FR2871560A1 - Echangeur de chaleur a collecteur perfectionne en particulier pour fluides a haute pression - Google Patents

Abstract

L'échangeur de chaleur de l'invention comprend un collecteur ayant au moins deux parties (12, 14) présentant chacune une bordure découpée (20, 22) présentant des dents (24a, 24b, 26a, 26b) conformées pour délimiter deux à deux des fentes ouvertes (28, 30), et en ce que ces bordures découpées sont agencées pour que leurs dents respectives viennent en contact mutuel en vue d'une liaison par brasage et que leurs fentes respectives délimitent deux à deux une ouverture (46) pour la réception d'une extrémité (40) d'un tube (42), ce qui permet de faciliter l'introduction des extrémités des tubes dans le collecteur. Application notamment aux échangeurs de chaleur pour fluide à haute pression pour les véhicules automobiles.

Description

VCL1538.FRD.wpd

Echangeur de chaleur à collecteur perfectionné en particulier pour fluides à haute pression L'invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur destinés notamment aux fluides à haute pression.

Elle concerne plus particulièrement un échangeur de chaleur du type comprenant un collecteur fermé par un couvercle pour délimiter une boîte collectrice, le collecteur étant muni d'au moins une série d'ouvertures aménagées pour recevoir les extrémités respectives des tubes d'une rangée.

On connaît déjà des échangeurs de chaleur de ce type qui comprennent un faisceau formé d'une ou plusieurs rangées de tubes auxquelles sont associées des ailettes, les tubes débouchant habituellement dans deux boîtes collectrices prévues à deux extrémités opposées de l'échangeur de chaleur.

De tels échangeurs de chaleur sont utilisés notamment dans les véhicules automobiles pour réaliser un échange de chaleur entre un fluide qui circule dans les tubes et les boîtes collectrices et un autre fluide, généralement de l'air, qui balaye les tubes du faisceau.

De tels échangeurs de chaleurs peuvent être réalisés notamment par une technologie brasée, les différents composants étant assemblés entre eux par brasage dans un four de brasage, de préférence au cours d'une seule opération.

Lorsque l'échangeur de chaleur est destiné à recevoir un fluide à haute pression, par exemple un fluide fonctionnant à l'état super-critique, tel que le CO2, les différents composants de l'échangeur de chaleur et les liaisons brasées doivent résister à ces hautes pressions pour ne pas générer de fuites lors du fonctionnement de l'échangeur de chaleur.

Dans la plupart des solutions connues, l'assemblage des tubes 40 au collecteur s'effectue en réalisant des ouvertures ou des fentes dans le collecteur et en introduisant chaque tube dans cette ouverture suivant un déplacement s'étendant dans une direction généralement perpendiculaire au plan du collecteur, c'est-à-dire dans la direction axiale des tubes. Un échangeur de chaleur de ce type est décrit dans la publication FR 2 803 378.

Pour permettre l'insertion des extrémités de tubes dans le collecteur, il est nécessaire d'usiner un rayon ou un chanfrein aux extrémités des tubes, ou dans les ouvertures du collecteur. Le rayon naturel est alors obtenu lorsque des collets sont emboutis dans le collecteur, mais ces collets sont difficiles à obtenir lorsqu'une épaisseur importante du collecteur est couplée à une épaisseur faible des tubes. Il en résulte que l'étanchéité au niveau des extrémités des tubes est difficile à garantir, sauf à prévoir des tolérances étroites qui ne sont pas compatibles avec l'assemblage.

On connaît aussi, en particulier d'après le brevet US 6 176 303, un collecteur obtenu par un procédé d'extrusion et comportant une pluralité d'ouvertures d'insertion dans lesquelles les extrémités de tubes plats sont introduites dans une direction perpendiculaire au collecteur, c'est-à-dire aussi dans l'axe des tubes. Cette solution connue nécessite un usinage d'ouvertures après extrusion du collecteur et constitue une opération coûteuse. Il n'est pas possible d'utiliser un plaquage de brasure pour le collecteur du fait que ce dernier est obtenu par un procédé d'extrusion. Là aussi, l'étanchéité au niveau des extrémités des tubes est difficile à garantir à moins de prévoir des tolérances réduites qui ne sont pas compatibles avec l'assemblage.

