EP1558885B1 - Module d echange de chaleur, en particulier pour les vehicules automobiles - Google Patents

Module d echange de chaleur, en particulier pour les vehicules automobiles Download PDF

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EP1558885B1
EP1558885B1 EP03795048.2A EP03795048A EP1558885B1 EP 1558885 B1 EP1558885 B1 EP 1558885B1 EP 03795048 A EP03795048 A EP 03795048A EP 1558885 B1 EP1558885 B1 EP 1558885B1
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EP
European Patent Office
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exchanger
heat exchange
exchange module
tubes
module according
Prior art date
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EP03795048.2A
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English (en)
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Michel Potier
Carlos Martins
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Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Publication date
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • F28F21/067—Details
    • 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
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    • 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
    • F28D1/0408—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids
    • F28D1/0426—Multi-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
    • F28D1/0435—Combination of units extending one behind the other
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    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
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    • F28F2215/02—Arrangements of fins common to different heat exchange sections, the fins being in contact with different heat exchange media
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F2215/12—Fins with U-shaped slots for laterally inserting conduits

Definitions

  • the invention relates to a heat exchange module of the type described in the document FR 2 809 486 , corresponding to the preamble of claim 1, this module consists of a main heat exchanger and at least one secondary heat exchanger mounted parallel to the main heat exchanger so as to form a single unit whose exchangers are crossed by a single air flow.
  • the invention relates to a heat exchange module consisting of a main heat exchanger and at least one secondary heat exchanger, the main heat exchanger and the secondary heat exchanger comprising a body provided with tubes. circulating fluid and at least one manifold provided with a perforated manifold of receiving holes of the tubes of the body of the exchanger, the module comprising cooling fins common to the main exchanger and at least one secondary exchanger, these fins being mounted on the tubes of the main heat exchanger and projecting from the latter substantially perpendicularly to its plane, the parts of the fins projecting from the main heat exchanger having receiving cutouts of the secondary heat exchanger.
  • a heat exchange module of the type described above may consist of a cooling radiator of the vehicle engine and one or more secondary exchangers, usually a condenser forming part of the air conditioning circuit of the passenger compartment of the vehicle. automobile or oil radiator.
  • the tubes of the secondary heat exchanger (or secondary heat exchangers) are forced into the cut-outs of the common fins. These tend to deviate. Therefore it is necessary to maintain them by means of a comb-shaped tool inserted between the tubes of the main exchanger. This operation leads to leaving a clearance of several millimeters between the collector of the main exchanger and the first fin. This results in several disadvantages.
  • a part of the tubes is devoid of fins, which decreases the heat exchange capacity and therefore the efficiency of the exchanger.
  • the game left between the face outer of the manifold and the first fin can be source of corrosion of the tubes.
  • the tubes must be flared by means of a flaring punch to prevent tearing of the manifolds under the effect of the pressure of the cooling circuit fluid and the mechanical stresses to which the boxes collectors are subject.
  • the invention specifically relates to a heat exchange module that overcomes these disadvantages.
  • the manifolds or boxes of the main heat exchanger comprise at least one projection extending towards the said secondary heat exchanger or to cooperate with the collector or boxes of or said secondary exchangers and with said fins so as to structure said module, a seal being disposed outside the collector of the manifold.
  • the seal is supported on the first fin of the main exchanger, so that it effectively protects the tubes of the latter against the risk of corrosion in this generally critical area on the mechanically assembled exchangers, using a gasket. elastomer.
  • a gasket elastomer.
  • the seal mounted outside the manifold does not have this disadvantage.
  • said projection consists of a comb having cutouts for receiving the tubes of the secondary heat exchanger (or secondary heat exchangers, where appropriate), this comb being able to keep tightly the parts of the fins projecting from the body of the main exchanger.
  • the header will have only one comb. If the heat exchange module has only one secondary heat exchanger, the header will have only one comb. If the heat exchange module comprises a secondary heat exchanger on either side of the main exchanger, the header of the main exchanger may include a comb on each of its faces.
  • the comb may advantageously be provided along the entire length of the header of the main exchanger. However, this characteristic is not imperative. The comb could only be provided for part of the length of the header of the main exchanger.
  • the comb is preferably made in one piece with the manifold of the main exchanger, in particular by molding a plastic material.
  • the comb could, alternatively, be made separately from the header and be secured to the latter by any appropriate means.
