EP3519754B1 - Échangeur de chaleur à carter de faisceau à coins arrondis - Google Patents

Échangeur de chaleur à carter de faisceau à coins arrondis Download PDF

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EP3519754B1
EP3519754B1 EP17787476.5A EP17787476A EP3519754B1 EP 3519754 B1 EP3519754 B1 EP 3519754B1 EP 17787476 A EP17787476 A EP 17787476A EP 3519754 B1 EP3519754 B1 EP 3519754B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
parts
shell parts
heat exchanger
shaped
shell
Prior art date
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Active
Application number
EP17787476.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3519754A1 (fr
Inventor
Patrick Da Silva
Frédéric WASCAT
Jean Lavenu
Alan Day
Yoann Naudin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP3519754A1 publication Critical patent/EP3519754A1/fr
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Publication of EP3519754B1 publication Critical patent/EP3519754B1/fr
Active legal-status Critical Current
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/14—Fastening; Joining by using form fitting connection, e.g. with tongue and groove

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of motor vehicle equipment, in particular air supply equipment for motor vehicle engines and more particularly to engines whose supply air comes from a compressor or a turbocharger.
  • Charge air Supply air from a supercharger or turbocharger is also called “charge air”.
  • RAS charge air cooler
  • a RAS usually has a swap beam.
  • This exchange bundle comprises a stack of plates or tubes alternately forming circulation channels for the supercharged air to be cooled and channels for the circulation of heat transfer fluid, in particular engine coolant.
  • the heat exchange between the plates or tubes and the supercharging air is carried out partly by means of turbulators.
  • the beam is enclosed in a receptacle or casing which generally has the shape of a straight and hollow cylinder, most often with a rectangular base, connected at one of its open ends to an inlet manifold and to the the other to an outlet collector box (I-shaped configuration, that is to say that the air to be cooled follows a straight line path); or at one of its ends open to an inlet and outlet manifold and at the other to a deflection manifold (U-shaped configuration, i.e. the air to be cooled follows an angled path in order to come out substantially collinearly with its entry direction).
  • I-shaped configuration that is to say that the air to be cooled follows a straight line path
  • U-shaped configuration i.e. the air to be cooled follows an angled path in order to come out substantially collinearly with its entry direction
  • the casing is generally formed of four aluminum parts each forming one of the sides of the hollow cylinder, forming at the open ends of the latter end edges.
  • These aluminum parts usually have a flattened shape, giving them the shape of plates. Some of the plates may present on two of their sides outgoing flanges.
  • these four parts are provided with teeth or staples to produce a mechanical connection, in particular on the outgoing flanges.
  • a collection flange is arranged at each of the open end edges of the hollow cylinder formed by the casing to ensure the connection with the corresponding manifold.
  • These collection flanges have the shape of a band whose size and geometry correspond to that of the end edges of the casing.
  • the headband has square corners that the corner of the end edges of the casing cannot entirely fill, so that between the casing and the collection flange, there are holes which cannot be sealed during brazing.
  • these holes are responsible for air leaks resulting in pressure losses synonymous with loss of performance.
  • a heat exchanger according to the preamble of claim 1 is known from document GB 2 507 495 A .
  • an objective of the present invention is to overcome at least one of the drawbacks of the prior art described above, and in particular to improve the efficiency of the heat exchanger.
  • the outer surface of the hollow cylinder at the corners of the coupling edge is continuous with a smooth transition between two adjacent faces eliminating the triple points responsible for pressure loss.
  • the housing can be made in four housing parts.
  • the housing may comprise two I-housing parts and two C-housing parts.
  • the heat exchanger may further comprise means for holding the housing parts before brazing.
  • two adjacent housing parts each comprising a connection edge for connection to one another, the connection edges being of complementary shape
  • the holding means may comprise a male part on the connection edge of one of the two housing parts and a female part on the connecting edge of the other of the two housing parts.
  • Such holding means are self-locking allowing manipulation of the casing after assembly and before brazing.
  • the male part can be a barricade and the female part a slot.
  • the male part can be the counterpunch of a capital omega
  • the female part a complementary shape
  • a connection edge can comprise one or more male parts and one or more female parts.
  • the shape of each of the male parts can be chosen independently of the others between a merlon and the counterpunch of a capital omega
  • the shape of each of the female parts can be chosen independently of the others between a slot and the shape complementary to the counterpunch of a capital omega.
  • the means retainers may comprise a U-shaped retainer partially covering each of the two housing parts, including a portion of their connecting edges, preferably in the central portions of the connecting edges. Thanks to the U-shaped holding piece, the assembly obtained of the various casing parts in them is robust and stable before the brazing thereof. Furthermore, it reinforces the brazed connection between the various parts of the casing by playing the role of sheathing material, all the more avoiding the formation of holes conducive to air ducts. Finally, it allows further reinforcement of the mechanical strength of the casing by increasing it where the stresses are maximum.
  • the casing can be made in four casing parts comprising two opposed I-shaped casing parts and two opposed C-shaped casing parts, preferably the I-shaped casing parts are smaller than the two C-shaped casing parts.
  • one of the I-shaped casing parts can be a collector plate and the U-shaped retaining part can be a collector box.
  • the collector box can be an air box or a water box.
  • a heat exchanger 1 according to the invention is described below with reference to the figures 1 to 5 .
  • This heat exchanger 1 comprising an exchange bundle 2 and a bundle casing 3 housing the exchange bundle 2.
