ECHANGEUR DE CHALEUR A COLLECTEUR ET BOITE COLLECTRICE DE FABRICATION SIMPLIFIEE, NOTAMMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE

Description

[0001] L'invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur, en particulier pour les véhicules automobiles.

[0002] Elle concerne plus précisément un échangeur de chaleur comprenant un faisceau de tubes, au moins un collecteur dans lequel débouchent les tubes du faisceau, ainsi qu'une boîte collectrice coiffant le collecteur.

[0003] Un tel échangeur de chaleur peut constituer, par exemple, un radiateur de refroidissement du moteur du véhicule, un radiateur de chauffage de l'habitacle, ou encore un évaporateur ou un condenseur d'un circuit de climatisation.

[0004] Dans un échangeur de chaleur de ce type, le faisceau de tubes est habituellement monté entre deux boîtes collectrices par l'intermédiaire de leurs collecteurs respectifs, et est propre à être parcouru par un fluide. Dans le cas d'un radiateur de refroidissement du moteur ou d'un radiateur de chauffage de l'habitacle, ce fluide est le liquide servant au refroidissement du moteur. Dans le cas d'un évaporateur ou d'un condenseur de climatisation, ce fluide est un fluide réfrigérant.

[0005] Dans les échangeurs de chaleur connus, le collecteur est habituellement réalisé sous la forme d'une plaque qui est munie de trous pour recevoir les extrémités des tubes du faisceau. Ces trous sont généralement bordés d'un collet pour faciliter un montage étanche entre le collecteur et les tubes du faisceau. Ce montage peut s'effectuer soit par brasage, soit par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité.

[0006] De son côté, la boîte collectrice qui vient coiffer le collecteur est aménagée pour coopérer de façon étanche avec lui. La boîte collectrice peut être réalisée sous la forme d'une pièce métallique qui est reliée par brasage au collecteur.

[0007] Il est connu aussi d'utiliser des boîtes collectrices en matière plastique qui sont serties sur le collecteur, par l'intermédiaire de moyens de sertissage, en particulier des griffes, que comporte celui-ci.

[0008] Dans tous les cas, le collecteur et la boîte collectrice constituent des pièces spécifiques très différentes qui sont conçues pour coopérer l'une avec l'autre.

[0009] Du document JP-A-03099736 on connaît un ensemble collecteur/boîte collectrice, le collecteur et la boîte collectrice étant formés par deux demi-coquilles en forme de deux demi-tubulures symétriques. Le collecteur est pourvu d'un trou allongé pour recevoir une extrémité d'un tube.

[0010] L'invention vise à simplifier la réalisation d'un ensemble collecteur/boîte collectrice et d'améliorer la perte de charge du fluide circulant dans à l'intérieur de l'ensemble collecteur/boîte collectrice et des tubes.

[0011] A cet effet, l'invention comprend les caractéristiques selon la revendication 1.

[0012] On peut ainsi réaliser le collecteur et la boîte collectrice à partir de pièces identiques, à savoir deux demi-coquilles, destinées à être jointes l'une à l'autre.

[0013] Cela n'exclut pas que des opérations spécifiques soient mises en oeuvre pour réaliser l'une des demi-coquilles, par exemple celle destinée à former le collecteur.

[0014] En effet, il sera nécessaire d'aménager des trous dans la demi-coquille formant collecteur pour la réception des tubes du faisceau.

[0015] Dans tous les cas, la fabrication du collecteur et de la boîte collectrice est simplifiée puisque ces deux composants utilisent la même demi-coquille à la base. Le collecteur et la boîte collectrice peuvent ainsi être obtenus par des outillages communs.

[0016] Par ailleurs, la présence d'un joint plat facilite et améliore la jonction étanche entre les deux demi-coquilles.

[0017] Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les deux demi-coquilles sont métalliques, par exemple en aluminium, et leurs joints plats respectifs sont assemblés par brasage.

[0018] Suivant un premier mode de réalisation, les joints plats respectifs sont formés vers l'extérieur des demi-coquilles.

