EP0851201B1 - Boíte collectrice en deux parties pour condenseur - Google Patents

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EP0851201B1
EP0851201B1 EP97121212A EP97121212A EP0851201B1 EP 0851201 B1 EP0851201 B1 EP 0851201B1 EP 97121212 A EP97121212 A EP 97121212A EP 97121212 A EP97121212 A EP 97121212A EP 0851201 B1 EP0851201 B1 EP 0851201B1
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EP
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marginal regions
elements
profiled
fluid tank
free edges
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Sylvain Hubert
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Valeo Thermique Moteur SA
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Valeo Thermique Moteur SA
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    • 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
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0084—Condensers
    • 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
    • F28F2275/08—Fastening; Joining by clamping or clipping
    • F28F2275/085—Fastening; Joining by clamping or clipping with snap connection
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49389—Header or manifold making

Definitions

  • the invention relates to a fluid box for a heat exchanger.
  • heat especially a condenser in an air conditioning unit of the passenger compartment of a vehicle, comprising a wall tubular extending in a longitudinal direction and at minus two end walls delimiting inside the tubular wall a space to receive a circulating fluid, the tubular wall comprising two profiled elements formed from strips of curved sheet metal substantially in shape of gutter whose concavities are turned one towards the other, the two marginal regions of one of said elements being in fluid tight contact respectively with the two marginal regions of the other element over any the length of said space and one of the elements having openings aligned in the longitudinal direction for the passage of circulation tubes communicating with said space.
  • a fluid box is for example known from the document EP-A-0 593 360.
  • EP-A-374 896 describes a fluid box in which the marginal regions of one of the profiled elements are mutually parallel and fit into folds formed by the marginal regions of the other element, or come to cover, flat, these last marginal regions. To achieve mutual immobilization of the two elements before brazing, their marginal regions are "riveted” by local deformations, protrusions thus formed by one elements engaging if necessary in openings provided in the other.
  • the object of the invention is to simplify the mounting of the manifold, eliminating the described riveting step in this document.
  • the invention thus relates to a fluid box of the defined kind in the introduction, and provides that over the entire length and at least a first zone of the height of said regions marginal, the outer faces of the marginal regions of a first of the profiled elements flares towards free edges of it and cooperate with the faces interior of the marginal regions of the second profiled element which are tightening towards the free edges of this one, so as to keep the two elements hooked to each other, said first zone being adjacent to the edges the first profiled element and the free edges of the second profiled element.
  • the term “height” refers to the direction in which the two gutters face each other, or to the longitudinal direction of the circulation tubes, which that is the orientation of the fluid box in space.
  • the invention also relates to a heat exchanger comprising at least one fluid box as defined above and a row of circulation tubes each of which engages in one of said openings, as well as a process to assemble such a heat exchanger.
  • the two are arranged profiled elements of the fluid box externally one to the other with their concavities facing each other, we move towards each other, their marginal regions get pushing back elastically to make a click, then the row of tubes is engaged in said openings and braze the whole.
  • the tubular wall 1 represented in FIGS. 1 and 1a is composed of two profiled elements 2 and 3 each formed at from a strip of substantially curved sheet metal shaped like a gutter. These two elements are mutually assembled by their respective marginal regions, the concavity of each of them being turned towards the other.
  • the profiles of elements 1 and 2, and the closed profile of the wall tubular 3 that they form, are symmetrical with respect to a S axis, oriented vertically in the figures.
  • On a zone 6 the height of the marginal regions of elements 2 and 3, limited by the free edges 7 of the element 2 and by the free edges 8 of element 3, the outer faces 9 of marginal regions 4 of element 1 flare out in direction of the free edges 7, while the inner faces 10 of the marginal regions 5 of element 3 go together tightening towards the edges 8.
  • the sides 9 of element 2, the concavity of which faces towards bottom, and the faces 10 of the element 3, whose concavity is facing upwards, are all tilted towards the S axis, from bottom to top.
  • the faces 10 being supported on the faces 9, this results in a mutual attachment of the two elements that holds them together.
  • Elements 2 and 3 are curved by stamping and have a substantially constant wall thickness.
  • the internal width of element 2 decreases while rising from the free edges 7 up to a relative minimum defined by moldings 12 made during stamping, then increases to a relative maximum to gradually decrease to the bottom 13 of the gutter formed by the element 2.
