Brevet FR3089613A1 — publié le 20200612

Description Titre de l'invention : Couvercle pour boite collectrice [0001] La présente invention concerne un couvercle pour boite collectrice, une boite col- lectrice comprenant un tel couvercle ainsi qu'un échangeur de chaleur comprenant une telle boite collectrice. [0002] Les véhicules automobiles sont, en général, pourvus d'un système de climatisation dont l'objectif principal est de fournir de l'air frais ou chaud dans l'habitacle. [0003] Les systèmes de climatisation des véhicules automobiles comprennent dans leur forme simplifiée un circuit de climatisation muni d'un compresseur qui permet de comprimer et faire circuler un fluide frigorigène clans le circuit, d'un détendeur pour abaisser la pression du fluide frigorigène, et de cieux échangeurs de chaleurs respectivement un condenseur et un évaporateur. [0004] 11 est connu des échangeurs de chaleur se présentant sous la forme de plusieurs faisceaux superposés les uns sur les autres et dans lesquels circule le fluide frigorigène. Afin de distribuer uniformément le fluide frigorigène dans les faisceaux de l'échangeur de chaleur, il comprend des boîtes collectrices compartimentées afin d'être en relation avec chacun des faisceaux. [0005] 11 est connu des boites collectrices compartimentées comprenant une plaque col- lectrice et un couvercle monté sur la plaque collectrice et définissant avec celle-ci au moins deux compartiments. [0006] Un passage du fluide d'un compartiment à l'autre peut notamment être réalisé par l'intermédiaire d'une ouverture dans le couvercle de la boite collectrice. Cette ouverture est déterminante pour l'efficacité de l'échangeur de chaleur et pour sa résistance. Lorsque le couvercle présente une ouverture trop petite, cela génère des pertes de charges ce qui réduit l'efficacité de l'échangeur de chaleur. En revanche, lorsque le couvercle présente une ouverture trop grande, c'est la résistance mécanique du couvercle qui risque d'être compromise. De plus, un tel couvercle présentant une forme complexe est difficile à réaliser. [0007] L'invention a pour objectif de pallier au moins en partie les inconvénients mentionnés plus haut et propose à cette fin un couvercle pour boite collectrice pour échangeur de chaleur présentant deux rangs de circulation de fluide, ledit couvercle comprenant un profilé présentant deux lobes, chacun desdits lobes étant destinés à définir un compartiment permettant la circulation d'un fluide en provenance et/ou en direction de l'un desdits rangs, lesdits lobes étant reliés entre eux par une partie centrale du profilé comprenant deux parois centrales formant entre elles un espace E et reliées entre elles par une paroi transversale sensiblement plane destinée à venir en appuis contre une plaque collectrice de la boite collectrice, ladite paroi transversale 2 présentant une épaisseur sensiblement identique à celle des parois centrales, ladite partie centrale présentant au moins une ouverture de manière à permettre une circulation du fluide de l'un des compartiments à l'autre. [0008] L'invention permet ainsi de disposer d'une boite collectrice réalisée à partir d'un profilé, d'épaisseur constante, au moins dans sa partie centrale, et donc facile à obtenir, tout en disposant d'un passage de fluide au niveau du couvercle. [0009] En outre, la présence de la paroi transversale permet un bon appui du couvercle contre la plaque collectrice de la boite collectrice et donc une bonne tenue mécanique. [0010] L'invention peut également comprendre l'une quelconque des caractéristiques suivantes, prises individuellement ou selon toute combinaison techniquement possible : [0011] - les deux parois centrales sont sensiblement parallèles, [0012] - l'ouverture est obtenue par emboutissage de la partie centrale, [0013] - la partie centrale présente une zone découpée, l'espace E entre les deux parois centrales de ladite partie centrale accueillant un insert fermant le profilé au niveau de la zone découpée de sorte à rendre le couvercle hermétique, l'ouverture étant définie en regard de l'insert, [0014] - l'ouverture est définie par la partie de la zone découpée non obstruée par l'insert, [0015] - l'insert présente un bord libre à distance d'un bord de la zone découpée, [0016] - l'insert présente un bord libre affleurant le bord de la zone découpée, [0017] - l'insert présente une forme d'arche, [0018] - la partie centrale présente une pluralité d'ouvertures séparées par