EP1285211A1 - Module d'echange de chaleur, notamment pour vehicule automobile - Google Patents

Module d'echange de chaleur, notamment pour vehicule automobile

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EP1285211A1
EP1285211A1 EP01938353A EP01938353A EP1285211A1 EP 1285211 A1 EP1285211 A1 EP 1285211A1 EP 01938353 A EP01938353 A EP 01938353A EP 01938353 A EP01938353 A EP 01938353A EP 1285211 A1 EP1285211 A1 EP 1285211A1
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EP
European Patent Office
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exchanger
heat exchange
exchange module
tubes
cutouts
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01938353A
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German (de)
English (en)
Inventor
Stéphane Avequin
Gérard Gille
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Valeo Thermique Moteur SA
Original Assignee
Valeo Thermique Moteur SA
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Publication date
Application filed by Valeo Thermique Moteur SA filed Critical Valeo Thermique Moteur SA
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • F28F9/002Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core with fastening means for other structures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-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
    • F28D1/02Heat-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
    • F28D1/04Heat-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
    • F28D1/0408Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids
    • F28D1/0426Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to the large body of fluid, e.g. with interleaved units or with adjacent heat exchange units in common air flow or with units extending at an angle to each other or with units arranged around a central element
    • F28D1/0435Combination of units extending one behind the other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
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    • F28D2021/0084Condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D2021/0094Radiators for recooling the engine coolant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00Fastening; Joining
    • F28F2275/08Fastening; Joining by clamping or clipping
    • F28F2275/085Fastening; Joining by clamping or clipping with snap connection