  • the fluid box has intermediate partitions 14 in the form of blanks whose contour conforms to the internal profile of the tubular wall 1. These partitions therefore have depressions 15 to receive the moldings 12.
  • the installation of partitions in element 2 can be carried out by snap-fitting with elastic region spacing marginal of element 2, the partitions being pushed in direction from the bottom of it.
  • elements 2 and 3 can also be snapped together, with elastic spacing of the marginal regions of element 3, the bottoms of the two elements being pushed towards each other.
  • the movement towards ruzement is limited by the arrival in abutment of the internal face of the element 3 on the peripheral edge partitions 14. Reverse movement is avoided by cooperation of the marginal regions of the two elements as described above.
  • the profiled element 3 has openings for the passage of non-fluid circulation tubes represented.
  • the tubular wall 20 of Figures 2 and 2a is also composed of two profiled elements, the lower element 3 being identical to that described above, while the upper element 21 differs from element 2. From the free edges 22 of element 21, its internal width remains constant up to a certain height, then decreases so continues to cancel at the bottom 23 of the element. To realize, in zone 6 of contact between the two elements, a inclined outer face 24 of each marginal region 25 of the element 21 cooperating with the inclined inner face 10 of the corresponding marginal region 5 of element 10, the outer faces 24 are struck, before stamping, with so as to gradually reduce the thickness of these regions marginal from the free edges 26 of the element. The absence of a minimum in the internal width of the element 21 not allowing the transverse partitions to click into place, these are held in place by crimping this element. The sequence of assembly operations is the same as previously.
  • the tubular wall 30 shown in Figure 3 includes a upper element 2 substantially identical to that described in relationship with Figures 1 and la, and a lower element 31.
  • the latter differs from element 3 described above in that that in an area 32 of the height located immediately above of zone 6, the interior faces 33 of its regions marginal 34 widening to the free edges 35 of this element for cooperating with the outer faces 9 of marginal regions 4 of element 2 which are tightening. This cooperation of the faces in the area 32 limits the bringing the two elements together, even in the absence of a partition cross.
  • a circulation tube 36 engaged in an opening of the element 31, the end of which abuts against the free edges 7 of the element 2.
  • a manifold 37 inlet or outlet of the fluid passing through an opening in element 2.
  • the upper 41 and lower 42 profile elements have profiles similar to those of elements 2 and 31 in FIG. 3.
  • the essential difference is that the marginal regions of the upper element externally cover those of the lower element and no longer the reverse. In others terms, these are the inner faces of the top element 41 which cooperate with the external faces of the regions marginal 42.
  • the any transverse partitions must be mounted on the lower element before the mutual assembly of the two elements. The assembly operations are unchanged by elsewhere.

Description

L'invention concerne une boíte à fluide pour un échangeur de chaleur, notamment un condenseur dans un appareil de climatisation de l'habitacle d'un véhicule, comprenant une paroi tubulaire s'étendant dans une direction longitudinale et au moins deux parois terminales délimitant à l'intérieur de la paroi tubulaire un espace pour recevoir un fluide en circulation, la paroi tubulaire comportant deux éléments profilés formés à partir de bandes de tôle incurvées sensiblement en forme de gouttière dont les concavités sont tournées l'une vers l'autre, les deux régions marginales de l'un desdits éléments étant en contact étanche au fluide respectivement avec les deux régions marginales de l'autre élément sur toute la longueur dudit espace et l'un des éléments présentant des ouvertures alignées dans la direction longitudinale pour le passage de tubes de circulation communiquant avec ledit espace. Une telle boíte à fluide est par exemple connue du document EP-A-0 593 360.
Dans les boítes à fluide, également appelées boítes collectrices, de ce genre, la solidarisation mutuelle des deux éléments profilés et l'étanchéité entre leur régions marginales sont habituellement assurées par brasage. A cet effet, on fait fondre, après assemblage complet de l'échangeur de chaleur, un matériau de brasage présent en tant que revêtement sur les éléments profilés ainsi que sur les autres composants de l'échangeur de chaleur. On obtient ainsi notamment, en même temps, la liaison étanche des tubes de circulation à l'élément profilé correspondant et celle des parois terminales à la paroi tubulaire.
