Boîte collectrice en deux parties pour condenseur

Description

[0001] L'invention concerne une boîte à fluide pour un échangeur de chaleur, notamment un condenseur dans un appareil de climatisation de l'habitacle d'un véhicule, comprenant une paroi tubulaire s'étendant dans une direction longitudinale et au moins deux parois terminales délimitant à l'intérieur de la paroi tubulaire un espace pour recevoir un fluide en circulation, la paroi tubulaire comportant deux éléments profilés formés à partir de bandes de tôle incurvées sensiblement en forme de gouttière dont les concavités sont tournées l'une vers l'autre, les deux régions marginales de l'un desdits éléments étant en contact étanche au fluide respectivement avec les deux régions marginales de l'autre élément sur toute la longueur dudit espace et l'un des éléments présentant des ouvertures alignées dans la direction longitudinale pour le passage de tubes de circulation communiquant avec ledit espace. Une telle boîte à fluide est par exemple connue du document EP-A-0 593 360.

[0002] Dans les boîtes à fluide, également appelées boîtes collectrices, de ce genre, la solidarisation mutuelle des deux éléments profilés et l'étanchéité entre leur régions marginales sont habituellement assurées par brasage. A cet effet, on fait fondre, après assemblage complet de l'échangeur de chaleur, un matériau de brasage présent en tant que revêtement sur les éléments profilés ainsi que sur les autres composants de l'échangeur de chaleur. On obtient ainsi notamment, en même temps, la liaison étanche des tubes de circulation à l'élément profilé correspondant et celle des parois terminales à la paroi tubulaire.

[0003] Au cours des manipulations précédant le brasage, il est nécessaire que les deux éléments profilés gardent la position relative qu'ils doivent avoir dans la boîte à fluide terminée. EP-A-374 896 décrit une boîte à fluide dans laquelle les régions marginales de l'un des éléments profilés sont mutuellement parallèles et viennent s'insérer dans des replis formés par lés régions marginales de l'autre élément, ou viennent recouvrir, à plat, ces dernières régions marginales. Pour réaliser l'immobilisation mutuelle des deux éléments avant brasage, leurs régions marginales sont "rivetées" par des déformations locales, des saillies ainsi formées par l'un des éléments s'engageant le cas échéant dans des ouvertures prévues dans l'autre.

[0004] Le but de l'invention est de simplifier le montage de la boîte collectrice, en supprimant l'étape de rivetage décrite dans ce document.

[0005] L'invention vise ainsi une boîte à fluide du genre défini en introduction, et prévoit que, sur toute la longueur et sur au moins une première zone de la hauteur desdites régions marginales, les faces extérieures des régions marginales d'un premier des éléments profilés vont en s'évasant en direction des bords libres de celui-ci et coopèrent avec les faces intérieures des régions marginales du second élément profilé qui vont en se resserrant en direction des bords libres de celui-ci, de manière à maintenir les deux éléments accrochés l'un à l'autre, ladite première zone étant adjacente aux bords libres du premier élément profilé et aux bords libres du second élément profilé.

[0006] Dans le présent mémoire, le terme "hauteur" se réfère à la direction selon laquelle les deux gouttières se font face, ou à la direction longitudinale des tubes de circulation, quelle que soit l'orientation de la boîte à fluide dans l'espace.

[0007] Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou alternatives, sont énoncées ci-après:

• L'évasement des faces extérieures des régions marginales du premier élément profilé est réalisé par une variation d'épaisseur, leurs faces intérieures étant mutuellement parallèles dans ladite première zone.
• La boîte à fluide comprend au moins une cloison transversale sous forme d'un flan dont le contour épouse sensiblement le profil interne de la paroi tubulaire, chaque cloison transversale constituant l'une des parois terminales ou une cloison intermédiaire séparant entre elles deux chambres dans ledit espace.
• Le bord périphérique de la cloison transversale présente, en regard desdites régions marginales, des dépressions coopérant avec un profil conjugué du premier élément profilé pour maintenir la cloison contre le fond de gouttière de celui-ci indépendamment de la présence du second élément.

[0008] L'invention a également pour objet un échangeur de chaleur comprenant au moins une boîte à fluide telle que définie ci-dessus et une rangée de tubes de circulation dont chacun s'engage dans l'une desdites ouvertures, ainsi qu'un procédé pour assembler un tel échangeur de chaleur.