Definitions

  • Heat exchange module r in particular for motor vehicle
  • the invention relates to a heat exchange module, and more particularly such a module comprising a main exchanger and at least one secondary exchanger each having a body, provided with fluid circulation tubes and mounted between two sets of manifold members, so that the same air flow can pass through the respective bodies of said exchangers.
  • Such exchangers are generally in the form of a body provided with fluid circulation tubes and fins for exchanging heat with the external environment. This body is connected to at least one manifold assembly which distributes the fluid in the circulation tubes.
  • This secondary exchanger usually consists of an engine charge air cooler, an air conditioning condenser or an oil radiator.
  • the assembly of the secondary exchanger (s) on the main exchanger is generally obtained by means of lugs secured to the secondary exchanger and screws introduced into the manifolds of the main exchanger. Assembly systems have also been proposed by interlocking or snap-fastening of the manifold assemblies.
  • these connecting members have a certain transverse size and therefore do not allow to have the same exchange surface for the main and secondary exchangers.
  • the present invention aims to overcome these drawbacks.
  • the invention aims to provide a heat exchange module whose realization, and in particular the mounting operations, is as simple as possible.
  • the invention also aims to provide such a heat exchange module which, as far as possible, does not include assembly parts between the main and secondary exchangers.
  • the invention also aims to provide a heat exchange module of less thickness than those of the prior art.
  • the invention also aims to provide a heat exchange module having improved heat exchange characteristics.
  • the invention firstly relates to a heat exchange module, comprising a main exchanger and at least one secondary exchanger each having a body, provided with fluid circulation tubes and mounted between two sets of 'collecting members, so that the same air flow can pass through the respective bodies of said exchangers.
  • At least one collecting member of the main exchanger comprises a projecting part comprising cutouts for receiving the fluid circulation tubes of the secondary exchanger, blocking means being designed to block the secondary exchanger in the position where its fluid circulation tubes are engaged in said cutouts.
  • the exchangers are therefore assembled by mounting the body of the secondary exchanger on the manifold assemblies of the main exchanger.
  • the module can also have smaller dimensions. Indeed, no assembly member projects beyond the cross section of the exchangers.
  • the bodies can be brought as close together as desired.
  • main and secondary do not in any way presume the function of the exchangers to which they apply and are used only for the sake of simplification, the main exchanger here being the one carrying the projecting cutouts and the secondary exchanger being the one whose tubes of the body are engaged in these cutouts.
  • blocking means as used herein is intended to include generally mechanical means, for example force assembly or crimping, capable of immobilizing the secondary exchanger or exchangers relative to the main exchanger.
  • the blocking means are latching means.
  • said collector member of the main exchanger comprising a projecting part is a tube collector.
  • said collecting member of the main exchanger comprising a projecting part is a manifold.
  • Said projecting portion extends substantially over the entire length of the collecting member or at the ends of this member.
  • the invention also relates to a tube collector for a heat exchanger, comprising a projecting part comprising receiving cutouts for fluid circulation tubes of a secondary exchanger.
  • the invention also relates to a manifold for a heat exchanger, comprising a projecting part comprising receiving cutouts for fluid circulation tubes of a secondary exchanger.
  • FIG. 1 is a partial perspective view of a heat exchange module produced according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a manifold of the exchange module of Figure 1;
  • FIG. 3 is a partial perspective view of a heat exchange module produced according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a collector of the heat exchange module of FIG. 3.
  • the heat exchange module of Figure 1 is composed of a radiator 1 for cooling a motor vehicle engine and an air conditioning condenser 2, these two exchangers being generally planar.
  • the radiator 1 consists in a known manner of a body 3 produced from a bundle of fluid circulation tubes and mounted between two manifold assemblies 4, the manifold assemblies being arranged along two parallel sides of the body and provided with cooling fluid inlet and outlet pipes 5.
  • the condenser 2 also consists of a body 6 made ⁇ . from a bundle of fluid circulation tubes and mounted between two manifold assemblies 7, the manifold assemblies being arranged along two parallel sides of the body and provided with pipes (not shown) for inlet and outlet of coolant.
  • heat exchangers 1 and 2 are assembled by an assembly according to the invention of the body 6 of the exchanger 2 on the manifold assembly 4 of the exchanger 1.
  • the manifold assembly 4 of the exchanger 1 is conventionally formed of a tube collector 8, in the form of a plate comprising holes in which the ends of the tubes of the exchanger are engaged, and of a manifold 9, generally set on the manifold 8, so as to delimit a partitioned volume in which the heat transfer fluid circulates from the inlet manifold to the inlet of the tubes and from the outlet of the tubes to the outlet manifold.
  • the manifold 9 comprises two end plates 10 projecting substantially perpendicular to the planes of the exchangers in the direction of the exchanger 2.
  • Each plate 10 has cutouts in the form of teeth 11 delimiting two by two a form space corresponding to the cross section of a tube of the exchanger 2, for the receipt of such a tube.
  • the ends of the two teeth 11 of each pair of teeth form beaks 12 facing each other allowing the tube engaged between the two teeth to be retained.
  • the exchanger 2 is mounted on the exchanger 1 by snapping the tubes of its body 6 onto the teeth 11 of the projections 10 of the manifolds 9.
  • the manifolds 9 are here produced in a conventional manner.
  • the tube collectors 8 are provided along one of their edges with a projecting part 20 comprising teeth 11 identical to that of the boxes 9 in FIGS. 1 and 2. It will however be observed that the teeth 11 are extend here over the entire length of the collectors, but that they can also extend at their ends.
  • the invention is not limited to the embodiments described above and extends to other variants.
  • a single secondary exchanger is provided here, it would however be possible to provide a second by adopting the same arrangement as described above on the side opposite to that of the exchanger 2. It would suffice for this to form teeth on both sides of the manifold or the manifold.
  • the arrangement according to the invention can be applied to the two manifold assemblies 4 of the exchanger 1 or to a single one, other connection means of any known type then being provided at the level of the other manifold assembly.
  • the bundle of the exchanger 2 can be produced from any type of tube, flat or circular section. It can also be one or more layers.