[0019] Les joints plats ainsi formés vers l'extérieur sont avantageusement maintenus par au moins une griffe.

[0020] Suivant un second mode de réalisation, les joints plats respectifs sont formés vers l'intérieur des demi-coquilles.

[0021] Ceci permet notamment de diminuer l'encombrement de la boîte collectrice. De plus, l'un des joints plats ainsi formés vers l'intérieur forme avantageusement une butée à l'égard des tubes du faisceau.

[0022] Les joints plats peuvent avoir des empreintes respectives de formes conjuguées qui sont destinées à s'emboîter mutuellement par coopération de forme pour assurer un maintien en position des deux demi-coquilles.

[0023] Une boîte collectrice d'échangeur de chaleur comporte une ou plusieurs tubulures servant à l'entrée ou la sortie d'un fluide caloporteur.

[0024] Conformément à l'invention, les deux demi-coquilles sont formées avec des demi-tubulures généralement symétriques par rapport au plan de jonction, de manière à former une tubulure complète (encore appelée "entretoise"), lorsque les deux demi-coquilles sont assemblées entre elles.

[0025] De préférence, les demi-coquilles sont réalisées chacune par formage d'une tôle métallique. Par le terme "formage", on entend désigner au moins une opération mécanique classique, telle que par exemple un emboutissage, un pliage, un roulage, etc.

[0026] Ainsi, lorsque les deux demi-coquilles sont formées chacune avec une demi-tubulure, les demi-tubulures sont réalisées aussi lors du formage des deux demi-coquilles.

[0027] La présence de joints plats permet de former différents aménagements.

[0028] Ainsi, on peut prévoir que l'un au moins des joints plats se prolonge vers l'extérieur par une languette servant, par exemple, au positionnement et/ou à la fixation de l'échangeur de chaleur.

[0029] Dans une application préférentielle de l'invention, l'échangeur de chaleur comprend aussi des intercalaires ondulés placés entre les tubes, l'ensemble étant formé par brasage.

[0030] Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :

• la Figure 1 est une vue partielle de côté d'un échangeur de chaleur selon l'invention ;
• la Figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne II-II de la Figure 1 ;
• la Figure 3 est une vue en perspective d'un ensemble collecteur-boîte collectrice selon l'invention, dans une autre forme de réalisation ;
• la Figure 4 est une vue partielle en perspective d'un échangeur de chaleur selon l'invention, dans lequel le collecteur et la boîte collectrice sont formés chacun avec une demi-tubulure ;
• la Figure 5 est une vue en coupe analogue à la figure 2 dans une autre forme de réalisation ; et
• la Figure 6 est vue partielle en coupe de deux joints plats munis de moyens de maintien.

[0031] On se réfère d'abord conjointement aux Figures 1 et 2 qui montrent partiellement un échangeur de chaleur 10 selon l'invention comprenant un faisceau 12 formé de tubes plats 14, parallèles entre eux, et entre lesquels sont disposés des intercalaires ondulés 16.

[0032] A l'une au moins des extrémités du faisceau 12, les tubes 14 sont reçus dans un collecteur 18, lequel est coiffé par une boîte collectrice 20 pour former un volume qui communique avec les tubes 14 du faisceau. L'ensemble peut ainsi être parcouru par un fluide caloporteur qui échange de la chaleur avec un flux d'air balayant le faisceau.

[0033] A leur autre extrémité, les tubes 14 du faisceau sont avantageusement reçus dans un collecteur identique ou similaire (non représenté), coiffé lui aussi par une boîte collectrice (non représentée).

[0034] Comme on le voit sur la Figure 2, le collecteur 18 et la boîte collectrice 20 sont formés de deux demi-coquilles généralement symétriques, assemblées de part et d'autre d'un plan de jonction P. Dans l'exemple de réalisation représenté, ces deux demi-coquilles sont identiques et elles présentent des joints plats respectifs 22 et 24 formés à la périphérie des coquilles et vers l'extérieur.