  • the bundle casing 3 is made of at least two casing parts 34a-34d and substantially defines a hollow parallelepiped whose one face is open (open face 31) so that the four adjacent faces 32a-32d form an end edge bordered on the outer surface of the casing by a coupling edge 33 belonging to the latter.
  • This outer surface is typically made up of the faces of the housing parts 34a-34d and not the edges thereof.
  • the terms “casing parts” designate in the context of this presentation parts which have been assembled and then fixed to each other to form the harness casing 3. Thus, they are not made in one piece with the other.
  • the beam housing 3 may also have another open face 31 opposite this first open face 31 so that the four adjacent faces 32a-32d form another end edge also bordered on the outer surface of the housing another coupling edge 33.
  • the rest of the description will only mention an open face and a coupling border, but what is described for an open face and a coupling border is valid for the other opposite open face and the other coupling edge.
  • the harness casing 3 has a longitudinal axis which is parallel to the four adjacent faces 32a-32d.
  • the coupling edge 33 has rounded corners 331 (for example in an arc of a circle with a radius of between 1.5 and 8 mm), and the housing parts 34a-34d are arranged so that at the level of the edge coupling 33, the outer surface of one substantially extends the outer surface of the other: in other words, at the level of the connection between two housing parts 34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a, the surfaces of the two parts are at the same level.
  • the coupling edge 33 allows the reception of a collection flange comprising a portion of generally hollow cylindrical shape, the inner surface of which is complementary to that of the coupling edge 33, and in particular having rounded corners.
  • the border coupling 33 is intended to be brought into contact with the inner surface of the collection flange during coupling with the latter without hole at the corners thanks to the rounding thereof.
  • the width of the coupling edge 33 from the end edge is preferably between 1 and 10 mm, preferably between 3 and 7 mm.
  • Housing parts 34a-34d are preferably metal, more preferably aluminum. Also, the adjacent housing parts 34a-34d are preferably brazed to each other.
  • the harness casing 3 is made of four casing parts 34a-34d.
  • the harness housing 3 may comprise two opposite I-shaped housing parts (referenced 34b and 34d on the figure 1 , 3 and 4 ; 34a and 34c on the figure 2 ) and two opposite C-shaped housing parts (referenced 34a and 34c on the figure 1 , 3 and 4 ; 34b and 34d on the figure 2 ).
  • the letters I and C refer to the shape of the cross section of the housing parts taken in a plane perpendicular to their surfaces and intersecting all the housing parts. The rounded corners are present on the C-housing parts.
  • the harness housing 3 comprises only two housing parts (not shown in the figures), the two housing parts are C-housing parts.
  • the corners of the parallelepiped formed by the bundle casing 3 are produced on the C-shaped casing parts.
  • the ends of the C are limited to the rounding of the corner.
  • the heat exchanger 1 may further comprise holding means 351a, 352a; 351b, 352b; 36 before brazing the housing parts 34a-34d.
  • two adjacent housing parts 34a, 34b ; 34b, 34c; 34c, 34d; 34d, 34a each include a connecting edge 342a, 341b; 342b, 341c; 342c, 341d; 342d, 341a for connecting one to the other, the connecting edges 342a, 341b; 342b, 341c; 342c, 341d; 342d, 341a being of complementary shape, and the holding means comprise a male part 351a, 351b on the connecting edge of one of the two adjacent housing parts 34a, 34b; 34b, 34c; 34c, 34d; 34d, 34a and a female part 352a, 352b on the connecting edge of the other of the two housing parts 34b, 34a; 34c, 34b; 34d, 34c; 34a, 34d.
  • the male part 351a, 351b has an outer surface which extends the outer surface of the housing part adjacent to the connection edge on which it is provided.
  • the length of the male part 351a, 351b is preferably between 5 and 100 mm, preferably between 5 and 15 mm.
  • the width of the male part 351a, 351b is preferably between 5 and 15 mm.
  • length is meant the dimension of the male part 351a, 351b which is perpendicular to the connecting edge and by width the dimension of the male part 351a, 351b which is parallel to the connecting edge.
  • the male part 351a can be a barricade and the female part 352a a slot as illustrated in the figure 2 .
  • the harness housing 3 comprises four housing parts 34a-34d including two opposing I-shaped housing parts 34a, 34c and two opposing C-shaped housing parts 34b , 34d.
  • the I-shaped housing parts can have on each of their connecting edges 341a, 342a, 341c, 342c three male parts 351a in the shape of a merlon and the C-shaped housing parts can have on each of their connecting edges 341b, 342b, 341d, 342d three female parts 352a in the form of a niche.
  • the invention according to this variant is not limited to the number of three male parts and three female parts, but this number can also be 1, 2, 4, 5, 6 for example or even more.
  • the male part 351b can be the counterpunch of a capital omega ⁇ or half of it cut along its axis of symmetry, and the female part 352b a complementary shape as illustrated in the picture 3 .
  • the harness housing 3 comprises four housing parts 34a-34d including two opposing C-shaped housing parts 34a, 34c and two opposing I-shaped housing parts 34b , 34d.
  • the C-shaped housing parts can have on each of their connecting edges 341a, 342a, 341c, 342c a male part 351b having the shape of the counterpunch of a capital omega ⁇ in the middle of the connecting edges 341a, 342a, 341c, 342c and two male parts 351b having the shape of half of the counterpunch of a capital omega ⁇ at the ends of the connecting edges 341a, 342a, 341c, 342c.
