Brevet FR3060726A1 — publié le 20180622

Échangeur de chaleur à plaque de renfort. L'invention concerne un échangeur de chaleur, en particulier pour véhicule 5 automobile. Elle concerne plus particulièrement un échangeur de chaleur du type comprenant une pluralité de tubes entre lesquels sont insérées des intercalaires. Les tubes sont généralement des tubes de section circulaire, ovale ou oblongue, définie par un grand 10 axe et un petit axe, et ayant des extrémités introduites dans des orifices d'une plaque collectrice. On parle d'un échangeur de chaleur brasé lorsque la liaison entre les tubes et la plaque collectrice est réalisée par brasage. Cette liaison est donc rigide et ne peut pas compenser les phénomènes de dilatation et de rétractation liés aux variations de température lors de l'utilisation de l'échangeur de chaleur. Au fil du temps, du fait de ces 15 dilatations et rétractations thermiques, le métal dans lequel sont formés les tubes et la plaque collectrice peut se fatiguer et cela peut entraîner la formation de fissures au niveau de la liaison entre les tubes et la plaque collectrice et ainsi potentiellement engendrer des fuites ou des ruptures. Une solution connue est de disposer une ou plusieurs plaques de renfort planes 20 entre la plaque collectrice et les intercalaires. Ces plaques de renfort planes sont généralement brasées avec la plaque collectrice et les tubes afin d'augmenter la résistance de l'ensemble aux efforts liés à la dilatation et la rétractation thermique. Cependant, de telles plaques de renfort planes peuvent ne pas suffire pour diminuer les risques de rupture ou de formation de fissures. 25 Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un échangeur de chaleur amélioré. La présente invention concerne donc un échangeur de chaleur comprenant : 3060726 2 - un faisceau de tubes comportant une pluralité de tubes disposés parallèlement les uns aux autres, ledit faisceau de tubes comporte des intercalaires disposées entre les tubes, - deux collecteurs, un collecteur étant disposé de chaque côté du faisceau de tubes, chaque collecteur comportant une plaque collectrice, ladite plaque collectrice comprenant des orifices à l'intérieur desquels sont introduits les extrémités des tubes, et un rebord formant une gorge destinée à recevoir un couvercle, et - au moins une plaque de renfort disposée entre une plaque collectrice et les intercalaires, parallèlement à la plaque collectrice et brasée contre au moins une partie des tubes du faisceau de tubes et ladite plaque collectrice, l'au moins une plaque de renfort comportant une paroi latérale faisant saillie en direction de la plaque collectrice et recouvrant au moins partiellement le rebord de la plaque collectrice, ladite paroi latérale étant brasée contre ledit rebord de la plaque collectrice. La présence de la paroi latérale renforce d'autant plus la liaison entre les tubes et la plaque collectrice et permet de diminuer les risques de rupture ou de formation de fissures du fait des variations thermiques mais également du fait des vibrations et de la pression du premier fluide caloporteur au sein de l'échangeur de chaleur. Selon un aspect de l'invention, la plaque de renfort comporte deux languettes parallèles et au moins une base reliant les deux languettes à l'une de leurs extrémités de sorte à former un espace de réception des tubes, les languettes étant au contact de la tranche des tubes. Selon un autre aspect de l'invention, les languettes de la plaque de renfort comportent des encoches complémentaires de la tranche des tubes. 3060726 3 Selon un autre aspect de l'invention, l'espace de réception des tubes comporte des entretoises passant entre deux tubes et reliant les languettes de la plaque de renfort. Selon un autre aspect de l'invention, les entretoises de l'espace de réception des 5 tubes remplissent l'espacement entre deux tubes et sont brasées avec lesdits tubes. Selon un autre aspect de l'invention, l'échangeur de chaleur comporte, au niveau d'au moins un collecteur, deux plaques de renfort disposées en vis à vis chacune sur un côté latéral de l'échangeur de chaleur. En alternative, selon un autre aspect de l'invention, l'échangeur de chaleur comporte, au niveau d'au moins un collecteur, une unique plaque de renfort dont la paroi latérale est brasée avec le rebord de la plaque collectrice sur toute la périphérie de ladite plaque collectrice. Selon un autre aspect de l'invention, la plaque de renfort comporte une jupe sur au moins une partie de la périphérie de l'espace de réception des tubes, ladite jupe faisant saillie en direction des intercalaires. 