Au cours des manipulations précédant le brasage, il est nécessaire que les deux éléments profilés gardent la position relative qu'ils doivent avoir dans la boíte à fluide terminée. EP-A-374 896 décrit une boíte à fluide dans laquelle les régions marginales de l'un des éléments profilés sont mutuellement parallèles et viennent s'insérer dans des replis formés par lés régions marginales de l'autre élément, ou viennent recouvrir, à plat, ces dernières régions marginales. Pour réaliser l'immobilisation mutuelle des deux éléments avant brasage, leurs régions marginales sont "rivetées" par des déformations locales, des saillies ainsi formées par l'un des éléments s'engageant le cas échéant dans des ouvertures prévues dans l'autre.
Le but de l'invention est de simplifier le montage de la boíte collectrice, en supprimant l'étape de rivetage décrite dans ce document.
L'invention vise ainsi une boíte à fluide du genre défini en introduction, et prévoit que, sur toute la longueur et sur au moins une première zone de la hauteur desdites régions marginales, les faces extérieures des régions marginales d'un premier des éléments profilés vont en s'évasant en direction des bords libres de celui-ci et coopèrent avec les faces intérieures des régions marginales du second élément profilé qui vont en se resserrant en direction des bords libres de celui-ci, de manière à maintenir les deux éléments accrochés l'un à l'autre, ladite première zone étant adjacente aux bords libres du premier élément profilé et aux bords libres du second élément profilé.
Dans le présent mémoire, le terme "hauteur" se réfère à la direction selon laquelle les deux gouttières se font face, ou à la direction longitudinale des tubes de circulation, quelle que soit l'orientation de la boíte à fluide dans l'espace.
Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou alternatives, sont énoncées ci-après:
  • L'évasement des faces extérieures des régions marginales du premier élément profilé est réalisé par une variation d'épaisseur, leurs faces intérieures étant mutuellement parallèles dans ladite première zone.
  • La boíte à fluide comprend au moins une cloison transversale sous forme d'un flan dont le contour épouse sensiblement le profil interne de la paroi tubulaire, chaque cloison transversale constituant l'une des parois terminales ou une cloison intermédiaire séparant entre elles deux chambres dans ledit espace.
  • Le bord périphérique de la cloison transversale présente, en regard desdites régions marginales, des dépressions coopérant avec un profil conjugué du premier élément profilé pour maintenir la cloison contre le fond de gouttière de celui-ci indépendamment de la présence du second élément.
L'invention a également pour objet un échangeur de chaleur comprenant au moins une boíte à fluide telle que définie ci-dessus et une rangée de tubes de circulation dont chacun s'engage dans l'une desdites ouvertures, ainsi qu'un procédé pour assembler un tel échangeur de chaleur.
Dans le procédé selon l'invention, on dispose les deux éléments profilés de la boíte à fluide extérieurement l'un à l'autre avec leurs concavités mutuellement en regard, on les déplace l'un vers l'autre, leurs régions marginales se repoussant élastiquement pour réaliser un encliquetage, puis on engage la rangée de tubes dans lesdites ouvertures et on brase l'ensemble.
Le procédé peut comporter au moins certaines des particularités suivantes:
  • On met en place la cloison transversale dans le premier élément avant d'approcher celui-ci du second élément.
  • Après avoir mis en place la cloison transversale dans le premier élément, on l'y sertit en serrant l'une vers l'autre les régions marginales de celui-ci.
Les avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels:
  • les figures 1 et 2 sont des vues en bout des parois tubulaires de deux boítes à fluide selon l'invention, équipées de cloisons transversales;
  • les figures la et 2a représentent à plus grande échelle le détail A de la figure 1 et le détail B de la figure 2 respectivement; et
  • les figures 3 et 4 sont des vues partielles de deux condenseurs non conformes à l'invention, montrant en coupe transversale la paroi tubulaire d'une boíte à fluide.
La paroi tubulaire 1 représentée sur les figures 1 et la est composée de deux éléments profilés 2 et 3 formés chacun à partir d'une bande de tôle métallique incurvée sensiblement en forme de gouttière. Ces deux éléments sont mutuellement assemblés par leurs régions marginales respectives, la concavité de chacun d'eux étant tournée vers l'autre. Les profils des éléments 1 et 2, et le profil fermé de la paroi tubulaire 3 qu'ils forment, sont symétriques par rapport à un axe S, orienté verticalement sur les figures. Sur une zone 6 de la hauteur des régions marginales des éléments 2 et 3, limitée par les bords libres 7 de l'élément 2 et par les bords libres 8 de l'élément 3, les faces extérieures 9 des régions marginales 4 de l'élément 1 vont en s'évasant en direction des bords libres 7, tandis que les faces intérieures 10 des régions marginales 5 de l'élément 3 vont en se resserrant en direction des bords 8. En d'autres termes, les faces 9 de l'élément 2, dont la concavité est tournée vers le bas, et les faces 10 de l'élément 3, dont la concavité est tournée vers le haut, sont toutes inclinées en direction de l'axe S, du bas vers le haut. Les faces 10 étant en appui sur les faces 9, il en résulte un accrochage mutuel des deux éléments qui les maintient ensemble.