  • the I-shaped housing parts then have on each of their connecting edges 341b, 342b, 341d, 342d a female part 352b having the shape complementary to the counterpunch of a capital omega ⁇ in the middle of the connecting edges 341b, 342b, 341d, 342d and two female parts 352b having the shape complementary to one half of the counterpunch of a capital omega ⁇ at the ends of the connecting edges 341b, 342b, 341d, 342d.
  • the invention according to this variant is not limited to the number of a male part in the form of a counterpunch of a capital omega ⁇ and a female part having a complementary form, but this number can also be 1, 2, 4, 5, 6 for example or even more.
  • a connection edge 341a-341d, 342a-342d can comprise one or more male parts 351a, 351b and/or one or more female parts 352a, 352b.
  • the shape of each of the male parts 351a, 351b can be chosen independently of the others between a merlon, the counterpunch of a capital omega and its half
  • the shape of each of the female parts 352a, 352b can be chosen independently of the others, but depending on the corresponding male parts 351a, 351b , between a slot, the complementary shape to the counterpunch of a capital omega ⁇ or that of its half.
  • two adjacent housing parts 34a, 34b; 34b, 34c; 34c, 34d; 34d, 34a each include a connecting edge 342a, 341b; 342b, 341c; 342c, 341d; 342d, 341a for connecting one to the other
  • the holding means comprise a U-shaped holding piece 36 partially covering each of the two adjacent housing parts 34a, 34b; 34b, 34c; 34c, 34d; 34d, 34a, including a portion of their connection edges, preferably in the central portions of the connection edges in order to leave the coupling edge 33 free for connection to a collection flange at a collector box for example.
  • the letter U refers to the shape of the section of the retainer 36 on a plane parallel to a plane perpendicular to the surfaces of the housing parts 34a-34d and intersecting all the parts. housing 34a-34d.
  • the C and U shapes refer to the same type of cross-sectional shape, but are both used in the present presentation in order to clearly distinguish the casing parts from the holding part.
  • the U-shaped retaining piece is pressed against the housing parts that it covers.
  • Two U-shaped retaining pieces can be provided on the same face of the parallelepiped formed by the harness casing 3.
  • the connecting edges 342a, 341b; 342b, 341c; 342c, 341d; 342d, 341a are preferably straight, which facilitates their manufacture and their mutual adjustment.
  • the casing 3 is made of four casing parts 34a-34d comprising two opposed I-shaped casing parts and two opposed C-shaped casing parts.
  • the retaining piece 36 can partially cover an I-shaped casing part 34b and the two C-shaped housing parts 34a, 34c on the side where these are adjacent to the I-shaped housing part 34b partially covered, as shown in the figure 4 . More specifically, the retaining piece 36 partially covers the I-shaped housing part 34b by extending partially over the latter in a first direction parallel to the connecting edges 341b, 342b thereof, but totally in a second direction perpendicular to the connecting edges 341b, 342b thereof.
  • the retainer 36 may alternatively partially cover a C-housing part and two I-housing parts on the side where these are adjacent to the partially covered C-housing part. More specifically, the retaining piece 36 partially covers the central casing part by agreeing partially on the latter in a first direction parallel to the connecting edges of the latter, but completely in a direction perpendicular to the connecting edges of the latter. -this. Preferably, the retaining piece extends over 70 to 95% of the housing part in the direction parallel to its connecting edges.
  • the retaining piece 36 extends partially over the housing parts adjacent to the central housing part in the direction parallel to their connecting edges partially in a direction perpendicular to their connecting edges, over 5 and 5% of those -this in the direction perpendicular to the connecting edges of the adjacent housing parts.
  • the I-housing portions 34b, 34d are smaller than the two C-housing portions 34a, 34c, as shown in Fig. figure 4 .
  • one of the I-shaped casing parts 34b can be a collector plate, in particular having openings 345, and the U-shaped retaining part 36 can be a collector box.
  • the retaining piece 36 partially covers the header plate.
  • the collector box can be an air box or a water box.
  • only one of the I-shaped housing parts 34b is a collector plate, in this case, two U-shaped retaining parts 36 preferably cover the I-shaped housing part 34b and the C-shaped housing parts 34a, 34c of the the side where these are adjacent to the partially covered I-shaped casing part 34b , these two retaining parts 36 being manifolds.
  • the other part of the I-shaped housing 34d is a closing plate, that is to say without an opening, and a retaining piece 36 partially covers the other part of the I-shaped housing 34d, and the portion of which partially covers the another part of the I-shaped housing 34d is a simple plate. This creates a circulation in U from one of the manifolds to the plate then inversely from the square to the other manifold.
  • only one of the I-shaped housing parts 34b is a collector plate, and a single U-shaped retaining part 36 preferably covers the I-shaped housing part 34b and the I-shaped housing parts. C 34a, 34c on the side where these are adjacent to the partially covered I-shaped housing part 34b.
  • This single U-shaped retaining piece 36 being a header box having two compartments that are sealed relative to each other: a coolant fluid inlet compartment and a coolant fluid outlet compartment.
  • the other part of the I-shaped housing 34d is a closing plate, that is to say without an opening, and a retaining piece 36 partially covers the other part of the I-shaped housing 34d, and the portion of which partially covers the another part of the I-shaped housing 34d is a simple plate.
  • a U-shaped circulation is thus produced from one of the compartments of the collector box to the plate then, conversely, from the square to the other compartment of the collector box.