une portion de la partie centrale définissant une ou plusieurs pattes centrales destinées à venir en appuis contre la plaque collectrice de la boite collectrice, [0019] - la partie centrale comprend au moins deux pattes centrales, [0020] - les lobes comprennent chacun une patte latérale opposée à la partie centrale et étant destinée à venir en appuis contre des bords latéraux de la plaque collectrice de la boite collectrice, [0021] - chacun des lobes présente une série de fentes destinées à accueillir des cloisons permettant de fermer le compartiment de circulation de fluide. [0022] L'invention concerne également une boite collectrice pour échangeur de chaleur comprenant la plaque collectrice et le couvercle tels que décrits plus haut. [0023] Enfin, l'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant la boite collectrice telle que décrite plus haut. [0024] L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : [0025] [fig.1] : la figure 1 est une vue éclatée en perspective d'un couvercle selon l'invention, 3 [0026] [fig.2] : la figure 2 est une autre vue en perspective du couvercle de la figure 1, [0027] [fig.3] : la figure 3 est une vue en perspective d'un autre couvercle selon l'invention, [0028] [fig.4] : la figure 4 est une vue en perspective d'un autre couvercle selon l'invention, [0029] [fig.5] : la figure 5 est une vue en perspective d'un autre couvercle selon l'invention, [0030] [fig.6] : la figure 6 est une vue en perspective d'un autre couvercle selon l'invention, [0031] [fig.7] : la figure 7 est une vue éclatée en perspective illustrant partiellement un échangeur selon l'invention, [0032] [fig.8] : la figure 8 illustre en perspective l'échangeur de chaleur de la figure 7. [0033] Comme illustré aux figures 1 à 6, l'invention concerne un couvercle 1 pour boite col- lectrice 100 pour échangeur de chaleur 200 présentant deux rangs de circulation de fluide. [0034] Un tel couvercle 1 se présente sous la forme d'un profilé comprenant deux lobes 10. Chacun desdits lobes 10 définit un compartiment 12 permettant la circulation d'un fluide en provenance et/ou en direction de l'un des rangs de circulation de fluide de l'échangeur de chaleur 200. Selon les modes de réalisations représentés aux figures 1 à 6, les lobes 10 présentent avantageusement la forme d'une voutc. Cette forme n'est cependant pas limitative. La section des compartiments 12 est ici sensiblement identique. [0035] Avantageusement, le couvercle 1 est fabriqué d'un seul tenant et formé par extrusion et/ou déformation d'un film métallique. [0036] Les lobes 10 sont reliés entre eux par une partie centrale 14 du profilé. Cette partie centrale 14 comprend deux parois centrales 15 formant entre elles un espace E. Les parois centrales 15 sont reliées entre elles par une paroi transversale 16. La paroi transversale 16 est sensiblement plane et est destinée à venir en appuis contre une plaque collectrice 110 de la boite collectrice 100. La paroi transversale 16 est clans la continuité du profilé et présente une épaisseur sensiblement identique à celle des parois centrales 15. Plus la paroi transversale 16 est large, plus grande est la surface d'appuis du couvercle 1 contre la plaque collectrice 110. C'est entre autre au niveau de cette surface d'appuis centrale qu'est effectué la liaison entre le couvercle 1 et la plaque collectrice 110. Cette liaison est avantageusement réalisée par brasage. Ainsi, la présence d'une paroi transversale 16 permet une bonne liaison avec la plaque collectrice 110 de la boite collectrice 100 et donc une tenue mécanique améliorée. [0037] La partie centrale 14 présente au moins une ouverture 20. Cette ouverture 20 permet une circulation du fluide de l'un des compartiments 12 à l'autre. [0038] Comme illustré sur les figures, les lobes 10 du couvercle 1 comprennent avanta- geusement chacun une patte latérale 24 opposée à la partie centrale 14. Ces pattes latérales 24 sont destinées à venir en appuis contre des bords latéraux de la plaque collectrice 110 de la boite collectrice 100. Ces pattes latérales 24 ont le même effet technique que la paroi transversale 16, c'est-à-dire assurer la liaison entre le couvercle 1 et la plaque collectrice 110. [0039] Les compartiments 12 permettant la circulation du fluide en provenance et/ou en direction de l'un des rangs de circulation de fluide de l'échangeur de chaleur 200 doivent être fermés hermétiquement sous peine d'entrainer une fuite du fluide. La fermeture