EP0514248A1 - Echangeur de chaleur muni d'une boîte à fluide tubulaire à cloisons transversales, et procédé pour sa réalisation - Google Patents

Echangeur de chaleur muni d'une boîte à fluide tubulaire à cloisons transversales, et procédé pour sa réalisation Download PDF

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EP0514248A1
EP0514248A1 EP92401283A EP92401283A EP0514248A1 EP 0514248 A1 EP0514248 A1 EP 0514248A1 EP 92401283 A EP92401283 A EP 92401283A EP 92401283 A EP92401283 A EP 92401283A EP 0514248 A1 EP0514248 A1 EP 0514248A1
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partition
fluid box
deformation
tubes
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49398—Muffler, manifold or exhaust pipe making

Definitions

  • the invention relates to heat exchangers of the type comprising at least one fluid box with tubular walls, separated into compartments by at least one transverse partition, and a multiplicity of parallel tubes, each communicating with a compartment of the fluid box by a opening of said tubular wall.
  • the object of the invention is to remedy these drawbacks.
  • the invention relates to a method for producing a heat exchanger as defined in the introduction, in which each partition is introduced into the tubular wall, by an open end thereof, to bring it to the place that it must occupy, and the tubular wall is deformed on either side of the partition to immobilize the latter.
  • the ends of the tubular wall can in particular be closed by additional transverse partitions which are also immobilized by deformation of the tubular wall.
  • the tubular wall is brazed to the partition and / or to the tubes in a sealed manner to the fluid which must circulate in the exchanger, this brazing being able in particular to be carried out by melting a fusible metal coating provided on at least one of the parts to be brazed.
  • the tubular wall has, before deformation, an irregular internal profile surrounding the partition at a distance over a substantial fraction of its perimeter
  • the tubular wall is formed by a rolled sheet whose opposite edges are linked, in particular welded, according to a generatrix of the wall, by forming a bead inwards.
  • the invention also relates to a heat exchanger as can be obtained by the process defined above, comprising at least one fluid box separated into compartments by at least one transverse partition, and a multiplicity of parallel tubes, communicating each with a compartment of the fluid box through an opening thereof, the fluid box comprising a tubular wall pierced by said openings and surrounding the edge of the partition, and deformed on either side thereof for immobilize it.
  • the illustrated heat exchanger intended in particular to serve as a condenser in an air conditioning installation of the passenger compartment of a motor vehicle, comprises a fluid box 1 formed by a tubular wall 2 having a multiplicity of openings 3 in each which engages a tube 4 whose cross section is elongated in the transverse direction of the fluid box, the tubes 4 being mutually parallel and perpendicular to the longitudinal direction of the fluid box.
  • One end 5 of each of the tubes 4 is located inside the fluid box 1, the opposite end may be inside another fluid box not shown, similar to the fluid box 1 and extending parallel to it.
  • Dividers 6 constituted by strips of metal sheet curved in the form of a sinusoid are placed in the gaps between the tubes 4 to come into thermal contact with them.
  • tubular wall 2 is pressed towards the inside of the fluid box around the openings 3, forming craters 7 facing outwards.
  • partitions extend transversely inside the fluid box, namely two end partitions 8a and 8b (collectively designated by the reference 8) cooperating with the tubular wall 2 to delimit the interior space of the fluid box, and intermediate partitions 9a, 9b (collectively designated by the reference 9) dividing this interior space into different compartments 10a, 10b, 10c, 10d (the references 10b and 10c correspond to two different compartments or to the same compartment according to whether or not there is at least one other partition, not shown, between the partitions 9a and 9b).
  • Each of the partitions 8 and 9 is immobilized in its place by deformations 11 of the tubular wall 2.
  • these deformations 11 are moldings projecting towards the inside of the fluid box, extending circumferentially from continuously. Two moldings 11 are provided for each partition, placed on either side thereof in the longitudinal direction of the fluid box. These moldings can be replaced by deformations of another type, which can be discontinuous in the circumferential direction.
  • the peripheral edge of the partitions 8 and 9 is tightly brazed to the internal surface of the tubular wall 2, and the external surface of the tubes 4 is tightly brazed to the edges of the openings 3.
  • a tubular wall 2 of cylindrical shape having a uniform internal cross section which is substantially circular and sufficiently large to allow the longitudinal sliding of the partitions 8 and 9, the outline of which is also circular.
  • Each of the partitions is introduced through one of the open ends of the tubular wall and it is made to slide longitudinally to the place it is to occupy.
  • the deformations can be obtained by any known means (jaws, knurls, etc.).
  • the tubular wall 2 is frequently constituted by a rolled and assembled sheet, in particular welded, edge to edge by forming a bead projecting inwards.
  • the partitions can then enter the tubular wall only if the internal diameter of the latter is at least equal to that of the partitions increased by the thickness of the bead, so that an appreciable gap exists between the peripheral edge of the partitions and the internal surface of the tubular wall, over most of the perimeter. It is therefore advantageous that the deformation of the latter is sufficient to eliminate this interval, facilitating the subsequent tight brazing of the edge of the partitions.
  • the seal between the outer surface of the tubes 4 and the openings 3 on the one hand, between the edge of the partitions 8 and 9 and the inner surface of the tubular wall 2 on the other hand, is obtained by brazing by means of a fusible metal coating which is melted by heating the assembled heat exchanger.
  • This coating is preferably provided on the outer surface of the tubular wall 2 for its connection with the tubes, and on the partitions for their connection with the tubular wall. This prevents the presence of such a coating on the internal surface of the tubular wall, which could cause partial closure of the ends of the tubes.