  • each of the two I-shaped casing parts is a header plate, in this case a U-shaped retaining piece covers each of the I-shaped casing parts and the C-shaped casing parts on the side where these are adjacent to the partially covered I-shaped casing part, these two retaining parts being collector boxes. An I-shaped circulation is thus produced from one of the header boxes to the other header box.
  • the heat exchanger 1 can be used for any exchanger requiring casing, in particular a high or low temperature cooling radiator, a passenger compartment heating radiator, a condenser, an evaporator, an air/air charge cooler air or air/water.

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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

    Domaine technique
  • La présente invention concerne le domaine technique des équipements de véhicules automobiles, notamment les équipements d'alimentation en air des moteurs de véhicules automobiles et plus particulièrement aux moteurs dont l'air d'alimentation provient d'un compresseur ou d'un turbocompresseur.
    • État de la technique
  • L'air d'alimentation provenant d'un compresseur ou d'un turbocompresseur est aussi appelé « air de suralimentation ».
  • Afin d'augmenter la densité de l'air d'admission d'un moteur turbocompressé, il est connu de refroidir l'air de suralimentation sortant du compresseur au moyen d'un échangeur de chaleur qui est aussi appelé refroidisseur d'air de suralimentation (en abrégé : RAS).
  • Un RAS comporte généralement un faisceau d'échange. Ce faisceau d'échange comporte un empilement de plaques ou de tubes formant alternativement des canaux de circulation pour l'air suralimenté à refroidir et des canaux pour la circulation de fluide caloporteur, notamment du liquide de refroidissement moteur. L'échange de chaleur entre les plaques ou les tubes et l'air de suralimentation est réalisé en partie par l'intermédiaire de turbulateurs. Le faisceau est enfermé dans un réceptacle ou carter qui de manière générale a la forme d'un cylindre droit et creux, le plus souvent à base rectangle, relié à l'une de ses extrémités ouvertes à une boite collectrice d'entrée et à l'autre à une boite collectrice de sortie (configuration en I, c'est-à-dire que l'air à refroidir suit un chemin en ligne droite) ; ou à une de ses extrémités ouvertes à une boite collectrice d'entrée et de sortie et à l'autre à une boite collectrice de déflexion (configuration en U, c'est-à-dire que l'air à refroidir suit un chemin coudé afin de ressortir sensiblement colinéairement à sa direction d'entrée).
  • À ce jour, le carter est généralement formé de quatre pièces en aluminium chacun formant l'un des côtés du cylindre creux, formant aux extrémités ouvertes de celui-ci des bords d'extrémité. Ces pièces en aluminium présentent généralement une forme aplatie, leur donnant la forme de plaques. Certaines des plaques peuvent présenter sur deux de leurs côtés des rebords sortant. Afin d'assurer le maintien de la forme du carter avant le brasage de celui-ci, ces quatre pièces sont munies de dents ou d'agrafes pour réaliser une liaison mécanique notamment sur les rebords sortant. Lors de l'assemblage des pièces en aluminium, celles-ci sont disposées de manière à ce qu'au niveau des bords d'extrémité, les tranches opposées de deux plaques opposées soient en butée contre la face interne des deux autres plaques au niveau de deux de leurs bords qui sont opposés. Malheureusement, il est très difficile d'aligner la tranche d'une des plaques avec la surface extérieure de l'autre plaque adjacente formant des points triples qu'il est très difficile d'étanchéifier lors du brasage. En effet, lors du brasage une bride de collecte est disposée à chacun des bords d'extrémité ouvertes du cylindre creux formé par le carter pour assurer la liaison avec la boite collectrice correspondante. Ces brides de collecte ont une forme de bandeau dont la taille et la géométrie correspond à celle des bords d'extrémité du carter. Ainsi, le bandeau présente des coins carrés que le coin des bords d'extrémité du carter ne peut entièrement combler de sorte qu'entre le carter et la bride de collecte, il y a des trous qui ne peuvent être colmatés lors du brasage. Or, ces trous sont responsables de fuites d'air entrainant donc des pertes de pression synonyme de perte de rendement.
  • Par ailleurs, l'utilisation de dents ou d'agrafes prévues sur les rebords sortant rend nécessaire le surdimensionnement de l'emballage extérieur à cause des surépaisseurs induites par les dents ou les agrafes. Un échangeur de chaleur selon le préambule de la revendication 1 est connu du document GB 2 507 495 A .
    • Présentation de l'invention
  • Ainsi, un objectif de la présente invention est de palier au moins un des inconvénients de l'état de la technique décrite ci-dessus, et notamment d'améliorer le rendement de l'échangeur de chaleur.
  • Pour cela, la présente invention propose un échangeur de chaleur selon la revendication 1, comprenant:
    • un faisceau d'échange ;
    • un carter de faisceau définissant sensiblement un parallélépipède creux dont une face est ouverte de sorte que les quatre faces adjacentes forment un bord d'extrémité bordé sur la surface extérieure du carter par une bordure de couplage, le carter de faisceau étant réalisé au moins en deux parties de carter ; la bordure de couplage présentant des coins arrondis, les parties de carter étant agencées de manière à ce qu'au niveau de la bordure de couplage, la surface extérieure de l'une prolonge sensiblement la surface extérieure de l'autre.
  • Grâce à un tel carter, la surface extérieure du cylindre creux au niveau des coins de la bordure de couplage est continue avec une transition douce entre deux faces adjacentes supprimant les points triples responsables de perte de pression.
  • D'autres caractéristiques optionnelles et non limitatives sont présentées ci-dessous.
  • Le carter peut être réalisé en quatre parties de carter.