Une autre solution connue par le brevet US 6 032 728 consiste à former une boîte collectrice en empilant de façon alternée les extrémités des tubes et des éléments tubulaires de boîtes. Ces derniers éléments ont une forme particulière adaptée pour enfermer les extrémités des tubes. L'empilage se fait dans la direction de laminage de l'échangeur. Cette solution connue nécessite un nombre élevé de pièces pour obtenir la boîte collectrice et l'assemblage du collecteur ainsi formé dans une enveloppe soulève des problèmes d'assemblage.

L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités.

Elle vise en particulier à procurer un échangeur de chaleur du type défini en introduction, dans lequel l'assemblage des extrémités des tubes avec le collecteur est facilité et ne nécessite pas une introduction des tubes dans une direction perpendiculaire au plan du collecteur.

L'invention vise encore à procurer un échangeur de chaleur de 15 ce type qui est susceptible de garantir une étanchéité parfaite après brasage des composants assemblés.

Elle vise encore à procurer un échangeur de chaleur de ce type qui convient tout particulièrement à des fluides à haute pression, tels que les fluides fonctionnant à l'état super-critique.

L'invention propose à cet effet un échangeur de chaleur du type défini en introduction, dans lequel le collecteur comprend au moins deux parties présentant chacune une bordure découpée présentant des dents conformées pour délimiter deux à deux des fentes ouvertes, et dans lequel ces bordures découpées sont agencées pour que leurs dents respectives viennent en contact mutuel en vue d'une liaison par brasage et que leurs fentes respectives délimitent deux à deux une ouverture pour la réception d'un tube.

Ainsi le collecteur est obtenu par l'assemblage de deux parties au moins qui présentent des dents conformées et qui sont susceptibles d'être rapprochées l'une de l'autre en enserrant les extrémités des tubes pour réaliser un collecteur complet résultant de l'assemblage de ces parties.

Lors de l'assemblage des parties du collecteur, leurs dents respectives viennent en contact mutuel en vue d'une liaison par brasage en ménageant au moins une rangée d'ouvertures pour la réception des tubes de rangées correspondantes.

De ce fait, l'introduction des tubes ne se fait plus dans un plan généralement perpendiculaire au collecteur, c'est-à-dire parallèle à la direction des tubes, mais dans le plan du collecteur, c'est-à- dire aussi dans une direction généralement perpendiculaire à l'axe des tubes. De ce fait, les inconvénients des solutions connues évoquées précédemment sont évités.

L'échangeur de chaleur de l'invention peut être réalisé sous différentes formes et il convient notamment aux fluides à haute pression, tels que les fluides super-critiques du type 002 utilisés dans les échangeurs de chaleur de climatisation, en particulier de véhicules automobiles. Il peut également être utilisé comme radiateur de chauffage ou de refroidissement sur le liquide de refroidissment moteur, comme évaporateur, refroidisseur de gaz, échangeur interne ou condenseur sur un fluide réfrigérant, refroidisseur d'huile ou refroidisseur d'air de suralimentation d'un véhicule automobile.

L'échangeur de chaleur de l'invention présente un certain nombre d'avantages: 1 ) l'introduction des extrémités des tubes dans le 30 collecteur est facilitée en minimisant la déformation de ces extrémités de tubes.

2 ) Chaque extrémité de tube se trouve enfermée dans le logement formé par deux fentes ouvertes en vis-à-vis, ce qui permet de maintenir cette extrémité de tube pendant le brasage en assurant un filet de brasage continu et en garantissant une résistance mécanique de la liaison une fois brasée.

3 ) Cette solution permet aussi des volumes intérieurs faibles de la boîte collectrice, ce qui permet de résister à des pressions de fonctionnement élevées pour une épaisseur de matière donnée.

4 ) L'échangeur de chaleur de l'invention est compatible avec l'utilisation de matières de grande épaisseur, par exemple de l'ordre de deux millimètres, alors même que les tubes utilisés dans les échangeurs de chaleur à haute pression ont une résistance relativement élevée.

5 ) L'échangeur permet une liaison de fluide aisée à un circuit, en particulier à un circuit de climatisation.