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Abstract

Les cloisons (8a,8b,9a,9b) sont introduites par une extrémité ouverte de la paroi tubulaire cylindrique (2) de la boîte à fluide (1), mises en place et immobilisées par des déformations (7,11) de la paroi tubulaire, avant insertion des tubes (4) et brasage étanche de l'ensemble.
L'échangeur de chaleur est utilisable notamment comme condenseur dans une installation de climatisation de véhicule automobile.

Description

  • L'invention concerne les échangeurs de chaleur du type comprenant au moins une boîte à fluide à parois tubulaires, séparée en compartiments par au moins une cloison transversale, et une multiplicité de tubes parallèles, communiquant chacun avec un compartiment de la boîte à fluide par une ouverture de ladite paroi tubulaire.
  • Un tel échangeur, utilisable notamment comme condenseur dans une installation de climatisation de véhicule automobile, est décrit dans EP-A-0 377 936. Dans cet échangeur connu, la paroi tubulaire présente des fentes diamétrales, chaque cloison étant introduite latéralement à travers l'une de ces fentes et présentant un contour approprié lui permettant de venir en butée contre les extrémités de cette même fente. La cloison ainsi immobilisée est ensuite brasée à la paroi tubulaire. Cette disposition a pour inconvénient de compliquer la réalisation de la paroi tubulaire par l'usinage des fentes, et impose une forme irrégulière pour la cloison. De plus, ces fentes créent des risques de fuite supplémentaires.
  • Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients.
  • L'invention vise un procédé pour la réalisation d'un échangeur de chaleur tel que défini en introduction, dans lequel on introduit chaque cloison dans la paroi tubulaire, par une extrémité ouverte de celle-ci, pour l'amener à la place qu'elle doit occuper, et on déforme la paroi tubulaire de part et d'autre de la cloison pour immobiliser celle-ci.
  • Les extrémités de la paroi tubulaire peuvent notamment être fermées par des cloisons transversales supplémentaires qu'on immobilise également par déformation de la paroi tubulaire.
  • Avantageusement, lors de la déformation de la paroi tubulaire, on enfonce celle-ci vers l'intérieur de la boîte collectrice.
  • De préférence, on brase la paroi tubulaire à la cloison et/ou aux tubes de façon étanche au fluide devant circuler dans l'échangeur, ce brasage pouvant notamment être effectué par fusion d'un revêtement métallique fusible prévu sur l'une au moins des pièces à braser.
  • Dans le cas où la paroi tubulaire présente, avant déformation, un profil interne irrégulier entourant la cloison à distance sur une fraction notable de son périmètre, il est avantageux que la déformation de la paroi tubulaire l'amène pratiquement en contact avec la cloison sur tout son périmètre. Tel est le cas en particulier lorsque la paroi tubulaire est formée par une feuille roulée dont les bords opposés sont liés, notamment soudés, selon une génératrice de la paroi, en formant un bourrelet vers l'intérieur.
  • L'invention vise également un échangeur de chaleur tel qu'on peut l'obtenir par le procédé défini ci-dessus, comprenant au moins une boîte à fluide séparée en compartiments par au moins une cloison transversale, et une multiplicité de tubes parallèles, communiquant chacun avec un compartiment de la boîte à fluide par une ouverture de celle-ci, la boîte à fluide comportant une paroi tubulaire percée par lesdites ouvertures et entourant le bord de la cloison, et déformée de part et d'autre de celle-ci pour l'immobiliser.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée donnée ci-après d'un exemple de réalisation, et des dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue partielle en coupe médiane d'un échangeur de chaleur selon l'invention ;
    • la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 ; et
    • la figure 3 est une vue partielle en perspective, partiellement arrachée.
  • L'échangeur de chaleur illustré, destiné notamment à servir de condenseur dans une installation de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile, comprend une boîte à fluide 1 formée d'une paroi tubulaire 2 présentant une multiplicité d'ouvertures 3 dans chacune desquelles s'engage un tube 4 dont la section transversale est allongée dans la direction transversale de la boîte à fluide, les tubes 4 étant parallèles entre eux et perpendiculaires à la direction longitudinale de la boîte à fluide. Une extrémité 5 de chacun des tubes 4 se trouve à l'intérieur de la boîte à fluide 1, l'extrémité opposée pouvant se trouver à l'intérieur d'une autre boîte à fluide non représentée, semblable à la boîte à fluide 1 et s'étendant parallèlement à celle-ci. Des intercalaires 6 constitués par des bandes de tôle métallique courbées en forme de sinusoïde sont placés dans les intervalles entre les tubes 4 pour venir en contact thermique avec ceux-ci.