  • Le carter peut comprendre deux parties de carter en I et deux parties de carter en C.
  • L'échangeur de chaleur peut comprendre en outre des moyens de maintien avant brasage des parties de carter.
  • Par exemple, deux parties de carter adjacentes comprenant chacune un bord de raccordement pour le raccordement de l'une à l'autre, les bords de raccordement étant de forme complémentaire, et les moyens de maintien peuvent comprendre une partie mâle sur le bord de raccordement de l'une des deux parties de carter et une partie femelle sur le bord de raccordement de l'autre des deux parties de carter. De tels moyens de maintien s'auto-verrouillent permettant la manipulation du carter après assemblage et avant brasage. Ainsi, grâce à de tels moyens de maintien il est possible de réduire au strict minimum l'encombrement extérieur du carter et donc de l'échangeur de chaleur, en effet il n'est plus besoin de dents, d'agrafes ou de pliage pour assurer le maintien. Par ailleurs, il n'y a plus de surépaisseur matière sur le carter. Elle permet également la simplification géométrique des chaises de brasage. La partie mâle peut être un merlon et la partie femelle un créneau. En variante, la partie mâle peut être le contrepoinçon d'un oméga capital, et la partie femelle une forme complémentaire. Bien entendu, un bord de raccordement peut comprendre une ou plusieurs parties mâles et une ou plusieurs parties femelles. Auquel cas, la forme de chacune des parties mâles peut être choisie indépendamment des autres entre un merlon et le contrepoinçon d'un oméga capital, et la forme de chacune des parties femelles peut être choisie indépendamment des autres entre un créneau et la forme complémentaire au contrepoinçon d'un oméga capital.
  • Autre exemple, deux parties de carter adjacentes comprenant chacune un bord de raccordement, de préférence droit, pour le raccordement de l'une à l'autre, les moyens de maintien peuvent comprendre une pièce de maintien en U recouvrant partiellement chacune des deux parties de carter, y compris une portion de leurs bords de raccordement, de préférence dans les portions centrales des bords de raccordement. Grâce à la pièce de maintien en U, l'assemblage obtenu des différentes parties de carter en elles est robuste et stable avant le brasage de celles-ci. Par ailleurs, elle renforce la liaison brasée entre les différentes parties de carter en jouant le rôle de matériau de gainage évitant d'autant plus la formation de trous propices aux duites d'air. Enfin, elle permet encore un renforcement de la résistance mécanique du carter en augmentant celle-ci là où les contraintes sont maximales. Auquel cas, le carter peut être est réalisé en quatre parties de carter comprenant deux parties de carter opposées en I et deux parties de carter opposées en C, de préférence, les parties de carter en I sont plus petites que les deux parties de carter en C. En outre, une des parties de carter en I peut être une plaque collectrice et la pièce de maintien en U une boite collectrice. La boite collectrice pouvant être une boite à air ou une boite à eau.
    • Dessins
  • D'autres objectifs, caractéristiques et avantages apparaitront à la lecture de la description détaillée qui suit en référence aux dessins, parmi lesquels :
    • la figure 1 est une vue de face schématique d'un exemple de carter de faisceau d'un échangeur de chaleur selon l'invention montrant un bord d'extrémité du carter de faisceau ;
    • la figure 2 est une vue de trois-quarts d'un exemple de carter de faisceau d'un échangeur de chaleur avec moyens de maintien sous forme de parties mâles et femelles sur les bords de raccordement des parties de carter ;
    • la figure 3 est une vue de trois-quarts d'un autre exemple de carter de faisceau d'un échangeur de chaleur avec moyens de maintien sous forme de parties mâles et femelles sur les bords de raccordement des parties de carter ;
    • la figure 4 est une vue de trois-quarts d'un exemple d'échange de chaleur selon l'invention avec un carter de faisceau à moyens de maintien sous forme d'une pièce de maintien en U ; et
    • la figure 5 est une photographie en noir et blanc montrant un exemple de carter selon l'art antérieur générant des fuites après brasage.
    Description de l'invention
  • Un échangeur de chaleur 1 selon l'invention est décrit ci-après en référence aux figures 1 à 5.
  • Cet échangeur de chaleur 1 comprenant un faisceau d'échange 2 et un carter de faisceau 3 logeant le faisceau d'échange 2. Le carter de faisceau 3 est réalisé au moins en deux parties de carter 34a-34d et définit sensiblement un parallélépipède creux dont une face est ouverte (face ouverte 31) de sorte que les quatre faces adjacentes 32a-32d forment un bord d'extrémité bordé sur la surface extérieure du carter par une bordure de couplage 33 appartenant à cette dernière. Cette surface extérieure est typiquement composée des faces des parties de carter 34a-34d et non la tranche de celles-ci. Les termes de « parties de carter » désignent dans le cadre du présent exposé des pièces qui ont été assemblées puis fixées les unes aux autres pour former le carter de faisceau 3. Ainsi, elles ne sont pas venues de matière l'un avec l'autre. Le carter de faisceau 3 peut présenter également une autre face ouverte 31 opposée à cette première face ouverte 31 de sorte que les quatre faces adjacentes 32a-32d forment un autre bord d'extrémité également bordé sur la surface extérieure du carter une autre bordure de couplage 33. Pour des raisons de commodité, la suite de la description ne mentionnera qu'une face ouverte et une bordure de couplage, mais ce qui est décrit pour une face ouverte et une bordure de couplage est valable pour l'autre face ouverte opposée et l'autre bordure de couplage. Par ailleurs, pour les besoins de la présente description, il sera considéré que le carter de faisceau 3 présente un axe longitudinal qui est parallèle aux quatre faces adjacentes 32a-32d.