[0035] Les deux demi-coquilles 18 et 20 sont réalisées avantageusement par formage et en particulier par emboutissage d'une tôle métallique, de préférence en aluminium ou en alliage à base d'aluminium. Ces deux demi-coquilles sont formées à partir des mêmes éléments de base et avec les mêmes outillages. La seule différence réside ici dans le fait que la demi-coquille formant le collecteur 18 doit être en outre usinée pour former des trous allongés 26 (Figure 2) propres à recevoir chacun une extrémité d'un tube 14. Ces trous sont avantageusement formés par découpe à la presse. Ils sont avantageusement entourés chacun d'un collet améliorant la jonction entre le tube et le collecteur.

[0036] Dans l'exemple de réalisation représenté, tous les autres composants de l'échangeur de chaleur sont formés en métal, de préférence dans le même métal ou alliage métallique que le collecteur et la boîte collectrice. L'ensemble est assemblé par brasage, avantageusement par passage au four, au cours d'une même opération.

[0037] Ainsi, l'assemblage du collecteur et de la boîte collectrice est réalisé dans un même plan de jonction avec un accostage plat contre plat des joints plats 22 et 24.

[0038] Cette conception permet d'avoir des emboutis peu profonds, d'où un gain de matière. De plus, une certaine partie de l'emboutissage peut être commune aux deux demi-coquilles, ce qui permet de réduire les délais de fabrication.

[0039] Par ailleurs, l'accostage plat contre plat permet d'obtenir un bon brasage. Enfin, la présence des joints plats 22 et 24, qui s'étendent à la périphérie et à l'extérieur de l'ensemble collecteur/boîte collectrice, forme un élément en saillie. Cet élément en saillie peut servir, par exemple, au calage de l'échangeur de chaleur dans un boîtier. Ceci présente un intérêt notamment lorsque l'échangeur de chaleur doit être inséré et monté dans un boîtier d'un appareil de chauffage et/ou de climatisation de véhicule automobile.

[0040] On se réfère maintenant à la Figure 3 qui montre un ensemble collecteur/boîte collectrice analogue à celui des Figures 1 et 2, mais dans une variante de réalisation. La différence principale réside ici dans le fait que l'un des joints plats, à savoir le joint plat 22, comporte deux languettes en saillie 28 et 30 pouvant servir, par exemple, au calage de l'échangeur de chaleur dans un boîtier (non représenté). On distingue également sur la Figure 3 une griffe 32 servant au maintien des deux joints plats l'un contre l'autre.

[0041] Dans la forme de réalisation de la Figure 4, qui s'apparente à celle des Figures 1 et 2, les demi-coquilles respectives 18 et 20 sont formées chacune avec des demi-tubulures 34 et 36 ayant chacune une section de forme sensiblement semi-circulaire. Ces deux demi-tubulures sont généralement symétriques par rapport au plan de jonction. Ainsi, lorsque les deux demi-coquilles sont assemblées mutuellement, les demi-tubulures 34 et 36 forment conjointement une tubulure complète 38, encore appelée "entretoise".

[0042] Cette tubulure sert à l'entrée ou à la sortie d'un fluide caloporteur circulant dans l'échangeur de chaleur. Comme on peut le constater sur la Figure 4, les joints plats respectifs 22 et 24 des deux demi-coquilles se poursuivent au niveau des demi-tubulures 34 et 36, améliorant ainsi la jonction étanche de ces deux demi-tubulures entre elles.

[0043] Les deux demi-tubulures 34 et 36 sont avantageusement réalisées par formage, en particulier par emboutissage, en même temps que les deux demi-coquilles, ce qui facilite là aussi la fabrication. L'interface avec les tubulures peut être assurée par un élément brasé qui entoure les deux demi-coquilles.

[0044] Cette forme de réalisation offre l'avantage de permettre un raccordement de manière oblongue, voire rectangle, sur la boîte à eau. Ceci permet aussi une diminution de la hauteur de la boîte collectrice, ce qui se traduit par une diminution de la matière engagée et une réduction dans l'encombrement.

