L'invention concerne les boîtes collectrices pour les échangeurs de chaleur.
De nombreux échangeurs de chaleur du type radiateur de chauffage ou de refroidissement ainsi que les refroidisseurs d'air de suralimentation sont construits avec une boîte collectrice qui comprend une plaque collectrice métallique surmontée d'un couvercle en plastique.
Dans ces échangeurs, le couvercle est maintenu contre la plaque collectrice par des pattes de celle-ci qui sont rabattues au-dessus d'un pied du couvercle, un joint étant disposé entre le pied du couvercle et la plaque collectrice pour assurer l'étanchéité de la boîte collectrice.
Lorsque ces échangeurs sont utilisés dans des véhicules automobiles, la pression à l'intérieur de la boîte exerce une contrainte sur le couvercle et la plaque collectrice. En réaction, la plaque collectrice a tendance à se déformer jusqu'à la rupture de la boîte collectrice.
De nombreuses solutions ont été proposées pour traiter ce problème, notamment par l'ajout de nervures pour renforcer la plaque collectrice. Cependant, ces solutions ne sont pas satisfaisantes.
L'invention vient améliorer la situation.
À cet effet, l'invention propose une boîte collectrice, comprenant les caractéristiques de la revendication 1.
Une boîte collectrice comprenant le caractéristiques du préambule de la revendication 1 est divulguée dans document
Un échangeur de chaleur équipé d'une telle plaque collectrice est particulièrement avantageux car il permet des résultats excellents en termes de résistance à la pression de fonctionnement.
Selon différents modes de réalisation :
Par bord interne, on entend le bord de la nervure tournée vers l'intérieur de la boîte, c'est-à-dire le bord de la nervure la plus proche de l'extrémité du bord relevé opposée à celle reliée audit fond.
Selon différents modes de réalisation :
L'invention concerne encore un échangeur de chaleur comprenant un faisceau de tubes dont les extrémités sont reçues dans les ouvertures de boîtes collectrices telles que définies plus haut.
D'autres avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit, tirée d'exemples donnés à titre illustratif et non limitatif, tirés des dessins sur lesquels :
Les dessins et la description ci-après contiennent, pour l'essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la présente invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.
La
La boîte collectrice 4 présente une entrée de fluide 12 à partir de laquelle le fluide circule dans le faisceau 8 de tubes 10, entre les boîtes collectrices 4 et 6, jusqu'à une sortie de fluide 14 de la boîte collectrice 4.
D'autres réalisations sont possibles pour l'échangeur de chaleur 2, par exemple l'utilisation d'une seule boîte collectrice, ou une répartition différente de l'entrée de fluide 12 et de la sortie de fluide 14.
Comme on peut le voir sur cette figure, les boîtes collectrices 4 et 6 sont réalisées de manière similaire, c'est-à-dire avec un couvercle 16 qui vient recouvrir une plaque collectrice 18.
Le couvercle 16 a une forme convexe et délimite avec la plaque 18 un réservoir de fluide pour la boîte collectrice. La plaque 18 est sensiblement plate et comporte des ouvertures 17 de réception des tubes 10 du faisceau 8.
Le couvercle 16 présente un rebord périphérique 19 dans sa partie inférieure qui vient en contact avec la plaque 18, par l'intermédiaire d'un joint 34, pour fermer la boîte collectrice. Le rebord périphérique 19 forme un pied qui est reçu au niveau de la plaque 18 et maintenu en place une fois la boîte collectrice fermée comme cela apparaîtra dans ce qui suit.
Dans l'exemple décrit ici, le couvercle 16 est réalisé en plastique ou en métal, par exemple en aluminium ou en alliage d'aluminium, et la plaque collectrice 18 est réalisée en métal, par exemple en aluminium, en alliage d'aluminium ou en acier ou en alliage d'acier.
Comme on peut le voir sur la
Le joint 34 est prévu entre le pied 19 du couvercle 16 et le fond 32 de la portion de réception 22 de la plaque 18.
Dans l'exemple décrit ici, la plaque collectrice 18 est plane et/ou réalisée sans gorge, c'est-à-dire que le fond 40 de la plaque collectrice est plat et le pied 19 du couvercle vient en appui latéralement contre les extrémités des tubes. La portion de réception 22 présente donc en conséquence une forme générale sensiblement en "L". Autrement dit le plan d'appui du joint contre la plaque, c'est-à-dire le fond 32 de la portion de réception 22, est confondu avec le plan des ouvertures 17 de passage des tubes.
Ladite plaque collectrice plane pourra être munie de collets 23 au niveau des ouvertures 17 pour le passage des tubes. Lesdits collets sont orientés vers l'intérieur, comme illustré à la
Dans d'autres modes de réalisation, la plaque collectrice 18 peut être réalisée avec une gorge, prévue à la périphérie du fond de plaque collectrice, pour le logement du joint. Dans ce cas, la portion de réception présente une forme générale sensiblement en "U".