  • La bordure de couplage 33 présente des coins arrondis 331 (par exemple en arc de cercle de rayon compris entre 1,5 et 8 mm), et les parties de carter 34a-34d sont agencées de manière à ce qu'au niveau de la bordure de couplage 33, la surface extérieure de l'une prolonge sensiblement la surface extérieure de l'autre : en d'autres termes, au niveau du raccord entre deux parties de carter 34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a, les surfaces des deux parties sont au même niveau. La bordure de couplage 33 permet la réception d'une bride de collecte comprenant une portion de forme générale cylindrique creuse dont la surface intérieure est complémentaire de celle de la bordure de couplage 33, et notamment présentant des coins arrondis. La bordure de couplage 33 est destinée à être mise au contact de la surface intérieure de la bride de collecte lors du couplage avec cette dernière sans trou au niveau des coins grâce à l'arrondi de ceux-ci. La largeur de la bordure de couplage 33 à partir du bord d'extrémité est de préférence comprise entre 1 et 10 mm, de préférence entre 3 et 7 mm.
  • Les parties de carter 34a-34d sont préférablement en métal, avantageusement en aluminium. Aussi, les parties de carter 34a-34d adjacentes sont de préférence brasées les unes aux autres.
  • Avantageusement, le carter de faisceau 3 est réalisé en quatre parties de carter 34a-34d. Par exemple, le carter de faisceau 3 peut comprendre deux parties de carter en I opposées l'une à l'autre (référencées 34b et 34d sur les figures 1, 3 et 4 ; 34a et 34c sur la figure 2) et deux parties de carter en C opposées l'une à l'autre (référencées 34a et 34c sur les figures 1, 3 et 4 ; 34b et 34d sur la figure 2). Les lettes I et C font référence à la forme de la section transversale des parties de carter prises dans un plan perpendiculaire à leurs surfaces et intersectant toutes les parties de carter. Les coins arrondis sont présents sur les parties de carter en C. Dans le cas où le carter de faisceau 3 ne comprend que deux parties de carter (non représenté sur les figures), les deux parties de carter sont des parties de carter en C. Les coins du parallélépipède formé par le carter de faisceau 3 sont réalisés sur les parties de carter en C. De préférence les extrémités du C se limitent à l'arrondi du coin.
  • L'échangeur de chaleur 1 peut comprendre en outre des moyens de maintien 351a, 352a ; 351b, 352b ; 36 avant brasage des parties de carter 34a-34d.
  • Dans un premier mode de réalisation, deux parties de carter adjacentes 34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a comprennent chacune un bord de raccordement 342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a pour le raccordement de l'une à l'autre, les bords de raccordement 342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a étant de forme complémentaire, et les moyens de maintien comprennent une partie mâle 351a, 351b sur le bord de raccordement de l'une des deux parties de carter adjacentes 34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a et une partie femelle 352a, 352b sur le bord de raccordement de l'autre des deux parties de carter 34b, 34a ; 34c, 34b ; 34d, 34c ; 34a, 34d. La partie mâle 351a, 351b présente une surface extérieure qui prolonge la surface extérieure de la partie de carter adjacent au bord de raccordement sur lequel elle est prévue.
  • La longueur de la partie mâle 351a, 351b est préférablement comprise entre 5 et 100 mm, préférablement entre 5 et 15 mm. La largeur de la partie mâle 351a, 351b est préférablement comprise entre 5 et 15 mm. Par longueur, on entend la dimension de la partie mâle 351a, 351b qui est perpendiculaire au bord de raccordement et par largeur la dimension de la partie mâle 351a, 351b qui est parallèle au bord de raccordement.
  • La partie mâle 351a peut être un merlon et la partie femelle 352a un créneau comme illustré sur la figure 2. Par exemple, le carter de faisceau 3 comprend quatre parties de carter 34a-34d dont deux parties de carter en I opposées l'une à l'autre 34a, 34c et deux parties de carter en C opposées l'une à l'autre 34b, 34d. Les parties de carter en I peuvent présenter sur chacun de leurs bords de raccordement 341a, 342a, 341c, 342c trois parties mâles 351a en forme de merlon et les parties de carter en C peuvent présenter sur chacun de leurs bords de raccordement 341b, 342b, 341d, 342d trois parties femelles 352a en forme de créneau. Bien entendu, l'invention selon cette variante n'est pas limitée au nombre de trois parties mâles et trois parties femelles, mais ce nombre peux également être 1, 2, 4, 5, 6 par exemple voire plus.