  • Sur ces figures, la paroi tubulaire 2 est enfoncée vers l'intérieur de la boîte à fluide autour des ouvertures 3 en formant des cratères 7 tournés vers l'extérieur.
  • Il peut être envisagé, comme cela est connu, que l'espace entre deux ouvertures 3 ne soit pas enfoncé en présentant un profil correspondant à celui de la paroi tubulaire 2.
  • Selon l'invention, des cloisons s'étendent transversalement à l'intérieur de la boîte à fluide, à savoir deux cloisons terminales 8a et 8b (désignées collectivement par la référence 8) coopérant avec la paroi tubulaire 2 pour délimiter l'espace intérieur de la boîte à fluide, et des cloisons intermédiaires 9a, 9b (désignées collectivement par la référence 9) séparant cet espace intérieur en différents compartiments 10a, 10b, 10c, 10d (les références 10b et 10c correspondent à deux compartiments différents ou au même compartiment selon qu'il existe ou non au moins une autre cloison, non représentée, entre les cloisons 9a et 9b). Chacune des cloisons 8 et 9 est immobilisée à sa place par des déformations 11 de la paroi tubulaire 2. Dans l'exemple illustré, ces déformations 11 sont des moulures en saillie vers l'intérieur de la boîte à fluide, s'étendant circonférentiellement de façon continue. Deux moulures 11 sont prévues pour chaque cloison, placées de part et d'autre de celle-ci dans la direction longitudinale de la boîte à fluide. Ces moulures peuvent être remplacées par des déformations d'un autre type, qui peuvent être discontinues dans la direction circonférentielle.
  • Le bord périphérique des cloisons 8 et 9 est brasé de façon étanche à la surface interne de la paroi tubulaire 2, et la surface externe des tubes 4 est brasée de façon étanche aux bords des ouvertures 3.
  • Pour la réalisation de l'échangeur de chaleur, on part d'une paroi tubulaire 2 de forme cylindrique, présentant une section transversale intérieure uniforme sensiblement circulaire et suffisamment grande pour permettre le glissement longitudinal des cloisons 8 et 9, dont le contour est également circulaire. On introduit chacune des cloisons par l'une des extrémités ouvertes de la paroi tubulaire et on la fait glisser longitudinalement jusqu'à la place qu'elle doit occuper. On procède alors à la formation des moulures 11 ou autres déformations et des cratères 7 qui immobilisent les cloisons en position. Les déformations peuvent être obtenues par tous moyens connus (mâchoires, molettes, etc...).
  • La paroi tubulaire 2 est fréquemment constituée par une feuille roulée et assemblée, notamment soudée, bord à bord en formant un bourrelet en saillie vers l'intérieur. Les cloisons ne peuvent alors pénétrer dans la paroi tubulaire que si le diamètre interne de celle-ci est au moins égal à celui des cloisons augmenté de l'épaisseur du bourrelet, de sorte qu'un intervalle appréciable existe entre le bord périphérique des cloisons et la surface interne de la paroi tubulaire, sur la majeure partie du périmètre. Il est donc avantageux que la déformation de cette dernière soit suffisante pour supprimer cet intervalle, facilitant le brasage étanche ultérieur du bord des cloisons.
  • Après déformation de la paroi tubulaire et réalisation des ouvertures 3, on introduit par celles-ci, dans la boîte à fluide 1, les extrémités 5 des tubes 4, lesquelles viennent en butée contre la surface interne de la paroi tubulaire 2, comme montré à la figure 2.
  • L'étanchéité entre la surface extérieure des tubes 4 et les ouvertures 3 d'une part, entre le bord des cloisons 8 et 9 et la surface interne de la paroi tubulaire 2 d'autre part, est obtenue par brasage au moyen d'un revêtement métallique fusible qu'on fait fondre en chauffant l'échangeur de chaleur assemblé. Ce revêtement est prévu de préférence sur la surface extérieure de la paroi tubulaire 2 pour sa liaison avec les tubes, et sur les cloisons pour leur liaison avec la paroi tubulaire. On évite la présence d'un tel revêtement sur la surface interne de la paroi tubulaire, qui risquerait de provoquer une obturation partielle des extrémités des tubes.

