L'invention concerne une plaque collectrice pour échangeur de chaleur et un échangeur de chaleur muni d'une telle plaque.

Elle concerne plus particulièrement une plaque collectrice pour un échangeur de chaleur comportant une âme munie d'ouvertures pour le passage de tubes de l'échangeur de chaleur et une gorge, dite de réception d'un couvercle de boite collectrice, apte à recevoir un joint et une partie du couvercle et présentant une base et deux ailes, appelées respectivement interne et externe et raccordées à la base; ceci correspondant au préambule de la revendication 1. Une telle plaque est connue de JP 2005326124 A.

Il est connu des échangeurs de chaleur comportant un faisceau de tubes et d'intercalaires, deux plaques collectrices et deux couvercles.

Lors de la fabrication de l'échangeur de chaleur, on assemble en premier lieu le faisceau de tubes et d'intercalaires. Ensuite, on assemble les deux plaques collectrices aux extrémités des tubes du faisceau. On place ensuite cet ensemble dans un four de brasage où ces différents composants seront brasés ensemble. Enfin, on vient assujettir, par sertissage et avec interposition d'un joint d'étanchéité positionné dans la gorge, un couvercle sur chaque plaque collectrice afin de définir une boite collectrice permettant de recueillir le fluide circulant dans les tubes de l'échangeur de chaleur. Dans une plaque collectrice selon l'art antérieur, la gorge de réception est présente sur tout le pourtour de la plaque collectrice.

Le montage du joint d'étanchéité dans cette gorge, est particulièrement mal aisée pour un opérateur et ceci du fait de l'étroitesse de la gorge. Une telle plaque collectrice conduit à une perte de temps importante lors du montage, voire à un mauvais positionnement du joint d'étanchéité.

L'invention vise à améliorer la situation.

A cet effet, elle propose une plaque collectrice telle que définie précédemment, dans laquelle l'aile interne est raccordée à l'âme et est subdivisée en au moins deux tronçons disjoints, lesdits deux tronçons disjoints étant séparés par au moins un évidement, et l'évidement entre deux portions disjointes de l'aile interne étant au moins au niveau d'un emplacement de la plaque collectrice destinée à recevoir une partie coudée du joint.

Une telle plaque collectrice ne présente donc pas d'aile interne au moins au niveau d'un coude (ou coin) de l'aile externe. En d'autres termes, l'aile interne est partiellement prévue le long des bords de la plaque collectrice. Ainsi, une plaque collectrice selon l'invention présente un espace plus important au moins au niveau des coins de cette dernière de sorte qu'un joint d'étanchéité y sera placé plus facilement par un opérateur.

Des modes de réalisation particuliers de l'invention proposent que :

• la plaque collectrice présente un pourtour et ladite aile externe est continue sur le pourtour de la plaque collectrice et présente des portions sensiblement droites opposées deux à deux et reliées par des coudes et dans laquelle les tronçons disjoints de l'aile interne sont situés en vis-à-vis d'au moins deux desdites portions droites opposées de l'aile externe,
• ladite gorge présente au moins deux cotés sensiblement parallèles et les deux tronçons disjoints sont placés en vis-à-vis l'un de l'autre, chacun sur un dit coté parallèle,
• ladite âme présente au moins deux paliers, dits respectivement supérieur et inférieur situés dans deux plans distincts, un desdits paliers étant situé au niveau de l'évidement entre deux portions disjointes,
• ladite base de ladite gorge de réception et ledit palier inférieur s'étendent selon un même plan dit premier plan,
• une ouverture pour le passage d'un tube d'extrémité est situé au niveau dudit palier inférieur, ledit tube d'extrémité et/ou un collet de la plaque collectrice entourant ledit tube d'extrémité étant apte à retenir un joint,
• l'évidement entre deux portions disjointes de ladite aile interne est placé en vis-à-vis de deux coudes et d'un coté, dit petit coté, de l'aile externe, ledit petit coté étant attenant audits deux coudes,
• la gorge de réception et l'âme sont réalisées dans deux pièces différentes,
• ladite aile externe comporte quatre portions droites opposées deux à deux, chaque portion droite étant reliée à une portion droite adjacente par un coude, et dans laquelle ladite aile interne est au moins partiellement en vis-à-vis desdites quatre portions droites de manière à définir quatre évidements en vis-à-vis de chaque coude,
• ladite aile interne est raccordée à ladite base par une zone de liaison comportant une arrête arrondie et inclinée.