[0009] Dans le procédé selon l'invention, on dispose les deux éléments profilés de la boîte à fluide extérieurement l'un à l'autre avec leurs concavités mutuellement en regard, on les déplace l'un vers l'autre, leurs régions marginales se repoussant élastiquement pour réaliser un encliquetage, puis on engage la rangée de tubes dans lesdites ouvertures et on brase l'ensemble.

[0010] Le procédé peut comporter au moins certaines des particularités suivantes:

• On met en place la cloison transversale dans le premier élément avant d'approcher celui-ci du second élément.
• Après avoir mis en place la cloison transversale dans le premier élément, on l'y sertit en serrant l'une vers l'autre les régions marginales de celui-ci.

[0011] Les avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels:

• les figures 1 et 2 sont des vues en bout des parois tubulaires de deux boîtes à fluide selon l'invention, équipées de cloisons transversales;
• les figures la et 2a représentent à plus grande échelle le détail A de la figure 1 et le détail B de la figure 2 respectivement; et
• les figures 3 et 4 sont des vues partielles de deux condenseurs non conformes à l'invention, montrant en coupe transversale la paroi tubulaire d'une boîte à fluide.

[0012] La paroi tubulaire 1 représentée sur les figures 1 et la est composée de deux éléments profilés 2 et 3 formés chacun à partir d'une bande de tôle métallique incurvée sensiblement en forme de gouttière. Ces deux éléments sont mutuellement assemblés par leurs régions marginales respectives, la concavité de chacun d'eux étant tournée vers l'autre. Les profils des éléments 1 et 2, et le profil fermé de la paroi tubulaire 3 qu'ils forment, sont symétriques par rapport à un axe S, orienté verticalement sur les figures. Sur une zone 6 de la hauteur des régions marginales des éléments 2 et 3, limitée par les bords libres 7 de l'élément 2 et par les bords libres 8 de l'élément 3, les faces extérieures 9 des régions marginales 4 de l'élément 1 vont en s'évasant en direction des bords libres 7, tandis que les faces intérieures 10 des régions marginales 5 de l'élément 3 vont en se resserrant en direction des bords 8. En d'autres termes, les faces 9 de l'élément 2, dont la concavité est tournée vers le bas, et les faces 10 de l'élément 3, dont la concavité est tournée vers le haut, sont toutes inclinées en direction de l'axe S, du bas vers le haut. Les faces 10 étant en appui sur les faces 9, il en résulte un accrochage mutuel des deux éléments qui les maintient ensemble.

[0013] Les éléments 2 et 3 sont incurvés par emboutissage et présentent une épaisseur de paroi sensiblement constante. La largeur interne de l'élément 3, qui va en augmentant depuis les bords libres de celui-ci jusqu'aux bords libres 7 de l'élément 2, continue d'augmenter au-dessous des bords 7 jusqu'à une valeur maximale au voisinage de ceux-ci, puis diminue progressivement pour s'annuler au fond 11 de la gouttière formée par l'élément 3. La largeur intérieure de l'élément 2 diminue en montant à partir des bords libres 7 jusqu'à un minimum relatif défini par des moulures 12 réalisées lors de l'emboutissage, puis augmente jusqu'à un maximum relatif pour diminuer progressivement jusqu'au fond 13 de la gouttière formée par l'élément 2.

[0014] La boîte à fluide présente des cloisons intermédiaires 14 sous forme de flans dont le contour épouse le profil interne de la paroi tubulaire 1. Ces cloisons présentent donc des dépressions 15 pour recevoir les moulures 12. Il en résulte une coopération de forme entre l'élément 2 et les cloisons 14 grâce à laquelle les cloisons sont maintenues en place contre la face interne de l'élément 2, en l'absence de l'élément 3. La mise en place des cloisons dans l'élément 2 peut s'effectuer par encliquetage avec écartement élastique des régions marginales de l'élément 2, les cloisons étant poussées en direction du fond de celui-ci. Ensuite, les éléments 2 et 3 peuvent être assemblés également par encliquetage, avec écartement élastique des régions marginales de l'élément 3, les fonds des deux éléments étant poussés l'un vers l'autre. Le mouvement de rapprochement est limité par la venue en butée de la face interne de l'élément 3 sur le bord périphérique des cloisons 14. Le mouvement inverse est évité par la coopération des régions marginales des deux éléments comme décrit ci-dessus.