6 ) L'échangeur permet une distribution du fluide à l'intérieur des tubes dans des conditions optimales de distribution, notamment avec une perte de charge réduite et une résistance à l'écoulement du fluide aussi faible que possible.

7 ) L'échangeur de chaleur résiste à des pressions de fonctionnement élevées.

8 ) L'échangeur de chaleur possède un volume global aussi faible que possible, ce qui permet son intégration dans des volumes réduits, notamment dans un compartiment moteur de véhicule automobile ou dans un appareil de climatisation de véhicule automobile.

Dans une première forme de réalisation de l'invention, dans laquelle chacune des parties de collecteur s'étend généralement dans un plan, les dents de chacune des bordures sont alternativement décalées dans une direction perpendiculaire au plan de la partie du collecteur pour permettre un chevauchement partiel des dents respectives des bordures.

Il est avantageux pour cela que chacune des bordures comprenne des premières dents qui s'étendent dans le plan de la partie de collecteur et qui alternent avec des secondes dents qui sont décalées par rapport au plan de la partie de collecteur.

De préférence les dents des bordures sont alternativement décalées d'une distance correspondante sensiblement à l'épaisseur de la partie de collecteur.

Dans une autre forme de réalisation de l'invention, dans laquelle chacune des parties de collecteur s'étend généralement dans un plan, les dents de chacune des bordures ont une extrémité repliée dans une direction perpendiculaire au plan de la partie de collecteur pour permettre un contact mutuel des dents respectives des bordures par leurs extrémités repliées.

En ce cas, il est avantageux que l'extrémité repliée de chacune des dents s'étende dans un plan perpendiculaire au plan de la partie de collecteur et soit rattachée au plan de la partie de collecteur par une partie cintrée.

Dans l'invention, les fentes sont avantageusement délimitées par des côtés parallèles en sorte que deux fentes respectives de deux bordures délimitent conjointement une ouverture à côtés parallèles pour la réception d'un tube plat.

Dans la plupart des cas, le collecteur comprend deux parties ayant des bordures découpées respectives agencées pour délimiter une rangée d'ouvertures de réception des tubes d'une rangée. Autrement dit, le collecteur est alors agencé pour recevoir une seule rangée de tubes.

Pour d'autres réalisations, le collecteur comprend deux parties ayant des bordures découpées respectives et au moins une partie intermédiaire ayant des bordures découpées analogues situées à l'opposé et agencées chacune pour coopérer avec une bordure découpée, ce qui permet de limiter au moins deux rangées d'ouverture de réception des tubes d'une rangée.

2871560 7 Dans l'invention, le collecteur et le couvercle peuvent être réalisés de différentes manières.

Dans une première variante, le collecteur et le couvercle sont réalisés sous la forme de deux éléments séparés, agencés pour être assemblés par brasage. En ce cas, le couvercle peut par exemple comprendre deux bords parallèles opposés munis de moyens d'encliquetage pour leur assemblage avec deux bords parallèles opposés du collecteur.

Il est possible aussi de prévoir que le couvercle comprenne deux bords parallèles opposés agencés pour délimiter deux gorges parallèles en vis-àvis pour recevoir deux bords parallèles opposés du collecteur par coulissement.

Dans une deuxième variante, le collecteur et le couvercle sont réalisés sous la forme d'une seule pièce par conformation d'une tôle métallique qui comporte une partie centrale formant le couvercle et deux parties latérales formant les deux parties du collecteur.

Dans une troisième variante, le collecteur et le couvercle sont réalisés sous la forme de deux pièces distinctes, formant des demi-coquilles, obtenues chacune par déformation d'une tôle métallique, et comportant une partie formant sensiblement une moitié du couvercle et une partie formant une partie de collecteur.

Dans ce dernier cas, les deux pièces distinctes ont 30 avantageusement des bordures respectives qui se chevauchent pour leur assemblage par brasage.

Le collecteur et le couvercle sont avantageusement fermés par deux parois d'extrémité.

Ainsi, dans tous les cas, les différents composants peuvent être assemblés mutuellement par brasage.

Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, l'échangeur de chaleur est réalisée sous la forme d'un évaporateur pour fluide à haute pression, les tubes étant des tubes plats limitant une pluralité de canaux parallèles de circulation du fluide.