des compartiments 12 peut être réalisée par différents moyens. [0040] Avantageusement, chacun des lobes 10 présente une série de fentes 26 destinées à ac- cueillir des cloisons d'extrémités 120. Ces cloisons 120 permettent de fermer les compartiments 12 de circulation de fluide. Ces cloisons 120 sont visibles à la figure 7. [0041] Préférentiellement, chaque lobe 10 présente une fente 26 à chaque extrémité et une fente 27 intermédiaire. Une cloison 127 montée dans la fente 27 intermédiaire permet de diviser le compartiment 12 en deux sous compartiment de manière à ce qu'une fois le couvercle 1 monté dans la boite collectrice 100 elle-même montée dans l'échangeur de chaleur 200, le fluide puisse circuler en plusieurs passes dans les faisceaux de l'échangeur 200. Une telle circulation du fluide dans l'échangeur de chaleur sera décrite plus en détail ultérieurement. [0042] Selon un mode de réalisation représenté aux figures 1 à 5, la partie centrale 14 du couvercle 1 présente une zone découpée 17. Cette zone découpée 17 est particulièrement visible à la figure 1. Elle permet le passage du fluide d'un compartiment 12 à l'autre. Comme la partie centrale 14 du couvercle 1 présente un espace E entre les parois centrales 15, la présence d'une zone découpée 17 ouvre le profilé sur l'extérieur. Il est donc nécessaire de fermer au moins partiellement la zone découpée 17 afin de rendre le couvercle 1 hermétique Ainsi, l'espace E entre les deux parois centrales 15 de la partie centrale 14 accueil un insert 30. L'insert 30 ferme le profilé au niveau de la zone découpée 17 de sorte à rendre le couvercle hermétique. L'ouverture 20 permettant une circulation du fluide de l'un des compartiments 12 à l'autre est ainsi définie en regard de l'insert 30. En particulier, l'ouverture 20 est définie par la partie de la zone découpée 17 non obstruée par l'insert 30. [0043] L'ouverture est ainsi contrôlée à la fois par les dimensions de la zone découpée 17 et par les dimensions de l'insert 30. [0044] Une étape de découpe de la zone découpée 17 est ici réalisée sur le couvercle 1 présentant déjà sa forme définitive, c'est à dire ayant la forme d'un profilé comprenant deux lobes 10 reliés entre eux par une partie centrale 14. Il est ainsi possible d'utiliser une préforme de couvercle général pour fabriquer une pluralité de couvercles 1 différents présentant des ouvertures 20 différentes en utilisant un même insert 30 et en faisant varier uniquement la zone de découpe 17. Cela permet d'optimiser le process de fabrication dudit couvercle 1. [0045] Les dimensions de la zone découpée 17 peut varier en fonction du type d'échangeur de chaleur 200 auquel est associé le couvercle 1 et en fonction des contraintes de découpe. [0046] Avantageusement, l'insert 30 présente une forme sensiblement complémentaire à celle des lobes 10 de manière à venir épouser la face externe des lobes 10. [0047] Avantageusement encore, une partie de l'insert 30 définissant l'ouverture présente une forme d'arche. [0048] Comme mentionné plus haut, les dimensions de la zone découpée 17 peut varier. [0049] Comme illustré aux figures 1, 2 et 4, l'insert 30 du couvercle 1 présente un bord libre 32 à distance d'un bord 18 de la zone découpée 17, en particulier le long d'un axe d'extension longitudinale du couvercle. [0050] Comme illustré aux figures 3 et 5, l'insert 30 du couvercle 1 peut présenter un bord libre 32 affleurant le bord de la zone découpée 17, en particulier le long d'un axe d'extension longitudinale du couvercle. [0051] Les couvercles 1 illustrés aux figures 2 et 3 présentent une zone découpée 17 différente et une ouverture 20 sensiblement identique en raison de la taille identique des inserts 30 utilisés. De la même manière, les couvercles 1 illustrés aux figures 4 et 5 présentent une zone découpée 17 différente et une ouverture 20 sensiblement identique en raison de la taille identique des inserts 30 utilisés. L'insert 30 permet donc de s'affranchir des contraintes de découpe engendrées par certaines zone découpées 17. [0052] Comme illustré aux figures 4 à 6, la partie centrale 14 du couvercle 1 présente avan- tageusement une pluralité d'ouvertures 20. Les ouvertures 20 sont ainsi séparées les unes des autres par une portion de la partie centrale 14 définissant une ou plusieurs pattes centrales 22. Ces pattes centrales 22 ont la même fonction que les pattes latérales 24 et que la paroi transversale 16 de la partie centrale du couvercle 