[0015] De façon connue, l'élément profilé 3 présente des ouvertures pour le passage de tubes de circulation de fluide non représentés.

[0016] La paroi tubulaire 20 des figures 2 et 2a est également composée de deux éléments profilés, l'élément inférieur 3 étant identique à celui décrit précédemment, tandis que l'élément supérieur 21 diffère de l'élément 2. A partir des bords libres 22 de l'élément 21, sa largeur interne reste constante jusqu'à une certaine hauteur, puis décroît de façon continue pour s'annuler au fond 23 de l'élément. Pour réaliser, dans la zone 6 de contact entre les deux éléments, une face extérieure inclinée 24 de chaque région marginale 25 de l'élément 21 coopérant avec la face intérieure inclinée 10 de la région marginale correspondante 5 de l'élément 10, les faces extérieures 24 sont frappées, avant emboutissage, de manière à réduire progressivement l'épaisseur de ces régions marginales à partir des bords libres 26 de l'élément. L'absence d'un minimum dans la largeur interne de l'élément 21 ne permettant pas un encliquetage des cloisons transversales, celles-ci sont maintenues en place par sertissage de cet élément. La suite des opérations d'assemblage est la même que précédemment.

[0017] La paroi tubulaire 30 représentée sur la figure 3 comprend un élément supérieur 2 sensiblement identique à celui décrit en relation avec les figures 1 et la, et un élément inférieur 31. Ce dernier diffère de l'élément 3 décrit plus haut en ce que, dans une zone 32 de la hauteur située immédiatement au-dessus de la zone 6, les faces intérieures 33 de ses régions marginales 34 vont en s'évasant jusqu'aux bords libres 35 de cet élément pour coopérer avec les faces extérieures 9 des régions marginales 4 de l'élément 2 qui vont en se resserrant. Cette coopération des faces dans la zone 32 limite le rapprochement des deux éléments, même en l'absence de cloison transversale.

[0018] On voit également sur la figure 3 un tube de circulation 36 engagé dans une ouverture de l'élément 31, dont l'extrémité vient en butée contre les bords libres 7 de l'élément 2. On voit également une tubulure 37 d'entrée ou de sortie du fluide traversant une ouverture ménagée dans l'élément 2.

[0019] Dans la paroi tubulaire 40 représentée sur la figure 4, les éléments profilés supérieur 41 et inférieur 42 ont des profils analogues à ceux des éléments 2 et 31 de la figure 3. La différence essentielle est que les régions marginales de l'élément supérieur recouvrent extérieurement celles de l'élément inférieur et non plus l'inverse. En d'autres termes, ce sont les faces intérieures de l'élément supérieur 41 qui coopèrent avec les faces extérieures des régions marginales de l'élément inférieur 42. Il en résulte que les cloisons transversales éventuelles doivent être montées sur l'élément inférieur avant l'assemblage mutuel des deux éléments. Les opérations d'assemblage sont inchangées par ailleurs.

Revendications

1. Boîte à fluide pour un échangeur de chaleur, notamment un condenseur dans un appareil de climatisation de l'habitacle d'un véhicule, comprenant une paroi tubulaire (1) s'étendant dans une direction longitudinale et au moins deux parois terminales délimitant à l'intérieur de la paroi tubulaire un espace pour recevoir un fluide en circulation, la paroi tubulaire comportant deux éléments profilés (2, 3) formés à partir de bandes de tôle incurvées sensiblement en forme de gouttière dont les concavités sont tournées l'une vers l'autre, les deux régions marginales (4) de l'un (2) desdits éléments étant en contact étanche au fluide respectivement avec les deux régions marginales (5) de l'autre élément (3) sur toute la longueur dudit espace et l'un (3) des éléments présentant des ouvertures alignées dans la direction longitudinale pour le passage de tubes de circulation communiquant avec ledit espace, caractérisé en ce que, sur toute la longueur et sur au moins une première zone (6) de la hauteur desdites régions marginales, les faces extérieures (9) des régions marginales (4) d'un premier (2) des éléments profilés vont en s'évasant en direction des bords libres (7) de celui-ci et coopèrent avec les faces intérieures (10) des régions marginales (5) du second élément profilé (3) qui vont en se resserrant en direction des bords libres (8) de celui-ci, de manière à maintenir les deux éléments accrochés l'un à l'autre,
ladite première zone (6) étant adjacente aux bords libres (7) du premier élément profilé et aux bords libres (8) du second élément profilé.

