FR2549593A1

FR2549593A1 - Heat-exchanger water box containing a secondary heat exchanger

Info

Publication number: FR2549593A1
Application number: FR8312200A
Authority: FR
Inventors: Michel Robert Claude Mansoux
Original assignee: Chausson Usines SA
Current assignee: Chausson Usines SA
Priority date: 1983-07-22
Filing date: 1983-07-22
Publication date: 1985-01-25
Also published as: FR2549593B1

Abstract

The heat-exchanger water box containing a secondary heat exchanger arranged entirely inside the said water box is characterised in that the secondary exchanger is equipped with two plates 11 bearing against one of the two internal walls of the water box 1, a connector 19 being fixed removably to each bearing plate 11 by passing through a hole 16 in the lateral wall of the water box 1 against the internal wall of which each bearing plate is held by a nut 23 screwed onto the connector 19 and clamped against the external wall of the said water box 1.

Description

La présente invention concerne les échangeurs de chaleur secondaires disposés à l'intérieur de boîtes à eau d'autres échangeurs pour assurer un échange thermique entre deux fluides, notamment entre deux liquides. The present invention relates to secondary heat exchangers arranged inside water boxes of other exchangers to ensure heat exchange between two fluids, in particular between two liquids.

Dans ce qui suit,par boîtes à eau il y a lieu d'entendre non seulement celles qui sont prévues à l'une ou à l'autre extrémité d'un faisceau échangeur de chaleur mais aussi toutes parties d'un circuit de circulation d'un fluide notamment d'un fluide liquide, par exemple un fluide de refroidissement de moteur thermique. In what follows, by water boxes should be understood not only those which are provided at one or the other end of a heat exchanger bundle but also all parts of a circulation circuit d 'a fluid, in particular a liquid fluid, for example a thermal engine cooling fluid.

L'invention s'étend donc également à des échangeurs de chaleur secondaires qui doivent être mis en place dans des tubulures menant à des boîtes à eau d'échangeurs de chaleur, par exemple dans des durites ou encore dans des segments de boîtes ou dans des vases d'expansion, bien que de préférence l'invention vise les boîtes à eau montées aux extrémités des faisceaux échangeurs de chaleur. The invention therefore also extends to secondary heat exchangers which must be placed in pipes leading to water boxes of heat exchangers, for example in hoses or in segments of boxes or in expansion vessels, although preferably the invention relates to water boxes mounted at the ends of the heat exchanger bundles.

Dans des organes exigus et rigides il est difficile de mettre en place des échangeurs secondaires de dimension relativement grande et permettant, par conséquent, un échange calorifique suffisant entre deux fluides, par exemple entre le liquide de refroidissement d'un moteur thermique et l'huile de lubrification de ce moteur ou le liquide hydraulique d'une boîte de vitesse ou d'un convertisseur de couple. In cramped and rigid bodies it is difficult to set up secondary exchangers of relatively large size and therefore allowing sufficient heat exchange between two fluids, for example between the coolant of a heat engine and the oil lubricating this engine or the hydraulic fluid in a gearbox or torque converter.

En effet jusqu La présent on est obligé, pour mettre en place un échangeur, d'introduire les raccords latéraux qu'il comporte en l'inclinant par rapport à la boîte à eau pour permettre auxdits raccords de passer par des trous prévus dans l'une des parois latérales de cette boîte. Il apparaît ainsi qu'un espace considérable est laissé libre dans la boîte à eau après la mise en place de l'échangeur secondaire, ce qui en limite évidemment l'efficacité. Indeed, up to the present, we are obliged, to set up an exchanger, to introduce the lateral fittings which it comprises by tilting it with respect to the water box to allow said fittings to pass through holes provided in the one of the side walls of this box. It thus appears that a considerable space is left free in the water box after the establishment of the secondary exchanger, which obviously limits its effectiveness.