L'invention propose aussi que :

• la plaque collectrice pour une boîte collectrice d'un échangeur de chaleur, comprend une pluralité d'orifices aptes à la fixation de tubes, une première partie protubérante accueillant une majorité desdits orifices de manière à former une gorge périphérique, plaque dans laquelle au moins un desdits orifices d'extrémité est situé dans une zone plane et plus particulièrement une zone plane située au niveau de la gorge périphérique de la plaque collectrice,
• deux orifices d'extrémité respectivement de chaque côté de la plaque collectrice, sont situés dans une zone plane,
• la plaque collectrice comprend une seconde partie, dite plane et/ou à plan incliné, dans laquelle les orifices présentent un collet,
• la partie à plan incliné de la seconde partie comprend une pluralité d'orifices,
• la partie à plan incliné présente une inclinaison formant un angle β compris entre 0 et 35° par rapport à l'horizontal, de préférence compris entre 15°et 25°,
• la plaque collectrice comprend deux secondes parties, situées respectivement aux deux extrémités opposées de la plaque collectrice,
• la plaque collectrice comprend des dents de sertissage ou analogues, situées sur au moins une partie des bords d'extrémité de la plaque collectrice, aptes à assurer la fixation par sertissage avec une partie d'un couvercle,

L'invention concerne aussi une boîte collectrice pour échangeur de chaleur, comportant au moins un couvercle fixé sur une plaque collectrice telle que décrite précédemment.

Des modes de réalisation particuliers de l'invention proposent que :

• le couvercle est fixé à la plaque collectrice par sertissage de dents, ou analogues, présentes sur le pourtour de la plaque collectrice ; un joint d'étanchéité étant présent et disposé au moins en partie entre le pied (ou partie inférieure) du couvercle et la plaque collectrice,
• le joint est tendu autour des tubes extrêmes.

L'invention concerne aussi un échangeur de chaleur comportant une plaque collectrice telle que décrite plus haut. Plus particulièrement, l'échangeur de chaleur pourra comporter un faisceau d'échange de chaleur pour l'échange de chaleur entre au moins deux fluides.

Un mode de réalisation particulier propose que l'échangeur de chaleur comporte au moins un couvercle présentant une extrémité, dite pied de couvercle, introduite dans la gorge de réception et comportant une protubérance mise en vis-à-vis de l'évidement de l'aile interne, la protubérance comblant l'évidement de l'aile interne de sorte à faire une jonction entre les deux tronçons disjoints se trouvant de part et d'autre de l'évidement.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description à titre illustratif et non limitatif d'exemples issus des figures sur les dessins annexés dans lesquels :

• La figure 1 représente de manière schématique une vue en coupe d'une plaque collectrice munie d'un couvercle.
• La figure 2 représente une vue d'une plaque collectrice selon un premier mode de réalisation visible du côté intérieur de ladite plaque collectrice.
• La figure 3 est une vue de la plaque collectrice de la figure 2, visible du côté extérieur de ladite plaque collectrice ;
• La figure 4 représente la plaque collectrice selon l'invention, visible du côté intérieur, dans le même mode d'exécution que celui des figures 2 et 3, des tubes étant fixés dans ses orifices ;
• La figure 5 représente la figure de la plaque collectrice de la figure 4 avec un joint d'étanchéité disposé et fixé notamment dans sa gorge.
• La figure 6 représente une vue une partie d'une plaque collectrice selon un deuxième mode de réalisation.
• La figure 7 représente une vue d'un détail d'un couvercle assemblé à une plaque collectrice selon le deuxième mode de réalisation.

Telle qu'illustrée, l'invention concerne une plaque collectrice 10 pour un échangeur de chaleur. La plaque collectrice 10 comporte une âme 12 munie d'ouvertures pour le passage de tubes 100 de l'échangeur de chaleur et une gorge 14, dite de réception d'un couvercle 102 de boite collectrice, apte à recevoir un joint 104 et une partie du couvercle appelée pied de couvercle. Autrement dit, la gorge 14 permet le placement d'un joint d'étanchéité 104 ou analogue, et son maintien relativement ferme, une fois mis en place, jusqu'à la fixation avec un couvercle, et plus particulièrement un pied du couvercle.

La plaque collectrice 10 présente un pourtour, ici, de forme sensiblement rectangulaire avec deux dits grands cotés 22 et deux dits petits cotés 24.

Le corps de la plaque collectrice 10 est en métal, par exemple en aluminium ou un alliage d'aluminium. Autrement dit, la plaque collectrice 10 est issue d'une bande de tôle métallique.

Par ailleurs, toutes les opérations réalisées sur la plaque collectrice de l'invention sont effectuées par des procédés industriels connus, notamment l'emboutissage, le découpage, le pliage, l'estampage.

