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EP3519755B1 - Boîte collectrice de fluide pour échangeur de chaleur, échangeur de chaleur associé - Google Patents

Boîte collectrice de fluide pour échangeur de chaleur, échangeur de chaleur associé Download PDF

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Publication number
EP3519755B1
EP3519755B1 EP17787220.7A EP17787220A EP3519755B1 EP 3519755 B1 EP3519755 B1 EP 3519755B1 EP 17787220 A EP17787220 A EP 17787220A EP 3519755 B1 EP3519755 B1 EP 3519755B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
opening
cover
receptacle
header tank
openings
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
EP17787220.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3519755A1 (fr
Inventor
Jean-Baptiste CUILLIER
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 EP3519755A1 publication Critical patent/EP3519755A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3519755B1 publication Critical patent/EP3519755B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
    • 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
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F28F9/0256—Arrangements for coupling connectors with flow lines
    • 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
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0263—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by varying the geometry or cross-section of header box
    • 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
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • 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
    • F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements
    • F28F2275/122—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements by crimping, caulking or clinching

Definitions

  • the present application relates to a fluid collecting box for a heat exchanger, as well as a heat exchanger equipped with such a device, and more particularly in applications to heating, ventilation and/or air conditioning devices.
  • Some of these heat exchangers include a plurality of tubes allowing an exchange of thermal energy between a fluid flowing inside the tubes and a fluid flowing between the tubes.
  • the tubes are connected to collector boxes whose function is respectively to distribute or collect the fluid at the ends of the tubes, depending on whether the box is upstream or downstream of the heat exchanger.
  • Each collector box is fluidly connected to a thermal loop via one or more openings.
  • the collector box makes it possible to fluidly connect all the tubes by limiting the number of connections at the loop, which in particular makes it possible to limit the risk of leaks.
  • JP 2004 020104 discloses a collector box comprising the features of the preamble of claim 1.
  • the tubes are arranged so as to be parallel to each other, in order to promote heat exchange with their environment while optimizing their size. This implies that the openings present in the bottom of the collector box, intended to communicate fluidly with the tubes, are also aligned. This has the disadvantage of forcing the fluid to diffuse all along the box to ensure the supply of all the tubes. This divergent flow of the liquid in the upstream collector box imposes a turbulent flow on the fluid, leading to a loss of load as it passes through the collector box. We understand that the same phenomenon of pressure loss occurs when the fluid passes through the collector box Fluid collector box for heat exchanger, associated heat exchanger .
  • the present application relates to a fluid collecting box for a heat exchanger, as well as a heat exchanger equipped with such a device, and more particularly in applications to heating, ventilation and/or air conditioning devices.
  • Some of these heat exchangers include a plurality of tubes allowing an exchange of thermal energy between a fluid flowing inside the tubes and a fluid flowing between the tubes.
  • the tubes are connected to collector boxes whose function is respectively to distribute or collect the fluid at the ends of the tubes, depending on whether the box is upstream or downstream of the heat exchanger.
  • Each collector box is fluidly connected to a thermal loop via one or more openings.
  • the collector box makes it possible to fluidly connect all the tubes by limiting the number of connections at the loop, which in particular makes it possible to limit the risk of leaks.
  • the tubes are arranged so as to be parallel to each other, in order to promote heat exchange with their environment while optimizing their size. This implies that the openings present in the bottom of the collector box, intended to communicate fluidly with the tubes, are also aligned. This has the disadvantage of forcing the fluid to diffuse all along the box to ensure the supply of all the tubes. This divergent flow of the liquid in the upstream collector box imposes a turbulent flow on the fluid, leading to a loss of load as it passes through the collector box. We understand that the same phenomenon of pressure loss occurs when the fluid passes through the collector box swallows, due to its converging flow towards the opening connected to the thermal loop of the heating, ventilation and/or air conditioning device.
  • the present invention aims to remedy these drawbacks, by proposing a fluid collecting box for a heat exchanger limiting the phenomenon of pressure loss of a fluid passing through the box.
  • a fluid collecting box for a heat exchanger in particular in a heating, air conditioning and/or ventilation device of a motor vehicle, comprising a receptacle delimited by at least one side wall and a wall bottom comprising several first openings substantially aligned in a direction of elongation of the box.
  • a box according to the invention comprises a bottom and at least one side wall, preferably substantially normal to said bottom, so as to collect at said bottom, a refrigerant or heat transfer fluid according to the needs of the heat exchanger, said fluid being able to pass through the bottom wall via the first openings.
  • the receptacle In order to temporarily store the fluid in the box, the receptacle is closed by a cover comprising at least a second opening, for receiving a supply conduit capable of being connected to the box to communicate fluidly with the receptacle and further downstream the heat exchanger.
  • the invention is characterized in that at least one second opening of the cover has an elongated shape substantially in the direction of elongation, and in that this second opening is arranged opposite several first openings.
  • the collector box of the invention is such that the second opening is characterized by a ratio between its largest and its smallest dimension, at least greater than 1.5; we understand that the dimensions of the second opening can be adapted according to the dimensions and the number of first openings that we wish to be opposite the second opening.
  • opposite we mean a second opening revealing several first openings when we observe the interior of the collector box above the cover, this opposite arrangement allowing a linear or substantially linear flow of a fluid between said openings.