[0045] Il en résulte aussi l'avantage de conserver la section de passage du liquide constante, sans générer d'augmentation de la vitesse du liquide au passage dans la tubulure ou entretoise.

[0046] Cette conception permet un raccordement d'une tubulure soit latéralement sur la boîte collectrice, soit en extrémité de cette dernière.

[0047] La forme de réalisation de la Figure 5 diffère de celle de la figure 2 par le fait que les joints plats respectifs 22 et 24 sont formés vers l'intérieur des demi-coquilles, au lieu de l'extérieur. Dans ces conditions, le formage des demi-coquilles ne peut être obtenu seulement par emboutissage et nécessite au moins une opération supplémentaire pour rabattre les joints plats vers l'intérieur.

[0048] Le fait d'avoir des joints plats dirigés vers l'intérieur permet de diminuer l'encombrement de la boîte collectrice. De plus, l'un des joints plats, ici le joint 22 forme une butée à l'égard des tubes 14 du faisceau 12. Ceci permet de positionner automatiquement les tubes en direction axiale par rapport à la boîte collectrice.

[0049] Le fait que les joints plats 22 et 24 soient ici tournés vers l'intérieur n'empêche pas la réalisation d'éléments en saillie vers l'extérieur, analogues aux languettes 28 et 30 décrites précédemment. En effet de tels élément peuvent être facilement obtenus par des opérations mécaniques classiques, par exemple par un double pliage.

[0050] Dans la forme de réalisation de la Figure 6, les joints plats 22 et 24 ont des empreintes respectives 40 et 42 de formes conjuguées qui sont destinées à s'emboîter mutuellement par coopération de forme pour assurer un maintien en position des deux demi-coquilles. Dans l'exemple représenté, ces empreintes sont obtenues par un pliage en U de chacun des joints plats. Ces empreintes peuvent être réalisées soit sur la totalité, soit sur une portion de la périphérie des demi-coquilles.

[0051] L'agencement de telles empreintes s'applique aussi bien aux joints plats dirigés vers l'extérieur (Figure 2) qu'aux joints plats dirigés vers l'intérieur (Figure 5).

[0052] L'invention trouve une application particulière aux échangeurs de chaleur de véhicules automobiles. Un tel échangeur de chaleur peut constituer, par exemple, un radiateur de refroidissement du moteur du véhicule, un radiateur de chauffage de l'habitacle, ou encore un évaporateur ou un condenseur d'un circuit de climatisation.

Revendications

1. Ensemble collecteur/boîte collectrice comprenant une boîte collectrice coiffant un collecteur muni de trous allongés (26) propre à recevoir chacun une extrémité d'un tube, le collecteur (18) et la boîte collectrice (20) étant formés par deux demi-coquilles généralement symétriques de part et d'autre d'un plan de jonction commun (P) et présentant des joints plats respectifs (22,24) assemblés suivant ledit plan de jonction, les deux demi-coquilles (18, 20) étant formées avec des demi-tubulures (34, 36) généralement symétriques par rapport au plan de jonction (P), de manière à former une tubulure complète (38), lorsque les deux demi-coquilles sont assemblées entre elles, les joints plats (22, 24) des deux demi-coquilles (18, 20) se poursuivant au niveau des demi-tubulures (34, 36), les demi-coquilles (18, 20) ayant chacune une section rectangulaire et les demi-tubulures (34, 36) ayant chacune une section de forme sensiblement semi-circulaire.

2. Ensemble collecteur/boîte collectrice selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux demi-coquilles (18,20) sont métalliques, par exemple en aluminium, et en ce que leurs joints plats respectifs (22,24) sont assemblés par brasage.

3. Ensemble collecteur/boîte collectrice selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les joints plats respectifs (22,24) sont formés vers l'extérieur des demi-coquilles.