20 Selon un autre aspect de l'invention, la jupe a une hauteur correspondant au moins à la distance entre la plaque de renfort et les intercalaires. Selon un autre aspect de l'invention, la paroi latérale de la plaque de renfort comporte des pattes de sertissage. 25 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, et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 montre une représentation schématique d'un échangeur de chaleur, 10 15 3060726 4 - la figure 2 montre une représentation schématique en vue de face d'un collecteur d'un échangeur de chaleur, - la figure 3 montre une représentation schématique en coupe transversale d'un collecteur d'un échangeur de chaleur, 5 - la figure 4 montre une représentation schématique partielle en perspective en vue dessus d'un collecteur d'un échangeur de chaleur, - la figure 5 montre une représentation schématique partielle en vue de dessus de la plaque de renfort d'un collecteur selon un premier mode de réalisation, - la figure 6 montre une représentation schématique partielle en vue de dessus de 10 la plaque de renfort d'un collecteur selon un deuxième mode de réalisation, - la figure 7 montre une représentation schématique partielle en vue de dessus de la plaque de renfort d'un collecteur selon un troisième mode de réalisation, - la figure 8 montre une représentation schématique partielle en perspective en vue dessous du collecteur de la figure 4 selon une première variante, 15 - la figure 9 montre une représentation schématique partielle en perspective en vue dessous du collecteur de la figure 4 selon une deuxième variante, - la figure 10 montre une représentation schématique partielle en perspective en vue dessus d'un collecteur d'un échangeur de chaleur selon un autre mode de réalisation. 20 Les éléments identiques sur les différentes figures, portent les mêmes références. Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque 25 référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations. 3060726 5 Dans la présente description on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et deuxième paramètre ou encore premier critère et deuxième critère etc. Dans ce cas, il 5 s'agit d'un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches mais non identiques. Cette indexation n'implique pas une priorité d'un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n'implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour 10 apprécier tels ou tels critères. La figure 1 montre un échangeur de chaleur 1, généralement de forme parallélépipédique, comprenant un faisceau formé d'une pluralité de tubes 2 à l'intérieur desquels peut circuler un premier fluide caloporteur. Les tubes 2 peuvent être de section 15 circulaire, ou de préférence de section ovale ou oblongue, définie par un grand axe et un petit axe, et sont disposés parallèlement entre eux. Entre les tubes 2, sont disposés des intercalaires 6 qui agissent comme perturbateur et augmentent la surface d'échange thermique avec un deuxième fluide caloporteur passant entre les tubes 2. Les tubes 2 et les intercalaires 6 sont généralement réalisés en métal. Les tubes 2 20 et les intercalaires 6 formant le faisceau sont fixés entre eux par brasage. Les intercalaires 6 sont par exemple des bandes ondulées ou crénelées, placées entre les tubes 2 et fixées auxdits tubes 2 par brasage. On parle alors de faisceau brasé. L'échangeur de chaleur 1 comporte également deux collecteurs 3 (aussi appelés 25 boites à eau), un collecteur 3 étant disposé à chaque extrémité des tubes 2. Ces collecteurs 3 comportent chacun une plaque collectrice 4 et un couvercle 8 venant recouvrir la plaque collectrice 4 et refermer le collecteur 3. Ces collecteurs 3 permettent la collecte et/ou la distribution du premier fluide caloporteur afin qu'il circule dans les tubes 2. 