  • the collector box of the invention comprises a barrel arranged on the exterior face of the cover so as to surround the second opening, in order to facilitate the adjustment of a conduit to this second opening.
  • the barrel makes it easier to mount a fluid supply conduit on the cover by acting as a guide.
  • this barrel may have a height of between 0.8mm and 1.2mm.
  • ight we mean a dimension of the barrel along an axis normal or substantially normal to the external face of the cover.
  • the free end of at least one side wall and the cover are cold deformed to secure the cover to the receptacle, and it can be provided that the cover is crimped onto the receptacle by one or more ends of one or more side walls of the receptacle.
  • the present invention also relates to a conduit connected to a collector box described above, comprising an orifice of shape similar to a second opening of the cover, that is to say an elongated shape, in particular oblong or rectangular.
  • This conduit may include a collar surrounding the wall delimiting the orifice of the conduit, in a continuous or discontinuous manner, the collar being arranged to allow the conduit to be mounted on the box, in particular by crimping the collar with at least one side wall of the box, simultaneously with the cover, and this so that the conduit communicates fluidly with the interior of the collector box via the second opening.
  • the collar is held on the cover by one or more free ends of a side wall of the receptacle.
  • the collar is held on the cover by the free ends of two facing side walls.
  • the latter can have a wall thickness greater than the thickness of the wall of the conduit in the vicinity of the end which it extends substantially perpendicularly, so as to ensure better support of the conduit through the flange.
  • the present application also relates to a heating, ventilation and/or air conditioning device comprising at least one heat exchanger supplied with fluid by a supply conduit described above and connected to a collector box described above.
  • the first openings can be connected to tubes forming a bundle of a heat exchanger, and at least one second opening to this supply conduit of the heat exchanger.
  • the deformed side walls of the receptacle to fix the cover in relation to the collector box also allow the fixing of the conduit, via its flange in relation to this same collector box.
  • the receptacle by one or more ends of one or more side walls of the receptacle.
  • the present invention also relates to an assembly of a conduit and a collector box described above, comprising an orifice of shape similar to a second opening of the cover, that is to say an elongated shape, in particular oblong or rectangular.
  • This conduit may include a collar surrounding the wall delimiting the orifice of the conduit, in a continuous or discontinuous manner, the collar being arranged to allow the conduit to be mounted on the box, in particular by crimping the collar with at least one side wall of the box, simultaneously with the cover, and this so that the conduit communicates fluidly with the interior of the collector box via the second opening.
  • the collar is held on the cover by one or more free ends of a side wall of the receptacle.
  • the collar is held on the cover by the free ends of two facing side walls.
  • the latter can have a wall thickness greater than the thickness of the wall of the conduit in the vicinity of the end which it extends substantially perpendicularly, so as to ensure better support of the conduit through the flange.
  • the present application also relates to a heating, ventilation and/or air conditioning device comprising at least one heat exchanger supplied with fluid by an assembly described above.
  • the first openings can be connected to tubes forming a bundle of a heat exchanger, and at least one second opening to this supply conduit of the heat exchanger.
  • the deformed side walls of the receptacle to fix the cover in relation to the collector box also allow the fixing of the conduit, via its flange in relation to this same collector box.
  • a collector box 1 comprises at least one receptacle 2 delimited by a bottom wall 4 and two side walls 6 extending substantially perpendicularly two opposite edges of this bottom wall, so as to form a substantially U-shaped cavity.
  • the latter also comprises a cover 8 brought to be arranged substantially parallel to the bottom wall and which will be described in more detail below, and two end walls 10 which are extend transversely to the bottom and side walls.
  • the collector box is connected, within a thermal loop, in a heating, ventilation and/or air conditioning device, via connection pipes made integral with connection elements carried by this box, and in particular via a conduit. supply 12 of a first fluid as illustrated in the Figure 4 and which will be detailed in more detail below.
  • a first fluid is brought via the supply conduit 12 upstream of the box collector, to be poured into the receptacle 2 which forms a distribution chamber for this fluid.
  • the fluid is then distributed between different exchange tubes 14 allowing, in a heat exchange chamber not shown, to facilitate the heat exchange with a second fluid circulating along these exchange tubes.
  • the receptacle is made from materials impervious to the fluid that it must accommodate.
  • the thicknesses of the bottom and side walls are chosen so as to resist the pressure of the fluid present in the box.
  • the collector box 1 may include a plurality of receptacles 2 aligned in the direction of extension of the box, corresponding to the axis AA visible on the figures 2 and 3 , each receptacle 2 being closed transversely by end walls 16, which can take the form of a transverse closing wall of the box for the receptacles arranged at the ends of this box, or the shape of a transverse separation wall (as visible on the figure 1 ) between two consecutive receptacles.
  • the cover 8 closes the receptacle 2 at the level of the free ends of the side walls 6, that is to say the ends opposite the bottom wall 4.
  • the cover can be made from the same materials as the side walls and the bottom wall of the box, such as for example from metal or a polymer-based compound.