Ainsi, on peut voir la plaque collectrice 10 comme comportant au moins deux cotés situés en vis-à-vis l'un de l'autre, à savoir respectivement les deux grands cotés 22 et les deux petits cotés 24. Les deux petits cotés 24 pourront par la suite être désignés par le terme « extrémités de la plaque collectrice ».

Comme déjà indiqué plus haut, l'âme 12 comporte des trous (ou orifices) de réception des extrémités tubes 100 de l'échangeur de chaleur et sont adaptés à la forme de leurs extrémités.

Ici, et comme visible sur à la figure 2, les trous sont entourés chacun d'un collet présentant deux paires de côtés opposées.

Dans ce mode de réalisation, les collets sont dirigés vers l'intérieur de la plaque collectrice, ou plus précisément vers l'intérieur de la boîte collectrice. Autrement dit, les collets s'étendront, une fois le couvercle 102 monté sur la plaque collectrice 10, à l'intérieur du volume défini par la plaque collectrice 10 et le couvercle 102.

Un mode de réalisation non représenté propose que les collets pourront s'étendre non pas vers l'intérieur de la boite collectrice mais vers le corps des tubes 100. Autrement dit, dans un tel cas, les collets seront orientés vers un faisceau d'échange de chaleur comportant des tubes et des intercalaires.

Ces collets peuvent être formés par poinçonnage et relevage ou crevage de la plaque.

La gorge de réception 14 a, ici, une forme en U sur au moins une partie du pourtour de la plaque collectrice 10 et comporte une base 18 et deux ailes 16 et 20 respectivement interne 16 et externe 20 et raccordées à la base 18.

Autrement dit, la forme de la gorge peut être vue comme une structure à trois cotés avec une base 18 s'étendant selon un premier plan et deux ailes 16 et 20 sensiblement perpendiculaires audit premier plan.

L'aile externe 20 (qui pourra encore être appelée aile périphérique 20) est, quant à elle, la partie de la gorge de réception 14 la plus éloignée des trous pour le passage des tubes 100. L'aile externe 20 est continue sur le pourtour de la plaque collectrice et présente une forme comportant des portions sensiblement droites opposées deux à deux et reliées par des coudes.

Les portions sensiblement droites correspondent dans les modes de réalisation illustrés ici, aux cotés de la plaques collectrice, c'est-à-dire les grands cotés 22 et les petits cotés 24. Les coudes, quant à eux, coïncident avec les coins 26 de la plaque collectrice 10.

Autrement dit, la plaque collectrice présente une aile externe 20 comportant quatre portions droites 34-1 et/ou 34-2 opposées deux à deux, chaque portion droite 34-1 et/ou 34-2 étant reliée à une portion droite 34-1 et/ou 34-2 adjacente par un coude 26. La plaque collectrice 10 présente aussi une aile interne 16 placée au moins partiellement en vis-à-vis desdites quatre portions droites 34-1 et/ou 34-2 de manière à définir quatre évidements 30 en vis-à-vis de chaque coude 26.

Un mode de réalisation particulier propose que l'aile interne 16 soit raccordée à la base 18 par une zone de liaison comportant une arrête arrondie et inclinée de manière à ne pas endommager un joint placé dans la gorge 14.

Dans ce mode de réalisation, l'aile externe 20 comporte des dents ou créneaux de sertissage 28. Ces dents 28 sont réparties le long de l'aile externe 20. Autrement dit, la plaque collectrice comprend des dents de sertissage 28 situées sur au moins une partie des bords d'extrémité de la plaque collectrice, aptes à assurer la fixation par sertissage avec une partie du couvercle. Les dents de sertissage 28 pourront être obtenues par découpe. D'autres modes de fixation du couvercle sur la plaque collectrice 10 pourront être envisagés.

L'aile interne 16 est raccordée à l'âme 12. En d'autres termes, ici, l'âme 12 et l'aile interne sont en continuité de matière. Autrement dit, il s'agit de la partie de la gorge de réception 14 la plus proche des trous pour le passage des tubes 100.

Selon l'invention, l'aile interne 16 est subdivisée en au moins deux tronçons disjoints, lesdits deux tronçons disjoints étant séparés par au moins un évidement 30 et l'évidement 30 entre deux portions disjointes de l'aile interne 16 étant au moins au niveau d'un emplacement de la plaque collectrice 10 destinée à recevoir une partie coudée d'un joint.

Autrement dit, l'évidement 30 entre deux portions disjointes de l'aile interne 16 est au moins placé en vis-à-vis d'un coude 26 de l'aile externe 20.