3060726 6 La plaque collectrice 4 fait la liaison de façon étanche entre le collecteur 3 et le faisceau de tubes 2. La plaque collectrice 4 peut être réalisée en métal. De plus, la plaque collectrice 4 peut être de forme générale rectangulaire. La plaque collectrice 4 comporte également une pluralité d'orifices ayant une forme correspondante à la forme 5 de la section des tubes 2 et propres à recevoir les extrémités des tubes 2. Les tubes 2 sont fixés à la plaque collectrice 4 de façon étanche par brasage. Comme le montre la figure 2, l'échangeur de chaleur 1 comporte également au niveau d'au moins un de ses collecteurs 3, au moins une plaque de renfort 10 disposée 10 entre la plaque collectrice 4 et les intercalaires 6. Cette plaque de renfort 10 est positionnée parallèlement à la plaque collectrice 4 et brasée contre au moins une partie des tubes 2 du faisceau de tubes 2 et contre ladite plaque collectrice 4. La plaque de renfort 10 permet de renforcer aussi bien la plaque collectrice 4 que les extrémités des tubes 2 et permet ainsi de diminuer les risques de formation de fissures du fait de la 15 fatigue du métal au cour de la vie de l'échangeur de chaleur 1. De préférence, chaque collecteur 3 comporte au moins une plaque de renfort 10, cependant il est tout à fait possible d'imaginer un échangeur de chaleur 1 dont seul un des collecteurs 3 comporte au moins une plaque de renfort 10. 20 Dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, l'échangeur de chaleur 1 comporte, au niveau d'au moins un de ses collecteurs 3, deux plaques de renfort 10. Ces plaques de renfort 10 sont disposées en vis à vis, chacune sur un côté latéral de l'échangeur de chaleur 1. On parle ici de côté latéral de l'échangeur de chaleur 1 comme les côtés de 25 l'échangeur de chaleur 1 ne portant pas de collecteur 3 et situé de part et d'autre des faces frontale et arrière de l'échangeur de chaleur 1 par lesquelles le deuxième fluide caloporteur traverse ledit échangeur de chaleur 1. La face frontale est la face par lequel le deuxième fluide caloporteur entre et la face arrière celle par lequel ledit deuxième fluide caloporteur ressort. 3060726 7 Il est néanmoins tout à fait possible d'imaginer un mode de réalisation (non représenté) où l'échangeur de chaleur 1 comporte, au niveau d'au moins un de ses collecteur 3, une unique plaque de renfort 10. Cette unique plaque de renfort 10 a une surface au moins égale à celle de la plaque collectrice et sa paroi latérale 101 est brasée 5 avec le rebord 41 de ladite plaque collectrice 4 sur toute la périphérie de la plaque collectrice 4. Les tubes 2, les intercalaires 6 ainsi que les plaques collectrices 4 et les plaques de renfort 10 étant brasés, ces derniers sont réalisés dans un matériau métallique notamment en aluminium ou alliage d'aluminium. 10 Comme illustré à la figure 3 qui est une représentation schématique d'une coupe transversale d'un collecteur 3, la plaque collectrice 4 comporte sur toute sa périphérie un rebord 41 remontant vers le couvercle 8 de sorte à former une gorge 42 dans laquelle vient s'insérer le couvercle 8. Un joint (non représenté) est inséré dans cette gorge 42 15 afin d'assurer l'étanchéité entre le couvercle 8 et la plaque collectrice 4. Le couvercle 8 est maintenu contre la plaque collectrice 4 par des pattes de sertissage 43 disposées sur le rebord 41 et repliés sur un épaulement du couvercle 8. La plaque de renfort 10 comporte notamment une paroi latérale 101 faisant saillie en direction de la plaque collectrice 4 et recouvrant au moins partiellement le 20 rebord 41 de la plaque collectrice 4. Cette paroi latérale 101 est brasée contre ledit rebord 41 de la plaque collectrice 4. La présence de la paroi latérale 101 renforce d'autant plus la liaison entre les tubes 2 et la plaque collectrice 4 et permet de diminuer les risques de rupture ou de formation de fissures du fait des variations thermiques mais également du fait des vibrations et de la pression du premier fluide caloporteur au sein 25 de l'échangeur de chaleur 1. Afin de maximiser le renfort et le brasage entre la plaque de renfort 10 et la plaque collectrice 4, la paroi latérale 101 recouvre le rebord 41 sur toute sa hauteur, notamment jusqu'à la naissance des pattes de sertissage 43. En outre, la plaque de 3060726 8 renfort 10 peut être brasée avec la face de la plaque collectrice faisant face aux intercalaires 6, plus particulièrement au niveau de la gorge 42. La figure 4 montre une représentation schématique partielle en perspective du 5 collecteur 3 de