  • the cover 8 is fixed to the side walls 6 by a known technique of assembling sheets by cold deformation, namely here by crimping the side walls with the cover. In order to facilitate these operations, the cover can rest on lugs 18 arranged projecting from the side walls towards the inside of the receptacle. According to the invention, it should be noted that the cold deformation operation making it possible to secure the cover 8 to the side walls 6 also allows the fixing of the supply conduit 12 of the first fluid to the collector box 1, such that will be detailed below.
  • the collector box has a plurality of openings to allow the fixing of tubes allowing the circulation of fluid through the receptacle(s) 2.
  • These openings consist of, on the one hand, first openings 20 passing through the bottom wall 4 of the receptacle 2 to allow a fluid to exit the collector box and a second opening 22 made in the cover to allow the passage of a fluid from the outside to the inside of the box, this second opening 22 having according to the invention a specific shape, here oblong, in order to be opposite a plurality of first openings 20, which here are of circular shape.
  • the elongated shape of the second opening will be characterized by a ratio, between its largest and its smallest dimension, at least greater than 1.5.
  • this makes it possible to arrange a second opening 22, through which the first fluid enters the receptacle, facing a plurality of first openings 20, through which the first fluid leaves the receptacle. The flow of the first fluid through the receptacle is thus subject to fewer disturbances and suffers fewer pressure losses.
  • the first and second openings are aligned along the same axis AA visible on the Figure 3 and the second oblong-shaped opening 22 is arranged so that its largest dimension, or length, coincides with the axis AA. Furthermore, the width of the second opening 22 is equal to or greater than the diameter of the first openings 20, or the diameter of the largest of the first openings if these have different dimensions, so that the entire plurality of first openings openings 20 facing the second opening 22 are directly accessible from this second opening 22.
  • the dimensions of the second opening 22 depend on the dimensions of the first openings 20 and their spacing.
  • the first openings 20 have a diameter of 5 mm and are spaced apart from each other, along the axis AA, by 3 mm, while the length and width of the second opening 22 are respectively equal to or greater at 25mm and 10mm.
  • the first fluid entering the distribution chamber formed by the collector box can be evacuated via the first openings 20 with a predominantly linear flow, that is to say with a minimum of disturbance of the flow (the indirect flow being represented by the two curved arrows Fi at the ends of the direct flow Fi visible on the figure 1 ).
  • the cover 8 comprises on its upper face, facing away from the receptacle, a barrel 24 positioned around the second opening 22. It is therefore understood that the barrel also has a shape elongated in the direction of elongation AA of the collector box, and here an oblong shape, as is particularly visible on the Figure 3 .
  • this conduit has, still at this proximal end 26, a collar 28, extending substantially perpendicularly from the wall of the conduit at this proximal end, and surrounding the opening of the conduit.
  • This collar here continuous, but which could be discontinuous without departing from the context of the invention, is arranged to allow the crimping of the conduit on the cover during the operation of crimping the cover on the collector box.
  • the conduit communicates fluidly with the distribution chamber via the second opening 22 of the collector box.
  • This cold material deformation operation to lock the collar 28 and therefore the supply conduit 12 in position relative to the collector box 1 is carried out when the conduit 12 is perfectly in place facing the second opening 22.
  • the barrel 24 makes it possible to align the opening provided at the proximal end 26 of the conduit 12 with the second opening 22, by fitting, or at least by guiding the conduit around the barrel.
  • the thickness of the collar 28 is greater than the thickness of the conduit, at least in the proximal end zone which the collar extends substantially perpendicularly.
  • the preceding description clearly explains how the invention makes it possible to achieve the objectives it has set for itself and in particular to propose a collector box in a ventilation, heating and/or air conditioning device which is particularly easy to assemble and which allows distribution of the fluid through the collector box minimizing pressure losses.
  • the second opening made on the cover of the collector to cooperate with a supply pipe and facilitate the passage of the fluid through a distribution chamber of the collector box towards a plurality of tubes, or of specific dimensions to be opposite a plurality of these tubes, in order to increase the linearity of flow of this fluid and to reduce the pressure losses which would result from a linear flow.

Landscapes

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Description

  • La présente demande concerne une boîte collectrice de fluide pour un échangeur de chaleur, ainsi qu'un échangeur de chaleur équipé d'un tel dispositif, et plus particulièrement dans des applications à des dispositifs de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation.
  • Plusieurs types d'échangeurs de chaleur existent, leurs rôles étant systématiquement de mettre à proximité un premier fluide et un deuxième fluide à différentes pressions et températures, que ce soit à des fins de réaliser un réchauffement de l'air amené à être soufflé dans l'habitacle, ou bien par exemple un refroidissement d'un fluide moteur.
  • Certains de ces échangeurs de chaleur comprennent une pluralité de tubes permettant un échange d'énergie thermique entre un fluide s'écoulant à l'intérieur des tubes et un fluide s'écoulant entre les tubes. Les tubes sont connectés à des boîtes collectrices dont la fonction est respectivement de distribuer ou de recueillir le fluide aux extrémités des tubes, selon que la boîte soit en amont ou en aval de l'échangeur de chaleur.
  • Chaque boîte collectrice est connectée fluidiquement à une boucle de thermique par l'intermédiaire d'une ou plusieurs ouvertures. Ainsi, de façon avantageuse, la boîte collectrice permet de connecter fluidiquement tous les tubes en limitant le nombre de connexion au niveau de la boucle, ce qui permet notamment de limiter le risque de fuites. JP 2004 020104 divulgue une boîte collectrice comportant les caractéristiques du préambule de la revendication 1.
