FR2642155A1 - HEAT EXCHANGER WITH GLUE TUBES AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF - Google Patents
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Abstract
Echangeur de chaleur comprenant un faisceau de tubes 46 et au moins un collecteur 10 en matière plastique qui ménage une multiplicité de trous 14, chaque trou étant entouré par une rainure fermée 28 propre à être remplie de colle 44 et dans laquelle peut être introduite l'extrémité 50 d'un tube en vue de sa fixation par collage. Le collecteur comprend, à l'entrée de chaque rainure 28, un bourrelet périphérique 36 formé en saillie sur une paroi interne 30 de la rainure et propre à coopérer avec l'intérieur de l'extrémité 50 du tube pour assurer son centrage et garantir ainsi une épaisseur minimale de colle 54 entre l'extrémité et la paroi interne 30.Heat exchanger comprising a bundle of tubes 46 and at least one collector 10 made of plastic material which provides a multiplicity of holes 14, each hole being surrounded by a closed groove 28 suitable for being filled with glue 44 and in which can be introduced the end 50 of a tube with a view to its fixing by gluing. The manifold comprises, at the entrance of each groove 28, a peripheral bead 36 formed in projection on an internal wall 30 of the groove and suitable for cooperating with the inside of the end 50 of the tube to ensure its centering and thus guarantee a minimum thickness of adhesive 54 between the end and the internal wall 30.
Description
Echangeur de chaleur à tubes collés et procédé pour sa fabricationGlued tube heat exchanger and process for its manufacture
L'invention concerne un échangeur de chaleur à tubes collés, destiné notamment aux installations de chauffage et/ou de climatisation de véhicules automobiles, ainsi qu'un The invention relates to a glued tube heat exchanger, intended in particular for heating and / or air conditioning installations of motor vehicles, as well as a
procédé pour sa fabrication.process for its manufacture.
Des échangeurs de chaleur à tubes collés de ce type sont décrits dans la demande de brevet européen n 0 000 189 Glued tube heat exchangers of this type are described in European patent application No. 0 000 189
et dans la demande de brevet allemand n 2 363 992. and in German patent application No. 2,363,992.
Ces échangeurs de chaleur connus comprennent un faisceau de tubes et au moins un collecteur en matière plastique -15 qui ménage une multiplicité de trous, dans lequel chaque trou est entouré par une rainure fermée propre à être remplie de colle et dans laquelle peut être introduite l'extrémité d'un tube en vue de sa fixation par collage These known heat exchangers comprise a bundle of tubes and at least one plastic collector -15 which provides a multiplicity of holes, in which each hole is surrounded by a closed groove suitable for being filled with glue and into which can be introduced. end of a tube for fixing by gluing
sur le collecteur.on the collector.
Pour fabriquer un échangeur de chaleur de ce type, on remplit chaque rainure de colle, on introduit ensuite les extrémités des tubes du faisceau dans les rainures correspondantes du collecteur et on durcit ensuite la To make a heat exchanger of this type, each groove is filled with glue, the ends of the bundle tubes are then introduced into the corresponding grooves in the manifold and the
colle, par exemple par passage dans une étuve. glue, for example by passing through an oven.
Lors de la fabrication de ces échangeurs de chaleur connus, During the manufacture of these known heat exchangers,
il peut arriver que les axes des tubes ne soient pas parfai- it may happen that the axes of the tubes are not perfectly
tement alignés avec les axes correspondants des trous fully aligned with the corresponding axes of the holes
du collecteur. En pareil cas, on ne peut garantir la conti- of the collector. In this case, we cannot guarantee the conti-
nuité du film de colle, celui-ci pouvant être partiellement raclé par le bord du tube au moment du montage. I1 peut alors en résulter un défaut de colle et, par conséquent, un défaut d'étanchéité de la liaison entre le tube et night of the adhesive film, which can be partially scraped by the edge of the tube during assembly. I1 can then result in a defect in adhesive and, consequently, a defect in sealing of the connection between the tube and
le collecteur.the collector.
L'invention a notamment pour but d'éviter cet inconvénient. The object of the invention is in particular to avoid this drawback.