4. Ensemble collecteur/boîte collectrice selon la revendication 3, caractérisé en ce que les joints plats (22, 24) formés vers l'extérieur sont maintenus par au moins une griffe (32).

5. Ensemble collecteur/boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les joints plats respectifs (22,24) sont formés vers l'intérieur des demi-coquilles.

6. Ensemble collecteur/boîte collectrice selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'un des joints plats (22,24) formés vers l'intérieur forme une butée à l'égard de tubes (14) d'un faisceau (12) d'un échangeur de chaleur.

7. Ensemble collecteur/boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les joints plats (22,24) ont des empreintes respectives (40,42) de formes conjuguées qui sont destinées à s'emboîter mutuellement par coopération de forme pour assurer un maintien en position des deux demi-coquilles.

8. Ensemble collecteur/boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les deux demi-coquilles (18,20) sont réalisées chacune par formage d'une tôle métallique.

9. Ensemble collecteur/boîte collectrice selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux demi- tubulures (34,36) sont réalisées aussi lors du formage des deux demi-coquilles (18, 20).

10. Ensemble collecteur/boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'un au moins des joints plats (22,24) se prolonge vers l'extérieur par une languette (28 ; 30) servant, par exemple, au positionnement et/ou à la fixation de l'échangeur de chaleur.

11. Echangeur de chaleur comprenant au moins un ensemble collecteur/boîte collectrice selon l'une quelconque des revendications précédentes ainsi qu'un faisceau de tubes, lesdits tubes débouchant dans le collecteur.

12. Echangeur de chaleur selon la revendication 11, dans lequel des intercalaires ondulés (16) disposés entre les tubes (14) du faisceau.

Claims

1. Manifold assembly/manifold housing comprising a collector housing fitted on top of a manifold equipped with elongated holes (26) each capable of accommodating an end of a tube, wherein the manifold (18) and the manifold housing (20) are formed by two half-shells that are generally symmetrical on either side of a common junction plane (P) and which have respective flat joints (22, 24) assembled according to said junction plane, wherein the two half-shells (18, 20) are formed by half-manifolds (34, 36) that are generally symmetrical with respect to the common junction plane (P), so as to form a complete manifold (38) when the two half-shells are assembled together, wherein the flat joints (22, 24) of the two half-shells (18, 20) continue at the half-manifold (34, 36) level and wherein the half-shells (18, 20) each have a rectangular cross section and the half-manifolds (34, 36) each have a cross section that is substantially semi-circular in shape.

2. Manifold assembly/manifold housing according to claim 1, characterised in that the two half-shells (18, 20) are metallic, for example made of aluminium, and in that their respective flat joints (22, 24) are assembled by brazing.

3. Manifold assembly/manifold housing according to claim 1 or 2, characterised in that the respective flat joints (22, 24) are shaped towards the outside of the half-shells.

4. Manifold assembly/manifold housing according to claim 3, characterised in that the flat joints (22, 24) shaped towards the outside are held in place by at least one hook (32).

5. Manifold assembly/manifold housing according to claim 1 or 2, characterised in that the respective flat joints (22, 24) are shaped towards the inside of the half-shells.

6. Manifold assembly/manifold housing according to claim 5, characterised in that the flat joints (22, 24) shaped towards the inside form a stop for the tubes (14) of a core (12) of a heat exchanger.

7. Manifold assembly/manifold housing according to any of claims 1 to 6, characterised in that the flat joints (22, 24) have respective cavities (40, 42) with matching shapes that are designed to engage with one another to interlock so as to hold the two half-shells in position.

8. Manifold assembly/manifold housing according to any of claims 1 to 7, characterised in that the two half-shells (18, 20) are each formed from sheet metal.

9. Manifold assembly/manifold housing according to claim 8, characterised in that the two half-manifolds (34, 36) are also made when the two-half-shells (18, 20) are formed.

10. Manifold assembly/manifold housing according to any of claims 1 to 9, characterised in that at least one of the flat joints (22, 24) extends towards the outside by means of a tongue (28, 30) which is used, for example, to position and/or attach the heat exchanger.