  • Les tubes sont agencés de sorte à être parallèles entre eux, afin de favoriser les échanges thermiques avec leur environnement tout en optimisant leur encombrement. Cela implique que les ouvertures présentes dans le fond de la boîte collectrice, vouées à communiquer fluidiquement avec les tubes, soient également alignées. Cela a pour inconvénient d'imposer au fluide de se diffuser tout le long de la boîte pour assurer l'alimentation de tous les tubes. Cet écoulement divergent du liquide dans la boîte collectrice amont impose au fluide un écoulement turbulent, entraînant une perte de charges lors de son passage dans la boîte collectrice. On comprend que le même phénomène de perte de charge se produit lorsque le fluide traverse la boîte collectrice Boîte collectrice de fluide pour échangeur de chaleur, échangeur de chaleur associé.
  • La présente demande concerne une boîte collectrice de fluide pour un échangeur de chaleur, ainsi qu'un échangeur de chaleur équipé d'un tel dispositif, et plus particulièrement dans des applications à des dispositifs de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation.
  • Plusieurs types d'échangeurs de chaleur existent, leurs rôles étant systématiquement de mettre à proximité un premier fluide et un deuxième fluide à différentes pressions et températures, que ce soit à des fins de réaliser un réchauffement de l'air amené à être soufflé dans l'habitacle, ou bien par exemple un refroidissement d'un fluide moteur. L'exemple de document d'art antérieur est [ FR 3007515A1 ].
  • Certains de ces échangeurs de chaleur comprennent une pluralité de tubes permettant un échange d'énergie thermique entre un fluide s'écoulant à l'intérieur des tubes et un fluide s'écoulant entre les tubes. Les tubes sont connectés à des boîtes collectrices dont la fonction est respectivement de distribuer ou de recueillir le fluide aux extrémités des tubes, selon que la boîte soit en amont ou en aval de l'échangeur de chaleur.
  • Chaque boîte collectrice est connectée fluidiquement à une boucle de thermique par l'intermédiaire d'une ou plusieurs ouvertures. Ainsi, de façon avantageuse, la boîte collectrice permet de connecter fluidiquement tous les tubes en limitant le nombre de connexion au niveau de la boucle, ce qui permet notamment de limiter le risque de fuites.
  • Les tubes sont agencés de sorte à être parallèles entre eux, afin de favoriser les échanges thermiques avec leur environnement tout en optimisant leur encombrement. Cela implique que les ouvertures présentes dans le fond de la boîte collectrice, vouées à communiquer fluidiquement avec les tubes, soient également alignées. Cela a pour inconvénient d'imposer au fluide de se diffuser tout le long de la boîte pour assurer l'alimentation de tous les tubes. Cet écoulement divergent du liquide dans la boîte collectrice amont impose au fluide un écoulement turbulent, entraînant une perte de charges lors de son passage dans la boîte collectrice. On comprend que le même phénomène de perte de charge se produit lorsque le fluide traverse la boîte collectrice avale, en raison de son écoulement convergent vers l'ouverture reliée à la boucle thermique du dispositif de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation.
  • La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, en proposant une boîte collectrice de fluide pour un échangeur thermique limitant le phénomène de perte de charges d'un fluide traversant la boîte.
  • Dans ce contexte, la présente invention propose une boîte collectrice de fluide pour un échangeur de chaleur, notamment dans un dispositif de chauffage, de climatisation et/ou de ventilation de véhicule automobile, comprenant un réceptacle délimité par au moins une paroi latérale et une paroi de fond comportant plusieurs premières ouvertures sensiblement alignées selon une direction d'allongement de la boite. Autrement dit, une boîte selon l'invention comprend un fond et au moins une paroi latérale, de préférence sensiblement normale audit fond, de manière à recueillir au niveau dudit fond, un fluide réfrigérant ou caloporteur selon les besoins de l'échangeur thermique, ledit fluide étant apte à traverser la paroi de fond par l'intermédiaire des premières ouvertures.
  • Afin de stocker de façon provisoire le fluide dans la boîte, le réceptacle est fermé par un couvercle comportant au moins une deuxième ouverture, pour la réception d'un conduit d'alimentation apte à être connecté à la boîte pour communiquer fluidiquement avec le réceptacle et plus en aval l'échangeur thermique.
  • L'invention se caractérise en ce qu'au moins une deuxième ouverture du couvercle a une forme allongée sensiblement selon la direction d'allongement, et en ce que cette deuxième ouverture est agencée en vis-à-vis de plusieurs premières ouvertures. Ainsi, on étend la surface d'entrée du fluide dans le réceptacle et on étale la distribution de ce fluide, de sorte que l'on permet un écoulement sensiblement linéaire de ce fluide à travers la boite collectrice, entre une deuxième ouverture et plusieurs premières ouvertures, et que l'on limite ainsi au niveau du fluide le phénomène de perte de charges décrit ci-dessus.