Claims (8)

1. - Procédé de réalisation d'un échangeur de chaleur comprenant au moins une boîte à fluide (1) à paroi tubulaire (2), séparée en compartiments (10a-10d) par au moins une cloison transversale (9a,9b), et une multiplicité de tubes parallèles (4), communiquant chacun avec un compartiment de la boîte à fluide par une ouverture (3) de ladite paroi tubulaire, caractérisé en ce qu'on introduit chaque cloison dans la paroi tubulaire, par une extrémité ouverte de celle-ci, pour l'amener à la place qu'elle doit occuper, et qu'on déforme la paroi tubulaire de part et d'autre de la cloison pour immobiliser celle-ci.
2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ferme les extrémités de la paroi tubulaire par des cloisons transversales supplémentaires (8a,8b) qu'on immobilise également par déformation de la paroi tubulaire.
3. - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, lors de la déformation de la paroi tubulaire, on enfonce celle-ci vers l'intérieur de la boîte collectrice.
4. - Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on brase la paroi tubulaire à la cloison et/ou aux tubes de façon étanche au fluide.
5. - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le brasage est effectué par fusion d'un revêtement métallique fusible prévu sur l'une au moins des pièces à braser.
6. - Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi tubulaire présente avant déformation un profil interne irrégulier entourant la cloison à distance sur une fraction notable de son périmètre, et que la déformation l'amène pratiquement en contact avec la cloison sur tout son périmètre.
7. - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la paroi tubulaire est constituée par une feuille roulée dont deux bords opposés sont liés selon une génératrice de la paroi.
8. - Echangeur de chaleur tel qu'on peut l'obtenir par le procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins une boîte à fluide (1) séparée en compartiments (10a-10d) par au moins une cloison transversale (9a,9b), et une multiplicité de tubes parallèles (4), communiquant chacun avec un compartiment de la boîte à fluide par une ouverture (3) de celle-ci, la boîte à fluide comportant une paroi tubulaire (2) percée par lesdites ouvertures et entourant le bord de la cloison, et déformée (11) de part et d'autre de celle-ci pour l'immobiliser.
EP92401283A 1991-05-14 1992-05-12 Echangeur de chaleur muni d'une boîte à fluide tubulaire à cloisons transversales, et procédé pour sa réalisation Expired - Lifetime EP0514248B1 (fr)

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