FR2473698A1

FR2473698A1 - Tubular heat exchanger header box - has cover sealed into tube sheet by flexible membrane held by outer ring

Info

Publication number: FR2473698A1
Application number: FR7925254A
Authority: FR
Inventors: Patrick Cadars
Original assignee: Francaise du Ferodo SA
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1979-10-10
Filing date: 1979-10-10
Publication date: 1981-07-17
Also published as: FR2473698B1

Abstract

The heat exchanger has a tube plate (11) with water tubes (14,15) having opened ends and sealed by a flexible membrane (17). This passes around the tube and behind the end joint (13). The end joint is flanged to follow the contour of the header box (40) and cover (23). The header box has end ribs (54,55) parallel to the centre line which fit in grooves (64,65) in the cover. The opposite end of the cover has a ring (33) fitting in the seal.

Description

L'invention est relative aux échangeurs de chaleur comprenant un faisceau de tubes, dans lesquels circule un fluide primaire, le plus souvent de l'eau, ou un liquide à base d'eau, et qui sont garnis, sur leur langueur, d'ailettes balayées par un fluide secondaire, le plus souvent de l'air, les extrémités des tubes débouchant dans une boite à eau en traversant un collecteur, ou plaque à trous, revetu d'une feuille d'élastomère, définissant avec la boite à eau une chambre collectrice. The invention relates to heat exchangers comprising a bundle of tubes, in which a primary fluid, most often water, or a water-based liquid circulates, and which are filled, on their languor, with fins swept by a secondary fluid, most often air, the ends of the tubes opening into a water box passing through a manifold, or plate with holes, coated with an elastomer sheet, defining with the water box a collecting chamber.

Un tel échangeur de chaleur est décrit, notamment, dans le Brevet Français NO 1.577.223 déposé le 21 Juillet 1967 au nom de la présente Demanderesse. Such a heat exchanger is described, in particular, in French Patent No. 1,577,223 filed on July 21, 1967 in the name of the present Applicant.

On a proposé de ménager dans un meme boitier,ou enceinte, non seulement la chambre collectrice mais aussi, et séparée de celle-ci par une cloison, une chambre d'expansion qui permet de tenir compte de la dilatation de l'eau sous l'effet d'une augmentation de température et également d'assurer son dégazage. It has been proposed to arrange in a same box, or enclosure, not only the collecting chamber but also, and separated from the latter by a partition, an expansion chamber which makes it possible to take account of the expansion of the water under the effect of an increase in temperature and also to ensure its degassing.

L'invention vise une disposition suivant laquelle la cloison divisant le bottier en deux chambres,est prolongée suivant une configuration parallélépipédique dont le bord coopère avec la feuille d'élastomère pour contribuer à l'étanchéité de la chambre collectrice. The invention relates to an arrangement according to which the partition dividing the shoemaker into two chambers is extended in a parallelepiped configuration whose edge cooperates with the elastomer sheet to contribute to the sealing of the collecting chamber.

Elle est caractérisée par ce fait que ledit bord présente une marge, oblique par rapport au collecteur, et ainsi par rapport à la feuille d'élastomère qui le revet, de sorte que l'application habituelle d'une force de pression perpendiculairement au collecteur, pour la réalisation de l'étanchéité entre la boite à eau et le collecteur, fait naître une étanchéité supplémentaire entre ladite marge et ledit collecteur. It is characterized by the fact that said edge has a margin, oblique to the collector, and thus relative to the elastomer sheet which covers it, so that the usual application of a pressure force perpendicular to the collector, to achieve the seal between the water box and the collector, gives rise to an additional seal between said margin and said collector.

La description qui suit, faite à titre d'exemple, se réfère au dessin annexé, qui est une vue en coupe d'un dispositif selon l'invention,pour une forme de réalisation. The description which follows, given by way of example, refers to the appended drawing, which is a sectional view of a device according to the invention, for an embodiment.

Le collecteur 11, ou plaque à trous, comprend un corps de collecteur 12 percé de trous 10 d'où dépendent des collets 13 tournés vers les corps 14 des tubes 15 du faisceau de tubes. The manifold 11, or plate with holes, comprises a manifold body 12 pierced with holes 10 from which depend the collars 13 facing the bodies 14 of the tubes 15 of the tube bundle.