  • Par les termes « forme allongée », on entend une ouverture comprenant au moins deux dimensions de valeurs différentes, dont la plus grande dimension définit la direction de cette forme allongée. Par ailleurs, la boîte collectrice de l'invention est telle que la deuxième ouverture se caractérise par un rapport entre sa plus grande et sa plus petite dimension, au moins supérieur à 1,5 ; on comprend que les dimensions de la deuxième ouverture peuvent être adaptées en fonction des dimensions et du nombre de premières ouvertures que l'on souhaite être en vis-à-vis de la deuxième ouverture. Par les termes « en vis-à-vis », on entend une deuxième ouverture laissant apparaitre plusieurs premières ouvertures lorsque l'on observe l'intérieur de la boite collectrice au-dessus du couvercle, cet agencement en vis-à-vis permettant un écoulement linéaire ou sensiblement linéaire d'un fluide entre lesdites ouvertures.
  • Enfin, la boîte collectrice de l'invention comporte un fût agencé sur la face extérieure du couvercle de sorte à entourer la deuxième ouverture, afin de faciliter l'ajustement d'un conduit sur cette deuxième ouverture. En d'autres termes, le fût permet de faciliter le montage d'un conduit d'alimentation de fluide sur le couvercle en jouant le rôle de guide. Ce fût pourra dans ce contexte présenter une hauteur comprise entre 0,8mm et 1,2mm. Par le terme «hauteur », on entend une dimension du fût selon un axe normal ou sensiblement normal à la face externe du couvercle.
  • Selon plusieurs caractéristiques, prises seules ou en combinaison, relatives aux dimensions et à la forme de cette deuxième ouverture, on pourra prévoir que :
    • la plus grande dimension de cette deuxième ouverture est supérieure à la somme de la dimension d'une première ouverture selon la direction d'allongement et de la distance séparant deux premières ouvertures successives ; ainsi, la deuxième ouverture est au moins partiellement en vis-à-vis de deux premières ouvertures quelle que soit sa position le long de la direction d'allongement, et le fluide peut s'écouler de façon linéaire entre cette deuxième ouverture et ces au moins deux premières ouvertures ;
    • la deuxième ouverture est disposée en vis-à-vis d'au moins trois premières ouvertures ;
    • la deuxième ouverture présente avantageusement une forme oblongue ou une forme rectangulaire, et l'on peut prévoir de façon similaire que les premières ouvertures aient également une forme allongée, oblongue ou rectangulaire, dès lors que la deuxième ouverture présente une dimension selon la direction d'allongement suffisamment grande pour couvrir une pluralité de premières ouvertures.
  • Selon une autre série de caractéristiques, on pourra prévoir que l'extrémité libre d'au moins une paroi latérale et le couvercle sont déformés à froid pour réaliser la fixation du couvercle sur le réceptacle, et on pourra prévoir que le couvercle est serti sur le réceptacle par une ou plusieurs extrémités d'une ou de plusieurs parois latérales du réceptacle.
  • La présente invention porte également sur un conduit connecté à une boîte collectrice décrite ci-dessus, comprenant un orifice de forme semblable à une deuxième ouverture du couvercle, c'est-à-dire une forme allongée, notamment oblongue ou rectangulaire.
  • Ce conduit peut comporter une collerette entourant la paroi délimitant l'orifice du conduit, de façon continue ou discontinue, la collerette étant agencée pour permettre le montage du conduit sur la boite, notamment par sertissage de la collerette avec au moins une paroi latérale de la boite, simultanément avec le couvercle, et ceci afin que le conduit communique fluidiquement avec l'intérieur de la boîte collectrice via la deuxième ouverture.
  • On peut ainsi prévoir qu'au moins une partie de la collerette est maintenue sur le couvercle par une ou plusieurs extrémités libres d'une paroi latérale du réceptacle. De préférence, afin d'assurer un meilleur maintien, la collerette est maintenue sur le couvercle par les extrémités libres de deux parois latérales en vis-à-vis.
  • Selon une caractéristique propre au conduit et à la collerette, celle-ci peut présenter une épaisseur de paroi supérieure à l'épaisseur de la paroi du conduit au voisinage de l'extrémité qu'elle prolonge sensiblement perpendiculairement, de manière à assurer un meilleur maintien du conduit par la collerette.
  • La présente demande concerne également un dispositif de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation comprenant au moins un échangeur thermique alimenté en fluide par un conduit d'alimentation décrit ci-dessus et connecté à une boîte de collectrice décrite ci-dessus. A titre d'exemple, les premières ouvertures peuvent être connectées à des tubes formant faisceau d'un échangeur thermique, et au moins une deuxième ouverture à ce conduit d'alimentation de l'échangeur thermique.
  • Selon une caractéristique de ce dispositif de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation, on pourra prévoir que les parois latérales déformées du réceptacle pour fixer le couvercle par rapport à la boite collectrice permettent également la fixation du conduit, via sa collerette par rapport à cette même boite collectrice.
    le réceptacle par une ou plusieurs extrémités d'une ou de plusieurs parois latérales du réceptacle.
  • La présente invention porte également sur un assemblage d'un conduit et d'une boîte collectrice décrite ci-dessus, comprenant un orifice de forme semblable à une deuxième ouverture du couvercle, c'est-à-dire une forme allongée, notamment oblongue ou rectangulaire.