Ainsi, l'aile interne 16 peut-être vue comme étant formée par une alternance de créneaux espacés par des creux. Autrement dit, l'aile interne 20 est interrompue par endroit et, selon l'invention au moins au niveau d'un coin de la plaque collectrice 10.

Dans les modes de réalisation illustrés ici, les tronçons disjoints de l'aile interne 16 sont situés en vis-à-vis d'au moins deux desdites portions droites opposées de l'aile externe 20.

Dans le mode de réalisation illustré aux figures 2 à 5, l'âme 12 présente au moins deux paliers, dits respectivement supérieur 12-1 et inférieur 12-2 situés dans deux plans distincts et, ici, reliés par une portion dite intermédiaire 12-3.

Le palier supérieur 12-1 pourra aussi être dénommé partie protubérante ou encore partie « médaillon ». La partie médaillon de la plaque collectrice est obtenue, par exemple, par emboutissage.

Le palier inférieur 12-2 pourra, quant à lui, être appelé « zone plane ». On entend par l'expression « zone plane » le fait qu'un des orifices 108 (ou ouvertures 108 pour le passage des tubes) est au niveau inférieur de la plaque collectrice (par opposition à la partie protubérante), c'est-à-dire au niveau de la base 18 de la gorge périphérique 14 de la plaque collectrice. Encore autrement dit, la zone plane est une zone sans relief, donc sans gorge ni aucune protubérance d'aucune sorte, hormis les collets situés autour des orifices/ouvertures de passage des tubes.

La portion intermédiaire 12-3 pourra, quant à elle, être désignée par le terme à «partie à plan incliné ». La partie à plan incliné pourra également être obtenue par emboutissage, de préférence lors de la formation de la partie protubérante (ou palier supérieur) formant médaillon.

Autrement dit, dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, le palier supérieur 12-1 (ou la partie protubérante formant médaillon) est directement, et sans transition, suivie de la portion intermédiaire 12-3 (ou partie à plan incliné) pour aboutir au palier inférieur 12-2 (ou la zone d'extrémité de la plaque collectrice formée par la zone plane).

Dans ce mode de réalisation, la base 18 de la gorge de réception et le palier inférieur 12-2 s'étendent tous les deux dans le premier plan. Autrement dit, la base 18 de la gorge de réception et le palier inférieur 12-2 s'étendent selon un même plan (ici, il s'agit du premier plan).

Le palier supérieur 12-1 s'étend, quant à lui, dans un plan parallèle au premier plan.

Ici, l'évidement 30 est disposé à l'extrémité de la plaque collectrice 10. En d'autres termes, l'évidement 30 est situé à proximité du petit coté 24 de la plaque collectrice 10.

Autrement dit, ce dernier est placé en vis-à-vis de deux coudes 26 et d'un petit coté 24 de l'aile externe, ledit petit coté 24 étant attenant audits deux coudes 26. Encore autrement dit, la portion interrompue de l'aile interne 16 est en forme de U.

Selon ce mode de réalisation, un desdits paliers (ici, le palier inférieur 12-2) est situé au niveau de l'évidement 30 entre deux portions disjointes de l'aile interne 16.

Dans cet exemple, l'évidement de l'aile externe 16 est contigu au palier inférieur 12-2. Autrement dit, ici, le palier inférieur 12-2 et la base 18 ne sont pas distincts et forment un seul niveau situé sur un unique plan (ici, il s'agit du premier plan).

Le palier inférieur 12-2 comporte, dans ce mode de réalisation un trou de passage pour un tube entouré d'un collet. Le collet et/ou un tube permettra de retenir le joint d'étanchéité 104 lors de l'assemblage de l'échangeur de chaleur. Autrement dit, ici, un desdits orifices aptes à la fixation de tubes et situé à l'extrémité de la plaque collectrice est situé dans la zone plane. Encore autrement dit, une ouverture pour le passage d'un tube d'extrémité est situé au niveau du palier inférieur 12-2, le tube et/ou le collet de la plaque collectrice entourant le tube d'extrémité étant apte à retenir un joint.

La portion intermédiaire 12-3 comporte ici une forme légèrement arrondie et est munie de deux trous pour le passage de tubes. Autrement dit, la partie à plan incliné 12-3 comprend, dans cet exemple, une pluralité d'orifices.

En outre, et toujours dans ce mode de réalisation, cette partie à plan incliné 12-3 présente une inclinaison formant un angle β compris entre 0 et 35° par rapport à l'horizontal, de préférence compris entre 15° et 25°. Ici, dans l'exemple choisi pour illustrer l'invention, l'angle est égal à 22°.