1 et sont ainsi destinées à venir en appuis contre la plaque collectrice 110 et à assurer la liaison entre le couvercle 1 et la plaque collectrice 110. [0053] La présence de pattes centrales 22 permet ainsi d'augmenter la surface de contact du couvercle 1 contre la plaque collectrice 110 et donc d'améliorer la résistance mécanique du couvercle tout en préservant une section de passage du fluide suffisante entre les deux compartiments 12. [0054] Avantageusement, la partie centrale 14 du couvercle 1 comprend au moins deux pattes centrales 22. [0055] Selon un autre mode de réalisation illustré à la figure 6, la partie centrale 14 du couvercle 1 présente une ouverture 20 obtenue par emboutissage. L'emboutissage est une technique bien connue de déformation de matériau métallique. [0056] La présence de l'espace E entre les parois centrales 15 de la partie centrale 14 permet de faciliter la déformation de ladite partie centrale. Une déformation par emboutissage est alors particulièrement adaptée et permet d'obtenir une ou plusieurs ouvertures 20 6 en fonction du type d'échangeur de chaleur 200 auquel est destiné le couvercle 1. Dans ce cas l'insert n'est pas une pièce rapportée mais est formé en continuité de matière du couvercle 1. [0057] Le design du couvercle 1 selon l'invention permet une grande flexibilité de fa- brication. Il est ainsi possible de trouver un compromis entre taille de l'ouverture et résistance mécanique en fonction du type d'échangeur de chaleur 200 et des contraintes de fabrication. [0058] Comme illustré à la figure 7, l'invention concerne également une boite collectrice 100 pour échangeur de chaleur 200 comprenant la plaque collectrice 110 et le couvercle 1 tel que décrit plus haut. [0059] La partie centrale 14 en appui sur la plaque collectrice 110 forme une cloison étanche entre les compartiments 12. La boite collectrice 100 comprend par conséquent deux compartiments 12, chacun en communication avec l'un des rangs de l'échangeur. [0060] La boite collectrice 100 selon l'invention présente une bonne résistance mécanique en raison des caractéristiques du couvercle 1. [0061] Enfin, comme illustré à la figure 8, l'invention concerne également un échangeur de chaleur 200 comprenant la boite collectrice 100 telle que décrit plus haut. Il s'agit, par exemple, d'un évaporateur. [0062] Préférentiellement, les faisceaux et les boîtes collectrices 110 sont formés de composants en aluminium ou alliage d'aluminium, brasés entre eux. [0063] Avantageusement, l'échangeur de chaleur 200 selon l'invention comprend un faisceau d'échange de chaleur formé des deux rangs de l'échangeur. L'échangeur 200 comprend deux boites collectrices situées à deux extrémités opposées du faisceau. Chaque rang du faisceau comprend une pluralité de tubes de circulation de fluide. Les tubes de chaque rang sont espacés les uns des autres afin de permettre une circulation d'un flux, par exemple d'un flux d'air, traversant le faisceau. Les tubes débouchent par leurs extrémités longitudinales dans chacune des boites collectrices. [0064] L'échangeur de chaleur 200 est configuré, par exemple, pour permettre une cir- culation du fluide frigorigène en série dans les deux rangs. Pour cela, l'une des boites collectrices est munie de l'ouverture 20 évoquée plus haut. Les compartiments de l'autre boite collectrice sont par contre isolés l'un de l'autre, sans circulation de fluide entre eux, grâce à une partie centrale allant en continue d'une de ses extrémités à l'autre, sans ouverture. Cette autre boite collectrice comprend également deux brides, l'une pour l'arrivée du fluide dans l'échangeur et l'autre pour la sortie du fluide de l'échangeur. [0065] Dans chacun des rangs, le fluide frigorigène pourra circuler en une seule passe, c'est-à-dire, dans le même sens dans chacun des tubes du même rang. En variante, et selon les modes de réalisation des couvercles et boites collectrices illustrées, la boîte 7 collectrice 100 pourra être configuree, par exemple à l'aide de cloisons 127 intermédiaires placées dans les compartiments 12, pour que le fluide circule en plusieurs passes dans l'un ou chacun des rangs. Entre deux passes voisines du même rang, le fluide frigorigène circule dans deux sens opposés. [0066] Les boites collectrices comprennent avantageusement six cloisons 120, trois pour chacun des lobes 10 du couvercle 1, la cloison intermédiaire de chacune des boîtes collectrices étant située à une hauteur différente. 8