Sous un autre aspect, l'invention concerne un procédé d'assemblage de l'échangeur de chaleur, lequel comprend les opérations suivantes: a) préparer un collecteur comprenant au moins deux parties présentant chacune une bordure découpée présentant des dents conformées pour délimiter deux à deux des fentes ouvertes; b) préparer un faisceau comprenant au moins une rangée de tubes; c) rapprocher les bordures découpées des parties du collecteur en enserrant les tubes en sorte que les dents respectives des bordures découpées viennent en contact mutuel et que leurs fentes respectives délimitent deux à deux une ouverture de réception d'un tube; et d) assembler par brasage les parties du collecteur et les 25 tubes.

Dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue partielle en perspective des deux parties d'un collecteur dans une première forme de réalisation de l'invention, ces deux parties de collecteur étant représentées en position éloignée; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 faisant apparaître les tubes destinés à être assemblés avec les parties de collecteur; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 après rapprochement et assemblage des parties de collecteur; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 2 pour un échangeur de chaleur comportant deux parties de collecteur et une partie intermédiaire pour permettre un assemblage avec deux rangées de tubes; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 après 10 assemblage; - la figure 6 est une vue partielle en perspective éclatée d'un échangeur de chaleur selon l'invention comprenant un couvercle destiné à être assemblé au collecteur par encliquetage; - la figure 7 est une vue partielle d'extrémité qui montre la coopération du couvercle et du collecteur de la figure 6 après encliquetage; - la figure 8 est une vue partielle en perspective d'un autre échangeur de chaleur de l'invention dans lequel le couvercle et le collecteur sont assemblés mutuellement par coulissement; - la figure 9 est une vue partielle en perspective d'un collecteur en deux parties selon une autre forme de réalisation de l'invention, dans laquelle les dents sont repliées; - la figure 10 est une vue analogue à la figure 9 pour un échangeur de chaleur comportant deux parties de collecteur et une partie intermédiaire afin de permettre l'assemblage à deux rangées de tubes; - la figure 11 est une vue partielle en perspective d'un collecteur et d'un couvercle avant fermeture par une paroi d'extrémité ; - la figure 12 est une vue analogue à la figure 11 après mise en place de la paroi d'extrémité ; - la figure 13 est une vue partielle en perspective d'un échangeur de chaleur selon l'invention dans lequel le collecteur et le couvercle sont formés de deux demi-coquilles assemblées; - la figure 14 est une vue partielle en perspective d'un 10 autre échangeur de chaleur selon l'invention dans lequel le collecteur et le couvercle sont réalisés d'une seule pièce; - la figure 15 est une vue partielle en plan d'une bordure découpée montrant la conformation des dents; - la figure 16 montre l'assemblage par chevauchement de deux bordures de la boîte collectrice en une seule pièce de la figure 14; et - la figure 17 est une vue en perspective analogue à la figure 14 montrant l'assemblage des deux bordures d'extrémité d'une boîte collectrice en une seule pièce.

Le collecteur 10 représenté à la figure 1 est obtenu par l'assemblage de deux parties 12 et 14 chacune réalisée sous la forme d'une plaque métallique de forme générale rectangulaire, d'épaisseur E, qui est emboutie et découpée. Chacune des plaques comporte un bord extérieur 16, 18 correspondant à un côté longitudinal du collecteur une fois assemblé et une bordure découpée 20, 22. Chacune des bordures 20, 22 présente des dents 24, 26 pour délimiter deux à deux des fentes ouvertures 28, 30.

Comme on le voit sur la figure 10, chacune des parties 12 et 14 comporte des premières dents 24a (respectivement 26a) qui sont situées dans le plan de la partie de collecteur corres- pondante et des secondes dents 24b (respectivement 26b) qui sont décalées par rapport au plan de la partie de collecteur correspondante. Le décalage s'effectue sur une distance correspondant sensiblement à l'épaisseur E de la partie de collecteur.

Comme on le voit sur la figure 1, les dents 24a sont en vis- à-vis des dents 26b et les dents 26a sont en vis-à-vis des dents 24b, avant assemblage. Les deux parties sont destinées à être assemblées par rapprochement mutuel dans la direction des flèches F1 en sorte que leurs dents respectives viennent se chevaucher mutuellement. Comme on le voit sur la figure 1, les fentes 28 et 30 sont délimitées chacune par des côtés parallèles 32, respectivement 34, reliés par un côté arrondi 36, respectivement 38.