Ainsi, grâce à la présence à au moins l'une des extrémités (ou petit coté 24) de la plaque collectrice d'une zone plane (ou un palier inférieur 12-2), il y a une place beaucoup plus importante par rapport à une plaque collectrice selon l'art antérieur de sorte qu'un joint d'étanchéité sera facilement mis en place par un opérateur.

Un mode de réalisation non illustré propose que la plaque collectrice 10 comprenne deux paliers inférieurs 12-2 reliés chacun au palier supérieur 12-1 par une portion intermédiaire 12-3, lesdits paliers inférieurs 12-1 étant situées respectivement aux deux extrémités opposées de la plaque collectrice 10 (ou autrement dit, au niveau des deux petits cotés 24 de la plaque collectrice 10).

Enfin, comme illustré sur la figure 5, un joint d'étanchéité 104 est positionné dans la partie formant la gorge 14 du fait de la partie médaillon et contre les bords relevés de la plaque collectrice 10. Grâce à la présence à au moins l'une des extrémités de la plaque collectrice 10 d'une zone plane (ou palier inférieur 12-2), il y a une place beaucoup plus importante (que si il y avait une gorge 14 jusqu'à l'extrémité de la plaque 10) de sorte que le joint 104 est facilement mis en place par un opérateur.

Par ailleurs, le joint d'étanchéité 104 comporte idéalement au moins à l'une de ses extrémités, soit sur au moins l'un de ses petits côtés, une butée 106 destinée à venir en butée ou contact avec l'extrémité dépassant du tube d'extrémité. De préférence, cette butée 106 existe sur les deux petits côtés opposés du joint d'étanchéité 106. Le joint pourra être monté en extension autour des tubes extrêmes.

Ainsi, l'idée de l'invention réside dans le fait d'adapter une plaque collectrice 10 à médaillon, ou dite à gorge périphérique, avec l'ensemble de ses caractéristiques avantageuses en palliant à ses défauts, au niveau des extrémités de la plaque collectrice. Ainsi, la plaque collectrice selon l'invention consiste en une plaque collectrice à médaillon dont les extrémités sont de type à collecteur plat.

Selon un deuxième mode de réalisation, illustrée à la figure 6, l'évidement 30 entre deux portions disjointes de l'aile interne 16 est placé en vis-à-vis d'un coude 26 de l'aile externe 20. Autrement dit, dans un tel cas, l'aile interne 16 est interrompue au niveau d'un coin 26 de la plaque collectrice 10.

Ici, l'aile interne 16 comporte quatre portions disjointes, chacune étant placée sur un des cotés de la plaque collectrice 10. Les portions disjointes 34-1 situées chacune sur un petit coté 24 de la plaque collectrice 10, sont situées en vis-à-vis l'une de l'autre. De même, les portions disjointes 34-2 situées chacune sur un grand coté 22 de la plaque collectrice 10, sont situées en vis-à-vis l'une de l'autre.

Dans ce mode de réalisation, l'âme 12 et la gorge de réception 14 pourront être réalisées dans deux pièces différentes. Les deux parties seront assemblées lors de l'assemblage de l'échangeur de chaleur. La figure 6 représente la partie comportant la gorge de réception 14. La partie comportant l'âme 12 n'est pas visible dans un souci de simplification.

Autrement dit, dans ce mode de réalisation, l'aile externe 20 comporte quatre portions droites 34-1 et 34-2 opposées deux à deux, chaque portion droite étant reliée à une portion droite adjacente par un coude 26. L'aile interne 16 est au moins partiellement en vis-à-vis des quatre portions droites 34-1 et 34-2 de manière à définir quatre évidements 30 en vis-à-vis de chaque coude 26 de la plaque collectrice.

L'invention concerne aussi un échangeur de chaleur comportant au moins une plaque collectrice telle que précédemment décrite.

Dans l'exemple illustré à la figure 7, l'échangeur comporte au moins un couvercle 102. Le couvercle 102 comporte une extrémité, dite pied de couvercle introduite dans la gorge de réception 14 et comporte une protubérance 32 mise en vis-à-vis de l'évidement 30 de l'aile interne 16. La protubérance 32 fait la jonction entre les deux tronçons disjoints de l'aile interne 16. En d'autres termes, la protubérance 32 comble l'espace créé par l'évidement 30. Encore autrement dit, la protubérance 32 occupe ledit évidement 30 de l'aile interne 16 de sorte à faire une jonction entre lesdits deux tronçons disjoints se trouvant de part et d'autre de l'évidement 30.

L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci avant, seulement à titre d'exemples, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. Les variantes décrites précédemment peuvent être prises séparément ou en combinaison les unes avec les autres.