  • the exchangers of the heat exchange module may have only one manifold, for example if it is equipped with U tubes.
  • the tubes are straight and each exchanger has a collector box at each end of the tubes.
  • each header of the main heat exchanger has a fin holding comb.
  • the comb is supported on the manifolds of the secondary exchanger (or secondary exchangers, if there are several).
  • the manifolds of the secondary exchangers constitute stops that stop the movement of the comb and therefore retain the manifold of the main exchanger.
  • the comb thus makes it possible to ensure the retention of the header box of the main exchanger via the boxes of the secondary exchanger (or secondary exchangers, if necessary).
  • the collector comprises a shoulder that provides space for the seal.
  • the collector is made of plastic.
  • the manifold has a tubular shape of closed section made in one piece.
  • the collector box is closed to both ends with plugs. These plugs can be, in particular, welded by friction or by any other appropriate technique.
  • the manifold comprises a lateral opening closed by a lid.
  • the lid can be welded to the header by any appropriate technique, including friction.
  • This design allows the release of flattened pipes at the base with a connection radius favorable to the flow of the fluid of the exchanger and in addition a reduced header height.
  • the manifold preferably has shapes adapted to receive and fix the nozzle of a motor-fan unit.
  • the heat exchange module of the prior art is composed of a radiator 1 for cooling a motor vehicle engine and a condenser 2 for air conditioning, these two exchangers being generally flat.
  • the radiator 1 and the condenser 2 respectively constitute a main heat exchanger and a secondary heat exchanger.
  • the radiator 1 consists in a known manner of a body 3 made from a bundle of vertical fluid circulation tubes and mounted between two manifolds 4 and 5.
  • the manifolds are arranged along two parallel sides of the body and provided with inlet tubing 6 and outlet (not shown) of the cooling fluid.
  • the condenser 2 also consists of a body 7 made from a bundle of vertical fluid circulation tubes 23 mounted between two manifolds 8 and 9.
  • the manifolds 8 and 9 are arranged along two parallel sides of the 7. They are provided with two inlet and outlet pipes 10 of the refrigerant.
  • the heat exchange module comprises fins 11 common to the cooling radiator 1 and the condenser 2. These fins 11 are shown in more detail on the figure 2 . They are mounted so Conventional on the tubes 22 of the body 3 of the heat exchanger 1. They have extensions 12 projecting, perpendicular to the plane of the exchangers, the side of the secondary heat exchanger 2. The extensions 12 comprise cutouts 13 open in direction of the exchanger 2. These cuts have a shape corresponding to the cross section of the tubes 23 of the condenser 2, which are here flat tubes, and not even that these tubes, so as to receive them. The tubes 23 of the secondary heat exchanger 2 are forced into the cutouts 13 of the fins. This ensures frictional locking between the walls of the tubes 23 and the edges of the cuts 13.
  • the assembly of the exchanger 1 with its fins 11 with the exchanger 2 without fins is carried out as follows.
  • the exchanger 2 is simply pressed against the exchanger 1 by forcing the tubes 23 of the exchanger 2 into the cutouts 13 of the extensions 12 of the fins, which ensures the blocking of the exchanger.
  • the manifold 5 of the main radiator 1 consists of a collector or collector plate (not visible on the figure 1 ) made of metal and having holes for receiving the tubes 22 of the exchanger 1.
  • the manifold 5 further comprises a cover 14, generally made of plastic.
  • the assembly of the cover 14 on the manifold is generally done by means of folded crimping tabs on a peripheral rim of the cover 9.
  • the peripheral rim which surrounds the manifold 9 and which is intended to receive the tabs which allow the crimping of the lid 9 on the manifold increases the size of the cooling radiator 1 and therefore the overall size of the module by imposing the presence of a space between the main heat exchanger and the secondary heat exchanger.
  • a rubber or elastomer seal is disposed inside the manifold 5.
  • This seal comprises tubular parts which engage in the receiving holes of the tubes 22 of the main exchanger 1.
  • the fins 11 must be maintained during the introduction of the tubes 23 of the condenser 2 by a suitable tool inserted between the last fin of the beam and the outer face of the collector. This operation leads to a gap of several millimeters between the collector and the first fin. This results in a reduction of the exchange surface between the air flow through the exchanger and the fins.
  • tubes 22 of the main heat exchanger remain exposed because the tubular portion of the seal can not extend over the entire length for reasons of demolding.
  • the manifold 5 of the main exchanger 1 comprises a comb 28 which, in the embodiment shown, extends over the entire length of the manifold 5.