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Abstract

L'invention concerne un module d'échange de chaleur, comprenant un échangeur principal (1) et au moins un échangeur secondaire (2) ayant chacun un corps (3, 6), muni de tubes de circulation de fluide et monté entre deux ensembles d'organes collecteurs (4 ; 7), de sorte qu'un même flux d'air puisse traverser les corps respectifs desdits échangeurs. Au moins un organe collecteur (9) de l'échangeur principal comprend une partie (10) en saillie comportant des découpes (11) de réception des tubes de circulation de fluide de l'échangeur secondaire, des moyens de blocage étant prévus pour bloquer l'échangeur secondaire dans la position où ses tubes de circulation de fluide sont engagés dans lesdites découpes. Application aux véhicules automobiles.

Description

Module d'échange de chaleur r notamment pour véhicule automobile
L'invention concerne un module d'échange de chaleur, et plus particulièrement un tel module comprenant un echangeur principal et au moins un echangeur secondaire ayant chacun un corps, muni de tubes de circulation de fluide et monté entre deux ensembles d'organes collecteurs, de sorte qu'un même flux d'air puisse traverser les corps respectifs desdits échangeurs .
De tels échangeurs se présentent généralement sous la forme d'un corps muni de tubes de circulation de fluide et d'ailettes d'échange de chaleur avec le milieu extérieur. Ce corps est relié à au moins un ensemble collecteur qui distribue le fluide dans les tubes de circulation.
II est connu d'assembler sur un echangeur principal, tel qu'un radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, un ou plusieurs échangeurs secondaires afin de constituer un ensemble, appelé encore module, prêt à être installé dans le véhicule. Cet echangeur secondaire est constitué le plus souvent d'un refroidisseur d'air de suralimentation du moteur, d'un condenseur de climatisation ou d'un radiateur d'huile.
L'assemblage du ou des échangeurs secondaires sur l'échangeur principal est obtenu généralement par l'intermédiaire de pattes solidaires de l'échangeur secondaire et de vis introduites dans les boîtes collectrices de l'échangeur principal. On a également proposé des systèmes d'assemblage par emboîtement ou encliquetage des ensembles collecteurs.
Ces assemblages connus d'échangeurs primaires et secondaires présentent l'inconvénient de nécessiter des opérations coûteuses en temps et en outillage. D'autre part, les organes de liaison entre les échangeurs principaux et secondaires occupent un certain volume qui nuit à la compacité du module.
En outre, ces organes de liaison présentent un certain encombrement transversal et ne permettent donc pas de disposer de la même surface d'échange pour les échangeurs principaux et secondaires.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients.
Plus particulièrement, l'invention a pour but de fournir un module d'échange de chaleur dont la réalisation, et notamment les opérations de montage, soit le plus simple possible.
L'invention a également pour but de fournir un tel module d'échange de chaleur qui, dans la mesure du possible, ne comporte pas de pièces d'assemblage entre les échangeurs principaux et secondaires.
L'invention a également pour but de fournir un module d'échange de chaleur de moindre épaisseur que ceux de l'art antérieur .
L'invention a également pour but de fournir un module d'échange de chaleur présentant des caractéristiques d'échange thermique améliorées.
A cet effet, l'invention a tout d'abord pour objet un module d'échange de chaleur, comprenant un echangeur principal et au moins un echangeur secondaire ayant chacun un corps, muni de tubes de circulation de fluide et monté entre deux ensembles d'organes collecteurs, de sorte qu'un même flux d'air puisse traverser les corps respectifs desdits échangeurs.
Conformément à l'invention, au moins un organe collecteur de l'échangeur principal comprend une partie en saillie comportant des découpes de réception des tubes de circulation de fluide de l'échangeur secondaire, des moyens de blocage étant prévus pour bloquer l'échangeur secondaire dans la position où ses tubes de circulation de fluide sont engagés dans lesdites découpes.
Les échangeurs sont donc assemblés par montage du corps de l'échangeur secondaire sur les ensembles collecteurs de l'échangeur principal.
Il en résulte une simplification du montage du module d'échange de chaleur.
Le module peut en outre présenter des dimensions moins importantes. En effet, aucun organe d'assemblage ne déborde sur la section transversale des échangeurs. En outre, les corps peuvent être aussi rapprochés qu'on le souhaite.
Il en résulte donc également une épaisseur inférieure pour le module, et une possibilité de disposer pour chaque echangeur d'une surface d'échange maximale.
Bien entendu, les termes "principal" et "secondaire" ne présument en rien de la fonction des échangeurs auxquels ils s'appliquent et ne sont utilisés que dans un souci de simplification, l'échangeur principal étant ici celui qui porte les découpes en saillie et l'échangeur secondaire étant celui dont les tubes du corps sont engagés dans ces découpes .
L'expression "moyens de blocage" telle qu'utilisée présentement entend englober de manière générale des moyens mécani- ques, par exemple assemblage à force ou sertissage, propres à immobiliser le ou les échangeurs secondaires par rapport à l'échangeur principal.