Les deux parties du collecteur (figure 2) sont destinées à être rapprochées mutuellement en enserrant les extrémités respectives 40 d'une pluralité de tubes 42 disposés suivant une rangée R. Les tubes sont ici des tubes plats, c'est-à-dire limités par deux grandes faces parallèles et ils comportent chacun une pluralité de canaux internes parallèles 44 pour la circulation d'un fluide à haute pression.

Après rapprochement des deux parties 12 et 14, leurs dents respectives se chevauchent partiellement, ce qui permet d'obtenir une configuration telle que représentée sur la figure 3. On constate que chaque couple de fentes 28 et 30 délimite une ouverture 46 de forme allongée pour la réception de l'extrémité 42 d'un tube 40. Ainsi, l'assemblage des extrémités des tubes avec le collecteur s'effectue dans une direction généralement parallèle au plan du collecteur, c'est-à-dire perpendiculaire à la direction axiale des tubes.

Les parties 12 et 14 ainsi que les tubes, sont avantageusement réalisés en alliage à base d'aluminium et revêtus d'un matériau de plaquage pour permettre un assemblage par brasage, de préférence au cours d'une seule opération. Des intercalaires ondulés (non représentés) formant échange de chaleur, sont avantageusement disposés entre les tubes pour augmenter la surface d'échange de chaleur, de façon en soi connue.

On se réfère maintenant à la figure 4 qui montre un collecteur comportant deux parties 12, 14 analogues à celles des figures 1 à 3 et une partie intermédiaire 48 également réalisée sous la forme d'une plaque généralement plane qui présente, d'un côté, une bordure découpée 22 analogue à la bordure découpée 22 de la partie 14 et, du côté opposé, une bordure découpée 20 analogue à la bordure découpée 20 de la partie 12.

Ce collecteur permet ainsi de recevoir deux rangées R1 et R2 de tubes 42. Les extrémités des tubes de la rangée R1 sont emprisonnées entre la partie 12 et la partie intermédiaire 48, tandis que les extrémités des tubes de la rangée R2 sont emprisonnées entre la partie intermédiaire 48 et l'autre partie 14.

La figure 5 montre la configuration obtenue après assemblage des parties de collecteur 20, 22 et 48 autour des extrémités de tubes.

On se réfère maintenant à la figure 6 qui montre un collecteur assemblé à deux rangées de tubes comme dans le cas de la figure 5. Sur le collecteur est disposée une plaque d'insertion 50 munie d'ouvertures oblongues 52 venant en correspondance des ouvertures 46 du collecteur. Cette plaque d'insertion, dont la présence est optionnelle, est prévue pour faciliter la distribution du fluide et/ou renforcer le collecteur auquel elle s'adosse.

Le collecteur ainsi obtenu est fermé par un couvercle 54 présentant un fond constitué de deux dômes 56 aboutissant à une arête intérieure 58. Le fond du couvercle 54 se rattache à deux bords parallèles opposés 60 munis de moyens d'encliquetage réalisés ici sous la forme de becs 62 pour permettre l'assemblage des deux bords 60 avec les deux bords parallèles opposés 16 et 18 du collecteur 10. Ces moyens d'encliquetage coopèrent, dans l'exemple, également avec les bords parallèles correspondants de la plaque d'insertion 50.

Une fois le couvercle 54 encliqueté sur le collecteur 10 et la plaque d'insertion 50, l'arête 58 vient s'appliquer étroitement contre la plaque d'insertion 50 entre les deux rangées d'ouvertures 52, ce qui permet de délimiter deux compartiments qui communiquent respectivement avec les deux rangées de tubes. L'encliquetage s'effectue dans la direction d'une flèche F2 (figures 6 et 7) perpendiculairement au plan du collecteur.

On se réfère maintenant à la figure 8 qui montre un échangeur de chaleur analogue à celui de la figure 6, sauf que le collecteur 10 n'est pas muni d'une plaque d'insertion 50. Le couvercle 54 comporte deux dômes 56 comme dans le cas de la figure 6, mais ses deux bords parallèles opposés 60 sont agencés pour délimiter deux gorges parallèles 64, disposées en vis-à- vis, pour recevoir les deux bords parallèles opposés 16 et 18 du collecteur par coulissement dans la direction de la flèche F3, c'est-à-dire parallèlement aux bords 16 et 18.