  • the comb 28 could extend only over a only part of the length of the collecting box.
  • the comb 28 is made in one piece with the manifold 5, preferably by molding a plastic material.
  • the comb could be made separately and secured to the collector box.
  • the comb 28 consists of teeth 29 arranged in pairs and which delimit between them a cutout 30 (see FIG. figure 5 ) whose function is to maintain the first fins during the assembly of the tubes 23.
  • the cutouts 30 are intended to receive the tubes 23 of the secondary heat exchanger 2 when the main exchanger and the exchanger secondary are assembled (see figure 6 ).
  • the comb 28 has a face 31 directed towards the fins 11 and on which they come to bear.
  • the comb 28 fulfills the function which, in the prior art, is held by a special auxiliary tool temporarily introduced during assembly of the tubes 23 of the condenser 2 between the fins 11 and the manifold 5, and more particularly between the fins 11 and the outer face of the collector. Since the use of this tool is no longer necessary, it is no longer necessary to leave a clearance of several millimeters between the first fin and the manifold so that the tubes 22 may have fins along their entire length. .
  • the seal 33 may be disposed outside the manifold 5, on the face of the manifold 35 directed towards the fin bundle 11. This arrangement is advantageous because the seal 33 protects the portion of the tube located between the first fin and the outer face of the manifold 35 against corrosion.
  • a shoulder 37 constitutes a stop for the set of fins 11 so as to avoid compression of the seal 33.
  • the comb 28 has a face 39 directed towards the manifold 8 of the exchanger 2 which bears on this manifold 8.
  • the teeth 29 of the comb 28 thus take up the tearing forces of the manifold 5 under the effect the pressure of the cooling coolant circulating in the tubes 22.
  • the tubes of the main exchanger 1, such as 22, comprise a mechanically flared portion by the introduction of a flare punch. This flaring is intended to prevent tearing collector boxes. Given that these efforts are taken up by the manifolds 8 and 9 of the secondary heat exchanger 2, the flaring of the tubes 22 is no longer justified. Therefore, these tubes can be straight and have a constant section over their entire length. However, they may include a retreint or chamfer 41 at their end to promote their introduction into the joint 33 ( figure 6 ). The fact that the tubes are not flared allows greater freedom in the choice of alloy in which these tubes are made.
  • the manifold 5 is constituted by a tubular form of closed section. It is made in one piece.
  • the collector and the cover which, according to the prior art, are made of two pieces of different materials (steel collector and plastic cover), are, in this embodiment, made in a single molded part made of plastic
  • the header is closed at both ends by plugs 43 ( Figures 3 and 4 ). These caps can be friction welded to the manifold.
  • the manifold is made of plastic material, it can easily include fixing lugs such as 45 which allow to fix it on the chassis of the vehicle. It may also include forms 47 adapted to receive and fix the nozzle of a motor-fan unit (not shown).
  • the manifold 5 also made of molded plastic, consists of a box 51 comprising the inlet and outlet pipes 6 of the fluid.
  • the box 51 also comprises the holes for receiving the tubes 22 of the main exchanger 1.
  • the comb 28 is also formed on the box 31.
  • the latter is closed laterally by a cover 53, which may optionally be plane.
  • the cover 53 is fixed on the box 51 by any appropriate means, in particular by friction welding.
  • the comb 28 could also be provided on the cover 53.
  • This design allows the demolding of flattened pipes at the base with a connection radius favorable to the flow of the liquid and moreover a reduced header height.

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Description

  • L'invention concerne un module d'échange de chaleur, du type de celui décrit dans le document FR 2 809 486 , correspondant au préambule de la revendication 1, ce module est constitué d'un échangeur principal et d'au moins un échangeur de chaleur secondaire monté parallèlement à l'échangeur principal de manière à constituer un ensemble unique dont les échangeurs sont traversés par un même flux d'air.
  • Plus particulièrement, l'invention concerne un module d'échange de chaleur constitué d'un échangeur principal et d'au moins un échangeur de chaleur secondaire, l'échangeur de chaleur principal et l'échangeur de chaleur secondaire comportant un corps muni de tubes de circulation de fluides et au moins une boîte collectrice munie d'un collecteur perforé de trous de réception des tubes du corps de l'échangeur, le module comportant des ailettes de refroidissement communes à l'échangeur principal et à au moins un échangeur secondaire, ces ailettes étant montées sur les tubes de l'échangeur principal et faisant saillie de ce dernier sensiblement perpendiculairement à son plan, les parties des ailettes faisant saillie de l'échangeur principal comportant des découpes de réception de l'échangeur secondaire.
