémités dans une 15 pluralité d'alésages de réception (1B) de chaque tube, caractérisé en ce qu'au moins une plaque dite de fermeture (3, 4) est fixée sur au moins une face du collecteur (1, 1') de manière à fermer le volume dudit collecteur. 20 8. Échangeur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite plaque de fermeture (3, 4) est brasée sur la face latérale dudit collecteur. 9. Échangeur selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que 25 ladite plaque (3, 4) de fermeture comporte en outre une extension (3', 4') s'étendant parallèlement auxdits tubes de manière à former au moins en partie un boîtier pour la circulation d'un second fluide. 10. Échangeur thermique bi-fluide selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ladite plaque de 3028936 9 fermeture (3, 4) est pourvue d'au moins d'une entrée (3A) ou d'une sortie (4A) pour ledit second fluide. 11. Procédé de fabrication d'un collecteur d'échangeur 5 thermique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit collecteur (1) est réalisé par extrusion selon ledit axe X et par unique usinage dudit canal d'entrée ou de sortie (1A).