Les éléments 2 et 3 sont incurvés par emboutissage et présentent une épaisseur de paroi sensiblement constante. La largeur interne de l'élément 3, qui va en augmentant depuis les bords libres de celui-ci jusqu'aux bords libres 7 de l'élément 2, continue d'augmenter au-dessous des bords 7 jusqu'à une valeur maximale au voisinage de ceux-ci, puis diminue progressivement pour s'annuler au fond 11 de la gouttière formée par l'élément 3. La largeur intérieure de l'élément 2 diminue en montant à partir des bords libres 7 jusqu'à un minimum relatif défini par des moulures 12 réalisées lors de l'emboutissage, puis augmente jusqu'à un maximum relatif pour diminuer progressivement jusqu'au fond 13 de la gouttière formée par l'élément 2.
La boíte à fluide présente des cloisons intermédiaires 14 sous forme de flans dont le contour épouse le profil interne de la paroi tubulaire 1. Ces cloisons présentent donc des dépressions 15 pour recevoir les moulures 12. Il en résulte une coopération de forme entre l'élément 2 et les cloisons 14 grâce à laquelle les cloisons sont maintenues en place contre la face interne de l'élément 2, en l'absence de l'élément 3. La mise en place des cloisons dans l'élément 2 peut s'effectuer par encliquetage avec écartement élastique des régions marginales de l'élément 2, les cloisons étant poussées en direction du fond de celui-ci. Ensuite, les éléments 2 et 3 peuvent être assemblés également par encliquetage, avec écartement élastique des régions marginales de l'élément 3, les fonds des deux éléments étant poussés l'un vers l'autre. Le mouvement de rapprochement est limité par la venue en butée de la face interne de l'élément 3 sur le bord périphérique des cloisons 14. Le mouvement inverse est évité par la coopération des régions marginales des deux éléments comme décrit ci-dessus.
De façon connue, l'élément profilé 3 présente des ouvertures pour le passage de tubes de circulation de fluide non représentés.
La paroi tubulaire 20 des figures 2 et 2a est également composée de deux éléments profilés, l'élément inférieur 3 étant identique à celui décrit précédemment, tandis que l'élément supérieur 21 diffère de l'élément 2. A partir des bords libres 22 de l'élément 21, sa largeur interne reste constante jusqu'à une certaine hauteur, puis décroít de façon continue pour s'annuler au fond 23 de l'élément. Pour réaliser, dans la zone 6 de contact entre les deux éléments, une face extérieure inclinée 24 de chaque région marginale 25 de l'élément 21 coopérant avec la face intérieure inclinée 10 de la région marginale correspondante 5 de l'élément 10, les faces extérieures 24 sont frappées, avant emboutissage, de manière à réduire progressivement l'épaisseur de ces régions marginales à partir des bords libres 26 de l'élément. L'absence d'un minimum dans la largeur interne de l'élément 21 ne permettant pas un encliquetage des cloisons transversales, celles-ci sont maintenues en place par sertissage de cet élément. La suite des opérations d'assemblage est la même que précédemment.
La paroi tubulaire 30 représentée sur la figure 3 comprend un élément supérieur 2 sensiblement identique à celui décrit en relation avec les figures 1 et la, et un élément inférieur 31. Ce dernier diffère de l'élément 3 décrit plus haut en ce que, dans une zone 32 de la hauteur située immédiatement au-dessus de la zone 6, les faces intérieures 33 de ses régions marginales 34 vont en s'évasant jusqu'aux bords libres 35 de cet élément pour coopérer avec les faces extérieures 9 des régions marginales 4 de l'élément 2 qui vont en se resserrant. Cette coopération des faces dans la zone 32 limite le rapprochement des deux éléments, même en l'absence de cloison transversale.
On voit également sur la figure 3 un tube de circulation 36 engagé dans une ouverture de l'élément 31, dont l'extrémité vient en butée contre les bords libres 7 de l'élément 2. On voit également une tubulure 37 d'entrée ou de sortie du fluide traversant une ouverture ménagée dans l'élément 2.
