FR2728672A1 - HEAT EXCHANGER WITH EMBOITE TUBULAR ELEMENTS, IN PARTICULAR FOR MOTOR VEHICLES, AND METHOD OF MANUFACTURE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un échangeur de chaleur du type comprenant un faisceau à éléments tubulaires emboîtés. Une extrémité mâle (2) d'un premier élément tubulaire (1) est emboîtée dans une extrémité femelle (4) d'un second élément tubulaire (3), et une bague de serrage (5) préalablement dilatée par augmentation de température est contractée par retour à la température ambiante, ce qui permet d'assurer un assemblage étanche. Application notamment aux évaporateurs et condenseurs faisant partie d'installations de chauffage et de climatisation de véhicules automobiles.The invention relates to a heat exchanger of the type comprising a bundle of nested tubular elements. A male end (2) of a first tubular member (1) is fitted into a female end (4) of a second tubular member (3), and a clamping ring (5) previously expanded by temperature increase is contracted by returning to ambient temperature, which ensures a tight assembly. Application in particular to evaporators and condensers forming part of heating and air conditioning installations for motor vehicles.
Description
Echangeur de chaleur à éléments tubulaires emboîtés,Nested tubular heat exchanger,
notamment pour véhicules automobiles, et procédé de fabrica- in particular for motor vehicles and the method of
tion L'invention concerne un échangeur de chaleur à assemblage d'éléments tubulaires emboîtés, notamment pour véhicules The invention relates to a heat exchanger assembly of nested tubular elements, in particular for vehicles
automobiles, ainsi qu'un procédé pour sa fabrication. automobiles and a process for its manufacture.
On connaît déjà des échangeurs de chaleur qui comprennent un faisceau de tubes avec assemblage d'éléments tubulaires par emboîtement d'une extrémité mâle d'un premier élément tubulaire dans une extrémité femelle d'un second élément Heat exchangers are already known which comprise a bundle of tubes with assembly of tubular elements by interlocking a male end of a first tubular element in a female end of a second element.
tubulaire.tubular.
Les premiers éléments tubulaires peuvent être des tubes de raccordement, par exemple en forme de crosses, et les seconds éléments tubulaires peuvent être des tubes droits et parallèles constituant le faisceau proprement dit et traversant des ailettes, comme enseigné par les Brevets The first tubular elements may be connecting tubes, for example in the form of sticks, and the second tubular elements may be straight and parallel tubes forming the actual bundle and passing through fins, as taught by the Patents
français 89 15309 et 90 16168.French 89 15309 and 90 16168.
Un tel échangeur peut être utilisé notamment comme évapora- Such an exchanger can be used in particular as evaporation
teur ou condenseur pour la climatisation d'un véhicule automobile, les tubes du faisceau étant alors parcourus par or air conditioning unit of a motor vehicle, the tubes of the beam then being traversed by
un fluide frigorigène.a refrigerant.
Ce fluide frigorigène échange de la chaleur avec un flux This refrigerant exchanges heat with a flow
d'air qui balaie les tubes du faisceau. of air that sweeps the tubes of the beam.
Dans un tel échangeur de chaleur, il est impératif d'assurer l'étanchéité de l'assemblage des premiers et seconds In such a heat exchanger, it is imperative to seal the assembly of the first and second
éléments tubulaires au niveau de leur raccordement. tubular elements at their connection.
Une première solution connue consiste à assurer la liaison étanche des assemblages par une opération de brasage qui A first known solution is to ensure the tight connection of the assemblies by a soldering operation which
nécessite un four de brasage.requires a soldering oven.
Une autre solution connue consiste à assurer l'assemblage au moyen d'une bague de sertissage ou de serrage qui est déplacée axialement au moyen d'une presse, de manière à Another known solution is to ensure the assembly by means of a crimping or clamping ring which is moved axially by means of a press, so as to
entourer l'extrémité femelle dans laquelle a été au préala- surround the female end in which it was previously
ble emboîtée l'extrémité mâle. Une telle bague de sertissage doit comporter un profil nested the male end. Such crimping ring must have a profile
interne particulier qui permet d'assurer un serrage progres- particular internal system which ensures a progressive tightening
sif lorsqu'elle est déplacée axialement autour de l'assem- when moved axially around the assembly.
blage.wiring.
Cette dernière solution connue nécessite un outillage relativement complexe pour permettre la manipulation des bagues. L'invention vise à éviter les inconvénients précités en proposant une autre solution qui s'apparente dans une This last known solution requires relatively complex tools to allow handling of the rings. The aim of the invention is to avoid the aforementioned drawbacks by proposing another solution which is similar in a
certaine mesure à la dernière solution. some measure to the last solution.
Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur du type défini en introduction, dans lequel les deux extrémités mâle It proposes for this purpose a heat exchanger of the type defined in the introduction, in which the two male ends
et femelle emboîtées sont serrées par une bague préalable- and female interlocked are tightened by a ring
ment dilatée par augmentation de température et contractée dilated by increasing temperature and contracted
ensuite par retour à la température ambiante. then by returning to room temperature.