La présente invention par sa mise en oeuvre permet l'utilisation d'échangeurs secondaires dont les dimensions externes correspondent sensiblement aux dimensions internes d'une boîte à eau et de mettre en oeuvre des échangeurs secondaires de grande efficacité, par exemple des échangeurs secondaires constitués par un empilage de demi-lames complémentaires brasées entre elles dont la réalisation est bien connue dans la technique pour apporter un rendement élevé. The present invention by its implementation allows the use of secondary exchangers whose external dimensions correspond substantially to the internal dimensions of a water box and to implement high efficiency secondary exchangers, for example secondary exchangers constituted by a stack of complementary half-blades brazed together, the production of which is well known in the art to provide high efficiency.

Conformément à l'invention la boîte à eau d'échangeurs de chaleur contenant un échangeur de chaleur secondaire, la boîte à eau présentant une configuration sensiblement parallélépipèdique et l'échangeur secondaire étant disposé tout entier à l'intérieur de ladite boite à eau est caractérisée en ce que son faisceau occupe la majeure partie de l'espace séparant les deux parois latérales internes opposées de la boîte à eau, ledit échangeur secondaire étant muni de deux plaques d'appui prenant appui contre l'une des deux parois internes de la boîte à eau, un raccord étant fixé de façon amovible à chaque plaque d'appui en passant par un trou de la paroi latérale de la boîte à eau contre la paroi interne de laquelle chaque plaque d'appui est serrée par un écrou vissé sur le raccord et serré contre la paroi externe de ladite boîte à eau. According to the invention, the heat exchanger water box containing a secondary heat exchanger, the water box having a substantially parallelepiped configuration and the secondary exchanger being entirely arranged inside said water box. in that its beam occupies most of the space separating the two opposite internal lateral walls of the water box, said secondary exchanger being provided with two support plates bearing against one of the two internal walls of the box , a connector being removably attached to each support plate passing through a hole in the side wall of the water box against the internal wall of which each support plate is tightened by a nut screwed onto the connector and clamped against the outer wall of said water box.

Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Various other characteristics of the invention will also emerge from the detailed description which follows.

Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. An embodiment of the object of the invention is shown, by way of nonlimiting example, in the accompanying drawing.

La figure unique est une demi-coupe élévation d'une boîte à eau d'échangeurs de chaleur munis d'un échangeur secondaire et faisant application de l'invention. The single figure is a half-sectional elevation of a water box of heat exchangers provided with a secondary exchanger and applying the invention.

Au dessin, 1 désigne une boîte à eau d'un échangeur de chaleur, par exemple la boîte à eau d'un radiateur de refroidissement du liquide de refroidissement d'un moteur thermique, cette boîte à eau étant destinée à être assemblée à une plaque collectrice 2 dans laquelle débouchent des tubes de circulation 3. In the drawing, 1 denotes a water box of a heat exchanger, for example the water box of a radiator for cooling the coolant of a heat engine, this water box being intended to be assembled to a plate. manifold 2 into which flow tubes 3 open.

Dans l'exemple représenté la boîte à eau 1 est en matière moulée, par exemple en résine synthétique moulée. Pour la clarté du dessin les tubulures d'entrée et/ou de sortie n'ont pas été représentées. La boîte à eau 1 contient intérieurement un échangeur de chaleur secondaire désigné dans son ensemble par 4. L'échangeur secondaire 4 est destiné à permettre le refroidissement d'un fluide différent de celui circulant par les tubes 3,par exemple-le refroidissement de l'huile d'une boîte de vitesse, d'un convertisseur de couple, de l'huile de lubrification du moteur ou même, le cas échéant, de l'air de suralimentation d'un moteur. In the example shown the water box 1 is made of molded material, for example molded synthetic resin. For clarity of the drawing, the inlet and / or outlet pipes have not been shown. The water box 1 internally contains a secondary heat exchanger designated as a whole by 4. The secondary exchanger 4 is intended to allow the cooling of a fluid different from that circulating through the tubes 3, for example the cooling of the oil from a gearbox, torque converter, engine lubrication oil or even, if necessary, engine charge air.