On se réfère maintenant à la figure 9 qui s'apparente à la figure 3, dans une variante de réalisation. Les parties de collecteur 12 et 14 ont des bordures 20, 22 découpées pour former des dents repliées 66, 68. Ces dents repliées 66 et 68 ont chacune une extrémité repliée 70, respectivement 72 dans une direction perpendiculaire au plan de la partie de collecteur, ce qui permet un contact mutuel des dents respectives par leurs extrémités repliées. Ainsi, lorsque les deux parties 12 et 14 sont rapprochées en enserrant les extrémités des tubes, les extrémités 70 et 72 viennent en contact mutuel en vue de leur brasage.

Comme on peut le voir sur la figure 9, l'extrémité repliée 70, 72 de chacune des dents s'étend dans un plan perpendiculaire au plan de la partie de collecteur et est rattachée à ce plan par une partie cintrée 74, respectivement 76.

On se réfère maintenant à la figure 10 qui montre un échangeur de chaleur analogue à celui de la figure 9 dont le collecteur est formé de deux parties 12 et 14 qui encadrent une partie intermédiaire 48. Cette partie intermédiaire comprend d'un côté une bordure 22 analogue à la bordure 22 de la partie 14 et de l'autre côté une bordure 20 analogue à la bordure 20 de la partie 12. Les bordures 20 et 22 de la partie intermédiaire 48 sont constituées par des dents repliées analogues.

On se réfère maintenant à la figure 11 qui montre l'extrémité d'une boîte collectrice obtenue par l'assemblage d'un collecteur 10 et d'un couvercle 54 à deux dômes analogues à la figure 6. Là aussi, une plaque d'insertion 50 est adossée au collecteur 10. A chacune de ses extrémités, la boîte collectrice est fermée par une paroi d'extrémité 78 comportant deux languettes 80 agencées pour être introduites dans deux fentes alignées 82 ménagées à proximité d'un bord transversal du collecteur. Ces fentes 82 sont aménagées à la fois dans les parties 10 et 12 et dans la partie intermédiaire 48.

La figure 12 montre l'assemblage obtenu après introduction des languettes 80 dans les fentes respectives 82. L'étanchéité est obtenue lors du brasage de la paroi d'extrémité avec le collecteur 10, la plaque d'insertion 50 et le couvercle 54.

Dans la forme de réalisation de la figure 13, le collecteur et le couvercle sont réalisés sous la forme de deux pièces distinctes 84, 86, formant des demi-coquilles, obtenues chacune par conformation d'une tôle métallique. Les pièces 84 et 86 comportent une partie 88, 90 et une partie 12, 14 du collecteur. Les deux pièces 84 et 86 ont chacune une section en forme de U. La pièce 84 comporte des bordures 92 et 94 qui se chevauchent avec les bordures 96 et 98 de la pièce 90. Les bordures 92 et 94 viennent enserrer les bordures 96 et 98.

Dans la forme de réalisation de la figure 14, la boîte collectrice est réalisée d'une seule pièce 100 par conformation d'une tôle métallique qui comporte une partie centrale 102 formant le couvercle et deux parties latérales formant les deux parties 12 et 14 du collecteur 10. L'assemblage des bordures respectives des parties 12 et 14 se fait par rapprochement mutuel dans la direction des flèches F4 pour enserrer les extrémités des tubes dans les ouvertures ainsi formées.

On se réfère maintenant à la figure 15 qui montre partiellement une partie de collecteur, ici une partie 12. Il est avantageux que les extrémités des dents présentent soit un chanfrein 104, soit une partie arrondie 106 de faible rayon pour faciliter l'introduction des extrémités de tubes dans les fentes 28 et, de même, dans les fentes 30 de l'autre partie 14 (non représentée).