Ainsi, la jonction des deux éléments de tubes se fait par l'intermédiaire d'une bague en utilisant les propriétés de dilatation et de rétraction du matériau de la bague en Thus, the junction of the two tube elements is via a ring using the expansion and retraction properties of the ring material.
fonction de la température.temperature function.
Il en résulte que, grâce à l'invention, on supprime les As a result, thanks to the invention, the
opérations complexes de brasage.complex brazing operations.
On supprime également les opérations à la presse qui sont Press operations that are
nécessaires lorsqu'on utilise des bagues de sertissage. necessary when using crimping rings.
Par ailleurs, la géométrie de la bague est simplifiée par rapport aux bagues de sertissage qui doivent comporter un Moreover, the geometry of the ring is simplified with respect to the crimping rings which must comprise a
profil interne particulier.particular internal profile.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la bague est formée d'un métal ou alliage métallique propre à se dilater According to another characteristic of the invention, the ring is formed of a metal or metal alloy capable of expanding
radialement par élévation de la température et à se contrac- radially by raising the temperature and contracting
ter radialement par abaissement de la température. radially by lowering the temperature.
A titre d'exemple, la bague peut être réalisée en acier, les tubes étant constitués en aluminium ou en alliage à base d'aluminium. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le premier élément tubulaire est un tube de raccordement, par exemple en forme de crosse, et le second élément tubulaire For example, the ring may be made of steel, the tubes being made of aluminum or aluminum-based alloy. In a preferred embodiment of the invention, the first tubular element is a connecting tube, for example in the form of a stick, and the second tubular element
est un tube droit du faisceau.is a straight tube of the beam.
L'échangeur de chaleur peut constituer alors un évaporateur ou un condenseur propre à être parcouru par un fluide The heat exchanger can then constitute an evaporator or a condenser adapted to be traversed by a fluid
réfrigérant et utilisable dans une installation de chauf- refrigerant and used in a heating installation
fage-climatisation de véhicule automobile. fage-air conditioning of a motor vehicle.
Selon une autre particularité de l'invention, la bague comprend une dimension interne initiale inférieure à la dimension externe de l'extrémité femelle et une dimension interne transitoire, après chauffage, qui est supérieure à According to another particularity of the invention, the ring comprises an initial internal dimension smaller than the external dimension of the female end and a transient internal dimension, after heating, which is greater than
la dimension externe de l'extrémité femelle. the external dimension of the female end.
Ainsi, la bague non dilatée ne peut être glissée axialement Thus, the unexpanded ring can not be slid axially
autour de l'extrémité femelle.around the female end.
Ce n'est qu'après chauffage qu'elle peut être glissée Only after heating can it be slipped
axialement autour de l'extrémité femelle. axially around the female end.
Lorsqu'ensuite la bague est ramenée à la température ambiante, elle se contracte et assure un serrage par sertissage de l'extrémité femelle autour de l'extrémité When the ring is then brought back to ambient temperature, it contracts and crimps the female end around the end.
mâle.male.
Sous un autre aspect, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur du type défini précédemment, qui comprend les opérations suivantes: - préparer une bague de serrage, - chauffer cette bague pour augmenter sa dimension radiale intérieure au-delà de la dimension radiale extérieure de l'élément femelle, - glisser la bague dilatée autour de l'un ou l'autre des deux éléments tubulaires, - emboîter l'extrémité mâle dans l'extrémité femelle, - glisser axialement la bague pour l'amener autour de l'extrémité femelle, et - laisser refroidir la bague, ce qui provoque sa contraction et le serrage des extrémités mâle et femelle préalablement emboitées. In another aspect, the invention relates to a method for manufacturing a heat exchanger of the type defined above, which comprises the following operations: - preparing a clamping ring, - heating the ring to increase its internal radial dimension beyond of the outer radial dimension of the female element, - slide the expanded ring around one or the other of the two tubular elements, - fit the male end into the female end, - axially slide the ring for the bring around the female end, and - let the ring cool, which causes its contraction and the tightening of the male and female ends previously nested.
Selon une autre particularité, la bague possède une dimen- According to another feature, the ring has a dimension
sion interne initiale inférieure à la dimension externe de l'extrémité femelle et une dimension interne de transition, après chauffage, supérieure à la dimension externe de initial internal dimension less than the external dimension of the female end and an internal transition dimension, after heating, greater than the external dimension of
l'extrémité femelle.the female end.
Selon une autre particularité de l'invention, le chauffage de la bague est obtenu par passage dans un four, à une According to another particularity of the invention, the heating of the ring is obtained by passing through an oven, at a
température élevée.high temperature.
Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se In the description that follows, given as an example, we
réfère aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe transversale partielle d'un premier élément tubulaire et d'un second élément tubulaire préalablement emboîtés, avant mise en place de la bague; - la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 après serrage de la bague; et - la figure 3 est une vue en coupe partielle d'un échangeur de chaleur du type évaporateur ou condenseur obtenu par Referring to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a partial cross sectional view of a first tubular element and a second tubular element previously nested before introduction of the ring; - Figure 2 is a view similar to that of Figure 1 after tightening the ring; and FIG. 3 is a partial sectional view of an evaporator or condenser type heat exchanger obtained by
assemblage selon l'invention.assembly according to the invention.
