EP3224564A1 - Echangeur thermique - Google Patents

Echangeur thermique

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EP3224564A1
EP3224564A1 EP15802047.9A EP15802047A EP3224564A1 EP 3224564 A1 EP3224564 A1 EP 3224564A1 EP 15802047 A EP15802047 A EP 15802047A EP 3224564 A1 EP3224564 A1 EP 3224564A1
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EP
European Patent Office
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collector
exchanger according
tube
heat exchanger
bore
Prior art date
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EP15802047.9A
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German (de)
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EP3224564B1 (fr
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Jérôme MOUGNIER
Sébastien JACOPE
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Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Publication date
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Publication of EP3224564A1 publication Critical patent/EP3224564A1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions
    • F28F9/0204—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions
    • F28F9/0214—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions having only longitudinal partitions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger.
  • It relates more specifically to a heat exchanger comprising at least one tube and a collector, said collector being provided with at least one receiving bore of the end of the tube.
  • tube is meant here an elongate dish-shaped element comprising at least one longitudinal channel, generally several longitudinal channels juxtaposed over the width of the strip.
  • each tube is provided at its ends with two deformations ensuring the formation of abutment shoulders against the outer face of the collectors, when it is inserted and fixed in the corresponding bore of the collector.
  • Such an arrangement requires the machining of bores and tubes with very precise ribs, in order to ensure tight communication of the longitudinal channel or channels of the tubes and of the longitudinal channel or channels of a collector and especially to avoid deformation of the longitudinal channels of the tubes, once the latter placed in the bores of the collector.
  • the invention solves this problem by proposing a heat exchanger whose collector is preferably made by extrusion or by machining and eliminating the need for making these shoulders on the tubes.
  • the invention proposes a heat exchanger comprising at least one tube and a collector, said collector being provided with at least one receiving bore of the end of the tube characterized in that said receiving bore comprises at least one abutment portion of the corresponding end of said tube.
  • said abutment portion is disposed at a lateral end in said collector receiving bore.
  • said abutment portion comprises at least one rib disposed laterally in the receiving bore of the collector.
  • said collector comprises at least two longitudinal channels disposed near the longitudinal edges of the collector, a said rib being disposed each time in a said longitudinal channel of the collector disposed near the longitudinal edges of the collector.
  • said manifold comprises a transverse flow channel connected to at least one transverse connecting channel transverse to said flow channel and opening into said receiving bores, and said abutment portion is in upper part and / or lower in said bores of the collector.
  • Two said tubes can be received in each said receiving bore.
  • Said collector may be composed of at least two parts, namely a so-called collecting plate part comprising at least one receiving bore of at least one end of a tube and a so-called collecting box comprising longitudinal channels.
  • Said collector may be metal, preferably aluminum.
  • said abutment portion is preferably obtained by said extrusion.
  • Said collector can be made by extrusion along its transverse axis.
  • FIG. 1 is a perspective view of a portion of a heat exchanger according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view of a heat exchanger according to this first embodiment, along an X, Y plane.
  • FIG. 3 is a sectional view of a portion of a heat exchanger according to a second embodiment, along an X, Z plane.
  • FIGS. 4 and 5 are sectional detail views of a heat exchanger according to two variants of this second embodiment, along an X, Z plane.
  • Figures 1 and 2 show a first embodiment of the invention.
  • a heat exchanger comprises a plurality of tubes 1, comprising at least one longitudinal channel, and preferably a plurality of longitudinal channels juxtaposed along their width along the Y axis, and connected at their ends to a collector 2 comprising at least one longitudinal channel flow of a fluid, here more precisely four longitudinal channels 2A juxtaposed on the Y axis and each directed along the Z axis.
  • the collector 2 is composed of at least two parts, namely a so-called collecting plate part 20 comprising at least one bore 2B serving to receive at least one end of a tube 1 and a part said header box 21 having longitudinal channels 2A.
  • the subjection between the two parts of the collector may be effected, for example, by brazing.
  • means for receiving the header plate on the manifold may, for example, take the form of a groove in which will be inserted said collector plate.
  • the exchanger comprises at least one manifold 2 and is provided with at least one receiving bore 2B of one end
  • the tubes 1 are in fluid communication with the channels 2A of the manifolds via the receiving bores provided here on the header plate 20 of the manifold.
  • the tubes are arranged in pairs 1A, 1B in each bore.
  • the tubes are of corrugated shape.
  • the fluid enters the exchanger by a first so-called feed collector and runs through the channels 2A of this collector. Thereafter, this fluid will circulate in the tubes 1, then will be evacuated by a second so-called evacuation collector.
  • Each collector 2 is made of metal, preferably aluminum, and can be made by extrusion or by machining, along the Z axis.
  • At least one bore 2B of the collector 2 has a stop portion for the corresponding end of each tube 2.
  • This stop may, for example, be obtained by extrusion or by machining.
  • the end of the tube 1 is formed of a straight cut, that is at right angle, which abuts against this shaped abutment portion of at least one here two ribs 2C, 2D arranged laterally in the bore 2B of the collector 2.
  • These ribs 2C, 2D are here arranged in the two longitudinal end channels 2A1, 2A2 arranged near the longitudinal edges of the collector 2.
  • Figures 3 to 5 show a second embodiment of the invention.
  • a heat exchanger comprises a plurality of superimposed tubes, comprising at least one longitudinal channel, and preferably a plurality of longitudinal channels juxtaposed along their width along the Y axis.
  • the ends of the tubes are inserted into a collector 2 ' including the bores said reception 2'B.
  • the collector 2 ' comprises a channel 2 ⁇ for flowing a fluid, this channel 2 d'flow of the manifold being transverse and connected, here, to a plurality of connecting channels 2 ⁇ transverse to said flow channel 2 ⁇ and opening into bores 2'B receiving each end of the tubes.
  • the exchanger comprises, here, two collectors 2 'and the longitudinal channels of the tubes and the channels 2 ⁇ , 2 ⁇ collectors are in fluid communication.
  • the tubes are in fact arranged in pairs A, B in each bore and are here also of corrugated shape.
  • the fluid enters the exchanger through a first collector said supply and runs through the transverse channels 2 ⁇ of this collector. Subsequently, this fluid will circulate in the tubes, then will be evacuated by a second collector called evacuation.
  • Each collector 2 ' is made of metal, preferably aluminum, and is made by extrusion along its transverse axis along the Y axis.
  • At least one bore 2'B comprises at least one abutment portion of the corresponding end of the tube 1 ', advantageously obtained by this extrusion.
  • the end of the tubel ' is formed of a straight cut, that is to say at right angle, which abuts against this shaped abutment portion of a rib 2'C arranged in the upper part in each bore 2'B of the collector.
  • the end of the tube is formed of a straight cut, that is to say at right angle, which abuts against this shaped abutment portion.
  • a rib 2'C disposed in the upper part and a second rib 2'D arranged in the lower part in each bore 2'B of the collector.
  • the abutment portion may also be shaped only of a rib disposed at the bottom in each receiving bore 2'B of the collector.

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Abstract

La présente invention concerne un échangeur thermique thermique comportant au moins un tube (1, 1') et un collecteur (2, 2'), ledit collecteur (2, 2') étant pourvu d'au moins un alésage de réception (2B, 2'B) de l'extrémité du tube (1, 1'). Selon l'invention, ledit alésage de réception (2B, 2'B) comporte au moins une partie de butée (2D, 2'C, 2'D) de l'extrémité correspondante dudit tube (1, 1').

Description

ECHANGEUR THERMIQUE
La présente invention concerne un échangeur thermique.
Elle se rapporte plus précisément à un échangeur thermique comportant au moins un tube et un collecteur, ledit collecteur étant pourvu d'au moins un alésage de réception de l'extrémité du tube.
Par « tube », il est ici entendu un élément plat allongé en forme de lamelle comprenant au moins un canal longitudinal, en général plusieurs canaux longitudinaux juxtaposés sur la largeur de la lamelle.
Un tel échangeur thermique est décrit dans le document de brevet US 2003/0155109.
Selon ce document, chaque tube est pourvu à ses extrémités de deux déformations assurant la formation d'épaulements de butée contre la face externe des collecteurs, lorsqu'elle est introduite et fixée dans l'alésage correspondant du collecteur.
Un tel agencement nécessite un usinage des alésages et des tubes avec des côtes très précises, afin d'assurer une communication étanche du ou des canaux longitudinaux des tubes et du ou des canaux longitudinaux d'un collecteur et surtout d'éviter une déformation du ou des canaux longitudinaux des tubes, une fois ces dernières mise en places dans les alésages du collecteur.
L'invention résout ce problème en proposant un échangeur thermique dont le collecteur est de préférence réalisé par extrusion ou par usinage et supprimant la nécessité de réalisation de ces épaulements sur les tubes.
Pour ce faire, l'invention propose un échangeur thermique comportant au moins un tube et un collecteur, ledit collecteur étant pourvu d'au moins un alésage de réception de l'extrémité du tube caractérisé en ce que ledit alésage de réception comporte au moins une partie de butée de l'extrémité correspondante dudit tube. Selon un mode de réalisation, ladite partie de butée est disposée à une extrémité latérale dans ledit alésage de réception du collecteur.
Avantageusement, ladite partie de butée comporte au moins une nervure disposée latéralement dans l'alésage de réception du collecteur.
De préférence, ledit collecteur comporte au moins deux canaux longitudinaux disposés près des bords longitudinaux du collecteur, unedite nervure étant disposée à chaque fois dans un dit canal longitudinal du collecteur disposé près des bords longitudinaux du collecteur.
Selon une variante, ledit collecteur comporte un canal d'écoulement transversal connecté à au moins un canal transversal de liaison transversal audit canal d'écoulement et débouchant dans lesdits alésages de réception et ladite partie de butée est en partie supérieure et/ou inférieure dans lesdits alésages du collecteur.
Deux dits tubes peuvent être reçus dans chaque dit alésage de réception.
Ledit collecteur peut être composé d'au moins deux parties, à savoir une partie dite plaque collectrice comportant au moins un alésage de réception d'au moins une extrémité d'un tube et une partie dite boîte collectrice comportant des canaux longitudinaux.
Ledit collecteur peut être en métal, de préférence en aluminium. Lorsque ledit collecteur est réalisé par extrusion, ladite partie de butée est de préférence obtenue par ladite extrusion.
Ledit collecteur peut être réalisé par extrusion selon son axe transversal.
L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant que des modes de réalisation préférés de l'invention.
La figure 1 est une vue en perspective d'une partie d'un échangeur thermique selon un premier mode de réalisation. La figure 2 est une vue en coupe d'un échangeur thermique selon ce premier mode de réalisation, selon un plan X, Y.
La figure 3 est une vue en coupe d'une partie d'un échangeur thermique selon un second mode de réalisation, selon un plan X, Z.
Les figures 4 et 5 sont des vues de détail en coupe d'un échangeur thermique selon deux variantes de ce second mode de réalisation, selon un plan X, Z.
Pour toute clarté, un repère orthogonal X, Y, Z est défini sur les figures.
Les figures 1 et 2 représentent un premier mode de réalisation de l'invention.
Un échangeur thermique comporte une pluralité de tubes 1, comprenant au moins un canal longitudinal, et de préférence une pluralité de canaux longitudinaux juxtaposés sur leur largeur selon l'axe Y, et connectées à leurs extrémités à un collecteur 2 comportant au moins un canal longitudinal d'écoulement d'un fluide, ici plus précisément quatre canaux 2A longitudinaux juxtaposés sur l'axe Y et dirigés chacun selon l'axe Z.
Dans ce mode de réalisation, le collecteur 2 est composé d'au moins deux parties, à savoir une partie dite plaque collectrice 20 comportant au moins un alésage 2B servant à la réception d'au moins une extrémité d'un tube 1 et une partie dite boîte collectrice 21 comportant des canaux longitudinaux 2A. L'assujettissement entre les 2 parties du collecteur pourra s'effectuer, par exemple, par brasage.
En outre, il est prévu des moyens de réception de la plaque collectrice sur la boîte collectrice. Ces moyens pourront, par exemple, prendre la forme d'une rainure dans laquelle sera insérée ladite plaque collectrice.
En d'autres termes, l'échangeur comporte au moins un collecteur 2 et est pourvu d'au moins un alésage 2B de réception d'une extrémité d'un tube 2. En outre, les tubes 1 sont en communication fluidique avec les canaux 2A des collecteurs par l'intermédiaire des alésages de réception prévus, ici, sur la plaque collectrice 20 du collecteur.
Selon l'exemple représenté, les tubes sont disposés par paire 1A, 1B dans chaque alésage. En outre, ici, les tubes sont de forme ondulée.
Lors de son utilisation, le fluide rentre dans l'échangeur par un premier collecteur dit d'alimentation et parcourt les canaux 2A de ce collecteur. Par la suite, ce fluide circulera dans les tubes 1, puis sera évacué par un second collecteur dit d'évacuation.
Chaque collecteur 2 est en métal, de préférence en aluminium, et peut être réalisé par extrusion ou par usinage, selon l'axe Z.
Selon l'invention, au moins un alésage 2B du collecteur 2 comporte une partie formant butée pour l'extrémité correspondante de chaque tube 2. Cette butée, pourra, par exemple, être obtenue par extrusion ou par usinage.
Comme visible plus précisément sur la figure 2, l'extrémité de la tube 1 est formée d'une coupe droite, c'est-à-dire à angle droit, qui vient en butée contre cette partie de butée conformée d'au moins une, ici deux nervures 2C, 2D disposées latéralement dans l'alésage 2B du collecteur 2. Ces nervures 2C, 2D sont, ici, disposées dans les deux canaux longitudinaux extrêmes 2A1, 2A2 disposés près des bords longitudinaux du collecteur 2.
Les figures 3 à 5 représentent un second mode de réalisation de l'invention.
Un échangeur thermique comporte une pluralité de tubes l' superposées, comprenant au moins un canal longitudinal, et de préférence une pluralité de canaux longitudinaux juxtaposés sur leur largeur selon l'axe Y. Les extrémités des tubes l' sont insérées dans un collecteur 2' comprenant les alésages dit de réception 2'B. En outre, le collecteur 2' comporte un canal 2Ά d'écoulement d'un fluide, ce canal d'écoulement 2Ά du collecteur étant transversal et connecté, ici, à une pluralité de canaux de liaison 2Έ transversaux audit canal d'écoulement 2Ά et débouchant dans des alésages 2'B de réception de chaque extrémité des tubes .
L'échangeur comporte, ici, deux collecteurs 2' et les canaux longitudinaux des tubes et les canaux 2Ά, 2Έ des collecteurs sont en communication fluidique.
Selon l'exemple représenté, les tubes sont en fait disposés par paire l'A, l'B dans chaque alésage et sont, ici aussi, de forme ondulée.
Lors de son utilisation, le fluide rentre dans l'échangeur par un premier collecteur dit d'alimentation et parcourt les canaux transversaux 2Έ de ce collecteur. Par la suite, ce fluide circulera dans les tubes l', puis sera évacué par un second collecteur dit d'évacuation.
Chaque collecteur 2' est en métal, de préférence en aluminium, et est réalisé par extrusion selon son axe transversal, selon l'axe Y.
Selon l'invention, au moins un alésage 2'B comporte au moins une partie de butée de l'extrémité correspondante du tube l', bien avantageusement obtenue par cette extrusion.
Comme visible sur la figure 4, selon une première variante, l'extrémité de la tubel' est formée d'une coupe droite, c'est-à-dire à angle droit, qui vient en butée contre cette partie de butée conformée d'une nervure 2'C disposée en partie supérieure dans chaque alésage 2'B du collecteur.
Comme visible sur la figure 5, selon une seconde variante, l'extrémité de la tube l' est formée d'une coupe droite, c'est-à-dire à angle droit, qui vient en butée contre cette partie de butée conformée d'une nervure 2'C disposée en partie supérieure et d'une seconde nervure 2'D disposée en partie inférieure dans chaque alésage 2'B du collecteur. La partie de butée peut également être conformée uniquement d'une nervure disposée en partie inférieure dans chaque alésage de réception 2'B du collecteur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Echangeur thermique comportant au moins un tube (1, l') et un collecteur (2, 2'), ledit collecteur (2, 2') étant pourvu d'au moins un alésage de réception (2B, 2'B) de l'extrémité du tube (1, l') caractérisé en ce que ledit alésage de réception (2B, 2'B) comporte au moins une partie de butée (2D, 2'C, 2'D) de l'extrémité correspondante dudit tube (1, l') .
2. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie de butée est disposé à une extrémité latérale dans ledit alésage de réception (2B) du collecteur.
3. Echangeur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite partie de butée comporte au moins une nervure (2C, 2D) disposée latéralement dans l'alésage de réception (2B) du collecteur.
4. Echangeur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit collecteur (2, 2') comporte au moins deux canaux longitudinaux (2A) disposés près des bords longitudinaux du collecteur (2, 2'), une dite nervure (2C, 2D) étant disposée à chaque fois dans un dit canal longitudinal (2A) du collecteur disposé près des bords longitudinaux du collecteur.
5. Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit collecteur 2' comporte un canal (2Ά) d'écoulement transversal connecté à au moins un canal transversal de liaison (2Έ) audit canal d'écoulement et débouchant dans lesdits alésages de réception (2'B) et en ce que ladite partie de butée (2'C, 2'D) est en partie supérieure et/ou inférieure dans lesdits alésages du collecteur.
6. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux dits tubes sont reçus dans chaque dit alésage de réception (2B, 2'B).
7. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit collecteur (2) est composé d'au moins deux parties, à savoir une partie dite plaque collectrice (20) comportant au moins undit alésage (2B) de réception d'au moins une extrémité d'un tube (1) et une partie dite boîte collectrice (21) comportant des canaux longitudinaux 2A.
8. Echangeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit collecteur (2, 2') est en métal, de préférence en aluminium.
9. Procédé de fabrication d'un échangeur thermique selon l'une des revendications précédentes, dont ledit collecteur (2, 2') est réalisé par extrusion, caractérisé en ce que ladite partie de butée est obtenue par ladite extrusion.
10. Procédé selon la revendication précédente et la revendication 5, caractérisé en ce que ledit collecteur (2') est réalisé par extrusion selon son axe transversal.
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WO2016083477A1 (fr) 2016-06-02
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