L'échangeur secondaire 4 est, dans l'exemple de réalisation représenté, constitué par un empilage de demi-lames 5, 6 qui sont brasées entre elles et qui délimitent à leurs extrémités des chambres collectrices élémentaires 7 dont les parois sont perforées pour qu'elles communiquent, d'une part entre elles et, d'autre part avec un tube distributeur 8 formant en même temps tirant, ce tube distributeur connu en lui-même étant fermé à une extrémité par un couvercle 9 auquel il est brasé et qui est également brasé à la dernière demi-lame 6a. The secondary exchanger 4 is, in the illustrated embodiment, constituted by a stack of half-blades 5, 6 which are brazed together and which delimit at their ends elementary collecting chambers 7 whose walls are perforated so that they communicate, on the one hand with each other and, on the other hand with a distributor tube 8 forming at the same time drawing, this distributor tube known in itself being closed at one end by a cover 9 to which it is brazed and which is also soldered to the last half-blade 6a.

Selon l'invention, l'extrémité libre du tube distributeur 8 formant tirant est engagée et brasée dans une rainure 10 d'une plaque d'appui 11 dans laquelle sont prévues deux rainures 12, respectivement 13. According to the invention, the free end of the distributor tube 8 forming a tie rod is engaged and brazed in a groove 10 of a support plate 11 in which two grooves 12, respectively 13 are provided.

L'échangeur secondaire 4 est muni de deux plaques d'appui 11, respectivement 11a, disposées au niveau de deux séries de chambres collectrices élémentaires 7 que délimite ledit échangeur secondaire. The secondary exchanger 4 is provided with two support plates 11, respectively 11a, arranged at the level of two series of elementary collecting chambers 7 that delimits said secondary exchanger.

Les plaques d'appui 11, 11a présentent des taraudages 14 qui sont coaxiaux aux axes géométriques 15 de trous 16 prévus dans l'une des parois latérales de la boîte à eau 1. The support plates 11, 11a have threads 14 which are coaxial with the geometric axes 15 of holes 16 provided in one of the side walls of the water box 1.

Les rainures 12 et 13 sont destinées à contenir des joints annulaires 17 et 18. The grooves 12 and 13 are intended to contain annular seals 17 and 18.

Comme l'illustre le dessin, la largeur e du faisceau de l'échangeur secondaire 4, c'est-à-dire de l'ensemble des demi-lames empilées 5, 6 auxquelles les plaques d'appui 11 sont brasées ainsi qu'aux tubes 8 formant tirant, correspond à peu de chose près à la largeur L séparant les parois latérales internes de ladite boîte à eau. As illustrated in the drawing, the width e of the bundle of the secondary exchanger 4, that is to say of all of the stacked half-blades 5, 6 to which the support plates 11 are brazed as well as to the tubes 8 forming a tie, corresponds more or less to the width L separating the internal side walls of said water box.

En d'autres termes, l'échangeur secondaire 4 occupe pratiquement tout l'espace disponible à l'intérieur de la boîte à eau, tout au moins au niveau des extrémités de cet échangeur secondaire qui forme les chambres collectrices menant aux plaques d'appui 11. Le fluide circulant dans les tubes 3 peut néanmoins circuler librement dans la boîte à eau 1 sans perte de charge notable, au moins au niveau des parties de l'échangeur secondaire qui forme des conduits, ctest-à-dire entre les parties délimitant les chambres collectrices élémentaires 7. In other words, the secondary exchanger 4 occupies practically all the space available inside the water box, at least at the ends of this secondary exchanger which forms the collecting chambers leading to the support plates. 11. The fluid circulating in the tubes 3 can nevertheless circulate freely in the water box 1 without significant pressure drop, at least at the parts of the secondary exchanger which forms conduits, that is to say between the parts delimiting the elementary collecting chambers 7.

Pour permettre la fixation de l'échangeur secondaire 4 à la boîte à eau 1, l'invention prévoit des raccords 19 présentant une partie filetée 20 qui est vissée dans le taraudage 14 de la plaque d'appui correspondante 11. To allow the attachment of the secondary exchanger 4 to the water box 1, the invention provides fittings 19 having a threaded part 20 which is screwed into the thread 14 of the corresponding support plate 11.