Elle propose, à cet effet, un échangeur de chaleur du type défini en introduction, dans lequel le collecteur comprend, à l'entrée de chaque rainure, un bourrelet périphérique formé en saillie sur une paroi interne de la rainure et propre à coopérer avec l'intérieur du tube, pour assurer son centrage et garantir ainsi une épaisseur minimale de colle entre le tube et la paroi interne de To this end, it offers a heat exchanger of the type defined in the introduction, in which the collector comprises, at the entrance of each groove, a peripheral bead projecting from an internal wall of the groove and suitable for cooperating with the inside the tube, to ensure its centering and thus guarantee a minimum thickness of adhesive between the tube and the internal wall of
la rainure.the groove.
Grâce à l'existence du bourrelet, il existe toujours un espace rempli de colle entre la paroi interne de la rainure et l'intérieur du tube,et cela quels que soient les défauts Thanks to the existence of the bead, there is always a space filled with glue between the internal wall of the groove and the interior of the tube, and this whatever the defects.
de coaxialité inhérents au moulage du collecteur et à- of coaxiality inherent in the molding of the collector and
l'assemblage du faisceau de l'échangeur. assembly of the heat exchanger harness.
Par ailleurs, ce bourrelet empêche toute fuite de colle lors de l'introduction des tubes du faisceau dans les Furthermore, this bead prevents any glue leaking during the introduction of the bundle tubes into the
rainures correspondantes du collecteur. corresponding grooves of the collector.
Dans une première forme de réalisation de l'invention, la paroi interne de la rainure est en dépouille, sa section In a first embodiment of the invention, the internal wall of the groove is in clearance, its section
transversale allant en augmentant vers le fond de la rai- transverse going increasing towards the bottom of the rail
nure. En pareil cas, on préfère que la section transversale de la paroi interne de la rainure, au niveau du fond de cette dernière, corresponde sensiblement à la section transversale du bourrelet. On obtient ainsi un guidage et un centrage du tube non seulement au niveau du bourrelet nure. In such a case, it is preferred that the cross section of the internal wall of the groove, at the bottom of the latter, corresponds substantially to the cross section of the bead. This gives guidance and centering of the tube not only at the bead
mais aussi au niveau du fond de la rainure. but also at the bottom of the groove.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, la paroi interne de la rainure est cylindrique, sa section transversale étant constante et de dimension inférieure à celle de la section transversale du bourrelet. En pareil cas, on préfère que la paroi interne de la rainure se In another embodiment of the invention, the internal wall of the groove is cylindrical, its cross section being constant and of smaller dimension than that of the cross section of the bead. In such cases, it is preferred that the inner wall of the groove is
raccorde avec le fond de la rainure par une partie évasée. connects with the bottom of the groove by a flared part.
Cette partie évasée contribue au guidage et au centrage du tube en fin d'introduction dans la rainure. En outre, lorsque l'extrémité du tube vient en butée avec cette partie évasée, il se crée un évasement du tube assurant une meilleure liaison entre le tube et le collecteur, par l'intermédiaire du joint de colle This flared part contributes to guiding and centering the tube at the end of introduction into the groove. In addition, when the end of the tube abuts with this flared part, a flaring of the tube is created ensuring a better connection between the tube and the collector, by means of the adhesive joint.
L'invention s'applique tout particulièrement à des échan- The invention is particularly applicable to exchangers
geurs de chaleur dans lesquels les tubes sont de section circulaire. En pareil cas, la rainure est annulaire et est, de préférence, formée dans un collet du collecteur heat gorers in which the tubes are of circular section. In this case, the groove is annular and is preferably formed in a collar of the manifold.
qui entoure le trou.that surrounds the hole.
Sous un autre aspect, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur comme défini ci-dessus, ce procédé comprenant les opérations suivantes: - remplir de colle chaque rainure du collecteur; introduire dans chaque rainure l'extrémité d'un tube en direction du fond, de sorte que le bourrelet assure le guidage et le centrage du tube; et durcir la colle pour assurer la liaison entre les tubes In another aspect, the invention relates to a method of manufacturing a heat exchanger as defined above, this method comprising the following operations: - filling with glue each groove of the collector; inserting the end of a tube in each groove towards the bottom, so that the bead guides and centers the tube; and harden the glue to ensure the connection between the tubes
et le collecteur.and the collector.