  • En variante, la partie mâle 351b peut être le contrepoinçon d'un oméga capital Ω ou la moitié de celui-ci coupé le long de son axe de symétrie, et la partie femelle 352b une forme complémentaire comme illustré sur la figure 3. Par exemple, le carter de faisceau 3 comprend quatre parties de carter 34a-34d dont deux parties de carter en C opposées l'une à l'autre 34a, 34c et deux parties de carter en I opposées l'une à l'autre 34b, 34d. Les parties de carter en C peuvent présenter sur chacun de leurs bords de raccordement 341a, 342a, 341c, 342c une partie mâle 351b ayant la forme du contrepoinçon d'un oméga capital Ω au milieu des bords de raccordement 341a, 342a, 341c, 342c et deux parties mâles 351b ayant la forme de la moitié du contrepoinçon d'un oméga capital Ω aux extrémités des bords de raccordement 341a, 342a, 341c, 342c. Les parties de carter en I présentent alors sur chacun de leurs bords de raccordement 341b, 342b, 341d, 342d une partie femelle 352b ayant la forme complémentaire au contrepoinçon d'un oméga capital Ω au milieu des bords de raccordement 341b, 342b, 341d, 342d et deux parties femelles 352b ayant la forme complémentaire à une moitié du contrepoinçon d'un oméga capital Ω aux extrémités des bords de raccordement 341b, 342b, 341d, 342d. Bien entendu, l'invention selon cette variante n'est pas limitée au nombre d'une partie mâle en forme de contrepoinçon d'un oméga capital Ω et une partie femelle ayant une forme complémentaire, mais ce nombre peux également être 1, 2, 4, 5, 6 par exemple voire plus.
  • Bien entendu, un bord de raccordement 341a-341d, 342a-342d peut comprendre une ou plusieurs parties mâles 351a, 351b et/ou une ou plusieurs parties femelles 352a, 352b. Auquel cas, la forme de chacune des parties mâles 351a, 351b peut être choisie indépendamment des autres entre un merlon, le contrepoinçon d'un oméga capital et sa moitié, et la forme de chacune des parties femelles 352a, 352b peut être choisie indépendamment des autres, mais dépendamment des parties mâles 351a, 351b correspondantes, entre un créneau, la forme complémentaire au contrepoinçon d'un oméga capital Ω ou celle de sa moitié.
  • Dans un autre mode de réalisation, deux parties de carter adjacentes 34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a comprennent chacune un bord de raccordement 342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a pour le raccordement de l'une à l'autre, et les moyens de maintien comprennent une pièce de maintien en U 36 recouvrant partiellement chacune des deux parties de carter adjacente 34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a, y compris une portion de leurs bords de raccordement, de préférence dans les portions centrales des bords de raccordement afin de laisser la bordure de couplage 33 libre pour la connexion à une bride de collecte à une boite collectrice par exemple. Tout comme les lettes I et C ci-dessus, la lettre U fait référence à la forme de la section de la pièce de maintien 36 sur un plan parallèle à un plan perpendiculaire aux surfaces des parties de carter 34a-34d et intersectant toutes les parties de carter 34a-34d. Bien entendu les formes C et U renvoient à une même type de forme de section, mais sont tous deux employés dans le présent exposé afin de bien distinguer les parties de carter de la pièce de maintien. La pièce de maintien en U est plaquée contre les parties de carter qu'elle recouvre. Deux pièces de maintien en U peuvent être prévues sur la même face du parallélépipède formé par le carter de faisceau 3. Les bords de raccordement 342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a sont de préférence droits, ce qui facilite leur fabrication et leur ajustement mutuel.
  • Par exemple, le carter 3 est réalisé en quatre parties de carter 34a-34d comprenant deux parties de carter opposées en I et deux parties de carter opposées en C. La pièce de maintien 36 peut recouvrir partiellement une partie de carter en I 34b et les deux parties de carter en C 34a, 34c du côté où celles-ci sont adjacentes à la partie de carter en I 34b partiellement recouverte, comme illustré sur la figure 4. Plus précisément, la pièce de maintien 36 recouvre partiellement la partie de carter en I 34b en s'étendant partiellement sur celle-ci dans une première direction parallèle aux bords de raccordement 341b, 342b de celle-ci, mais totalement dans une deuxième direction perpendiculaire aux bords de raccordement 341b, 342b de celle-ci. Bien que ce ne soit pas la solution préférée, la pièce de maintien 36 peut alternativement recouvrir partiellement une partie de carter en C et deux parties de carter en I du côté où celles-ci sont adjacentes à la partie de carter en C partiellement recouverte. Plus précisément, la pièce de maintien 36 recouvre partiellement la partie de carter centrale en s'entendant partiellement sur celle-ci dans une première direction parallèle aux bords de raccordement de celle-ci, mais totalement dans une direction perpendiculaire aux bords de raccordement de celle-ci. De préférence, la pièce de maintien s'étend sur 70 à 95 % de la partie de carter dans la direction parallèle à ses bords de raccordement. De même la pièce de maintien 36 s'étend partiellement sur les parties de carter adjacentes à la partie de carter centrale dans la direction parallèle à leurs bords de raccordement partiellement dans une direction perpendiculaire à leurs bords de raccordement, sur 5 et 5 % de celles-ci dans la direction perpendiculaire à aux bords de raccordement des parties de carter adjacentes.
  • De préférence, les parties de carter en I 34b, 34d sont plus petites que les deux parties de carter en C 34a, 34c, comme illustré sur la figure 4. En outre, une des parties de carter en I 34b peut être une plaque collectrice, présentant notamment des ouvertures 345, et la pièce de maintien 36 en U une boite collectrice. Dans ce cas, la pièce de maintien 36 recouvre partiellement la plaque collectrice. La boite collectrice peut être une boite à air ou une boite à eau.
  • Dans une première variante, une seule des parties de carter en I 34b est une plaque collectrice, dans ce cas, deux pièces de maintien 36 en U recouvrent préférablement la partie de carter en I 34b et les parties de carter en C 34a, 34c du côté où celles-ci sont adjacentes à la partie de carter en I 34b partiellement recouverte, ces deux pièces de maintien 36 étant des boites collectrices. L'autre partie de carter en I 34d est une plaque obturante, c'est-à-dire sans ouverture, et une pièce de maintien 36 recouvre partiellement l'autre partie de carter en I 34d, et dont la portion recouvrant partiellement l'autre partie de carter 34d en I est une simple plaque. On réalise ainsi une circulation en U d'une des boites collectrices vers la plaque puis inversement de la place vers l'autre boite collectrice.