Toutefois, dans une forme de réalisation particulière de l'invention, les moyens de blocage sont des moyens d'encli- quetage. Dans un premier mode de réalisation, ledit organe collecteur de l'échangeur principal comprenant une partie en saillie est un collecteur de tubes.
Dans un deuxième mode de réalisation, ledit organe collecteur de l'échangeur principal comprenant une partie en saillie est une boîte collectrice.
Ladite partie en saillie s'étend sensiblement sur toute la longueur de l'organe collecteur ou aux extrémités de cet organe.
L'invention a également pour objet un collecteur de tubes pour echangeur de chaleur, comprenant une partie en saillie comportant des découpes de réception pour des tubes de circulation de fluide d'un echangeur secondaire.
L'invention a également pour objet une boîte collectrice pour echangeur de chaleur, comprenant une partie en saillie comportant des découpes de réception pour des tubes de circulation de fluide d'un echangeur secondaire.
On décrira maintenant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes de réalisation particulières de l'invention, en référence aux dessins schématiques annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective partielle d'un module d'échange de chaleur réalisé selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une vue en perspective d'une boîte collectrice du module d'échange de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en perspective partielle d'un module d'échange de chaleur réalisé selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et
- la figure 4 est une vue en perspective d'un collecteur du module d'échange de chaleur de la figure 3. Le module d'échange de chaleur de la figure 1 est composé d'un radiateur 1 de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile et d'un condenseur 2 de climatisation, ces deux échangeurs étant généralement plans.
Le radiateur 1 est constitué de façon connue d'un corps 3 réalisé à partir d'un faisceau de tubes de circulation de fluide et monté entre deux ensembles collecteurs 4, les ensembles collecteurs étant disposés le long de deux côtés parallèles du corps et munis de tubulures 5 d'entrée et de sortie de fluide de refroidissement.
Le condenseur 2 est également constitué d'un corps 6 réalisé μ. partir d'un faisceau de tubes de circulation de fluide et monté entre deux ensembles collecteurs 7, les ensembles collecteurs étant disposés le long de deux côtés parallèles du corps et munis de tubulures (non représentées) d'entrée et de sortie de fluide réfrigérant.
On va voir ci-après que les échangeurs de chaleur 1 et 2 sont assemblés par un montage conforme à l'invention du corps 6 de l'échangeur 2 sur l'ensemble collecteur 4 de l'échangeur 1.
L'ensemble collecteur 4 de l'échangeur 1 est formé de façon conventionnelle d'un collecteur de tubes 8, sous la forme d'une plaque comportant des trous dans lesquels sont engagées les extrémités des tubes de l'échangeur, et d'une boîte collectrice 9 , généralement sertie sur le collecteur 8, de manière à délimiter un volume cloisonné dans lequel circule le fluide caloporteur depuis la tubulure d'entrée vers l'entrée des tubes et depuis la sortie des tubes vers la tubulure de sortie.
La boîte collectrice 9 comporte selon l'invention deux plaques d'extrémité 10 en saillie sensiblement perpendiculairement aux plans des échangeurs en direction de l'échangeur 2. Chaque plaque 10 comporte des découpes en forme de dents 11 délimitant deux par deux un espace de forme correspondant à la section transversale d'un tube de l'échangeur 2, pour la réception d'un tel tube. Les extrémités des deux dents 11 de chaque couple de dents forment des becs 12 en vis-à-vis permettant de retenir le tube engagé entre les deux dents.
Ainsi, l'échangeur 2 est monté sur l'échangeur 1 par encli- quetage des tubes de son corps 6 sur les dents 11 des saillies 10 des boîtes collectrices 9.
On se référera maintenant au mode de réalisation des figures 3 et 4 dans lesquelles seul l'échangeur 1 a été représenté. Les mêmes références ont été utilisées pour les éléments homologues des deux modes de réalisation.
Les boîtes collectrices 9 sont ici réalisées de façon conventionnelle. En revanche, les collecteurs de tubes 8 sont munis le long d'un de leur bord d'une partie en saillie 20 comportant des dents 11 identiques à celle des boîtes 9 des figures 1 et 2. On observera toutefois que les dents 11 s'étendent ici sur toute la longueur des collecteurs, mais qu'elles peuvent également s'étendre à leurs extrémités.
Comme précédemment, les tubes de l'échangeur 2 sont enclique- tés sur les dents 11 pour monter cet echangeur sur l'échangeur 1.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et s'étend à d'autres variantes. Ainsi bien qu'un seul echangeur secondaire soit ici prévu, il serait toutefois possible d'en prévoir un deuxième en adoptant le même agencement que décrit ci-dessus du côté opposé à celui de l'échangeur 2. Il suffirait pour cela de former des dents des deux côtés de la boîte collectrice ou du collecteur de tubes.
De même, l'agencement selon l'invention peut être appliqué aux deux ensembles collecteurs 4 de l'échangeur 1 ou à un seul, d'autres moyens de liaison de tout type connu étant alors prévus au niveau de l'autre ensemble collecteur. Le faisceau de l'échangeur 2 peut être réalisé à partir de tout type de tubes, plats ou à section circulaire. Il peut également être à une ou plusieurs nappes.