  • Un module d'échange de chaleur du type décrit ci-dessus pourra être constitué d'un radiateur de refroidissement du moteur du véhicule et d'un ou plusieurs échangeurs secondaires, généralement un condenseur faisant partie du circuit de climatisation de l'habitacle du véhicule automobile ou un radiateur d'huile.
  • Pendant l'assemblage du module les tubes de l'échangeur secondaire (ou des échangeurs secondaires) sont enfoncés à force dans les découpes des ailettes communes. Ces dernières ont tendance à s'écarter. C'est pourquoi il est nécessaire de les maintenir au moyen d'un outil en forme de peigne inséré entre les tubes de l'échangeur principal. Cette opération conduit à laisser un jeu de plusieurs millimètres entre le collecteur de l'échangeur principal et la première ailette. Il en résulte plusieurs inconvénients. D'une part, une partie des tubes est dépourvue d'ailettes, ce qui diminue la capacité d'échange de chaleur et par conséquent le rendement de l'échangeur. D'autre part, le jeu laissé entre la face extérieure du collecteur et la première ailette peut être source de corrosion des tubes.
  • Par ailleurs, dans cette conception connue, les tubes doivent être évasés au moyen d'un poinçon d'évasement pour éviter l'arrachement des boîtes collectrices sous l'effet de la pression du fluide du circuit de refroidissement et des sollicitations mécaniques auxquels les boîtes collectrices sont soumises.
  • L'invention a précisément pour objet un module d'échange de chaleur qui permet de remédier à ces inconvénients.
  • Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, par le fait que la ou les boîtes collectrices de l'échangeur principal comportent au moins une saillie s'étendant en direction du ou desdits échangeurs secondaires pour coopérer avec la ou les boîtes collectrices du ou desdits échangeurs secondaires et avec lesdites ailettes de manière à structurer ledit module, un joint d'étanchéité étant disposé à l'extérieur du collecteur de la boîte collectrice.
  • Ainsi, le joint est en appui sur la première ailette de l'échangeur principal, de telle sorte qu'il protège efficacement les tubes de ce dernier contre les risques de corrosion dans cette zone généralement critique sur les échangeurs assemblés mécaniquement, utilisant un joint en élastomère. Dans un échangeur de type classique, il ne serait pas possible de monter le joint à l'extérieur du collecteur parce que la partie tubulaire du joint d'étanchéité qui assure l'étanchéité du tube risquerait d'être entaillée par le collet formé dans le collecteur. Le joint monté à l'extérieur de la boîte collectrice ne présente pas cet inconvénient.
  • Avantageusement, ladite saillie est constituée d'un peigne comportant des découpes de réception des tubes de l'échangeur secondaire (ou des échangeurs secondaires, le cas échéant) ce peigne étant apte à maintenir serrées les parties des ailettes faisant saillie du corps de l'échangeur principal.
  • Grâce à cette caractéristique, il n'est pas nécessaire d'utiliser un outil en forme, classiquement utilisé jusqu'à présent. La fonction de maintien des ailettes, durant l'insertion en force des tubes de l'échangeur secondaire dans les découpes des ailettes communes est assurée par le peigne prévu sur la boîte collectrice de l'échangeur principal. Par suite, il est possible de disposer des ailettes de refroidissement sur toute la longueur des tubes de l'échangeur principal, ce qui augmente sa capacité d'échange de chaleur et par suite son rendement. Par ailleurs, les risques de corrosion des tubes sont éliminés ou en tout cas fortement diminués.
  • Si le module d'échange de chaleur ne comporte qu'un seul échangeur secondaire, la boîte collectrice ne comportera qu'un seul peigne. Si le module d'échange de chaleur comporte un échangeur de chaleur secondaire de part et d'autre de l'échangeur principal, la boîte collectrice de l'échangeur principal pourra comporter un peigne sur chacune de ses faces.
  • Le peigne peut avantageusement être prévu sur toute la longueur de la boîte collectrice de l'échangeur principal. Toutefois, cette caractéristique n'est pas impérative. Le peigne pourrait n'être prévu que sur une partie de la longueur de la boîte collectrice de l'échangeur principal.