  • Dans une deuxième variante (non représentée sur les dessins), une seule des parties de carter en I 34b est une plaque collectrice, et une seule pièce de maintien 36 en U recouvrent préférablement la partie de carter en I 34b et les parties de carter en C 34a, 34c du côté où celles-ci sont adjacentes à la partie de carter en I 34b partiellement recouverte. Cette seule pièce de maintien 36 en U étant une boite collectrice présentant deux compartiments étanches l'un par rapport à l'autre : un compartiment d'entrée de fluide caloporteur et un compartiment de sortie de fluide caloporteur. L'autre partie de carter en I 34d est une plaque obturante, c'est-à-dire sans ouverture, et une pièce de maintien 36 recouvre partiellement l'autre partie de carter en I 34d, et dont la portion recouvrant partiellement l'autre partie de carter 34d en I est une simple plaque. On réalise ainsi une circulation en U d'un des compartiments de la boite collectrice vers la plaque puis inversement de la place vers l'autre compartiment de la boite collectrice. Dans une troisième variante (non représentée sur les dessins), chacune des deux parties de carter en I est une plaque collectrice, dans ce cas, une pièce de maintien en U recouvre chacune des parties de carter en I et les parties de carter en C du côté où celles-ci sont adjacentes à la partie de carter en I partiellement recouverte, ces deux pièces de maintien étant des boites collectrices. On réalise ainsi une circulation en I d'une des boites collectrices vers l'autre boite collectrice.
  • L'échangeur de chaleur 1 peut être utilisé pour tout échangeur nécessitant une cartérisation en particulier un radiateur de refroidissement à haute ou basse température, un radiateur de chauffage d'habitacle, un condenseur, un évaporateur, un refroidisseur d'air de suralimentation air/air ou air/eau.

Claims (10)

  1. Échangeur de chaleur (1) comprenant :
    - un faisceau d'échange (2) ;
    - un carter de faisceau (3) définissant sensiblement un parallélépipède creux dont une face (31) est ouverte de sorte que les quatre faces adjacentes (32a-32d) forment un bord d'extrémité bordé sur la surface extérieure du carter par une bordure de couplage (33) permettant la réception d'une bride de collecte comprenant une portion de forme générale cylindrique dont la surface intérieure est complémentaire de celle de la bordure de couplage et présentant des coins arrondis, le carter de faisceau (3) étant réalisé au moins en deux parties de carter (34a-34d) ;
    caractérisé en ce que la bordure de couplage (33) présente des coins arrondis (331), les parties de carter (34a-34d) étant agencées de manière à ce qu'au niveau de la bordure de couplage (33), la surface extérieure de l'une prolonge sensiblement la surface extérieure de l'autre, les surfaces des deux parties étant au même niveau au niveau du raccord entre deux parties de carter.
  2. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 1, dans lequel le carter de faisceau (3) est réalisé en quatre parties de carter (34a-34d).
  3. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 2, dans lequel le carter de faisceau (3) comprend deux parties de carter en I (34a, 34c ; 34b, 34d) et deux parties de carter en C (34b, 34d ; 34a, 34c).
  4. Échangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant en outre des moyens de maintien (351a, 352a ; 351b, 352b ; 36) avant brasage des parties de carter (34a-34d).
  5. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 4, dans lequel deux parties de carter adjacentes (34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a) comprenant chacune un bord de raccordement (342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a) pour le raccordement de l'une à l'autre, les bords de raccordement (342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a) étant de forme complémentaire, les moyens de maintien (351a, 352a; 351b, 352b) comprennent une partie mâle (351a ; 351b) sur le bord de raccordement de l'une des deux parties de carter (34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a) et une partie femelle (352a, 352b) sur le bord de raccordement de l'autre des deux parties de carter (34b, 34a ; 34c, 34b ; 34d, 34c ; 34a, 34d).
  6. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 5, dans lequel la partie mâle (351a) est un merlon et la partie femelle (352a) est un créneau.
  7. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 5, dans lequel la partie mâle (341b) est le contrepoinçon d'un oméga capital ou la moitié de celui-ci, et la partie femelle (342b) une forme complémentaire.
  8. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 4, dans lequel deux parties de carter adjacentes (34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a) comprenant chacune un bord de raccordement (342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a), de préférence droit, pour le raccordement de l'une à l'autre, les moyens de maintien comprennent une pièce de maintien (36) en U recouvrant partiellement chacune des deux parties de carter adjacentes (34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a), y compris une portion de leurs bords de raccordement (342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a), de préférence dans les portions centrales des bords de raccordement (342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a).
  9. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 8, dans lequel le carter de faisceau (3) est réalisé en quatre parties de carter (34a-34d) comprenant deux parties de carter opposées en I (34a, 34c ; 34b, 34d) et deux parties de carter opposées en C (34b, 34d ; 34a, 34c), de préférence les parties de carter en I (34a, 34c ; 34b, 34d) sont plus petites que les deux parties de carter en C (34b, 34d ; 34a, 34c).
  10. Échangeur de chaleur (10) selon la revendication 9, dans lequel une des parties de carter (34b) en I est une plaque collectrice et la pièce de maintien (36) en U est une boite collectrice.
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