Dans l'exemple décrit ici, la portion de maintien 24 est réalisée au moyen d'une pluralité de dents 26 qui sont réalisées dans le prolongement de la branche relevé 21 du L de la portion de réception 22, et qui sont séparées les unes des autres par des évidements 28. En variante, les dents 26 pourraient être reliées pour former un bord.
Lorsque la boîte collectrice 4 est fermée, les dents 26 sont rabattues sur le pied 19 qui est reçu dans la portion de réception 22, comme cela apparaît mieux sur la
Comme on peut le voir sur la
En variante, les nervures 30 pourraient être réalisées de manière non régulière, et/ou en face des ouvertures pour les tubes 10 et/ou à un pas différent de celui des tubes.
La réalisation des nervures 30 apparaît mieux sur la
Comme on peut le voir sur cette figure, les nervures 30 sont formées dans une partie incurvée 31 de la portion de réception 22, et s'étendent de manière sensiblement symétrique sur les deux branches du L de la portion de réception 22, en saillant vers l'intérieur de celle-ci.
Les nervures 30 sont réalisées par emboutissage avec formation d'une nervure à bord droit. Cela permet d'augmenter la résistance des nervures à l'effort en utilisation.
L'emboutissage est réalisé de telle sorte que le bord interne de la nervure forme un angle de 45° avec le fond 32 de la portion de réception 22. En variante, cet angle est compris entre 30° et 60°.
La
En effet, les nervures des solutions antérieures présentent des dimensions très importantes, qui viennent augmenter la taille de la boîte collectrice et donc l'encombrement de l'échangeur de chaleur 2, ce qui est particulièrement gênant dans les véhicules automobiles modernes.
Le Demanderesse a établi que les dimensions de la boîte collectrice peuvent être réduites sans sacrifier la fiabilité de l'échangeur 2 lorsque les nervures 30 sont réalisées d'une manière spécifique.
Pour cela, l'encombrement des nervures 30 est contrôlé. Afin de réduire de manière optimale les dimensions de la boîte collectrice, les nervures 30 sont réalisées avec une hauteur H.
La hauteur H est prévue pour être inférieure à la distance entre la partie du pied 19 qui est la plus proche du fond 32 et la paroi de réception 22. Cette hauteur H est donc inférieure à la hauteur du joint 34 compressé lorsque la boîte collectrice est fermée.
Dans l'exemple décrit ici la hauteur H est de 2 mm. Dans les échangeurs de chaleurs visés par l'invention, la hauteur H est généralement comprise entre 1 mm et 5 mm.
Ainsi, les nervures 30 sont réalisées "sous" le pied 19, et il n'est donc plus nécessaire de dégager un volume latéral pour les contenir.
Cela est notamment possible grâce à la déformation du joint 34 localement sur chacune des nervures 30.
Dès lors, le joint 34 n'est plus totalement agencé linéairement le long du fond 32 de la paroi de réception 22, mais forme une sorte de serpentin qui épouse les nervures 30. Pour garantir la bonne étanchéité de la boîte collectrice dans ces conditions, les nervures 30 sont réalisées de sorte qu'elles s'étendent jusqu'à une distance L par rapport à l'extrémité des ouvertures pour les tubes 10.
Il apparaît donc avantageux dans cette configuration de disposer les nervures 30 entre les ouvertures des tubes 10, comme cela a été décrit plus haut. Dans ce cas, les nervures sont espacées avec un pas qui est le même que celui des tubes, c'est-à-dire entre 5 mm et 10 mm, et préférablement entre 6 mm et 8 mm.
En tout état de cause, la Demanderesse a établit que la distance L doit être supérieure à la moitié de la valeur d'une dimension latérale du joint 34, et de manière préférée supérieure à deux tiers de cette valeur.
Dans le cas où le joint 34 est un joint cylindrique, alors la dimension latérale est le diamètre du joint 34. Dans le cas où le joint 34 n'est pas cylindrique, c'est sa largeur qui est prise en compte.
On notera que la dimension du joint 34 est entendue à l'état initial du joint 34, c'est-à-dire avant sa compression suite à la fermeture de la boîte collectrice.
Sur la
Ici encore, les nervures 30 sont réalisées de sorte que la tangente au milieu du bord interne de la nervure 30 soit de 45°. De manière préférée, cet angle est compris entre 30° et 60°.
La présente invention a été décrite en référence à des modes de réalisations particuliers. Cependant, il va de soi que les caractéristiques décrites en rapport à un mode de réalisation particulier peuvent être transposées à un autre mode et que dans une variante de réalisation, la plaque comporte des nervures à bords droits et des nervures à bords convexes ou en calotte sphérique.
En outre, la présente invention a été décrite en rapport à des boîtes collectrices sans gorge, et à des échangeurs de chaleur assemblés par brasage. Cependant, elle est directement applicable à des échangeurs de chaleur comprenant des boîtes collectrices à gorge et/ou assemblés mécaniquement.
Dans le cas d'échangeurs dont la ou les boîtes comprennent une plaque collectrice munie d'une gorge, les nervures conformes à l'invention seront prévues entre le bord externe de la gorge et le fond de celle-ci.
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.