2. Boîte à fluide selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'évasement des faces extérieures (24) des régions marginales (25) du premier élément profilé (21) est réalisé par une variation d'épaisseur, leurs faces intérieures étant mutuellement parallèles dans ladite première zone (6).

3. Boîte à fluide selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une cloison transversale (14) sous forme d'un flan dont le contour épouse sensiblement le profil interne de la paroi tubulaire (1), chaque cloison transversale constituant l'une des parois terminales ou une cloison intermédiaire séparant entre elles deux chambres dans ledit espace.

4. Boîte à fluide selon la revendication 3, caractérisée en ce que le bord périphérique de la cloison transversale présente, en regard desdites régions marginales, des dépressions (15) coopérant avec un profil conjugué (12) du premier élément profilé (2) pour maintenir la cloison contre le fond de gouttière de celui-ci indépendamment de la présence du second élément (3).

5. Échangeur de chaleur comprenant au moins une boîte à fluide selon l'une des revendications précédentes et une rangée de tubes de circulation (36) dont chacun s'engage dans l'une desdites ouvertures.

6. Procédé pour assembler un échangeur de chaleur selon la revendication 5, dans lequel on dispose les deux éléments profilés de la boîte à fluide extérieurement l'un à l'autre avec leurs concavités mutuellement en regard, on les déplace l'un vers l'autre, leurs régions marginales se repoussant élastiquement pour réaliser un encliquetage, puis on engage la rangée de tubes dans lesdites ouvertures et on brase l'ensemble.

7. Procédé selon la revendication 6 pour assembler un échangeur de chaleur comprenant une boîte à fluide selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'on met en place la cloison transversale dans le premier élément avant d'approcher celui-ci du second élément.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, après avoir mis en place la cloison transversale dans le premier élément, on l'y sertit en serrant l'une vers l'autre les régions marginales de celui-ci.

Ansprüche

1. Fluidkasten für einen Wärmetauscher, insbesondere einen Kondensator in einem Gerät zur Klimatisierung des Innenraums eines Fahrzeugs, der eine röhrenförmige Wand (1) umfaßt, die sich in einer Längsrichtung erstreckt, und wenigstens zwei abschließende Wände umfaßt, die im Inneren der röhrenförmigen Wand einen Raum begrenzen, um ein strömendes Fluid aufzunehmen, wobei die röhrenförmige Wand zwei Profilelemente (2, 3) umfaßt, die aus Blechbändern gebildet sind, welche im wesentlichen in Form einer Rinne gekrümmt sind, deren Hohlflächen einander zugewandt sind, wobei die beiden Randbereiche (4) von einem (2) dieser Elemente auf der gesamten Länge des Raumes in fluiddichtem Kontakt mit den jeweiligen Randbereichen (5) des anderen Elements (3) sind, und wobei das eine (3) der Elemente in der Längsrichtung ausgerichtete Öffnungen zur Durchführung von Strömungsrohren aufweist, die und mit dem Raum verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Außenflächen (9) der Randbereiche (4) eines ersten (2) der Profilelemente über die gesamte Länge und über wenigstens eine erste Zone (6) der Höhe der Randbereiche zu freien Rändern (7) des Profilelements (2) hin aufweiten und mit Innenflächen (10) der Randbereiche (5) des zweiten Profilelements (3) zusammenwirken, die sich zu freien Rändern (8) des Profilelements (3) hin verengen, derart, daß die beiden Elemente ineinandergehakt bleiben, wobei die erste Zone (6) an die freien Ränder (7) des ersten Profilelements und an die freien Ränder (8) des zweiten Profilelements grenzt.

2. Fluidkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufweitung der Außenflächen (24) der Randbereiche (25) des ersten Profilelements (21) durch eine Änderung der Dicke realisiert ist, wobei ihre Innenflächen in der ersten Zone (6) zueinander parallel sind.

3. Fluidkasten nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens eine querliegende Trennwand (14) von der Form einer dünnen Platte aufweist, deren Umriß sich im wesentlichen dem inneren Profil der röhrenförmigen Wand (1) anschmiegt, wobei jede querliegende Trennwand, die die eine der abschließenden Trennwände oder eine zwischenliegende Trennwand bildet, zwei Kammern in dem Raum voneinander trennt.