On se réfère maintenant à la figure 16 qui montre les bordures respectives 20 et 22 de deux parties 12 et 14 de collecteur. Les deux parties 12 et 14 sont sensiblement dans le même plan. A cet effet, la bordure 20 est décalée, ici vers le bas, en formant un épaulement 108 pour recevoir une extrémité biseautée 110 de la bordure 22. La bordure 22 comporte une nervure 112 à profil en V qui coopère avec une rainure 114 de forme homologue aménagée dans la bordure 20. Ceci permet de réaliser un assemblage bout à bout des extrémités 20 et 22 avec verrouillage.

Cette solution permet de supprimer au maximum les cavités dans la boîte collectrice et au voisinage des joints de brasage. En effet, de telles cavités peuvent causer des problèmes de brasage et peuvent créer des turbulences locales du fluide circulant dans la boîte collectrice lorsque l'échangeur de chaleur est en service. Ces turbulences sont à leur tour susceptibles de causer une perte de charge excessive du fluide, ou une vitesse locale excessive de celui-ci. Ces éléments à leur tour sont susceptibles d'entraîner une répartition inhomogène du fluide entre les tubes, une érosion excessive ou une émission acoustique inacceptable dans la zone de turbulence ou à son voisinage immédiat.

Les nervure 112 et rainure 114 peuvent être remplacées selon les cas par tous moyens présentant des formes coopérant entre elles, tels que respectivement plot et cavité.

La figure 17 s'apparente à la figure 14 et montre qu'en appuyant sur les extrémités des dents, comme montré par les flèches F4, on peut écarter les parties 12 et 14 du collecteur pour faciliter la mise en place des extrémités de tubes.

Le procédé de l'invention consiste pour l'essentiel à préparer un collecteur 10 comprenant deux parties 10 et 12, (et éventuellement une ou plusieurs parties intermédiaires 48) qui présentent chacune une bordure découpée présentant des dents conformées comme défini précédemment. On prépare aussi un faisceau de tubes comprenant au moins une rangée de tubes 42. Ensuite les bordures découpées des parties du collecteur sont rapprochées de manière à enserrer les tubes, les dents respectives des bordures découpées venant en contact mutuel et les fentes respectives délimitant deux à deux une ouverture de réception d'un tube. Après assemblage, on assure une liaison définitive par brasage. Bien entendu, l'échangeur de chaleur de l'invention comprend

habituellement une autre boîte collectrice prévue à l'autre extrémité du faisceau, qui est avantageusement réalisée de façon similaire.

L'invention trouve une application particulière aux échangeurs de chaleur à haute pression, en particulier aux condenseurs parcourus par un fluide fonctionnant à l'état super-critique, en particulier un fluide du type CO2.

De tels échangeurs de chaleur trouvent une application 35 particulière dans le domaine des véhicules automobiles.

Claims (22)

Revendications

1. Echangeur de chaleur comprenant un collecteur fermé par un couvercle pour délimiter une boîte collectrice, le collecteur étant muni d'au moins une série d'ouvertures aménagées pour recevoir les extrémités respectives des tubes d'une rangée, caractérisé en ce que le collecteur (10) comprend au moins deux parties (12, 14, 48) présentant chacune une bordure découpée (20, 22) présentant des dents (24a, 24b, 26a, 26b; 66, 68) conformées pour délimiter deux à deux des fentes ouvertes (28, 30), et en ce que ces bordures découpées sont agencées pour que leurs dents respectives viennent en contact mutuel en vue d'une liaison par brasage et que leurs fentes respectives délimitent deux à deux une ouverture (46) pour la réception d'une extrémité (40) d'un tube (42).

2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des parties de collecteur (12, 14, 48) s'étend généralement dans un plan, et en ce que les dents (24a, 24b, 26a, 26b) de chacune des bordures (20, 22) sont alternativement décalées dans une direction perpendiculaire au plan de la partie du collecteur pour permettre un chevauchement partiel des dents respectives des bordures.

3. Echangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacune des bordures (20, 22) comprend des premières dents (24a, 26a) qui s'étendent dans le plan de la partie de collecteur (12, 14, 48) et qui alternent avec des secondes dents (24b, 26b) qui sont décalées par rapport au plan de la partie de collecteur.

4. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les dents (24a, 24b, 26a, 26b) de chacune des bordures (20, 22) sont alternativement décalées d'une distance correspondant sensiblement à l'épaisseur (E) de la partie de collecteur.

5. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des parties de collecteur (12, 14, 48) s'étend généralement dans un plan, et en ce que les dents (66, 68) de chacune des bordures (20, 22) ont une extrémité repliée (70, 72) dans une direction perpendiculaire au plan de la partie de collecteur pour permettre un contact mutuel des dents respectives des bordures par leurs extrémités repliées.

6. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'extrémité repliée (70, 72) de chacune des dents (66, 68) s'étend dans un plan perpendiculaire au plan de la partie de collecteur et est rattachée au plan de la partie de collecteur par une partie cintrée (74, 76).

7. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les fentes (28, 30) sont délimitées par des côtés parallèles (32, 34) en sorte que deux fentes respectives de deux bordures (20, 22) délimitent conjointement une ouverture (46) à côtés parallèles pour la réception de l'extrémité (40) d'un tube plat (42).

8. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le collecteur comprend deux parties (12, 14) ayant des bordures découpées respectives (20, 22) agencées pour délimiter une rangée d'ouvertures (46) de réception des extrémités (40) des tubes (42) d'une rangée (R).

9. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le collecteur comprend deux parties (12, 14) ayant des bordures découpées respectives (20, 22) et au moins une partie intermédiaire (48) ayant des bordures découpées analogues (20, 22) situées à l'opposé et agencées chacune pour coopérer avec une bordure découpée (20, 22) d'une des deux parties (12, 14), ce qui permet de délimiter au moins deux rangées d'ouvertures (46) de réception des extrémités (40) des tubes d'au moins deux rangées (R1, R2).

10. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le collecteur (10) et le couvercle (54) sont réalisés sous la forme de deux éléments séparés agencés pour être assemblés par brasage.

11. Echangeur de chaleur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le couvercle (54) comprend deux bords parallèles opposés (60) munis de moyens d'encliquetage (62) pour leur assemblage avec deux bords parallèles opposés (16, 18) du collecteur.

12. Echangeur de chaleur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le couvercle (54) comprend deux bords parallèles opposés (60) agencés pour délimiter deux gorges 15 parallèles (64) en vis-à-vis pour recevoir deux bords parallèles opposés (16, 18) du collecteur par coulissement.

13. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le collecteur et le couvercle sont réalisés sous la forme d'une seule pièce (100) par conformation d'une tôle métallique qui comporte une partie centrale (102) formant le couvercle et deux parties latérales formant les deux parties (12, 14) du collecteur.

14. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le collecteur et le couvercle sont réalisés sous la forme de deux pièces distinctes (84, 86), formant des demi-coquilles, obtenues chacune par conformation d'une tôle métallique, et comportant une partie (88, 90) formant sensiblement une moitié du couvercle et une partie formant une partie (12, 14) de collecteur.

15. Echangeur de chaleur selon la revendication 14, caractérisé en ce que les deux pièces distinctes (84, 86) ont des bordures respectives (92, 94, 96, 98) qui se chevauchent pour leur assemblage par brasage.

16. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le collecteur (10) et le couvercle (54) sont fermés par deux parois d'extrémité (78).

17. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un évaporateur pour fluide à haute pression et en ce que les tubes (42) sont des tubes plats limitant une pluralité de canaux parallèles (44) de circulation du fluide.

18. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un radiateur de chauffage.

19. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un radiateur de refroidissement.

20. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 20 16, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un condenseur.

21. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'un 25 refroidisseur d'air de suralimentation.

22. Procédé d'assemblage d'un échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: a) préparer un collecteur (10) comprenant au moins deux parties (12, 14, 48) présentant chacune une bordure découpée (20, 22) présentant des dents (24a, 24b, 26a, 26b; 66, 68) conformées pour délimiter deux à deux des fentes ouvertes 35 (28, 30) ; b) préparer au moins un faisceau comprenant au moins une rangée de tubes (42) ; c) rapprocher les bordures découpées (20, 22) des parties du collecteur en enserrant les tubes en sorte que les dents respectives (24a, 24b, 26a, 26b; 66, 68) des bordures découpées viennent en contact mutuel et que leurs fentes respectives (28, 30) délimitent deux à deux une ouverture (46) de réception d'un tube; et d) assembler par brasage les parties (12, 14, 48) du collecteur et les tubes (42).