Dans la forme de réalisation représentée, le faisceau de tubes est en forme de bloc parallélépipédique rectangle dont la petite dimension correspond aux deux rangées de tubes 8 et 9, les tubes de chaque rangée correspondant à la grande dimension. Sur le corps 12 du collecteur, sur la face 16 opposée à celle tournée vers les corps 14 des tubes, est placée une feuille d'élastomère 17 percée de trous 7 dont dépendent des manchons 18 qui, serrés entre les collets 13 et les extrémités des tunes, assurent l'étanchéité du montage des tubes dans le collecteur, la pression pour l'étanchéité étant obtenue par la réalisation, à partir du corps 14 des tubes 15, d'ùn premier épanouissement 19 suivi d'un second épanouissement 21. In the embodiment shown, the bundle of tubes is in the form of a rectangular parallelepiped block whose small dimension corresponds to the two rows of tubes 8 and 9, the tubes of each row corresponding to the large dimension. On the body 12 of the manifold, on the face 16 opposite to that facing the bodies 14 of the tubes, is placed an elastomer sheet 17 pierced with holes 7 on which depend sleeves 18 which, clamped between the collars 13 and the ends of the tunes, seal the mounting of the tubes in the manifold, the pressure for sealing being obtained by producing, from the body 14 of the tubes 15, a first bloom 19 followed by a second bloom 21.

La feuille d'élastomère 17 est bordée par un bourrelet périphérique 22 destiné à constituer un joint d'étanchéité dans l'assemblage entre le collecteur 11 et une boîte à eau 23. Celle-ci comprend un corps 24, parallélépipédique rectangle, limité par une surface interne 25 et une surface externe 26 parallèles entre elles. Le corps 24 de la boite à eau se termine par un rebord 27 limité par un épaulement 28 perpendiculaire à la surface externe 26 et qui se prolonge par une surface 29 parallèle à la surface 26, à laquelle se raccorde une surface 31, les surfaces 28, 29 & 31 définissant un cordon 32 à section transversale sensiblement rectangulaire, lequel se poursuit par une nervure 33 limitée par des surfaces 34 et 35 parallèles à la surface 26.Là surface 35 se poursuit par une partie oblique 37 se raccordant à la surface interne 25, les extrémités de la partie oblique 37 étant constituées par des parties incurvées 38 et 39. The elastomer sheet 17 is bordered by a peripheral bead 22 intended to constitute a seal in the assembly between the manifold 11 and a water box 23. This comprises a body 24, a rectangular parallelepiped, limited by a internal surface 25 and an external surface 26 parallel to each other. The body 24 of the water box ends in a rim 27 limited by a shoulder 28 perpendicular to the external surface 26 and which is extended by a surface 29 parallel to the surface 26, to which a surface 31, the surfaces 28 , 29 & 31 defining a bead 32 with a substantially rectangular cross section, which continues with a rib 33 bounded by surfaces 34 and 35 parallel to the surface 26. The surface 35 continues with an oblique part 37 connecting to the internal surface 25, the ends of the oblique part 37 being constituted by curved parts 38 and 39.

A l'intérieur du corps 24 de la boite à eau 23 est logé un auget 40 à parois latérales 41 et 42 adjacentes aux parois latérales 43 et 44 de la boite à eau 23, 1' ouverture de l'auget 40 étant limitée par des marges 45 et 46. Une marge, comme la marge 46, dirigée obliquement, à 1 'écartement par rapport au plan longitudinal moyen 47, a une face externe 48 appliquée contre la partie oblique 37 de la face interne de la boite à eau et sa face interne 49 est sensiblement parallèle, les deux faces se raccordant par un arrondi 51. Inside the body 24 of the water box 23 is housed a trough 40 with side walls 41 and 42 adjacent to the side walls 43 and 44 of the water box 23, the opening of the trough 40 being limited by margins 45 and 46. A margin, like the margin 46, directed obliquely, at the spacing with respect to the mean longitudinal plane 47, has an external face 48 applied against the oblique part 37 of the internal face of the water box and its internal face 49 is substantially parallel, the two faces joining by a rounded 51.

Les parois latérales 41 et 42 de l'auget, ou cuvette allongée, 40 se raccordent par une paroi incurvée 52 et, de la face externe 53 de ladite paroi dépendent deux oreilles 54 et 55 trouvant logement dans des rainures conjuguées 56 et 57 que présente la partie postérieure 58 de la boîte à eau 23. La paroi 52 délimite par sa face interne 59 la chambre collectrice 61 tandis que la surface externe 53 délimite la chambre d'expansion 62. The lateral walls 41 and 42 of the trough, or elongated bowl, 40 are connected by a curved wall 52 and, from the external face 53 of the said wall, two ears 54 and 55 find accommodation in conjugated grooves 56 and 57 which have the rear part 58 of the water box 23. The wall 52 delimits by its internal face 59 the collecting chamber 61 while the external surface 53 delimits the expansion chamber 62.