  • Ce conduit peut comporter une collerette entourant la paroi délimitant l'orifice du conduit, de façon continue ou discontinue, la collerette étant agencée pour permettre le montage du conduit sur la boite, notamment par sertissage de la collerette avec au moins une paroi latérale de la boite, simultanément avec le couvercle, et ceci afin que le conduit communique fluidiquement avec l'intérieur de la boîte collectrice via la deuxième ouverture.
  • On peut ainsi prévoir qu'au moins une partie de la collerette est maintenue sur le couvercle par une ou plusieurs extrémités libres d'une paroi latérale du réceptacle. De préférence, afin d'assurer un meilleur maintien, la collerette est maintenue sur le couvercle par les extrémités libres de deux parois latérales en vis-à-vis.
  • Selon une caractéristique propre au conduit et à la collerette, celle-ci peut présenter une épaisseur de paroi supérieure à l'épaisseur de la paroi du conduit au voisinage de l'extrémité qu'elle prolonge sensiblement perpendiculairement, de manière à assurer un meilleur maintien du conduit par la collerette.
  • La présente demande concerne également un dispositif de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation comprenant au moins un échangeur thermique alimenté en fluide par un assemblage décrite ci-dessus. A titre d'exemple, les premières ouvertures peuvent être connectées à des tubes formant faisceau d'un échangeur thermique, et au moins une deuxième ouverture à ce conduit d'alimentation de l'échangeur thermique.
  • Selon une caractéristique de ce dispositif de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation, on pourra prévoir que les parois latérales déformées du réceptacle pour fixer le couvercle par rapport à la boite collectrice permettent également la fixation du conduit, via sa collerette par rapport à cette même boite collectrice.
  • Bien entendu, les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
  • Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus ainsi que d'autres, apparaîtrons plus clairement à la lecture ci-dessous de la description détaillée d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés suivants :
    • la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un mode de réalisation d'une boîte collectrice selon l'invention ;
    • la figure 2 est une vue schématique de dessus de la boite collectrice illustré sur la figure 1 ;
    • la figure 3 est une vue en coupe selon le plan de coupe III-III illustré sur la figure 1 ; et
    • la figure 4 est une vue en perspective d'un mode de réalisation du conduit d'alimentation apte à coopérer avec la boite collectrice et visible sur les figure 1 et 2.
  • Une boîte collectrice 1 selon l'invention comprend au moins un réceptacle 2 délimité par une paroi de fond 4 et deux parois latérales 6 prolongeant sensiblement perpendiculairement deux bords opposés de cette paroi de fond, de sorte à former une cavité sensiblement en forme de U. Afin de contenir un fluide dans la boîte collectrice, celle-ci comprend également un couvercle 8 amené à être disposé sensiblement parallèlement à la paroi de fond et qui sera décrit plus en détails ci-après, et deux parois d'extrémité 10 qui s'étendent transversalement aux parois de fond et latérales. La boîte collectrice est raccordée, au sein d'une boucle thermique, dans un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation, via des tuyaux de raccordement rendus solidaires d'éléments de connexion portés par cette boîte, et notamment via un conduit d'alimentation 12 d'un premier fluide tel qu'illustré sur la figure 4 et qui sera détaillé plus en détails ci-après.
  • Dans le cadre de l'application de la boîte collectrice à un échangeur de chaleur, un premier fluide est amené par le conduit d'alimentation 12 en amont de la boîte collectrice, pour être déversé dans le réceptacle 2 qui forme une chambre de répartition de ce fluide. Le fluide est ensuite réparti entre différents tubes d'échange 14 permettant, dans une chambre d'échange thermique non représentée, de faciliter l'échange thermique avec un deuxième fluide circulant le long de ces tubes d'échanges. On comprend que dans ce contexte, le réceptacle est réalisé à partir de matériaux étanches au fluide qu'il doit accueillir. De même, les épaisseurs des parois de fond et latérales sont choisies de manière à résister à la pression du fluide présent dans la boîte.
  • La boîte collectrice 1 peut comporter une pluralité de réceptacles 2 alignés dans la direction d'allongement de la boîte, correspondant à l'axe A-A visible sur les figures 2 et 3, chaque réceptacle 2 étant fermé transversalement par des parois d'extrémité 16, qui peuvent prendre la forme d'une paroi de fermeture transversale de la boîte pour les réceptacles agencés aux extrémités de cette boîte, ou la forme d'une paroi de séparation transversale (tel que visible sur la figure 1) entre deux réceptacles consécutifs.
  • Le couvercle 8 ferme le réceptacle 2 au niveau des extrémités libres des parois latérales 6, c'est-à-dire les extrémités opposées à la paroi de fond 4. Le couvercle peut être réalisé à partir des mêmes matériaux que les parois latérales et la paroi de fond de la boîte, comme par exemple à partir de métal ou d'un composé à base de polymères.
  • Le couvercle 8 est fixé sur les parois latérales 6 par une technique connue d'assemblage de tôles par déformation à froid, à savoir ici par un sertissage des parois latérales avec le couvercle. Afin de faciliter ces opérations, le couvercle peut reposer sur des pattes 18 agencées en saillie des parois latérales vers l'intérieur du réceptacle. Selon l'invention, il convient de noter que l'opération de déformation à froid permettant de solidariser le couvercle 8 aux parois latérales 6 permet en outre la fixation du conduit d'alimentation 12 du premier fluide à la boîte collectrice 1, tel que cela sera détaillé ci-après.
