L'invention concerne une plaque collectrice pour un échangeur de chaleur, en particulier pour des véhicules automobiles. L'invention concerne aussi une boite collectrice et un échangeur de chaleur comportant une telle plaque collectrice.
Les échangeurs de chaleur comportent généralement un collecteur relié à un faisceau de tubes. Classiquement, ce collecteur peut-être formé par une plaque collectrice recouverte d'un couvercle.
L'invention concerne plus particulièrement une plaque collectrice ayant une âme percée de trous pour recevoir les tubes d'un faisceau d'un échangeur de chaleur, les trous étant entourés chacun d'un collet présentant deux paires de côtés opposées, et dans lequel la plaque collectrice comporte un bord relevé à sa périphérie.
De telles plaques collectrices sont réalisées de manières diverses. Ainsi, le bord relevé de la plaque collectrice peut former une gorge pour recevoir un couvercle en matière plastique serti dans celle-ci.
Une telle plaque collectrice peut également recevoir un couvercle en métal, par exemple en aluminium, brasé sur le bord périphérique de la plaque collectrice.
Des plaques collectrices connues présentent des collets qui sont formés par poinçonnage et relevage ou crevage de la plaque. Les tubes sont insérés dans ces collets et l'ensemble brasé pour former l'échangeur de chaleur.
Le document
L'utilisation de tels collets peut constituer un inconvénient dans certains cas. En effet, afin de réduire l'encombrement, la largeur de la plaque collectrice est souvent définie par la largeur des tubes ajoutée de l'épaisseur des collets. Ces derniers représentent un encombrement non négligeable.
D'autre part, il est connu d'utiliser des tubes présentant une épaisseur relativement limitée, dits "plats". La tenue mécanique des échangeurs les comportant est celle de l'ensemble formé par le tube et le collet du trou qui le reçoit, une fois le brasage réalisé. La faible épaisseur de ces tubes constitue donc une faiblesse de l'ensemble.
L'invention se propose d'améliorer la situation.
A cet effet, il est' proposé une plaque collectrice ayant une âme percée de trous pour recevoir des tubes d'un faisceau d'un échangeur de chaleur, les trous étant entourés chacun d'un collet présentant deux paires de côtés opposés, et dans lequel la plaque collectrice comporte un bord relevé à sa périphérie. Dans cette plaque collectrice, au moins un premier côté d'un collet est formé directement par le bord relevé, tandis qu'au moins un second côté dudit collet est issu de l'âme de la plaque collectrice.
Ce type de plaque collectrice est extrêmement avantageux en ce qu'elle utilise le bord relevé de la plaque collectrice pour former un côté d'un collet entourant un trou recevant un tube. Ainsi, la place occupée normalement par ce collet est économisée. De ce fait, on peut soit diminuer l'encombrement de l'échangeur de chaleur, soit augmenter les performances de l'échangeur en augmentant les dimensions des tubes.
L'invention concerne aussi une boite collectrice et un échangeur de chaleur comportant une telle plaque collectrice.
Avantageusement, une fois l'échangeur assemblé, le second côté est brasé au premier côté.
Ce type d'échangeur de chaleur est extrêmement intéressant en ce qu'il offre une tenue mécanique améliorée. En effet, le brasage d'un côté du collet sur le bord relevé permet, une fois que l'échangeur a été brasé, de répartir les efforts exercés sur le tube non seulement sur le collet mais aussi sur l'ensemble de la plaque collectrice.
Dans un mode de réalisation le faisceau comporte une rangée de tubes, et chaque collet comporte une paire de premier côtés opposés l'un à l'autre.
Dans un autre mode de réalisation le faisceau comporte deux rangées de tubes, et chaque collet comporte un premier côté et un second côté qui lui est opposé.
Les second côtés du collet, issus de l'âme, peuvent s'étendre vers l'intérieur du collecteur ou vers l'extérieur du collecteur, c'est-à-dire vers le faisceau de tubes.
Le bord relevé de la plaque collectrice peut former une gorge propre à recevoir un joint d'étanchéité ainsi qu'un couvercle en plastique sertissable. Le bord relevé peut également être propre à recevoir un couvercle auquel il peut être brasé.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'exemples donnés à titre illustratif et non limitatif issus des dessins sur lesquels :
Comme représenté sur la
Les trous 6 ont des dimensions leur permettant de recevoir les tubes du faisceau de l'échangeur de chaleur (représentés sur les
Dans l'exemple ici décrit, ces tubes, sont plats et partagent avec les trous 6 un grand axe X-X et un petit axe Y-Y. Par tube plat, on entend un tube de section de forme générale oblongue, avec deux grands côtés parallèles et deux petits côtés reliant les extrémités respectives des grands côtés. Ces tubes pourraient néanmoins être de nature différente selon l'application recherchée.