  • Le peigne est de préférence réalisé d'une seule pièce avec la boîte collectrice de l'échangeur principal, en particulier par moulage d'une matière plastique. Toutefois, le peigne pourrait, en variante, être réalisé séparément de la boîte collectrice et être rendu solidaire de cette dernière par tout moyen approprié.
  • Enfin, les échangeurs du module d'échange de chaleur peuvent ne comporter qu'une seule boîte collectrice, par exemple s'il est équipé de tubes en U. Toutefois, dans la plupart des cas, les tubes sont rectilignes et chaque échangeur comporte une boîte collectrice à chacune des extrémités des tubes. Dans ce cas classique, chaque boîte collectrice de l'échangeur de chaleur principale comporte un peigne de maintien des ailettes.
  • Avantageusement le peigne prend appui sur les boîtes collectrices de l'échangeur secondaire (ou des échangeurs secondaires, s'il y en a plusieurs). Ainsi, les boîtes collectrices des échangeurs secondaires constituent des butées qui arrêtent le déplacement du peigne et par suite retiennent la boîte collectrice de l'échangeur principal. Le peigne permet ainsi d'assurer la retenue de la boîte collectrice de l'échangeur principal par l'intermédiaire des boîtes de l'échangeur secondaire (ou des échangeurs secondaires, le cas échéant).
  • Ainsi, il n'est pas nécessaire d'évaser les tubes pour retenir les boîtes collectrices de l'échangeur principal et les tubes peuvent être rectilignes sur toute leur longueur et présenter une section constante sur toute leur longueur. Il est de la sorte possible d'utiliser de nouveaux alliages et des états métallurgiques plus durs ayant une meilleure tenue à la corrosion.
  • On notera par ailleurs que cette caractéristique s'applique avantageusement à un module d'échange de chaleur comportant des ailettes communes à deux ou plus de deux échangeurs du module. Elle pourrait toutefois également s'appliquer à un module d'échange de chaleur dans lequel les ailettes ne sont pas communes aux différents échangeurs du module.
  • Avantageusement le collecteur comporte un épaulement qui ménage un espace pour le joint d'étanchéité.
  • Grâce à cette caractéristique le joint n'est pas comprimé entre les ailettes et la face extérieure du collecteur.
  • Avantageusement le collecteur est réalisé en matière plastique.
  • Plusieurs conceptions de la boîte collectrice sont envisageables.
  • Selon une réalisation préférée, la boîte collectrice présente une forme tubulaire de section fermée réalisée d'une seule pièce. La boîte collectrice est fermée à ses deux extrémités par des bouchons. Ces bouchons peuvent être, notamment, soudés par friction ou par toute autre technique appropriée.
  • Selon une autre réalisation, la boîte collectrice comporte une ouverture latérale fermée par un couvercle. Le couvercle peut être soudé sur la boîte collectrice par toute technique appropriée, notamment par friction.
  • Cette conception permet le démoulage de tubulures aplaties à la base avec un rayon de raccordement favorable à l'écoulement du fluide de l'échangeur et de surcroît une hauteur de boîte collectrice réduite.
  • Enfin, la boîte collectrice comporte de préférence des formes aptes à recevoir et à fixer la buse d'un groupe moto-ventilateur.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées.
  • Sur ces figures :
    • la figure 1 est une vue tri-dimensionnelle d'un module d'échange de chaleur de l'art antérieur constitué d'un radiateur de refroidissement et d'un échangeur secondaire, à savoir un condenseur de climatisation ;
    • la figure 2 représente les ailettes communes du module d'échange de chaleur de la figure 1 ;
    • la figure 3 est une vue éclatée en perspective d'une première réalisation de la boîte collectrice de l'échangeur principal d'un module d'échange de chaleur conforme à l'invention ;
    • la figure 4 est une vue de dessous de la boîte collectrice représentée sur la figure 3 ;
    • la figure 5 représente à échelle agrandie une paire de dents du peigne du module d'échange de chaleur représenté sur les figures 3 et 4 ;
    • la figure 6 est une vue partielle en coupe à échelle agrandie de la boîte collectrice de l'échangeur principal et de l'échangeur secondaire du module d'échange de chaleur représenté sur les figures 3 et 4 ;
    • les figures 7 à 9 sont trois vues partielles en perspective qui illustrent différentes étapes du montage d'une deuxième réalisation d'un module d'échange de chaleur conforme à la présente invention ; et
    • la figure 10 est une vue en coupe du module d'échange de chaleur de la figure 9, passant par l'axe de la tubulure.