l'échangeur de chaleur 1. Sur cette figure 4, la paroi latérale 101 de la plaque de renfort 10 recouvre le rebord 41 de la plaque collectrice 4 en continue, c'est-à-dire sur toute la périphérie de la plaque de renfort 10. Comme illustré sur la figure 4, la plaque collectrice 4 peut également comporter sur les côtés latéraux de l'échangeur de chaleur 1, un rabat latéral 44 qui est replié en 10 direction du faisceau de tubes 2 de sorte à maintenir une joue latérale 12, servant notamment à la fixation de l'échangeur de chaleur 1 à son emplacement dans le véhicule automobile. La figure 5 montre plus en détail une plaque de renfort 10. La plaque de renfort 15 10 comporte notamment deux languettes 10a, 10b parallèles et au moins une base 10c reliant les deux languettes 10a, 10b à l'une de leurs extrémités. Ces languettes 10a, 10b ainsi que la ou les bases 10c sont notamment placées dans un plan parallèle à celui de la plaque collectrice 4. Les languettes 10a et 10b sont placées respectivement contre les faces frontale et arrière de l'échangeur de chaleur 1 et la base 10c contre un côté latéral 20 dudit échangeur de chaleur 1. Les languettes 10a, 10b et la au moins une base 10c forment un espace de réception 103 des tubes 2 au centre de la plaque de renfort 10. Au niveau de cet espace de réception 103, les languettes 10a, 10b sont au contact de la tranche des tubes 2. Afin d'améliorer le brasage et le montage, les languettes 10a, 10b de la plaque de 25 renfort 10 peuvent comporter des encoches 105 complémentaires de la tranche des tubes 2. Lorsque l'échangeur de chaleur 1 comporte, au niveau d'au moins un de ses collecteurs 3, deux plaques de renfort 10, lesdites plaques de renforts 10 ne comportent qu'une seule base 10c et ont une forme générale en U dans un plan parallèle à celui de la 3060726 9 plaque collectrice 4. Lorsque l'échangeur de chaleur 1 comporte, au niveau d'au moins un de ses collecteur 3, une unique plaque de renfort 10, lesdites plaques de renforts 10 comportent deux bases 10c et ont une forme générale en parallélépipédique avec l'espace de réception 103 au centre. 5 Afin d'avoir une bonne solidité, la plaque de renfort 10 est formée d'une seule pièce par exemple par emboutissage et la paroi latérale 101 vient de matière avec ladite plaque de renfort 10 et notamment avec les languettes 10a, 10b et la base 10c. Selon un mode de réalisation particulier illustré aux figures 6 et 7, l'espace de réception 103 des tubes 2 comporte des entretoises 104 passant entre deux tubes 2 et 10 reliant les languettes 10a, 10b de la plaque de renfort 10. Comme le montre la figure 6, ces entretoises 104 peuvent ne pas être en contact des tubes 2 afin de limiter l'augmentation de la masse de l'échangeur de chaleur 1 du fait de la présence de la plaque de renfort 10. Selon une variante illustrée à la figure 7, les entretoises 104 de l'espace de 15 réception 103 remplissent l'espacement entre deux tubes 2 et sont brasées avec lesdits tubes 2. Cette variante permet notamment d'augmenter la surface de brasage entre la plaque de renfort 10 et les tubes 2 et ainsi de les renforcer encore plus. Comment le montrent les figures 8 et 9, la plaque de renfort 10 peut également 20 comporter une jupe 102 sur au moins une partie de la périphérie de l'espace de réception 103 des tubes 2. Cette jupe 102 fait saillie en direction des intercalaires 6 du faisceau de tubes 2. Cette jupe 102 permet notamment d'augmenter encore la surface de brasage entre la plaque de renfort 10 et les tubes 2 et ainsi de les renforcer encore plus. De plus 25 cette jupe 102 permet de limiter la circulation du deuxième fluide caloporteur dans l'espace entre les intercalaires 6 et le collecteur 3 et ainsi améliore les performances de l'échangeur de chaleur 1 en forçant le deuxième fluide caloporteur à circuler dans les intercalaires 6 où la surface d'échange est plus importante. Pour cela, la jupe 102 a de 3060726 10 préférence une hauteur au moins correspondante à la distance entre la plaque de renfort 10 et les intercalaires 6. Comme le montre la figure 8, la jupe 102 peut être présente que sur une partie de la périphérie de l'espace de réception 103, plus particulièrement uniquement au niveau 5 des languettes 10a, 10b. La jupe 102 peut également être présente sur toute la périphérie de l'espace de réception 103 et ainsi être présente aussi bien au niveau des languettes 10a, 10b mais aussi de la ou des bases 10c, comme illustré sur la figure 3. La figure 10 montre un mode de réalisation de la plaque de renfort 10 où la paroi 10 latérale 101 comporte en outre des pattes de sertissage 106. Ces pattes de sertissages 106 de la plaque de renforts 10 sont placées entre les pattes de sertissage 43 de la plaque collectrice 4 et viennent renforcer le maintien du couvercle 8 contre la plaque collectrice 4. 