Dans la paroi tubulaire 40 représentée sur la figure 4, les éléments profilés supérieur 41 et inférieur 42 ont des profils analogues à ceux des éléments 2 et 31 de la figure 3. La différence essentielle est que les régions marginales de l'élément supérieur recouvrent extérieurement celles de l'élément inférieur et non plus l'inverse. En d'autres termes, ce sont les faces intérieures de l'élément supérieur 41 qui coopèrent avec les faces extérieures des régions marginales de l'élément inférieur 42. Il en résulte que les cloisons transversales éventuelles doivent être montées sur l'élément inférieur avant l'assemblage mutuel des deux éléments. Les opérations d'assemblage sont inchangées par ailleurs.

Claims (8)

  1. Boíte à fluide pour un échangeur de chaleur, notamment un condenseur dans un appareil de climatisation de l'habitacle d'un véhicule, comprenant une paroi tubulaire (1) s'étendant dans une direction longitudinale et au moins deux parois terminales délimitant à l'intérieur de la paroi tubulaire un espace pour recevoir un fluide en circulation, la paroi tubulaire comportant deux éléments profilés (2, 3) formés à partir de bandes de tôle incurvées sensiblement en forme de gouttière dont les concavités sont tournées l'une vers l'autre, les deux régions marginales (4) de l'un (2) desdits éléments étant en contact étanche au fluide respectivement avec les deux régions marginales (5) de l'autre élément (3) sur toute la longueur dudit espace et l'un (3) des éléments présentant des ouvertures alignées dans la direction longitudinale pour le passage de tubes de circulation communiquant avec ledit espace, caractérisé en ce que, sur toute la longueur et sur au moins une première zone (6) de la hauteur desdites régions marginales, les faces extérieures (9) des régions marginales (4) d'un premier (2) des éléments profilés vont en s'évasant en direction des bords libres (7) de celui-ci et coopèrent avec les faces intérieures (10) des régions marginales (5) du second élément profilé (3) qui vont en se resserrant en direction des bords libres (8) de celui-ci, de manière à maintenir les deux éléments accrochés l'un à l'autre,
    ladite première zone (6) étant adjacente aux bords libres (7) du premier élément profilé et aux bords libres (8) du second élément profilé.
  2. Boíte à fluide selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'évasement des faces extérieures (24) des régions marginales (25) du premier élément profilé (21) est réalisé par une variation d'épaisseur, leurs faces intérieures étant mutuellement parallèles dans ladite première zone (6).
  3. Boíte à fluide selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une cloison transversale (14) sous forme d'un flan dont le contour épouse sensiblement le profil interne de la paroi tubulaire (1), chaque cloison transversale constituant l'une des parois terminales ou une cloison intermédiaire séparant entre elles deux chambres dans ledit espace.
  4. Boíte à fluide selon la revendication 3, caractérisée en ce que le bord périphérique de la cloison transversale présente, en regard desdites régions marginales, des dépressions (15) coopérant avec un profil conjugué (12) du premier élément profilé (2) pour maintenir la cloison contre le fond de gouttière de celui-ci indépendamment de la présence du second élément (3).
  5. Échangeur de chaleur comprenant au moins une boíte à fluide selon l'une des revendications précédentes et une rangée de tubes de circulation (36) dont chacun s'engage dans l'une desdites ouvertures.
  6. Procédé pour assembler un échangeur de chaleur selon la revendication 5, dans lequel on dispose les deux éléments profilés de la boíte à fluide extérieurement l'un à l'autre avec leurs concavités mutuellement en regard, on les déplace l'un vers l'autre, leurs régions marginales se repoussant élastiquement pour réaliser un encliquetage, puis on engage la rangée de tubes dans lesdites ouvertures et on brase l'ensemble.
  7. Procédé selon la revendication 6 pour assembler un échangeur de chaleur comprenant une boíte à fluide selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'on met en place la cloison transversale dans le premier élément avant d'approcher celui-ci du second élément.
  8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, après avoir mis en place la cloison transversale dans le premier élément, on l'y sertit en serrant l'une vers l'autre les régions marginales de celui-ci.
EP97121212A 1996-12-23 1997-12-03 Boíte collectrice en deux parties pour condenseur Expired - Lifetime EP0851201B1 (fr)

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