Claims

Revendications
1. Module d'échange de chaleur, comprenant un echangeur principal (1) et au moins un echangeur secondaire (2) ayant chacun un corps (3, 6), muni de tubes de circulation de fluide et monté entre deux ensembles d'organes collecteurs (4 ; 7 ) , de sorte qu'un même flux d'air puisse traverser les corps respectifs desdits échangeurs,
caractérisé par en ce qu'au moins un organe collecteur (8 ; 9) de l'échangeur principal comprend une partie (10 ; 20) en saillie comportant des découpes (11) de réception des tubes -de circulation de fluide de l'échangeur secondaire, des moyens de blocage (12) étant prévus pour bloquer l'échangeur secondaire dans la position où ses tubes de circulation de fluide sont engagés dans lesdites découpes.
2. Module d'échange de chaleur selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de blocage sont des moyens d'encliquetage.
3. Module d'échange de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2 , dans lequel ledit organe collecteur de l'échan- geur principal comprenant une partie en. saillie est un collecteur de tubes (8).
4. Module d'échange de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel ledit organe collecteur de l'échan- geur principal comprenant une partie en saillie est une boîte collectrice (9).
5. Module d'échange de chaleur selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ladite partie (20) en saillie s'étend sensiblement sur toute la longueur de l'organe collecteur.
6. Module d'échange de chaleur selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ladite partie en saillie (10) s'étend aux extrémités de l'organe collecteur.
7. Collecteur de tubes pour echangeur de chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend une partie en saillie (20) comportant des découpes (11) de réception pour des tubes de circulation de fluide d'un echangeur secondaire.
8. Boîte collectrice pour echangeur de chaleur, caractérisée en ce qu'elle comprend une partie en saillie (10) comportant des découpes (11) de réception pour des tubes de circulation de fluide d'un echangeur secondaire.
EP01938353A 2000-05-29 2001-05-28 Module d'echange de chaleur, notamment pour vehicule automobile Withdrawn EP1285211A1 (fr)

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PCT/FR2001/001638 WO2001092803A1 (fr) 2000-05-29 2001-05-28 Module d'echange de chaleur, notamment pour vehicule automobile

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