Dans la description qui suit, donnée seulement à titre In the following description, given only as
d'exemple, on se réfère au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une vue en coupe partielle d'un échangeur de chaleur selon la première forme de réalisation précitée, la coupe faisant apparaître du côté gauche le tube avant introduction dans la rainure et, du côté droit, le tube après son introduction dans la rainure; et - la figure 2 est une vue en coupe partielle, analogue à celle de la figure 1, d'un échangeur de chaleur selon example, reference is made to the accompanying drawing, in which: - Figure 1 is a partial sectional view of a heat exchanger according to the first embodiment mentioned above, the section showing on the left side the tube before introduction into the groove and, on the right side, the tube after its introduction into the groove; and - Figure 2 is a partial sectional view, similar to that of Figure 1, of a heat exchanger according
la seconde forme de réalisation précitée. the second embodiment mentioned above.
L'échangeur de chaleur représenté à la figure 1 comprend un collecteur 10 en matière plastique, par exemple en polyamide chargé de fibres de verre. Ce collecteur comprend une plaque 12 qui ménage une multiplicité de trous 14, dont un seul est visible sur la figure. Chaque trou 14 The heat exchanger shown in FIG. 1 comprises a collector 10 made of plastic, for example polyamide loaded with glass fibers. This collector comprises a plate 12 which provides a multiplicity of holes 14, only one of which is visible in the figure. Each hole 14
est limité par une paroi cylindrique 16 de section circu- is limited by a cylindrical wall 16 of circular section
laire et d'axe XX. Cette paroi 16 est formée à l'intérieur d'un collet cylindrique 18 d'axe XX qui présente une paroi externe 20 raccordée, d'une part, à une face 22 de la plaque 12 et, d'autre part, à une face annulaire 24 du collet. Le trou 16 s'étend depuis la face annulaire 24 laire and axis XX. This wall 16 is formed inside a cylindrical collar 18 of axis XX which has an external wall 20 connected, on the one hand, to a face 22 of the plate 12 and, on the other hand, to a face annular 24 of the collar. The hole 16 extends from the annular face 24
jusqu'à la face opposée 26 de la plaque 12. to the opposite face 26 of the plate 12.
Dans l'épaisseur du collet 18, est ménagée une rainure fermée 28 de forme générale annulaire qui est limitée par une paroi interne tronconique 30 en dépouille, d'axe XX, par une paroi externe cylindrique 32 de section circulaire d'axe XX et par une paroi de fond 34 de forme annulaire. In the thickness of the collar 18, a closed groove 28 of generally annular shape is formed which is limited by a frustoconical internal wall 30 in relief, of axis XX, by a cylindrical external wall 32 of circular section of axis XX and by a bottom wall 34 of annular shape.
A l'entrée de la rainure 28, est prévu un bourrelet périphé- At the entrance to groove 28, a peripheral bead is provided.
rique 36 formé en saillie sur la paroi interne 30. Le bourrelet 36 comprend un chanfrein 38 qui se raccorde, d'une part, avec la face annulaire 24 et, d'autre part, avec la paroi interne 30 par un bord arrondi 40. La section transversale de la paroi interne 30 augmente progressivement risk 36 formed projecting from the internal wall 30. The bead 36 comprises a chamfer 38 which is connected, on the one hand, with the annular face 24 and, on the other hand, with the internal wall 30 by a rounded edge 40. The cross section of the internal wall 30 gradually increases
en direction du fond 34 de la rainure, la section transver- towards the bottom 34 of the groove, the cross-section
sale de la paroi 30 au niveau du fond -34 correspondant sensiblement à la section transversale du bourrelet 36, dirty wall 30 at the bottom -34 corresponding substantially to the cross section of the bead 36,
au niveau du bord arrondi 40.at the rounded edge 40.