On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui montre un premier élément tubulaire 1 comportant une extrémité mâle 2 et un second élément tubulaire 3 comportant une extrémité Referring first to Figure 1 which shows a first tubular element 1 having a male end 2 and a second tubular member 3 having one end
femelle 4 dans laquelle est emboîtée l'extrémité mâle 2. female 4 in which is fitted the male end 2.
Dans l'exemple, l'extrémité femelle 4 est élargie pour permettre l'emboîtement de l'extrémité mâle 2. Les éléments tubulaires 1 et 3 sont, dans l'exemple, réalisés dans un métal ou alliage métallique, par exemple en aluminium, et In the example, the female end 4 is widened to allow interlocking of the male end 2. The tubular elements 1 and 3 are, in the example, made of a metal or metal alloy, for example aluminum, and
ils ont tous une section circulaire. they all have a circular section.
Le diamètre extérieur de l'extrémité femelle 4 présente une The outer diameter of the female end 4 has a
valeur B déterminée.B value determined.
Conformément à l'invention, on utilise une bague 5 qui est glissée au préalable autour du premier élément tubulaire 1 et qui possède un diamètre interne initial A1 inférieur au According to the invention, a ring 5 is used which is previously slid around the first tubular element 1 and which has an initial internal diameter A1 less than
diamètre externe B précité.outer diameter B supra.
Cette bague est réalisée en acier et comporte un profil interne 6 arrondi pour permettre un serrage comme on le This ring is made of steel and has an inner profile 6 rounded to allow clamping as it is
verra plus loin.will see further.
La bague 6 est au préalable passée dans un four, ce qui permet d'élever sa température à une valeur élevée dans des The ring 6 is first passed through an oven, which makes it possible to raise its temperature to a high value in
conditions contrôlées.controlled conditions.
Il en résulte une dilatation de la bague et son diamètre interne augmente pour prendre une valeur A2 (figure 1) qui est supérieure à A1 et qui est également supérieure à B. En conséquence, on peut ensuite glisser la bague autour de This results in a dilation of the ring and its internal diameter increases to take a value A2 (Figure 1) which is greater than A1 and which is also greater than B. As a result, the ring can then be slipped around.
l'extrémité femelle, la bague étant toujours dilatée. the female end, the ring being always dilated.
Ensuite, on laisse refroidir la bague qui tend à reprendre Then, we let cool the ring that tends to resume
sa dimension initiale.its initial dimension.
Au fur et à mesure qu'elle se contracte, elle assure un serrage comme montré à la figure 2. Du fait qu'elle retourne vers sa dimension interne initiale A1 qui est inférieure au diamètre externe B de l'extrémité femelle, la bague assure une déformation de cette extrémité As it contracts, it provides a tightening as shown in Figure 2. Because it returns to its initial internal dimension A1 which is smaller than the outer diameter B of the female end, the ring ensures a deformation of this end
femelle en formant une gorge 7 comme montré à la figure 2. female forming a groove 7 as shown in Figure 2.
La déformation de la paroi de l'extrémité femelle entraîne, par voie de conséquence, une déformation homologue de la paroi 8 de l'extrémité mâle, comme on le voit également sur The deformation of the wall of the female end consequently leads to a homologous deformation of the wall 8 of the male end, as is also seen on
la figure 2.Figure 2.
Ainsi, le retour de la bague à la température ambiante Thus, the return of the ring at room temperature
provoque le sertissage des tubes.causes the crimping of the tubes.
On se réfère maintenant à la figure 3 qui montre un échan- Reference is now made to Figure 3 which shows an exchange of
geur de chaleur du type évaporateur ou condenseur dans evaporator type heat exchanger or condenser in
lequel les premiers éléments tubulaires 1 sont ici consti- which first tubular elements 1 are here constituting
tués par des tubes en U ou en crosse formant raccordements. killed by U-shaped tubes or hook forming connections.
Les extrémités mâles 2 des tubes en U sont emboîtées dans les extrémités femelles 4 des tubes 3, qui sont des tubes droits faisant partie d'un faisceau et traversant des The male ends 2 of the U-tubes are nested in the female ends 4 of the tubes 3, which are straight tubes forming part of a bundle and passing through
ailettes 9.fins 9.
Conformément à l'invention, la mise en place des bagues de serrage peut être effectuée simultanément sur tous les According to the invention, the implementation of the clamping rings can be performed simultaneously on all
tubes, ce qui facilite la fabrication de l'ensemble. tubes, which facilitates the manufacture of the assembly.
Il est à remarquer qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser de matériau de brasage et de faire appel à des bagues de It should be noted that it is not necessary to use soldering material and to use rings of
profils complexes, ni d'utiliser un outillage compliqué. complex profiles, nor to use complicated tools.
L'échangeur de chaleur de l'invention est utilisable avant tout pour faire partie d'installations de chauffage et/ou de The heat exchanger of the invention can be used above all to be part of heating installations and / or
climatisation de véhicules automobiles. air conditioning of motor vehicles.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |