EP3519754A1 - Échangeur de chaleur à carter de faisceau à coins arrondis - Google Patents

Échangeur de chaleur à carter de faisceau à coins arrondis

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Publication number
EP3519754A1
EP3519754A1 EP17787476.5A EP17787476A EP3519754A1 EP 3519754 A1 EP3519754 A1 EP 3519754A1 EP 17787476 A EP17787476 A EP 17787476A EP 3519754 A1 EP3519754 A1 EP 3519754A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
heat exchanger
parts
casing
portions
Prior art date
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Granted
Application number
EP17787476.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3519754B1 (fr
Inventor
Patrick Da Silva
Frédéric WASCAT
Jean Lavenu
Alan Day
Yoann Naudin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP3519754A1 publication Critical patent/EP3519754A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3519754B1 publication Critical patent/EP3519754B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • F28F9/001—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • 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
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
    • 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
    • F28F2275/14—Fastening; Joining by using form fitting connection, e.g. with tongue and groove

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of motor vehicle equipment, including the air supply equipment of motor vehicle engines and more particularly to engines whose supply air comes from a compressor or a turbocharger.
  • Charge air Supply air from a compressor or turbocharger is also called "charge air”.
  • RAS charge air cooler
  • a SAR usually has an exchange beam.
  • This exchange beam comprises a stack of plates or tubes alternately forming circulation channels for the supercharged air to be cooled and channels for the circulation of heat transfer fluid, including engine coolant.
  • the exchange of heat between the plates or the tubes and the air of supercharging is carried out partly by means of turbulators.
  • the beam is enclosed in a receptacle or casing which generally has the shape of a straight and hollow cylinder, most often rectangle-based, connected to one of its open ends to a manifold inlet and to the other to an outlet manifold (configuration in I, that is to say that the air to be cooled follows a path in a straight line); or at one of its ends open to an inlet and outlet manifold and at the other to a deflection collector box (U-shaped configuration, that is to say that the air to be cooled follows a bent path in order to emerge substantially collinearly to its direction of entry).
  • a receptacle or casing which generally has the shape of a straight and hollow cylinder, most often rectangle-based, connected to one of its open ends to a manifold inlet and to the other to an outlet manifold (configuration in I, that is to say that the air to be cooled follows a path in a straight line); or at one of its ends open to an inlet and outlet manifold and at
  • the housing is generally formed of four aluminum pieces each forming one of the sides of the hollow cylinder, forming at the open ends thereof end edges.
  • These aluminum parts generally have a flattened shape, giving them the form of plates. Some of the plates may feature on two of their sides outward ledges. To ensure the maintenance of the shape of the casing before brazing thereof, these four parts are provided with teeth or staples to achieve a mechanical connection including the outward edges.
  • they are arranged so that at the end edges, the opposite edges of two opposite plates are abutting against the inner face of the other two plates at two of their edges that are opposite.
  • a collection flange is disposed at each of the open end edges of the hollow cylinder formed by the housing to ensure the connection with the corresponding manifold.
  • These collection flanges have a strip shape whose size and geometry corresponds to that of the end edges of the housing.
  • the strip has square corners that the corner of the end edges of the housing can fully fill so that between the housing and the collection flange, there are holes that can not be clogged during soldering.
  • these holes are responsible for air leakage thus causing pressure losses synonymous with loss of efficiency.
  • teeth or staples provided on the outward edges makes it necessary to oversize the outer packaging because of the extra thicknesses induced by the teeth or the staples.
  • an object of the present invention is to overcome at least one of the disadvantages of the state of the art described above, and in particular to improve the efficiency of the heat exchanger.
  • the present invention provides a heat exchanger comprising:
  • a beam casing defining substantially a hollow parallelepiped whose one face is open so that the four adjacent faces form an end edge bordered on the outer surface of the casing by a coupling edge, the beam casing being made at least in two parts of crankcase; characterized in that the coupling edge has rounded corners, the housing parts being arranged such that at the coupling edge, the outer surface of one substantially extends the outer surface of the other.
  • the outer surface of the hollow cylinder at the corners of the coupling edge is continuous with a smooth transition between two adjacent faces removing the triple points responsible for pressure loss.
  • the housing can be made in four parts of housing.
  • the casing may comprise two I-casing parts and two C-casing parts.
  • the heat exchanger may furthermore comprise means for holding the casing parts before brazing.
  • two adjacent housing parts each comprising a connecting edge for the connection of one to the other, the connecting edges being of complementary shape
  • the holding means may comprise a male part on the connecting edge one of the two housing parts and a female part on the connecting edge of the other of the two housing parts.
  • Such holding means self-lock allowing the handling of the housing after assembly and before soldering.
  • it is possible to reduce to a minimum the external size of the housing and therefore the heat exchanger, in fact there is no longer need for teeth, staples or folding for maintain.
  • there is more material thickness on the housing It also allows the geometric simplification of the brazing chairs.
  • the male part can be a merlon and the female part a niche.
  • the male part may be the counterpointer of an omega capital
  • the female part may be complementary
  • a connecting edge may comprise one or more male parts and one or more female parts.
  • the shape of each of the male parts may be chosen independently of the others between a merlon and the counterpoise of an omega capital
  • the shape of each of the female parts may be chosen independently of the others between a slot and the shape complementary to counterpointer of an omega capital.
  • the means holding means may comprise a U-shaped holding piece partially covering each of the two housing parts, including a portion of their connecting edges, preferably in the central portions of the connecting edges. Thanks to the U-shaped holding piece, the assembly obtained from the different parts of the housing in them is robust and stable before soldering them. Furthermore, it reinforces the brazed connection between the different parts of the casing by acting as a cladding material avoiding all the more the formation of holes suitable for air picks. Finally, it further enhances the mechanical strength of the housing by increasing it where the constraints are maximum.
  • the housing may be made of four housing parts comprising two opposite I-housing parts and two opposite C-housing parts, preferably the I-housing parts are smaller than the two housing parts.
  • one of the I-shaped housing parts can be a header plate and the U-shaped holding part a manifold box.
  • the collector box can be an air box or a water box.
  • Figure 1 is a schematic front view of an exemplary beam housing of a heat exchanger according to the invention showing an end edge of the beam housing;
  • FIG. 2 is a three-quarter view of an example of a heat exchanger beam housing with holding means in the form of male and female parts on the connecting edges of the housing parts;
  • Figure 3 is a three-quarter view of another example of a heat exchanger beam housing with holding means in the form of male and female parts on the connecting edges of the housing parts;
  • FIG. 4 is a three-quarter view of an example of heat exchange according to the invention with a beam casing with holding means in the form of a U-shaped holding piece;
  • Figure 5 is a black-and-white photograph showing an example of a housing according to the prior art generating leaks after brazing. Description of the invention
  • a heat exchanger 1 according to the invention is described hereinafter with reference to FIGS. 1 to 5.
  • This heat exchanger 1 comprising an exchange beam 2 and a beam housing 3 housing the exchange beam 2.
  • the beam housing 3 is made at least in two housing portions 34a-34d and substantially defines a hollow parallelepiped whose one face is open (open face 31) so that the four adjacent faces 32a-32d form an end edge bordered on the outer surface of the housing by a coupling edge 33 belonging to the latter.
  • This outer surface is typically composed of the faces of the housing portions 34a-34d and not the slice thereof.
  • crankcase parts in the context of this specification refer to the parts that were assembled and then secured to each other to form the beam housing 3. Thus, they did not come together with one another. other.
  • the beam housing 3 may also have another open face 31 opposite this first open face 31 so that the four adjacent faces 32a-32d form another end edge also bordered on the outer surface of the housing another coupling edge 33.
  • the remainder of the description will only mention one open face and one coupling edge, but what is described for an open face and a coupling edge is valid for the opposite opposite face and the other coupling border.
  • the beam housing 3 has a longitudinal axis which is parallel to the four adjacent faces 32a-32d.
  • the coupling edge 33 has rounded corners 331 (for example in a circular arc having a radius of between 1.5 and 8 mm), and the housing parts 34 a-34 d are arranged in such a way that at the edge coupling 33, the outer surface of one substantially extends the outer surface of the other: in other words, at the connection between two housing parts 34a, 34b; 34b, 34c; 34c, 34d; 34d, 34a, the surfaces of the two parts are at the same level.
  • the coupling edge 33 allows the reception of a collection flange comprising a portion of generally cylindrical hollow shape whose inner surface is complementary to that of the coupling edge 33, and in particular having rounded corners.
  • the border coupling 33 is intended to be brought into contact with the inner surface of the collection flange when coupling with the latter without a hole at the corners through the rounding thereof.
  • the width of the coupling edge 33 from the end edge is preferably between 1 and 10 mm, preferably between 3 and 7 mm.
  • the housing portions 34a-34d are preferably metal, preferably aluminum. Also, adjacent housing portions 34a-34d are preferably brazed to each other.
  • the beam casing 3 is made of four housing parts 34a-34d.
  • the beam housing 3 may comprise two I-shaped housing portions opposite to each other (referenced 34b and 34d in FIGS. 1, 3 and 4; 34a and 34c in FIG. 2) and two parts of FIG. C housings opposite each other (referenced 34a and 34c in Figures 1, 3 and 4, 34b and 34d in Figure 2).
  • Letters I and C refer to the shape of the cross-section of the housing parts taken in a plane perpendicular to their surfaces and intersecting all the housing parts.
  • the rounded corners are present on the C-case parts.
  • the beam housing 3 comprises only two housing parts (not shown in the figures), the two housing parts are parts of the C-housing.
  • the corners of the parallelepiped formed by the beam housing 3 are made on the parts of housing C. Preferably the ends of the C are limited to the rounded corner.
  • the heat exchanger 1 may further comprise holding means 351a, 352a; 351b, 352b; 36 before brazing the housing parts 34a-34d.
  • two adjacent housing portions 34a, 34b; 34b, 34c; 34c, 34d; 34d, 34a each comprise a connecting edge 342a, 341b; 342b, 341c; 342c, 341d; 342d, 341a for the connection of one to the other, the connecting edges 342a, 341b; 342b, 341c; 342c, 341d; 342d, 341a being of complementary shape, and the holding means comprise a male portion 351a, 351b on the connecting edge of one of the two adjacent housing portions 34a, 34b; 34b, 34c; 34c, 34d; 34d, 34a and a female portion 352a, 352b on the connecting edge of the other of the two housing portions 34b, 34a; 34c, 34b; 34d, 34c; 34a, 34d.
  • the male portion 351a, 351b has an outer surface that extends the outer surface of the housing portion adjacent to the connecting edge on which it is provided.
  • the length of the male portion 351a, 351b is preferably between 5 and 100 mm, preferably between 5 and 15 mm.
  • the width of the male portion 351a, 351b is preferably between 5 and 15 mm. Length means the dimension of the male portion 351a, 351b which is perpendicular to the connecting edge and the width of the width of the male portion 351a, 351b which is parallel to the connecting edge.
  • the male portion 351a may be a merlon and the female portion 352a a slot as shown in Figure 2.
  • the beam housing 3 comprises four housing portions 34a-34d including two I housing parts opposite one to the other 34a, 34c and two parts of C housing opposite to each other 34b, 34d.
  • I-case parts may have on each of their connecting edges 341a, 342a, 341c, 342c three merlon-shaped male parts 351a and the C-case parts may have on each of their connecting edges 341b, 342b, 341d, 342d three female portions 352a slot-shaped.
  • the invention according to this variant is not limited to the number of three male parts and three female parts, but this number can also be 1, 2, 4, 5, 6 for example or more.
  • the male part 351b may be the counterpointer of an omega capital ⁇ or half of it cut along its axis of symmetry
  • the female part 352b may have a complementary shape as illustrated in FIG.
  • the beam housing 3 comprises four housing portions 34a-34d including two opposed C-housing portions 34a, 34c and two I-housing portions opposite one another 34b, 34d .
  • the C-case parts may have on each of their connecting edges 341a, 342a, 341c, 342c a male part 351b having the shape of the counterpunch of a capital Omega ⁇ in the middle of the connecting edges 341a, 342a, 341c, 342c and two male parts 351b having the shape of the half of the omega capital ⁇ counterpoin at the ends of the connecting edges 341a, 342a, 341c, 342c.
  • the I-case parts then have on each of their connecting edges 341b, 342b, 341d, 342d a female part 352b having the shape complementary to the counterpunch of a capital Omega ⁇ in the middle of the connecting edges 341b, 342b, 341d, 342d and two female portions 352b having the shape complementary to one half of the counterpart of a capital Omega ⁇ at the ends of the connecting edges 341b, 342b, 341d, 342d.
  • the invention according to this variant is not limited to the number of a male-shaped counterpart of a capital Omega ⁇ and a female part having a complementary form, but this number can also be 1, 2, 4, 5, 6 for example or more.
  • a connecting edge 341a-341d, 342a-342d may comprise one or more male portions 351a, 351b and / or one or more female portions 352a, 352b.
  • the shape of each of the male parts 351a, 351b can be chosen independently of the others between a merlon, the counterpoinon of a capital omega and its half, and the shape of each of the female parts 352a, 352b can be chosen independently of other, but depending on the corresponding male parts 351a, 351b, between a slot, the shape complementary to the counterpoinon of a capital Omega ⁇ or that of its half.
  • two adjacent housing portions 34a, 34b; 34b, 34c; 34c, 34d; 34d, 34a each comprise a connecting edge 342a, 341b; 342b, 341c; 342c, 341d; 342d, 341a for the connection of one to the other
  • the holding means comprise a U-shaped holding piece 36 partially covering each of the two adjacent housing portions 34a, 34b; 34b, 34c; 34c, 34d; 34d, 34a, including a portion of their connecting edges, preferably in the central portions of the connecting edges to leave the coupling edge 33 free for connection to a collection flange to a collector box for example.
  • the letter U refers to the shape of the section of the holding piece 36 on a plane parallel to a plane perpendicular to the surfaces of the housing portions 34a-34d and intersecting all the parts. 34- 34d.
  • the forms C and U refer to the same type of sectional shape, but are both used in this presentation to distinguish the housing parts of the holding part.
  • the U-shaped holding piece is pressed against the housing parts that it covers.
  • Two U-shaped holding pieces may be provided on the same side of the parallelepiped formed by the beam housing 3.
  • the connecting edges 342a, 341b; 342b, 341c; 342c, 341d; 342d, 341a are preferably straight, which facilitates their manufacture and their mutual adjustment.
  • the housing 3 is made of four housing parts 34a-34d comprising two opposite I-shaped housing parts and two opposite C-shaped housing parts.
  • the holding part 36 can partially cover an I-shaped housing part 34b and the two C-section housing parts 34a, 34c on the side where they are adjacent to the I-section housing part 34b partially overlapped, as illustrated in FIG. 4. More precisely, the holding piece 36 partially covers the I-casing portion 34b partially extending thereon in a first direction parallel to the connecting edges 341b, 342b of that but completely in a second direction perpendicular to the connecting edges 341b, 342b thereof.
  • the holding piece 36 may alternatively partially cover a C-case portion and two I-case portions on the side where they are adjacent to the partially covered C-case portion. More specifically, the retaining piece 36 partially covers the central casing part by partially hearing thereon in a first direction parallel to the connecting edges thereof, but totally in a direction perpendicular to the connecting edges of that -this. Preferably, the holding piece extends over 70 to 95% of the housing portion in the direction parallel to its connecting edges. Similarly, the holding piece 36 extends partially on the housing parts adjacent to the central housing part in the direction parallel to their connecting edges partially in a direction perpendicular to their connecting edges, 5 and 5% of those in the direction perpendicular to the connecting edges of the adjacent housing parts.
  • the I-casing portions 34b, 34d are smaller than the two C-casing portions 34a, 34c, as illustrated in FIG. 4.
  • one of the I-casing portions 34b may be a header plate , in particular having openings 345, and the U-shaped holding member 36 a collecting box.
  • the holding piece 36 partially covers the collector plate.
  • the manifold can be an air box or a water box.
  • only one of the I-casing portions 34b is a header plate, in which case two U-shaped holding pieces 36 preferably cover the I-casing portion 34b and the C-casing portions 34a, 34c of the housing. the side where these are adjacent to the part of I 34b partially covered housing, these two holding parts 36 being manifolds.
  • the other I-casing part 34d is a shut-off plate, that is to say without an opening, and a holding part 36 partially covers the other part of I-casing 34d, and whose portion partially covering the other part of 34d casing in I is a simple plate.