  • La boîte collectrice présente une pluralité d'ouvertures pour permettre la fixation de tubes permettant la circulation de fluide à travers le ou les réceptacles 2. Ces ouvertures consistent en, d'une part, des premières ouvertures 20 traversant la paroi de fond 4 du réceptacle 2 pour permettent à un fluide de sortir de la boîte collectrice et une deuxième ouverture 22 réalisée dans le couvercle pour permettre le passage d'un fluide de l'extérieur vers l'intérieur de la boîte, cette deuxième ouverture 22 présentant selon l'invention une forme spécifique, ici oblongue, afin d'être en vis-à-vis d'une pluralité de premières ouvertures 20, qui sont ici de forme circulaire.
  • Notamment, on caractérisera la forme allongée de la deuxième ouverture par un rapport, entre sa plus grande et sa plus petite dimension, au moins supérieur à 1,5. Tel que cela vient d'être précisé, cela permet d'aménager une deuxième ouverture 22, par laquelle le premier fluide pénètre dans le réceptacle, en regard d'une pluralité de premières ouvertures 20, par lesquelles le premier fluide quitte le réceptacle. Le flux du premier fluide à travers le réceptacle est ainsi sujet à moins de perturbations et subit moins de pertes de charge.
  • Les premières et deuxième ouvertures sont alignées selon un même axe A-A visible sur la figure 3 et la deuxième ouverture de forme oblongue 22 est agencée de sorte que sa plus grande dimension, ou longueur, soit confondue avec l'axe A-A. Par ailleurs, la largeur de la deuxième ouverture 22 est égale ou supérieure au diamètre des premières ouvertures 20, ou au diamètre de la plus grande des premières ouvertures si celles-ci présentent des dimensions différentes, de sorte que la totalité de la pluralité des premières ouvertures 20 en vis-à-vis de la deuxième ouverture 22 est directement accessible depuis cette deuxième ouverture 22. En d'autres termes, la pluralité des premières ouvertures 20 en vis-à-vis de la deuxième ouverture 22, ici au nombre de trois (visibles sur la figure 4), est inscrit dans un volume s'étendant du couvercle à la paroi de fond, perpendiculairement au couvercle et/ou à la paroi de fond, et ayant pour section la forme oblongue de la deuxième ouverture. On comprend que les dimensions de la deuxième ouverture 22 dépendent des dimensions des premières ouvertures 20 et de leur espacement. Selon le présent exemple, les premières ouvertures 20 ont un diamètre de 5 mm et sont espacées entre elles, le long de l'axe A-A, de 3 mm, tandis que la longueur et la largeur de la deuxième ouverture 22 sont respectivement égales ou supérieures à 25mm et 10mm.
  • Dans ce contexte de l'invention, où la forme allongée de la deuxième ouverture 22 permet de recouvrir une pluralité de premières ouvertures 20, on comprend que le premier fluide pénétrant dans la chambre de répartition que forme la boîte collectrice peut être évacué via les premières ouvertures 20 avec un écoulement majoritairement linéaire, c'est-à-dire avec un minimum de perturbation du flux (le flux indirect étant représenté par les deux flèches Fi courbées aux extrémités du flux direct Fi visible sur la figure 1).
  • On comprend que cette caractéristique peut être obtenue avec une pluralité de formes, comme des formes oblongues, rectangulaires, dès lors que la dimension selon la direction d'allongement de la boîte permet le recouvrement de plusieurs premières ouvertures par la deuxième ouverture.
  • Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le couvercle 8 comporte sur sa face supérieure, tournée à l'opposé du réceptacle, un fût 24 positionné autour de la deuxième ouverture 22. On comprend donc que le fût présente lui aussi une forme allongée selon la direction d'allongement A-A de la boite collectrice, et ici une forme oblongue, tel que cela est particulièrement visible sur la figure 3.
  • On va maintenant décrire le conduit d'alimentation 12 connecté à une boîte collectrice 1 décrite ci-dessus, particulier en ce qu'il présente à son extrémité proximale 26, c'est-à-dire l'extrémité amenée à être rendue solidaire de la boite collectrice, une ouverture de forme semblable à une deuxième ouverture du couvercle, c'est-à-dire de forme allongée, ici oblongue.
  • Par ailleurs, ce conduit présente, toujours à cette extrémité proximale 26, une collerette 28, prolongeant sensiblement perpendiculairement la paroi du conduit à cette extrémité proximale, et entourant l'ouverture du conduit. Cette collerette, ici continue, mais qui pourrait être discontinue sans sortir du contexte de l'invention, est agencée pour permettre le sertissage du conduit sur le couvercle lors de l'opération de sertissage du couvercle sur la boîte collectrice. Ainsi fixé, le conduit communique fluidiquement avec la chambre de répartition via la deuxième ouverture 22 de la boîte collectrice.
  • On a représenté de façon schématique sur la figure 3 le recouvrement de la collerette 28 par deux bords rabattus 30, de manière à l'emprisonner entre la face supérieure du couvercle et les bords rabattus 30 des parois latérales 6 de la boite.