Chaque raccord 19 comporte une couronne 21 venant prendre appui contre le joint 12 de la plaque d'appui correspondante, ce qui assure I'étapchéité entre cette dernière et le raccord. Au-delà de la couronne 21 le raccord présente un second filetage 22 sur lequel est vissé un écrou 23 serré contre la paroi externe de la boîte à eau, ce qui a pour effet de comprimer le joint 18 contre la paroi interne de cette même boite à eau en assurant par conséquent l'étanchéité. Les raccords 19 délimitent de plus un taraudage 24 pour le vissage d'un connecteur non représenté, permettant de relier chaque raccord d'une manière connue à un conduit d'amenée, respectivement d'évacuation du fluide devant circuler dans l'échangeur secondaire 4. Each connector 19 comprises a crown 21 which comes to bear against the seal 12 of the corresponding support plate, which ensures the seal between the latter and the connector. Beyond the crown 21 the connector has a second thread 22 on which is screwed a nut 23 tightened against the external wall of the water box, which has the effect of compressing the seal 18 against the internal wall of this same box water, thus ensuring watertightness. The connections 19 further delimit a thread 24 for screwing a connector, not shown, making it possible to connect each connection in a known manner to a supply duct, respectively for evacuating the fluid which must circulate in the secondary exchanger 4 .

On voit par ce qui précède que tout en occupant la majeure partie de l'espace disponible à l'intérieur de la boîte à eau 1 l'échangeur secondaire 4 peut être mis en place de façon extrêmement simple puisqu'il suffit de le placer dans la boîte à eau, de visser ensuite les deux raccords 19, par leur partie filetée, dans les taraudages 14 des plaques d'appui 11 et ensuite de visser les écrous 23 sur le filetage 22. La boîte à eau est alors prête à être montée sur la plaque collectrice 2, par exemple par sertissage ou par un autre moyen connu de la technique. We see from the above that while occupying most of the space available inside the water box 1 the secondary exchanger 4 can be set up in an extremely simple way since it suffices to place it in the water box, then screw the two fittings 19, through their threaded part, into the threads 14 of the support plates 11 and then screw the nuts 23 onto the thread 22. The water box is then ready to be mounted on the collector plate 2, for example by crimping or by another means known in the art.

L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier, l'échangeur secondaire pourrait être d'un type différent de celui représenté, notamment il pourrait être constitué par un échangeur multitubulaire, mais comportant les mêmes plaques d'appui que les plaques d'appui 11 décrites dans ce qui précède. The invention is not limited to the embodiment shown and described in detail, since various modifications can be made without departing from its scope. In particular, the secondary exchanger could be of a different type from that shown, in particular it could be constituted by a multitubular exchanger, but comprising the same support plates as the support plates 11 described in the foregoing.

Claims

1 - Heat exchanger water box containing a secondary heat exchanger disposed entirely inside said water box, characterized in that the secondary exchanger is provided with two plates (11) bearing against the one of the two internal walls of the water box. (1), a connector (19) being removably attached to each support plate (11) passing through a hole (16) in the side wall of the water box (1) against the internal wall of which each support plate is held by a nut (23) screwed onto the fitting (19) and tightened against the external wall of said water box (1).

2 - Water box according to claim 1, characterized in that the connection fixed to each support plate of the secondary exchanger comprises a crown (21) bearing on a seal (17) disposed in a groove ( 12) of the support plate (11) which has a second groove (13) for a second seal (18) pressed against the internal wall of the water box.

3 - Water box according to one of claims 1 or 2, characterized in that the connector (19) is fixed to the support plate (11) by screwing a threaded part (20) which it has in a thread (14) on the support plate.

4 - Water box according to one of claims 1 to 3, characterized in that each support plate (11) is fixed by brazing to the exchanger bundle of the secondary exchanger (4).

5 - Water box according to one of claims 1 to 4, characterized in that the secondary exchanger bundle (4) consists of a stack of half-blades (5, 6) brazed together, the parts forming a collecting chamber ( 7) half-blades (5, 6) containing a spacer tube (8) fixed by brazing to a cover (9) and to a corresponding support plate (11).

6 - Water box according to one of claims 1 to 5, characterized in that the width t of the secondary exchanger is close to the distance L separating the internal walls of said water box.