  • only one of the I-case portions 34b is a header plate, and a single U-shaped holding piece 36 preferably covers the I-piece housing portion 34b and the housing portions thereof. C 34a, 34c on the side where they are adjacent to the partly covered I-portion 34b.
  • This single U-shaped holding piece 36 is a manifold with two sealed compartments with respect to each other: a heat transfer fluid inlet compartment and a heat transfer fluid outlet compartment.
  • the other I-casing part 34d is a shut-off plate, that is to say without an opening, and a holding part 36 partially covers the other part of I-casing 34d, and whose portion partially covering the other part of 34d casing in I is a simple plate.
  • each of the two I-casing parts is a manifold plate, in this case a U-shaped retaining piece covers each of the I-casing parts and the C-casing parts. on the side where they are adjacent to the part I of the partially covered casing, these two holding pieces being collector boxes. In this way, a circulation I is made from one of the collecting boxes to the other collecting box.
  • the heat exchanger 1 can be used for any exchanger requiring a housing, in particular a high or low temperature cooling radiator, a cabin heater, a condenser, an evaporator, an air / air cooler air / air or air / water.

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Abstract

La présente invention concerne un échangeur de chaleur (1) comprenant un faisceau d'échange (2) et un carter de faisceau définissant sensiblement un parallélépipède creux dont une face (31) est ouverte de sorte que les quatre faces adjacentes forment un bord d'extrémité bordé sur la surface extérieure du carter d'une bordure de couplage, le carter de faisceau étant réalisé au moins en deux parties de carter (34a-34d); caractérisé en ce que la bordure de couplage présente des coins arrondis, les parties de carter (34a-34d) étant agencées de manière à ce qu'au niveau de la bordure de couplage, la surface extérieure de l'une prolonge sensiblement la surface extérieure de l'autre.

Description

Échangeur de chaleur à carter de faisceau à coins arrondis Domaine technique
La présente invention concerne le domaine technique des équipements de véhicules automobiles, notamment les équipements d'alimentation en air des moteurs de véhicules automobiles et plus particulièrement aux moteurs dont l'air d'alimentation provient d'un compresseur ou d'un turbocompresseur.
État de la technique
L'air d'alimentation provenant d'un compresseur ou d'un turbocompresseur est aussi appelé « air de suralimentation ».
Afin d'augmenter la densité de l'air d'admission d'un moteur turbocompressé, il est connu de refroidir l'air de suralimentation sortant du compresseur au moyen d'un échangeur de chaleur qui est aussi appelé refroidisseur d'air de suralimentation (en abrégé : RAS).
Un RAS comporte généralement un faisceau d'échange. Ce faisceau d'échange comporte un empilement de plaques ou de tubes formant alternativement des canaux de circulation pour l'air suralimenté à refroidir et des canaux pour la circulation de fluide caloporteur, notamment du liquide de refroidissement moteur. L'échange de chaleur entre les plaques ou les tubes et l'air de suralimentation est réalisé en partie par l'intermédiaire de turbulateurs. Le faisceau est enfermé dans un réceptacle ou carter qui de manière générale a la forme d'un cylindre droit et creux, le plus souvent à base rectangle, relié à l'une de ses extrémités ouvertes à une boite collectrice d'entrée et à l'autre à une boite collectrice de sortie (configuration en I, c'est-à-dire que l'air à refroidir suit un chemin en ligne droite) ; ou à une de ses extrémités ouvertes à une boite collectrice d'entrée et de sortie et à l'autre à une boite collectrice de déflexion (configuration en U, c'est-à-dire que l'air à refroidir suit un chemin coudé afin de ressortir sensiblement colinéairement à sa direction d'entrée).
À ce jour, le carter est généralement formé de quatre pièces en aluminium chacun formant l'un des côtés du cylindre creux, formant aux extrémités ouvertes de celui-ci des bords d'extrémité. Ces pièces en aluminium présentent généralement une forme aplatie, leur donnant la forme de plaques. Certaines des plaques peuvent présenter sur deux de leurs côtés des rebords sortant. Afin d'assurer le maintien de la forme du carter avant le brasage de celui-ci, ces quatre pièces sont munies de dents ou d'agrafes pour réaliser une liaison mécanique notamment sur les rebords sortant. Lors de l'assemblage des pièces en aluminium, celles-ci sont disposées de manière à ce qu'au niveau des bords d'extrémité, les tranches opposées de deux plaques opposées soient en butée contre la face interne des deux autres plaques au niveau de deux de leurs bords qui sont opposés. Malheureusement, il est très difficile d'aligner la tranche d'une des plaques avec la surface extérieure de l'autre plaque adjacente formant des points triples qu'il est très difficile d'étanchéifier lors du brasage. En effet, lors du brasage une bride de collecte est disposée à chacun des bords d'extrémité ouvertes du cylindre creux formé par le carter pour assurer la liaison avec la boite collectrice correspondante. Ces brides de collecte ont une forme de bandeau dont la taille et la géométrie correspond à celle des bords d'extrémité du carter. Ainsi, le bandeau présente des coins carrés que le coin des bords d'extrémité du carter ne peut entièrement combler de sorte qu'entre le carter et la bride de collecte, il y a des trous qui ne peuvent être colmatés lors du brasage. Or, ces trous sont responsables de fuites d'air entraînant donc des pertes de pression synonyme de perte de rendement.
Par ailleurs, l'utilisation de dents ou d'agrafes prévues sur les rebords sortant rend nécessaire le surdimensionnement de l'emballage extérieur à cause des surépaisseurs induites par les dents ou les agrafes.
Présentation de l'invention
Ainsi, un objectif de la présente invention est de palier au moins un des inconvénients de l'état de la technique décrite ci-dessus, et notamment d'améliorer le rendement de l'échangeur de chaleur.