11. Heat exchanger comprising at least one manifold assembly/manifold housing according to any of the previous claims, as well as a core of tubes, wherein said tubes open out into the manifold.

12. Heat exchanger according to claim 11, wherein waved separators (16) are positioned between the tubes (14) of the core.

Ansprüche

1. Gruppe aus Kollektor und Sammelbehälter, umfassend einen Sammelbehälter über einem Kollektor, der mit länglichen Löchern (26) ausgestattet ist, die dazu geeignet sind, jeweils ein Ende eines Rohrs aufzunehmen, wobei der Kollektor (18) und der Sammelbehälter (20) aus zwei Halbschalen gebildet sind, die im Allgemeinen auf beiden Seiten einer gemeinsamen Verbindungsebene (P) symmetrisch sind und jeweilige Flachdichtungen (22, 24) aufweisen, die entlang der Verbindungsebene montiert sind, wobei die zwei Halbschalen (18, 20) mit Halbstutzen (34, 36) gebildet sind, die im Allgemeinen hinsichtlich der Verbindungsebene (P) symmetrisch sind, so dass sie einen vollständigen Stutzen (38) bilden, wenn die zwei Halbschalen aneinander montiert sind, wobei sich die Flachdichtungen (22, 24) der zwei Halbschalen (18, 20) auf der Ebene der Halbstutzen (34, 36) fortsetzen, wobei die Halbschalen (18, 20) jeweils einen rechteckigen Abschnitt und die Halbrohre (34, 36) jeweils einen Abschnitt mit einer im Wesentlichen halbkreisförmigen Gestalt aufweisen.

2. Gruppe aus Kollektor und Sammelbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Halbschalen (18, 20) metallisch sind, z.B. aus Aluminium, und dadurch, dass ihre jeweiligen Flachdichtungen (22, 24) durch Löten montiert sind.

3. Gruppe aus Kollektor und Sammelbehälter nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Flachdichtungen (22, 24) gegen die Außenseite der Halbschalen gebildet sind.

4. Gruppe aus Kollektor und Sammelbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachdichtungen (22, 24), die gegen die Außenseite gebildet sind, durch mindestens eine Verschlusskralle (32) gehalten werden.

5. Gruppe aus Kollektor und Sammelbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Flachdichtungen (22, 24) gegen die Innenseite der Halbschalen gebildet sind.

6. Gruppe aus Kollektor und Sammelbehälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Flachdichtungen (22, 24), die gegen die Innenseite gebildet sind, einen Anschlag gegenüber den Rohren (14) eines Bündels (12) eines Wärmetauschers bildet.

7. Gruppe aus Kollektor und Sammelbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachdichtungen (24, 24) jeweilige Eindrücke (40, 42) mit angepassten Formen umfassen, die dafür vorgesehen sind, sich durch die Zusammenarbeit der Formen ineinander einzufügen, um sicherzustellen, dass die Halbschalen in ihrer Position bleiben.

8. Gruppe aus Kollektor und Sammelbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Halbschalen (18, 20) jeweils durch Formung eines Metallblechs hergestellt sind.

9. Gruppe aus Kollektor und Sammelbehälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Halbstutzen (34, 36) ebenfalls bei der Formung der zwei Halbschalen (18, 20) hergestellt werden.

10. Gruppe aus Kollektor und Sammelbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Flachdichtungen (22, 24) durch eine Lasche (28; 30) nach außen verlängert ist und z.B. zu Positionierung und/oder zur Befestigung des Wärmetauschers dient.

11. Wärmetauscher, umfassend mindestens eine Gruppe aus Kollektor und Sammelbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ebenso wie ein Bündel von Rohren, wobei die Rohre in den Kollektor münden.

12. Wärmetauscher nach Anspruch 11, in dem Wellrippen (16) zwischen den Rohren (14) des Bündels angeordnet sind.

Dessins