  • Cette opération de déformation de matière à froid pour boquer en position la collerette 28 et donc le conduit d'alimentation 12 par rapport à la boite collectrice 1 est réalisée lorsque le conduit 12 est parfaitement en place en regard de la deuxième ouverture 22. Le fût 24 permet d'aligner l'ouverture aménagée à l'extrémité proximale 26 du conduit 12 avec la deuxième ouverture 22, par emmanchement, ou au moins par guidage du conduit autour du fût.
  • On pourra prévoir que l'épaisseur de la collerette 28 est supérieure à l'épaisseur du conduit, au moins dans la zone d'extrémité proximale que la collerette prolonge sensiblement perpendiculairement. On comprend que cela permet d'assurer un meilleur maintien du conduit sur la boîte collectrice via la sur épaisseur de la collerette, sans que l'ensemble du conduit soit surdimensionné, ce qui évite un surcoût et un surpoids.
  • On pourrait prévoir que seule une extrémité libre d'une paroi latérale est déformée pour venir recouvrir la collerette lorsque le conduit d'alimentation est en position, mais dans le mode de réalisation préféré, afin d'assurer un meilleur maintien, la collerette est maintenue sur le couvercle par les extrémités de deux parois latérales en vis-à-vis.
  • La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixés et notamment de proposer une boite collectrice dans un dispositif de ventilation, chauffage et/ou climatisation qui soit particulièrement facile à monter et qui permette une distribution du fluide à travers la boîte collectrice minimisant les pertes de charge. Il est particulièrement intéressant selon l'invention que la deuxième ouverture réalisée sur le couvercle du collecteur, pour coopérer avec un tuyau d'alimentation et faciliter le passage du fluide à travers une chambre de répartition de la boite collectrice en direction d'une pluralité de tubes, soit de dimensions spécifiques pour être en vis-à-vis d'une pluralité de ces tubes, afin d'augmenter la linéarité d'écoulement de ce fluide et de diminuer les pertes de charge qui résulteraient d'un écoulement linéaire.
  • Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier aux structures de la boite collectrice et du conduit associé, dès lors que l'on permet d'assurer un écoulement du fluide linéaire par la mise en regard d'une pluralité de tubes d'évacuation d'un fluide en aval d'une chambre de répartition avec un conduit d'alimentation de ce fluide en amont de la chambre de répartition.

Claims (12)

  1. Boîte collectrice (1) de fluide pour un échangeur de chaleur comprenant un réceptacle (2) délimité par au moins une paroi latérale (6) et une paroi de fond (4) comportant plusieurs premières ouvertures (20) sensiblement alignées selon une direction d'allongement de la boite (A-A), le réceptacle étant fermé par un couvercle (8) comportant au moins une deuxième ouverture (22) de réception d'un conduit d'alimentation en vis-à-vis de plusieurs premières ouvertures (20), dans laquelle ladite deuxième ouverture (22) a une forme allongée présentant une plus grande dimension selon la direction d'allongement de la boite (A-A)) et ladite deuxième ouverture présentant un rapport entre sa plus grande et sa plus petite dimension au moins supérieur à 1,5, caractérisée en ce qu'elle comporte un fût (24) agencé en saillie de la face extérieure du couvercle (8) pour entourer ladite deuxième ouverture (26).
  2. Boîte collectrice selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plus grande dimension de ladite deuxième ouverture (22) est supérieure à la distance séparant deux premières ouvertures (20) successives, agencées en vis-à-vis de ladite deuxième ouverture.
  3. Boîte collectrice selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite deuxième ouverture (22) est disposée en vis-à-vis d'au moins trois premières ouvertures (20).
  4. Boîte collectrice selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite deuxième ouverture (22) présente une forme oblongue.
  5. Boîte collectrice selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité libre d'au moins une paroi latérale (6) et le couvercle (8) sont déformés à froid pour réaliser la fixation du couvercle sur le réceptacle (2).
  6. Boîte collectrice selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le couvercle (8) est serti sur le réceptacle (2) par une ou plusieurs extrémités d'une ou de plusieurs parois latérales (6) du réceptacle.
  7. Assemblage d'un conduit (12) et d'une boîte collectrice (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend à une extrémité proximale (26) un orifice de forme allongée semblable à la forme de ladite deuxième ouverture (22) formée dans le couvercle (8).
  8. Assemblage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend une collerette (28) entourant au moins partiellement ledit orifice, agencée pour permettre le montage dudit conduit sur le couvercle (8) de la boîte collectrice.
  9. Assemblage selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au moins une partie de la collerette (28) est maintenue sur le couvercle (8) par une ou plusieurs extrémités d'une paroi latérale (6) du réceptacle (2) déformée à froid.
  10. Assemblage d'alimentation selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la collerette (28) a une épaisseur de paroi supérieure à l'épaisseur de la paroi du conduit (12) au voisinage de l'extrémité proximale (26) qu'elle prolonge.
  11. Dispositif de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation comprenant au moins un assemblage selon l'une des revendications 7 à 10 connecté à une boîte collectrice (1) selon l'une des revendications 1 à 6.
  12. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les parois latérales (6) déformées du réceptacle (2) fixent par rapport à la boite collectrice à la fois le couvercle (8) et la collerette (28) du conduit (12).
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