15 Ainsi, on voit bien que l'échangeur thermique 1 selon l'invention, permet une meilleure résistance de la plaque collectrice 4 et des tubes 2 du fait de la présence de la plaque de renfort 10 et de sa paroi latérale 101. REVENDICATIONS1. Échangeur de chaleur (1) comprenant : - un faisceau de tubes (2) comportant une pluralité de tubes (2) disposés parallèlement les uns aux autres, et des intercalaires (6) disposées entre les tubes (2), - deux collecteurs (3), un collecteur (3) étant disposé de chaque côté du faisceau de tubes (2), chaque collecteur (3) comportant une plaque collectrice (4), ladite plaque collectrice (4) comprenant des orifices à l'intérieur desquels sont introduits les extrémités des tubes (2), et un rebord (41) formant une gorge (42) destinée à recevoir un couvercle (8), et - au moins une plaque de renfort (10) disposée entre une des plaques collectrices (4) de collecteur et les intercalaires (6), parallèlement à la plaque collectrice (4), et brasée contre au moins une partie des tubes (2) du faisceau de tubes (2) et ladite plaque collectrice (4), caractérisé en ce que l'au moins une plaque de renfort (10) comporte une paroi latérale (101) faisant saillie en direction de la plaque collectrice (4) et recouvrant au moins partiellement le rebord (41) de la plaque collectrice (4), ladite paroi latérale (101) étant brasée contre ledit rebord (41) de la plaque collectrice (4) pour fixer la plaque de renfort (10) à la plaque collectrice (4). 2. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication précédente, dans lequel la plaque de renfort (10) comporte deux languettes (10a, 10b) parallèles et au moins une base (10c) reliant les deux languettes (10a, 10b) à l'une de leurs extrémités de sorte à former un espace de réception (103) des tubes (2), les languettes (10a, 10b) étant au contact de la tranche des tubes (2). 3060726 12 3. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication précédente, dans lequel les languettes (10a, 10b) de la plaque de renfort (10) comportent des encoches (105) complémentaires de la tranche des tubes (2). 5 4. Échangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel l'espace de réception (103) des tubes (2) comporte des entretoises (104) passant entre deux tubes (2) et reliant les languettes (10a, 10b) de la plaque de renfort (10). 10 5. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication précédente, dans lequel les entretoises (104) de l'espace de réception (103) des tubes (2) remplissent l'espacement entre deux tubes (2) et sont brasées avec lesdits tubes (2). 15 6. Échangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications précédentes, comportant, au niveau d'au moins un collecteur (3), deux plaques de renfort (10) disposées en vis à vis chacune sur un côté latéral de l'échangeur de chaleur (1). 7. Échangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications 1 à 5, comportant, au 20 niveau d'au moins un collecteur (3), une unique plaque de renfort (10) dont la paroi latérale (101) est brasée avec le rebord (41) de la plaque collectrice (4) sur toute la périphérie de ladite plaque collectrice (4). 8. Échangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications 2 à 7, dans lequel la 25 plaque de renfort (10) comporte une jupe (102) sur au moins une partie de la périphérie de l'espace de réception (103) des tubes (2), ladite jupe (102) faisant saillie en direction des intercalaires (6). 3060726 13 9. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication précédente, dans lequel la jupe (102) a une hauteur correspondant au moins à la distance entre la plaque de renfort (10) et les intercalaires (6). 5 10. Échangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la paroi latérale (101) de la plaque de renfort (10) comporte en outre des pattes de sertissage (106).