  • Le module d'échange de chaleur de l'art antérieur, représenté sur 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 et le condenseur 2 constituent respectivement un échangeur principal et un échangeur secondaire.
  • Le radiateur 1 est constitué de façon connue d'un corps 3 réalisé à partir d'un faisceau de tubes verticaux de circulation de fluide et monté entre deux boîtes collectrices 4 et 5. Les boîtes collectrices sont disposées le long de deux côtés parallèles du corps et munies de tubulure d'entrée 6 et de sortie (non représentée) du fluide de refroidissement. Le condenseur 2 est également constitué d'un corps 7 réalisé à partir d'un faisceau de tubes verticaux 23 de circulation de fluide montés entre deux boîtes collectrices 8 et 9. Les boîtes collectrices 8 et 9 sont disposées le long de deux côtés parallèles du corps 7. Elles sont munies de deux tubulures d'entrée et de sortie 10 du fluide réfrigérant.
  • Le module d'échange de chaleur comporte des ailettes 11 communes au radiateur de refroidissement 1 et au condenseur 2. Ces ailettes 11 sont représentées plus en détail sur la figure 2. Elles sont montées de façon conventionnelle sur les tubes 22 du corps 3 de l'échangeur de chaleur 1. Elles présentent des prolongements 12 en saillie, perpendiculairement au plan des échangeurs, du côté de l'échangeur de chaleur secondaire 2. Les prolongements 12 comportent des découpes 13 ouvertes en direction de l'échangeur 2. Ces découpes ont une forme correspondant à la section transversale des tubes 23 du condenseur 2, qui sont ici des tubes plats, et à même pas que ces tubes, de manière à les recevoir. Les tubes 23 de l'échangeur secondaire 2 sont assemblés à force dans les découpes 13 des ailettes. Ceci assure un blocage par friction entre les parois des tubes 23 et les bords des découpes 13.
  • L'assemblage de l'échangeur 1 muni de ses ailettes 11 avec l'échangeur 2 dépourvu d'ailettes s'effectue de la manière suivante. L'échangeur 2 est simplement plaqué contre l'échangeur 1 en engageant à force les tubes 23 de l'échangeur 2 dans les découpes 13 des prolongements 12 des ailettes, ce qui assure le blocage de l'échangeur.
  • La boîte collectrice 5 du radiateur principal 1 est constituée d'un collecteur ou plaque collectrice (non visible sur la figure 1) réalisé en métal et comportant des trous de réception des tubes 22 de l'échangeur 1. La boîte collectrice 5 comporte d'autre part un couvercle 14, généralement réalisé en matière plastique. L'assemblage du couvercle 14 sur le collecteur se fait généralement au moyen de pattes de sertissage repliées sur un rebord périphérique du couvercle 9. Le rebord périphérique qui entoure la boîte collectrice 9 et qui est destiné à recevoir les pattes qui permettent le sertissage du couvercle 9 sur le collecteur augmente l'encombrement du radiateur de refroidissement 1 et par suite l'encombrement global du module en imposant la présence d'un espace entre l'échangeur principal et l'échangeur secondaire.
  • Par ailleurs, un joint d'étanchéité en caoutchouc ou en élastomère est disposé à l'intérieur de la boîte collectrice 5. Ce joint comporte des parties tubulaires qui s'engagent dans les trous de réception des tubes 22 de l'échangeur principal 1.
  • Par ailleurs, comme on l'a déjà exposé, les ailettes 11 doivent être maintenues pendant l'introduction des tubes 23 du condenseur 2 par un outil approprié inséré entre la dernière ailette du faisceau et la face externe du collecteur. Cette opération conduit à laisser un jeu de plusieurs millimètres entre le collecteur et la première ailette. Il en résulte une diminution de la surface d'échange entre le flux d'air qui traverse l'échangeur et les ailettes.
  • De plus, les tubes 22 de l'échangeur principal restent à nu parce que la partie tubulaire du joint ne peut s'étendre sur toute la longueur pour des raisons de démoulage.
  • On a représenté sur les figures 3, 4 et 6 diverses vues qui montrent une première réalisation de la boîte collectrice de l'échangeur principal 1 d'un module d'échange de chaleur conforme à l'invention. Sur les figures 3, 4 et 6, les parties identiques à celles du module d'échange de chaleur représenté sur la figure 1 ont été désignées par des références identiques.