La paroi externe 32 se raccorde sur le bord annulaire The outer wall 32 is connected to the annular edge
24 par une partie évasée 42.24 by a flared part 42.
Le bourrelet 36 est venu de moulage avec le collecteur et présente une faible hauteur permettant son démoulage en force. La rainure 28 est propre à être remplie d'une The bead 36 came from molding with the collector and has a low height allowing it to be demolded by force. The groove 28 is suitable for being filled with a
colle 44, par exemple une colle époxy à un seul composant. glue 44, for example a one-component epoxy glue.
L'échangeur de chaleur comprend en outre un faisceau formé d'une multiplicité de tubes 46 dont un seul est représenté à la figure 1. Chaque tube comprend un corps cylindrique 48 à section circulaire qui est évasé pour former une extrémité cylindrique 50 de section circulaire de diamètre légèrement supérieur à celui du corps du tube. Le diamètre intérieur de l'extrémité 50 est égal ou très légèrement supérieur au diamètre du bourrelet 36 dans sa région de plus grande épaisseur, c'est-àdire au niveau du bord The heat exchanger further comprises a bundle formed by a multiplicity of tubes 46 of which only one is shown in FIG. 1. Each tube comprises a cylindrical body 48 with circular section which is flared to form a cylindrical end 50 of circular section slightly larger in diameter than the body of the tube. The inner diameter of the end 50 is equal to or very slightly greater than the diameter of the bead 36 in its region of greatest thickness, that is to say at the edge
arrondi 40.rounded 40.
Pour fabriquer l'échangeur de chaleur de la figure 1, on remplit chaque rainure 28 d'une quantité appropriée de colle et on positiofine ensuite les extrémités respectives To make the heat exchanger of FIG. 1, each groove 28 is filled with an appropriate quantity of glue and then the respective ends are placed
50 des tubes 46 du faisceau en regard des rainures corres- 50 of the tubes 46 of the bundle opposite the corresponding grooves
pondantes, comme montré sur la partie gauche de la coupe de la figure 1, les extrémités des tubes étant sensiblement laying, as shown on the left side of the section of Figure 1, the ends of the tubes being substantially
alignées sur les trous correspondants. aligned with the corresponding holes.
On déplace ensuite les tubes parallèlement à l'axe XX, dans le sens indiqué par la flèche F, de manière à plonger chaque extrémité 50 dans la colle 44 contenue dans la The tubes are then moved parallel to the axis XX, in the direction indicated by the arrow F, so as to immerse each end 50 in the glue 44 contained in the
rainure correspondante. Au fur et à mesure de ce déplace- corresponding groove. As this move-
ment, la face interne de l'extrémité 50 est guidée et centrée par le bourrelet 36. En fin de course, le bord d'extrémité 52 de l'extrémité 50 vient en appui au niveau du raccordement entre la paroi interne 30 et la paroi de fond 34 de la rainure, ce qui contribue également au ment, the internal face of the end 50 is guided and centered by the bead 36. At the end of travel, the end edge 52 of the end 50 comes to bear at the connection between the internal wall 30 and the wall bottom 34 of the groove, which also contributes to the
centrage du tube.tube centering.
Ainsi, même si les tubes ne sont pas, au départ, correcte- So even if the tubes are not correct at the start-
ment alignés avec les trous correspondants, l'alignement est nécessairement réalisé au cours de l'assemblage. On est sûr qu'il existe toujours un film de colle 54, d'épaisseur minimale, compris entre la paroi interne 30 et l'intérieur de l'extrémité 50 du tube, comme montré sur la partie droite de la figure 1. Après introduction des extrémités des tubes dans les rainures correspondantes, il suffit de durcir la colle, par exemple par passage ment aligned with the corresponding holes, alignment is necessarily achieved during assembly. We are sure that there is always an adhesive film 54, of minimum thickness, between the internal wall 30 and the inside of the end 50 of the tube, as shown on the right-hand side of FIG. 1. After introduction of the ends of the tubes in the corresponding grooves, it is sufficient to harden the adhesive, for example by passing
dans une étuve.in an oven.