Pour cela, la présente invention propose un échangeur de chaleur comprenant :
- un faisceau d'échange ;
- un carter de faisceau définissant sensiblement un parallélépipède creux dont une face est ouverte de sorte que les quatre faces adjacentes forment un bord d'extrémité bordé sur la surface extérieure du carter par une bordure de couplage, le carter de faisceau étant réalisé au moins en deux parties de carter ; caractérisé en ce que la bordure de couplage présente des coins arrondis, les parties de carter étant agencées de manière à ce qu'au niveau de la bordure de couplage, la surface extérieure de l'une prolonge sensiblement la surface extérieure de l'autre.
Grâce à un tel carter, la surface extérieure du cylindre creux au niveau des coins de la bordure de couplage est continue avec une transition douce entre deux faces adjacentes supprimant les points triples responsables de perte de pression.
D'autres caractéristiques optionnelles et non limitatives sont présentées ci-dessous.
Le carter peut être réalisé en quatre parties de carter.
Le carter peut comprendre deux parties de carter en I et deux parties de carter en C. L'échangeur de chaleur peut comprendre en outre des moyens de maintien avant brasage des parties de carter.
Par exemple, deux parties de carter adjacentes comprenant chacune un bord de raccordement pour le raccordement de l'une à l'autre, les bords de raccordement étant de forme complémentaire, et les moyens de maintien peuvent comprendre une partie mâle sur le bord de raccordement de l'une des deux parties de carter et une partie femelle sur le bord de raccordement de l'autre des deux parties de carter. De tels moyens de maintien s'auto-verrouillent permettant la manipulation du carter après assemblage et avant brasage. Ainsi, grâce à de tels moyens de maintien il est possible de réduire au strict minimum l'encombrement extérieur du carter et donc de l'échangeur de chaleur, en effet il n'est plus besoin de dents, d'agrafes ou de pliage pour assurer le maintien. Par ailleurs, il n'y a plus de surépaisseur matière sur le carter. Elle permet également la simplification géométrique des chaises de brasage. La partie mâle peut être un merlon et la partie femelle un créneau. En variante, la partie mâle peut être le contrepoinçon d'un oméga capital, et la partie femelle une forme complémentaire. Bien entendu, un bord de raccordement peut comprendre une ou plusieurs parties mâles et une ou plusieurs parties femelles. Auquel cas, la forme de chacune des parties mâles peut être choisie indépendamment des autres entre un merlon et le contrepoinçon d'un oméga capital, et la forme de chacune des parties femelles peut être choisie indépendamment des autres entre un créneau et la forme complémentaire au contrepoinçon d'un oméga capital.
Autre exemple, deux parties de carter adjacentes comprenant chacune un bord de raccordement, de préférence droit, pour le raccordement de l'une à l'autre, les moyens de maintien peuvent comprendre une pièce de maintien en U recouvrant partiellement chacune des deux parties de carter, y compris une portion de leurs bords de raccordement, de préférence dans les portions centrales des bords de raccordement. Grâce à la pièce de maintien en U, l'assemblage obtenu des différentes parties de carter en elles est robuste et stable avant le brasage de celles-ci. Par ailleurs, elle renforce la liaison brasée entre les différentes parties de carter en jouant le rôle de matériau de gainage évitant d'autant plus la formation de trous propices aux duites d'air. Enfin, elle permet encore un renforcement de la résistance mécanique du carter en augmentant celle-ci là où les contraintes sont maximales. Auquel cas, le carter peut être est réalisé en quatre parties de carter comprenant deux parties de carter opposées en I et deux parties de carter opposées en C, de préférence, les parties de carter en I sont plus petites que les deux parties de carter en C. En outre, une des parties de carter en I peut être une plaque collectrice et la pièce de maintien en U une boite collectrice. La boite collectrice pouvant être une boite à air ou une boite à eau.
Dessins
D'autres objectifs, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit en référence aux dessins, parmi lesquels :
la figure 1 est une vue de face schématique d'un exemple de carter de faisceau d'un échangeur de chaleur selon l'invention montrant un bord d'extrémité du carter de faisceau ;
la figure 2 est une vue de trois-quarts d'un exemple de carter de faisceau d'un échangeur de chaleur avec moyens de maintien sous forme de parties mâles et femelles sur les bords de raccordement des parties de carter ;
la figure 3 est une vue de trois-quarts d'un autre exemple de carter de faisceau d'un échangeur de chaleur avec moyens de maintien sous forme de parties mâles et femelles sur les bords de raccordement des parties de carter ;
la figure 4 est une vue de trois-quarts d'un exemple d'échange de chaleur selon l'invention avec un carter de faisceau à moyens de maintien sous forme d'une pièce de maintien en U ; et
la figure 5 est une photographie en noir et blanc montrant un exemple de carter selon l'art antérieur générant des fuites après brasage. Description de l'invention
Un échangeur de chaleur 1 selon l'invention est décrit ci-après en référence aux figures 1 à 5.