Les collets 8 comportent ici deux paires de côtés opposés respectivement 10 et 12. Ces paires de côtés s'étendent selon les axes X-X et Y-Y et correspondent respectivement à des "grands côtés" et des "petits côtés" du rectangle que forme chaque trou.
Plus précisément, une paire de côtés 10 s'étend selon l'axe X-X. Elle comporte deux côtés 10a et 10b formés par poinçonnage et relevage ou crevage de l'âme 4.
L'autre paire 12 s'étend selon le petit axe Y-Y. Elle comporte deux côtés 12a et 12b formés par une portion 14 d'un bord relevé 16 de l'âme 4. Le bord relevé 16 s'étend tout le long de la périphérie de l'âme 4.
Le collet 8 apparaîtra plus clairement à la vue des
Sur les
Sur la
Comme on le voit mieux sur cette figure, le côté 12a est formé par une portion du bord relevé 16 qui forme ici une gorge 22.
Cette gorge 22 reçoit un couvercle 18. Un joint périphérique 24 est entreposé entre le couvercle 18 et la gorge 22. Le couvercle 18 est ici réalisé en matière plastique, d'où la nécessité du joint 24 afin d'assurer l'étanchéité. Une extrémité 26 du bord relevé 16 peut être rabattue afin de sertir le couvercle 18.
Comme on peut le voir sur cette figure, les côtés 10 s'étendent vers le faisceau de tubes, depuis la plaque collectrice 2.
Lorsque l'échangeur est brasé, les côtés 10 sont brasés aux côtés 12 comme indiqué par une flèche 30. Ainsi, lorsque le tube 20 est brasé au collet 8, ceux-ci forment un ensemble solidaire avec le bord relevé 16, ce qui améliore la tenue mécanique de l'échangeur ainsi formé.
En outre, le côté du collet 8 selon le petit axe Y-Y étant formé par la portion 14 du bord relevé 16 de l'âme 4, un gain important de place est effectué.
La
Ainsi, non seulement le tube 20 est brasé aux côtés 10, mais il est également brasé à la portion 14, en plus des côtés 10 qui sont également brasés à la portion 14.
Cela permet de renforcer l'unité mécanique que forme l'ensemble tube-collet-plaque.
Les
En outre, dans l'exemple ici décrit, cet échangeur comporte deux rangée de tubes, et les collets sont ici dirigés vers l'intérieur de la boîte collectrice et pas vers le faisceau de tube.
Comme on peut le voir sur la
Les trous et les tubes présentent un grand axe X'X' et un petit axe Y'Y'.
Dans ce mode de réalisation, les collets 46 comportent deux paires 50 et 52 de côtés opposés qui s'expriment également selon les X'X' et Y'Y'.
La paire 50 comporte deux côtés 50a et 50b qui sont réalisés par poinçonnage et relevage ou crevage de l'âme 42. Cependant, cette opération est réalisée vers l'intérieur du collecteur formé par la plaque collectrice et son couvercle, et non pas vers le faisceau de tubes comme décrit précédemment.
La paire 52 comporte deux côtés 52a et 52b. Le côté 52a est également formé par poinçonnage et relevage ou crevage en même temps que la paire 50. Le côté 52b est formé par une portion 54 d'un bord relevé 56 de la plaque 40.
Sur la
Ainsi, des extrémités de tubes correspondants de rangées différentes sont en contact intime. Des portions de côté 62a sont formées par relevage de l'âme dans la zone de jonction des trous 44, et forment le côté 52a opposé au côté 52b pour chaque rangée de tubes. Le côté 52a est donc partagé par un tube de chaque rangée.
La
En effet, comme indiqué plus haut, les collets 44 sont ici dirigés vers "l'intérieur", et une flèche 60 indique la portion 54 au niveau de laquelle doit être réalisé le brasage.
La description des exemples ci-dessus est donnée à titre illustratif et non limitatif. L'homme du métier saura notamment envisager toutes les combinaisons des modes de réalisation décrits ci-dessus ainsi que d'autres variantes.
Dans les exemples ici décrits, ce sont les petits côtés des collets qui sont généralement formés par le bord relevé de là plaque collectrice. On pourrait néanmoins imaginer des cas où les grands côtés seraient formés par le bord relevés, par exemple dans l'application de l'invention à des refroidisseurs de gaz, dans lesquels les tubes sont "torsadés".
L'invention trouve une application préférentielle aux échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles, par exemple aux refroidisseurs d'air de suralimentation. Elle peut cependant être appliquée à d'autres échangeurs de chaleur, par exemple des radiateurs de refroidissement de moteur ou des radiateurs de chauffage.
L'étendue de l'invention n'est pas limitée par ses exemples et est définie par les revendications qui suivent.
Cette liste de références citées par le demandeur vise uniquement à aider le lecteur et ne fait pas partie du document de brevet européen. Même si le plus grand soin a été accordé à sa conception, des erreurs ou des omissions ne peuvent être exclues et l'OEB décline toute responsabilité à cet égard.