  • La boîte collectrice 5 de l'échangeur principal 1 comporte un peigne 28 qui, dans l'exemple de réalisation représenté, s'étend sur toute la longueur de la boîte collectrice 5. Toutefois, le peigne 28 pourrait ne s'étendre que sur une partie seulement de la longueur de la boîte collectrice. Dans l'exemple, le peigne 28 est réalisé d'une seule pièce avec la boîte collectrice 5, avantageusement par moulage d'une matière plastique. Toutefois, le peigne pourrait être réalisé séparément et rendu solidaire de la boîte collectrice. Le peigne 28 est constitué de dents 29 disposées par paire et qui délimitent entre elles une découpe 30 (voir la figure 5) dont la fonction est de maintenir les premières ailettes lors de l'assemblage des tubes 23. En d'autres termes, les découpes 30 sont destinées à recevoir les tubes 23 de l'échangeur secondaire 2 lorsque l'échangeur principal et l'échangeur secondaire sont assemblés (voir figure 6).
  • Comme on peut le constater, notamment sur la figure 6, le peigne 28 comporte une face 31 dirigée vers les ailettes 11 et sur laquelle ces dernières viennent en appui. Ainsi, le peigne 28 remplit la fonction qui, dans l'art antérieur, est tenue par un outil spécial auxiliaire introduit temporairement pendant le montage des tubes 23 du condenseur 2 entre les ailettes 11 et la boîte collectrice 5, et plus particulièrement entre les ailettes 11 et la face externe du collecteur. Etant donné que l'utilisation de cet outil n'est plus nécessaire, il n'est plus utile de laisser un jeu de plusieurs millimètres entre la première ailette et le collecteur de telle sorte que les tubes 22 peuvent comporter des ailettes sur toute leur longueur.
  • En outre, comme on peut le voir en particulier sur la figure 6, le joint d'étanchéité 33 peut être disposé à l'extérieur de la boîte collectrice 5, sur la face du collecteur 35 dirigée vers le faisceau d'ailettes 11. Cette disposition est avantageuse parce que le joint 33 protège la partie du tube située entre la première ailette et la face externe du collecteur 35 contre la corrosion. Avantageusement, un épaulement 37 constitue une butée pour le jeu d'ailettes 11 de manière à éviter la compression du joint 33.
  • Par ailleurs, comme on peut le remarquer notamment sur la figure 6, le peigne 28 comporte une face 39 dirigée vers la boîte collectrice 8 de l'échangeur 2 qui prend appui sur cette boîte collectrice 8. Les dents 29 du peigne 28 reprennent ainsi les efforts d'arrachement de la boîte collectrice 5 sous l'effet de la pression du fluide caloporteur de refroidissement qui circule dans les tubes 22.
  • Selon l'art antérieur, les tubes de l'échangeur principal 1, tels que 22, comportent une partie évasée mécaniquement par l'introduction d'un poinçon d'évasement. Cet évasement a pour but d'empêcher l'arrachement des boîtes collectrices. Compte tenu du fait que ces efforts sont repris par les boîtes collectrices 8 et 9 de l'échangeur secondaire 2, l'évasement des tubes 22 ne se justifie plus. Par conséquent, ces tubes peuvent être rectilignes et présenter une section constante sur la totalité de leur longueur. Ils peuvent toutefois comporter un retreint ou chanfrein 41 à leur extrémité afin de favoriser leur introduction dans le joint 33 (figure 6). Le fait que les tubes ne sont pas évasés permet une plus grande liberté dans le choix de l'alliage dans lequel ces tubes sont réalisés.
  • On peut ainsi utiliser de nouveaux alliages et des états métallurgiques plus durs qui confèrent une meilleure tenue du tube à la corrosion.
  • Diverses conceptions de la boîte collectrice 5 peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. Sur les figures 3, 4 et 6, la boîte collectrice est constituée par une forme tubulaire de section fermée. Elle est réalisée d'une seule pièce. En d'autres termes, le collecteur et le couvercle qui, selon l'art antérieur, sont réalisés en deux pièces de matériaux différents (collecteur en acier et couvercle en matière plastique), sont, dans cette réalisation, réalisés en une seule pièce moulée en matière plastique. La boîte collectrice est fermée à ses deux extrémités par des bouchons 43 (figures 3 et 4). Ces bouchons peuvent être soudés par friction sur la boîte collectrice.