TL'échangeur de chaleur représenté à la figure 2 est prati- The heat exchanger shown in Figure 2 is practical.
quement identique à celui de la figure 1 et tous les élé- only identical to that of figure 1 and all the elements
ments communs sont désignés par les mêmes références numé- common items are designated by the same reference numbers
riques. La seule différence réside dans le fait que la rainure 28 comprend une paroi interne cylindrique 56 et non pas une paroi interne tronconique en dépouille comme dans le cas de la figure 1. Cette paroi cylindrique 56 a une section circulaire constante centrée sur l'axe XX, le diamètre de la paroi 56 étant légèrement inférieur au diamètre du bourrelet 36 dans sa partie de plus grande épaisseur. La paroi 56 se raccorde à la paroi de fond risk. The only difference lies in the fact that the groove 28 comprises a cylindrical internal wall 56 and not a tapered internal wall in relief as in the case of FIG. 1. This cylindrical wall 56 has a constant circular section centered on the axis XX , the diameter of the wall 56 being slightly less than the diameter of the bead 36 in its portion of greatest thickness. The wall 56 is connected to the bottom wall
34 par l'intermédiaire d'une partie évasée 58. 34 through a flared portion 58.
La fabrication de l'échangeur de chaleur de la figure 2 s'effectue de la même manière que celui de la figure 1. Toutefois, en fin d'introduction, le bord libre 52 de l'extrémité 50 du tube 46 vient en butée contre la partie évasée 58 et forme ainsi un bord légèrement évasé The manufacture of the heat exchanger of Figure 2 is carried out in the same manner as that of Figure 1. However, at the end of introduction, the free edge 52 of the end 50 of the tube 46 abuts against the flared part 58 and thus forms a slightly flared edge
60 comme montré sur la partie droite de la figure 2. 60 as shown on the right-hand side of FIG. 2.
La partie évasée 58 permet, d'une part, de centrer l'extré- The flared part 58 makes it possible, on the one hand, to center the end
mité 50 en fin -de course d'introduction et, d'autre part, de former le bord évasé 60, contribuant ainsi à un meilleur mite 50 at the end of the introductory stroke and, on the other hand, to form the flared edge 60, thus contributing to a better
ancrage de l'extrémité 50 dans la colle. anchoring the end 50 in the glue.
On obtient, dans ce cas, un film 62, d'épaisseur constante, entre la paroi interne cylindrique 56 et l'extrémité 50 In this case, a film 62, of constant thickness, is obtained between the cylindrical internal wall 56 and the end 50
du tube.of the tube.
Bien que l'invention ait été décrite en référence à un Although the invention has been described with reference to a
échangeur de chaleur comprenant des tubes de section circu- heat exchanger comprising tubes of circular section
laire, elle s'applique également à des échangeurs de chaleur laire, it also applies to heat exchangers
dans lesquels les tubes ont des sections de formes diffé- in which the tubes have sections of different shapes
rentes, en particulier des sections de forme ovale. Il suffit alors de prévoir des rainures de forme conjuguée annuities, especially oval sections. It then suffices to provide grooves of conjugate shape
dans le collecteur.in the collector.
Par ailleurs, dans les formes de réalisation représentées, chaque rainure est formée dans un collet qui dépend de la plaque à trous. Il est possible, en variante, de former directement les rainures dans la plaque à trous, à condition Furthermore, in the embodiments shown, each groove is formed in a collar which depends on the plate with holes. Alternatively, it is possible to form the grooves directly in the hole plate, provided
de prévoir une plaque de plus grande épaisseur. to provide a plate of greater thickness.
L'invention s'applique tout particulièrement à des échan- The invention is particularly applicable to exchangers
geurs de chaleur pour des installations de chauffage et/ou heat collectors for heating and / or installations
de climatisation pour véhicule automobile. De tels échan- of air conditioning for a motor vehicle. Such exchanges
geurs peuvent comporter deux collecteurs prévus respecti- geurs can include two collectors provided respectively
vement aux deux extrémités du faisceau, ou bien un seul collecteur raccordé sur un faisceau de tubes en U. at both ends of the bundle, or a single manifold connected to a bundle of U-shaped tubes.
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