Pour l'assemblage entre la boite à eau 23 et le collecteur 11, on rabat, de manière en soi connue, des pattes 63, que présente la périphérie du collecteur 11, autour du cordon 32, ce qui rapproche l'ensemble de la botte à eau 23 par rapport au collecteur 11 et enfonce la nervure 33 dans le bourrelet périphérique 22 de la feuille d'élastomère. For the assembly between the water box 23 and the collector 11, there are folded, in a manner known per se, tabs 63, which has the periphery of the collector 11, around the cord 32, which brings the whole of the boot together. 23 relative to the manifold 11 and pushes the rib 33 into the peripheral bead 22 of the elastomer sheet.

Simultanément, par appui des fonds 64 des rainures 56 et 57 contre bus faces fontales 65 des oreilles 54 et 55, l'auget 40 est sollicité vers le collecteur 11, de sorte que ses marges obliques 45 et 46 s'appliquent à pression contre la surface interne 66 de la feuille d'élastomère, à la périphérie du corps 67 de celle-ci, ce qui accrort l'étanchéité entre la chambre collectrice 61 et l'extérieur de l'auget 40.Simultaneously, by pressing the bottoms 64 of the grooves 56 and 57 against the bus face faces 65 of the ears 54 and 55, the trough 40 is biased towards the manifold 11, so that its oblique margins 45 and 46 are applied under pressure against the internal surface 66 of the elastomer sheet, at the periphery of the body 67 thereof, which increases the seal between the collecting chamber 61 and the outside of the bucket 40.

(Dans la condition d'assemblage, la surface oblique 49 coopère suivant une aire relativement importante avec la surfacetterne 51 de la feuille d'élastomère, l'obliquité de la face 46 et celle de la partie oblique 37 sur laquelle elle prend appui étant favorables à l'obtention d'une excellente étanchéité). (In the assembly condition, the oblique surface 49 cooperates over a relatively large area with the surface covering 51 of the elastomer sheet, the obliquity of the face 46 and that of the oblique part 37 on which it is supported being favorable. to obtain an excellent seal).

I1 n'y a alors aucune possibilité de communication entre la chambre collectrice 61 et la chambre d'expansion 62 autre que par les orifices calibrés prévus à cet effet, à la partie supérieure et à la partie inférieure, dans la paroi incurvée 52 jouant le rle de cloison de séparation entre les deux chambres. There is then no possibility of communication between the collecting chamber 61 and the expansion chamber 62 other than through the calibrated orifices provided for this purpose, at the upper part and at the lower part, in the curved wall 52 playing the role of partition between the two rooms.

Claims

1. Sealing device for assembling a water box of a tube bundle heat exchanger with the collector of said exchanger through which the tubes open into the water box, the assembly taking place by the intervention of a peripheral bead of an elastomer sheet coating the collector and the sealing being obtained by pressing in said bead a peripheral rib of the edge of the orifice of the water box, characterized in qu) the internal face of the rib is adjacent an oblique margin forming the end of a partition, playing on the other hand the role of separation between a collecting chamber limited by the water box and an-expansion chamber, so that during assembly said oblique margin is applied under pressure against the elastomer sheet and contributes to sealing.

2. Device according to claim 1, characterized in that the oblique la.marge is supported by an external face on an oblique surface of the inner surface of the water box.

3. Device according to claim 2, characterized in that the partition is shaped bucket or bowl and has two longitudinal oblique margins.

4. Device according to claim 2, characterized in that the partition is constituted by a curved profile whose longitudinal edges are constituted by the oblique margins.

5. Device according to claim 1, characterized in that the assembly being carried out by bringing the water box closer to the collector, the water box urging the bucket or profiled towards the elastomer sheet with which it is in contact by its oblique margins.

6. Device according to claim 5, characterized in that the oblique margins bearing by their internal faces against the elastomer sheet take a counter-support by their external face against oblique surfaces of the wall of the water box.

7. Auger forming part of a device according to one of claims 3 to 6.

8. Water box with oblique surfaces according to claim 6.

9. Heat exchanger comprising a bucket according to claim 7 and a water box according to claim 8.