  • Etant donné que la boîte collectrice est réalisée en matière plastique, elle peut comporter facilement des ergots de fixation tels que 45 qui permettent de la fixer sur le châssis du véhicule. Elle peut comporter également des formes 47 aptes à recevoir et à fixer la buse d'un groupe moto-ventilateur (non représentée).
  • On a représenté sur les figures 7 à 10 une deuxième réalisation de la boîte collectrice d'un module conforme à l'invention. La boîte collectrice 5, également réalisée en matière plastique moulée, est constituée d'une boîte 51 comprenant les tubulures d'entrée et de sortie 6 du fluide. La boîte 51 comporte également les trous destinés à la réception des tubes 22 de l'échangeur principal 1. Le peigne 28 est également formé sur la boîte 31. Cette dernière est fermée latéralement par un couvercle 53, qui peut éventuellement être plan. Le couvercle 53 est fixé sur la boîte 51 par tous moyens appropriés, notamment par soudage par friction.
  • En variante de réalisation, le peigne 28 pourrait également être prévu sur le couvercle 53.
  • Cette conception permet le démoulage de tubulures aplaties à la base avec un rayon de raccordement favorable à l'écoulement du liquide et de surcroît une hauteur de boîte collectrice réduite.

Claims (13)

  1. Module d'échange de chaleur constitué d'un échangeur de chaleur principal (1) et d'au moins un échangeur de chaleur secondaire (2) ; l'échangeur de chaleur principal (1) et l'échangeur de chaleur secondaire (2) comportant un corps (3,7) muni de tubes de circulation de fluide (22,23) et au moins une boîte collectrice (5,8) munie d'un collecteur (35) perforé de trous de réception des tubes (22) du corps (3), le module comportant des ailettes de refroidissement (11), la ou les boîtes collectrices (5) de l'échangeur principal comportant au moins une saillie (28) s'étendant en direction du ou desdits échangeurs secondaires pour coopérer avec la ou les boîtes collectrices (5,8) du ou desdits échangeurs secondaires de manière à structurer ledit module, caractérisé en ce que ladite saillie (28) s'étend en direction du ou desdits échangeurs secondaires également pour coopérer avec lesdites ailettes (11), un joint d'étanchéité (33) des tubes (22, 23) étant disposé à l'extérieur du collecteur (35) de la boîte collectrice (5).
  2. Module d'échange selon la revendication 1 dans lequel les ailettes (11) sont communes à l'échangeur principal (1) et à au moins un échangeur secondaire (2), les ailettes (11) étant montées sur les tubes de l'échangeur principal et faisant saillie de ce dernier sensiblement perpendiculairement au plan de ce dernier, les parties (12) des ailettes (11) faisant saillie de l'échangeur principal (1) comportant des découpes (13) de réception des tubes (23) de l'échangeur secondaire (2).
  3. Module d'échange de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la saillie (28) prend appui sur les boîtes collectrices (8,9) de l'échangeur secondaire (2).
  4. Module d'échange de chaleur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les tubes (22) de l'échangeur principal (1) présentent une section constante sur toute leur longueur.
  5. Module d'échange de chaleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le collecteur (35) comporte un épaulement (37) qui ménage un espace pour le joint d'étanchéité (33).
  6. Module d'échange de chaleur dont l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le collecteur (35) est en matière plastique.
  7. Module d'échange de chaleur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la boîte collectrice (5) présente une forme tubulaire de section fermée d'une seule pièce.
  8. Module d'échange de chaleur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la boîte collectrice (5) est fermée à ses deux extrémités par des bouchons (43).
  9. Module d'échange de chaleur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la boîte collectrice (5) comporte une ouverture latérale fermée par un couvercle (53).
  10. Module d'échange de chaleur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le couvercle (53) est soudé par friction sur une boîte (51).
  11. Module d'échange de chaleur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la boîte collectrice (5) comporte des formes (47) aptes à recevoir et à fixer la buse d'un groupe moto-ventilateur.
  12. Module d'échange de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la saillie (28) est réalisée d'une seule pièce avec la ou les boîtes collectrices (5) et/ou le ou les collecteur (35) de l'échangeur principal (2).
  13. Module d'échange de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la saillie (28) est constituée d'un peigne comportant des découpes (30) de réception des tubes (23) de l'échangeur secondaire, ce peigne (28) étant apte à maintenir serrées les parties (12) des ailettes (11) faisant saillie du corps (3) de l'échangeur principal.
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