Cet échangeur de chaleur 1 comprenant un faisceau d'échange 2 et un carter de faisceau 3 logeant le faisceau d'échange 2. Le carter de faisceau 3 est réalisé au moins en deux parties de carter 34a-34d et définit sensiblement un parallélépipède creux dont une face est ouverte (face ouverte 31) de sorte que les quatre faces adjacentes 32a-32d forment un bord d'extrémité bordé sur la surface extérieure du carter par une bordure de couplage 33 appartenant à cette dernière. Cette surface extérieure est typiquement composée des faces des parties de carter 34a-34d et non la tranche de celles-ci. Les termes de « parties de carter » désignent dans le cadre du présent exposé des pièces qui ont été assemblées puis fixées les unes aux autres pour former le carter de faisceau 3. Ainsi, elles ne sont pas venues de matière l'un avec l'autre. Le carter de faisceau 3 peut présenter également une autre face ouverte 31 opposée à cette première face ouverte 31 de sorte que les quatre faces adjacentes 32a-32d forment un autre bord d'extrémité également bordé sur la surface extérieure du carter une autre bordure de couplage 33. Pour des raisons de commodité, la suite de la description ne mentionnera qu'une face ouverte et une bordure de couplage, mais ce qui est décrit pour une face ouverte et une bordure de couplage est valable pour l'autre face ouverte opposée et l'autre bordure de couplage. Par ailleurs, pour les besoins de la présente description, il sera considéré que le carter de faisceau 3 présente un axe longitudinal qui est parallèle aux quatre faces adjacentes 32a-32d.
La bordure de couplage 33 présente des coins arrondis 331 (par exemple en arc de cercle de rayon compris entre 1,5 et 8 mm), et les parties de carter 34a-34d sont agencées de manière à ce qu'au niveau de la bordure de couplage 33, la surface extérieure de l'une prolonge sensiblement la surface extérieure de l'autre : en d'autres termes, au niveau du raccord entre deux parties de carter 34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a, les surfaces des deux parties sont au même niveau. La bordure de couplage 33 permet la réception d'une bride de collecte comprenant une portion de forme générale cylindrique creuse dont la surface intérieure est complémentaire de celle de la bordure de couplage 33, et notamment présentant des coins arrondis. La bordure de couplage 33 est destinée à être mise au contact de la surface intérieure de la bride de collecte lors du couplage avec cette dernière sans trou au niveau des coins grâce à l'arrondi de ceux-ci. La largeur de la bordure de couplage 33 à partir du bord d'extrémité est de préférence comprise entre 1 et 10 mm, de préférence entre 3 et 7 mm. Les parties de carter 34a-34d sont préférablement en métal, avantageusement en aluminium. Aussi, les parties de carter 34a-34d adjacentes sont de préférence brasées les unes aux autres.
Avantageusement, le carter de faisceau 3 est réalisé en quatre parties de carter 34a- 34d. Par exemple, le carter de faisceau 3 peut comprendre deux parties de carter en I opposées l'une à l'autre (référencées 34b et 34d sur les figures 1, 3 et 4 ; 34a et 34c sur la figure 2) et deux parties de carter en C opposées l'une à l'autre (référencées 34a et 34c sur les figures 1, 3 et 4 ; 34b et 34d sur la figure 2). Les lettes I et C font référence à la forme de la section transversale des parties de carter prises dans un plan perpendiculaire à leurs surfaces et intersectant toutes les parties de carter. Les coins arrondis sont présents sur les parties de carter en C. Dans le cas où le carter de faisceau 3 ne comprend que deux parties de carter (non représenté sur les figures), les deux parties de carter sont des parties de carter en C. Les coins du parallélépipède formé par le carter de faisceau 3 sont réalisés sur les parties de carter en C. De préférence les extrémités du C se limitent à l'arrondi du coin.
L'échangeur de chaleur 1 peut comprendre en outre des moyens de maintien 351a, 352a ; 351b, 352b ; 36 avant brasage des parties de carter 34a-34d.
Dans un premier mode de réalisation, deux parties de carter adjacentes 34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a comprennent chacune un bord de raccordement 342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a pour le raccordement de l'une à l'autre, les bords de raccordement 342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a étant de forme complémentaire, et les moyens de maintien comprennent une partie mâle 351a, 351b sur le bord de raccordement de l'une des deux parties de carter adjacentes 34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a et une partie femelle 352a, 352b sur le bord de raccordement de l'autre des deux parties de carter 34b, 34a ; 34c, 34b ; 34d, 34c ; 34a, 34d. La partie mâle 351a, 351b présente une surface extérieure qui prolonge la surface extérieure de la partie de carter adjacent au bord de raccordement sur lequel elle est prévue. La longueur de la partie mâle 351a, 351b est préférablement comprise entre 5 et 100 mm, préférablement entre 5 et 15 mm. La largeur de la partie mâle 351a, 351b est préférablement comprise entre 5 et 15 mm. Par longueur, on entend la dimension de la partie mâle 351a, 351b qui est perpendiculaire au bord de raccordement et par largeur la dimension de la partie mâle 351a, 351b qui est parallèle au bord de raccordement.
La partie mâle 351a peut être un merlon et la partie femelle 352a un créneau comme illustré sur la figure 2. Par exemple, le carter de faisceau 3 comprend quatre parties de carter 34a- 34d dont deux parties de carter en I opposées l'une à l'autre 34a, 34c et deux parties de carter en C opposées l'une à l'autre 34b, 34d. Les parties de carter en I peuvent présenter sur chacun de leurs bords de raccordement 341a, 342a, 341c, 342c trois parties mâles 351a en forme de merlon et les parties de carter en C peuvent présenter sur chacun de leurs bords de raccordement 341b, 342b, 341d, 342d trois parties femelles 352a en forme de créneau. Bien entendu, l'invention selon cette variante n'est pas limitée au nombre de trois parties mâles et trois parties femelles, mais ce nombre peux également être 1, 2, 4, 5, 6 par exemple voire plus.
En variante, la partie mâle 351b peut être le contrepoinçon d'un oméga capital Ω ou la moitié de celui-ci coupé le long de son axe de symétrie, et la partie femelle 352b une forme complémentaire comme illustré sur la figure 3. Par exemple, le carter de faisceau 3 comprend quatre parties de carter 34a-34d dont deux parties de carter en C opposées l'une à l'autre 34a, 34c et deux parties de carter en I opposées l'une à l'autre 34b, 34d. Les parties de carter en C peuvent présenter sur chacun de leurs bords de raccordement 341a, 342a, 341c, 342c une partie mâle 351b ayant la forme du contrepoinçon d'un oméga capital Ω au milieu des bords de raccordement 341a, 342a, 341c, 342c et deux parties mâles 351b ayant la forme de la moitié du contrepoinçon d'un oméga capital Ω aux extrémités des bords de raccordement 341a, 342a, 341c, 342c. Les parties de carter en I présentent alors sur chacun de leurs bords de raccordement 341b, 342b, 341d, 342d une partie femelle 352b ayant la forme complémentaire au contrepoinçon d'un oméga capital Ω au milieu des bords de raccordement 341b, 342b, 341d, 342d et deux parties femelles 352b ayant la forme complémentaire à une moitié du contrepoinçon d'un oméga capital Ω aux extrémités des bords de raccordement 341b, 342b, 341d, 342d. Bien entendu, l'invention selon cette variante n'est pas limitée au nombre d'une partie mâle en forme de contrepoinçon d'un oméga capital Ω et une partie femelle ayant une forme complémentaire, mais ce nombre peux également être 1, 2, 4, 5, 6 par exemple voire plus.
Bien entendu, un bord de raccordement 341a-341d, 342a-342d peut comprendre une ou plusieurs parties mâles 351a, 351b et/ou une ou plusieurs parties femelles 352a, 352b. Auquel cas, la forme de chacune des parties mâles 351a, 351b peut être choisie indépendamment des autres entre un merlon, le contrepoinçon d'un oméga capital et sa moitié, et la forme de chacune des parties femelles 352a, 352b peut être choisie indépendamment des autres, mais dépendamment des parties mâles 351a, 351b correspondantes, entre un créneau, la forme complémentaire au contrepoinçon d'un oméga capital Ω ou celle de sa moitié.
Dans un autre mode de réalisation, deux parties de carter adjacentes 34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a comprennent chacune un bord de raccordement 342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a pour le raccordement de l'une à l'autre, et les moyens de maintien comprennent une pièce de maintien en U 36 recouvrant partiellement chacune des deux parties de carter adjacente 34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a, y compris une portion de leurs bords de raccordement, de préférence dans les portions centrales des bords de raccordement afin de laisser la bordure de couplage 33 libre pour la connexion à une bride de collecte à une boite collectrice par exemple. Tout comme les lettes I et C ci-dessus, la lettre U fait référence à la forme de la section de la pièce de maintien 36 sur un plan parallèle à un plan perpendiculaire aux surfaces des parties de carter 34a-34d et intersectant toutes les parties de carter 34a- 34d. Bien entendu les formes C et U renvoient à une même type de forme de section, mais sont tous deux employés dans le présent exposé afin de bien distinguer les parties de carter de la pièce de maintien. La pièce de maintien en U est plaquée contre les parties de carter qu'elle recouvre. Deux pièces de maintien en U peuvent être prévues sur la même face du parallélépipède formé par le carter de faisceau 3. Les bords de raccordement 342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a sont de préférence droits, ce qui facilite leur fabrication et leur ajustement mutuel.
Par exemple, le carter 3 est réalisé en quatre parties de carter 34a-34d comprenant deux parties de carter opposées en I et deux parties de carter opposées en C. La pièce de maintien 36 peut recouvrir partiellement une partie de carter en I 34b et les deux parties de carter en C 34a, 34c du côté où celles-ci sont adjacentes à la partie de carter en I 34b partiellement recouverte, comme illustré sur la figure 4. Plus précisément, la pièce de maintien 36 recouvre partiellement la partie de carter en I 34b en s 'étendant partiellement sur celle-ci dans une première direction parallèle aux bords de raccordement 341b, 342b de celle-ci, mais totalement dans une deuxième direction perpendiculaire aux bords de raccordement 341b, 342b de celle-ci. Bien que ce ne soit pas la solution préférée, la pièce de maintien 36 peut alternativement recouvrir partiellement une partie de carter en C et deux parties de carter en I du côté où celles-ci sont adjacentes à la partie de carter en C partiellement recouverte. Plus précisément, la pièce de maintien 36 recouvre partiellement la partie de carter centrale en s 'entendant partiellement sur celle-ci dans une première direction parallèle aux bords de raccordement de celle-ci, mais totalement dans une direction perpendiculaire aux bords de raccordement de celle-ci. De préférence, la pièce de maintien s'étend sur 70 à 95 % de la partie de carter dans la direction parallèle à ses bords de raccordement. De même la pièce de maintien 36 s'étend partiellement sur les parties de carter adjacentes à la partie de carter centrale dans la direction parallèle à leurs bords de raccordement partiellement dans une direction perpendiculaire à leurs bords de raccordement, sur 5 et 5 % de celles-ci dans la direction perpendiculaire à aux bords de raccordement des parties de carter adjacentes.
De préférence, les parties de carter en I 34b, 34d sont plus petites que les deux parties de carter en C 34a, 34c, comme illustré sur la figure 4. En outre, une des parties de carter en I 34b peut être une plaque collectrice, présentant notamment des ouvertures 345, et la pièce de maintien 36 en U une boite collectrice. Dans ce cas, la pièce de maintien 36 recouvre partiellement la plaque collectrice. La boite collectrice peut être une boite à air ou une boite à eau.