4. Fluidkasten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsrand der querliegenden Trennwand gegenüber den Randbereichen Vertiefungen (15) aufweist, die mit einem entsprechenden Profil (12) des ersten Profilelements (2) zusammenwirken, um die Trennwand gegen den Rinnenboden des Profilelements (2) zu halten, unabhängig davon, ob das zweite Element (3) vorhanden ist.

5. Wärmetauscher mit wenigstens einem Fluidkasten nach einem der vorstehenden Ansprüche sowie einer Reihe von Strömungsrohren (36), von denen jedes in eine der Öffnungen eingreift.

6. Verfahren zur Montage eines Wärmetauschers nach Anspruch 5, bei dem man die beiden Profilelemente des Fluidkastens auseinander, mit ihren Hohlflächen einander gegenüberliegend anordnet, gegeneinander bewegt, wobei sich ihre Randbereiche elastisch fortdrücken, um eine Rastverbindung zu schaffen, und dann die Reihe von Rohren in die Öffnungen einsetzt und die Einheit verlötet.

7. Verfahren nach Anspruch 6 zum Zusammenbauen eines Wärmetauschers, der einen Fluidkasten nach einem der Ansprüche 3 und 4 aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß man die querliegende Trennwand in dem ersten Element anbringt, bevor man dieses an das zweite Element heranführt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die querliegende Trennwand, nachdem man sie in dem ersten Element angebracht hat, dort umbördelt, indem man dessen Randbereiche zusammendrückt.

Claims

1. Header tank for a heat exchanger, notably a condenser in air conditioning equipment for the passenger compartment of a vehicle, comprising a tubular wall (1) extending in a longitudinal direction and at least two end walls delimiting, inside the tubular wall, a space for receiving a circulating fluid, the tubular wall having two profiled elements (2, 3) formed from strips of sheet metal curved substantially in the form of a channel whose concavities are turned towards each other, the two marginal regions (4) of one (2) of the said elements being in fluidtight contact respectively with the two marginal regions (5) of the other element (3) over the entire length of the said space and one (3) of the elements having openings aligned in the longitudinal direction for the passage of circulation tubes communicating with the said space, characterised in that, over the entire length and over at least a first zone (6) of the height of the said marginal regions, the external faces (9) of the marginal regions (4) of a first (2) of the profiled elements splay in the direction of the free edges (7) thereof and cooperate with the internal faces (10) of the marginal regions (5) of the second profiled element (3) which taper in the direction of the free edges (8) thereof, so as to keep the two elements attached to each other, the said first zone (6) being adjacent to the free edges (7) of the first profiled element and to the free edges (8) of the second profiled element.

2. Fluid tank according to Claim 1, characterised in that the splaying of the external faces (24) of the marginal regions (25) of the first profiled element (21) is produced by a variation in thickness, their internal faces being mutually parallel in the said first zone (6).

3. Fluid tank according to one of the preceding claims, characterised in that it comprises at least one transverse partition (14) in the form of a metal sheet whose contour substantially matches the internal profile of the tubular wall (1), each transverse partition constituting one of the end walls or an intermediate partition separating two chambers from each other in the said space.

4. Fluid tank according to Claim 3, characterised in that the peripheral edge of the transverse partition has, opposite the said marginal regions, indentations (15) cooperating with a conjugate profile (12) on the first profiled element (2) in order to hold the partition against the channel bottom thereof independently of the presence of the second element (3).

5. Heat exchanger comprising at least one fluid tank according to one of the preceding claims and a row of circulation tubes (36), each of which engages in one of the said openings.

6. Method for assembling a heat exchanger according to Claim 5, in which the two profiled elements of the fluid tank are disposed one externally to the other with their concavities mutually opposite, they are moved one towards the other, their marginal regions pushing each other elastically in order to effect a snapping in, and then the row of tubes is engaged in the said openings and the assembly is brazed.

7. Method according to Claim 6 for assembling a heat exchanger comprising a fluid tank according to one of Claims 3 and 4, characterised in that the transverse partition is put in place in the first element before moving the latter closer to the second element.

8. Method according to Claim 7, characterised in that, after having put the transverse partition in place in the first element, it is crimped therein by tightening the marginal regions of the latter towards each other.

Dessins