Dans une première variante, une seule des parties de carter en I 34b est une plaque collectrice, dans ce cas, deux pièces de maintien 36 en U recouvrent préférablement la partie de carter en I 34b et les parties de carter en C 34a, 34c du côté où celles-ci sont adjacentes à la partie de carter en I 34b partiellement recouverte, ces deux pièces de maintien 36 étant des boites collectrices. L'autre partie de carter en I 34d est une plaque obturante, c'est-à-dire sans ouverture, et une pièce de maintien 36 recouvre partiellement l'autre partie de carter en I 34d, et dont la portion recouvrant partiellement l'autre partie de carter 34d en I est une simple plaque. On réalise ainsi une circulation en U d'une des boites collectrices vers la plaque puis inversement de la place vers l'autre boite collectrice.
Dans une deuxième variante (non représentée sur les dessins), une seule des parties de carter en I 34b est une plaque collectrice, et une seule pièce de maintien 36 en U recouvrent préférablement la partie de carter en I 34b et les parties de carter en C 34a, 34c du côté où celles-ci sont adjacentes à la partie de carter en I 34b partiellement recouverte. Cette seule pièce de maintien 36 en U étant une boite collectrice présentant deux compartiments étanches l'un par rapport à l'autre : un compartiment d'entrée de fluide caloporteur et un compartiment de sortie de fluide caloporteur. L'autre partie de carter en I 34d est une plaque obturante, c'est-à-dire sans ouverture, et une pièce de maintien 36 recouvre partiellement l'autre partie de carter en I 34d, et dont la portion recouvrant partiellement l'autre partie de carter 34d en I est une simple plaque. On réalise ainsi une circulation en U d'un des compartiments de la boite collectrice vers la plaque puis inversement de la place vers l'autre compartiment de la boite collectrice. Dans une troisième variante (non représentée sur les dessins), chacune des deux parties de carter en I est une plaque collectrice, dans ce cas, une pièce de maintien en U recouvre chacune des parties de carter en I et les parties de carter en C du côté où celles-ci sont adjacentes à la partie de carter en I partiellement recouverte, ces deux pièces de maintien étant des boites collectrices. On réalise ainsi une circulation en I d'une des boites collectrices vers l'autre boite collectrice.
L'échangeur de chaleur 1 peut être utilisé pour tout échangeur nécessitant une cartérisation en particulier un radiateur de refroidissement à haute ou basse température, un radiateur de chauffage d'habitacle, un condenseur, un évaporateur, un refroidisseur d'air de suralimentation air/air ou air/eau.

Claims

Revendications
1. Échangeur de chaleur (1) comprenant :
- un faisceau d'échange (2) ;
- un carter de faisceau (3) définissant sensiblement un parallélépipède creux dont une face (31) est ouverte de sorte que les quatre faces adjacentes (32a-32d) forment un bord d'extrémité bordé sur la surface extérieure du carter par une bordure de couplage (33), le carter de faisceau (3) étant réalisé au moins en deux parties de carter (34a-34d) ; caractérisé en ce que la bordure de couplage (33) présente des coins arrondis (331), les parties de carter (34a-34d) étant agencées de manière à ce qu'au niveau de la bordure de couplage (33), la surface extérieure de l'une prolonge sensiblement la surface extérieure de l'autre.
2. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 1, dans lequel le carter de faisceau (3) est réalisé en quatre parties de carter (34a-34d).
3. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 2, dans lequel le carter de faisceau (3) comprend deux parties de carter en I (34a, 34c ; 34b, 34d) et deux parties de carter en C (34b, 34d ; 34a, 34c).
4. Échangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant en outre des moyens de maintien (351a, 352a ; 351b, 352b ; 36) avant brasage des parties de carter (34a-34d).
5. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 4, dans lequel deux parties de carter adjacentes (34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a) comprenant chacune un bord de raccordement (342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a) pour le raccordement de l'une à l'autre, les bords de raccordement (342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a) étant de forme complémentaire, les moyens de maintien (351a, 352a ; 351b, 352b) comprennent une partie mâle (351a ; 351b) sur le bord de raccordement de l'une des deux parties de carter (34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a) et une partie femelle (352a, 352b) sur le bord de raccordement de l'autre des deux parties de carter (34b, 34a ; 34c, 34b ; 34d, 34c ; 34a, 34d).
6. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 5, dans lequel la partie mâle (351a) est un merlon et la partie femelle (352a) est un créneau.
7. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 5, dans lequel la partie mâle (341b) est le contrepoinçon d'un oméga capital ou la moitié de celui-ci, et la partie femelle (342b) une forme complémentaire.
8. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 4, dans lequel deux parties de carter adjacentes (34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a) comprenant chacune un bord de raccordement (342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a), de préférence droit, pour le raccordement de l'une à l'autre, les moyens de maintien comprennent une pièce de maintien (36) en U recouvrant partiellement chacune des deux parties de carter adjacentes (34a, 34b ; 34b, 34c ; 34c, 34d ; 34d, 34a), y compris une portion de leurs bords de raccordement (342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a), de préférence dans les portions centrales des bords de raccordement (342a, 341b ; 342b, 341c ; 342c, 341d ; 342d, 341a).
9. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication 8, dans lequel le carter de faisceau (3) est réalisé en quatre parties de carter (34a-34d) comprenant deux parties de carter opposées en I (34a, 34c ; 34b, 34d) et deux parties de carter opposées en C (34b, 34d ; 34a, 34c), de préférence les parties de carter en I (34a, 34c ; 34b, 34d) sont plus petites que les deux parties de carter en C (34b, 34d ; 34a, 34c).
10. Échangeur de chaleur (10) selon la revendication 9, dans lequel une des parties de carter (34b) en I est une plaque collectrice et la pièce de maintien (36) en U est une boite collectrice.
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