FR2742527A1 - Automobile heat exchanger with plate manifold - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne les echangeurs de chaleur, notamment pour véhicule automobile, et plus particulièrement ceux en aluminium brasé ou soudé du type comprenant une boite à fluide, munie d'un talon périphérique, assemblée par sertissage, avec interposition d'un joint d'étanchéité, sur une plaque collectrice munie d'un bord périphérique.The invention relates to heat exchangers, in particular for a motor vehicle, and more particularly those made of brazed or welded aluminum of the type comprising a fluid box, provided with a peripheral heel, assembled by crimping, with interposition of a gasket. sealing, on a collecting plate provided with a peripheral edge.
Dans certains échangeurs de chaleur connus, le bord périphérique délimite une gorge périphérique de forme générale en
U destinée à recevoir au moins partiellement le talon périphérique et le joint d'étanchéité.In certain known heat exchangers, the peripheral edge delimits a peripheral groove of general shape in
U intended to receive at least partially the peripheral heel and the seal.
Généralement, des moyens de sertissage formant pattes de fixation font saillie à l'extrémité du bord périphérique de la plaque collectrice, et notamment de ses parties longitudinales.Generally, crimping means forming fixing lugs protrude at the end of the peripheral edge of the collector plate, and in particular of its longitudinal parts.
Le fluide contenu dans la boite à fluide exerce une pression très importante sur les parois de ladite boite, qui tend à faire s'écarter, par fléchissement, les bords latéraux de la boîte, bien que ceux-ci soient maintenus par les pattes de fixation.The fluid contained in the fluid box exerts a very high pressure on the walls of said box, which tends to cause the lateral edges of the box to move apart, even though these are held by the fixing lugs. .
Cet effet est d'autant plus marqué dans les échangeurs actuels qui comprennent une plaque collectrice et des tubes réalisés en aluminium ou dans un alliage d'aluminium et de manganèse (principalement pour des raisons de ductilité, de coQt et de poids), car ce type d'alliage ne possédant pas de bonnes caractéristiques mécaniques fléchit sous l'effet de pressions élevées, et ne permet pas une pression constante des pattes de fixation sur la surface d'appui, pouvant entraîner des fuites locales au niveau du joint d'étanchéité.This effect is all the more marked in current exchangers which include a header plate and tubes made of aluminum or an alloy of aluminum and manganese (mainly for reasons of ductility, cost and weight), because this type of alloy that does not have good mechanical characteristics bends under the effect of high pressures, and does not allow constant pressure of the fixing lugs on the support surface, which can cause local leaks at the seal .
Il en résulte, parfois, une désolidarisation de la plaque collectrice, par fléchissement de ses bords, et donc une perte de compression du joint d'étanchéité qui entraîne une fuite plus importante encore.This sometimes results in a separation of the collector plate, by bending of its edges, and therefore a loss of compression of the seal which leads to an even greater leak.
Les solutions proposées par l'homme de ilart pour tenter de résoudre les problèmes du fléchissement induit par le pliage des pattes de fixation et du mauvais contrôle de la compression du joint d'étanchéité ne sont pas satisfaisantes pour des raisons de difficulté de réalisation et donc de coûts de fabrication.The solutions proposed by the person skilled in the art to try to solve the problems of the deflection induced by the bending of the fixing lugs and of the poor control of the compression of the seal are not satisfactory for reasons of difficulty of production and therefore manufacturing costs.
Par ailleurs, dans les échangeurs actuels, la gorge en U est délimitée par pliage du bord périphérique de la plaque collectrice. Or, un tel pliage interdit l'intégration de moyens de fixation sur le bord périphérique de la plaque collectrice, à moins de réaliser celle-ci par moulage, ce qui en augmenterait encore plus le coût.Furthermore, in current exchangers, the U-shaped groove is delimited by folding the peripheral edge of the collector plate. However, such folding prohibits the integration of fixing means on the peripheral edge of the collector plate, unless the latter is produced by molding, which would further increase the cost.
En conséquence, un but de l'invention est de procurer un échangeur de chaleur qui ne présente pas les inconvénients des dispositifs de la technique antérieure.Consequently, an object of the invention is to provide a heat exchanger which does not have the drawbacks of the devices of the prior art.
L'invention propose à cet effet un échangeur de chaleur du type décrit en introduction, dans lequel, d'une part, le bord périphérique délimite une face interne et un fond d'une gorge périphérique de forme générale en U destinée à recevoir au moins partiellement le talon périphérique avec interposition d'un joint d'étanchéité, et comprend une partie terminale qui prolonge sensiblement à perpendicularité ledit fond de la gorge, et d'autre part, on prévoit une ceinture agencée pour ceinturer le talon périphérique de la boîte à fluide en délimitant une face externe de la gorge et présentant, d'une part, une partie inférieure destinée à être rendue solidaire de la partie terminale de la plaque collectrice, par brasage ou soudage, et d'autre part, une partie supérieure opposée à la partie inférieure et destinée à s'appuyer sur une face supérieure du talon périphérique pour l'immobiliser relativement à la plaque collectrice. To this end, the invention provides a heat exchanger of the type described in the introduction, in which, on the one hand, the peripheral edge delimits an internal face and a bottom of a peripheral groove of general U shape intended to receive at least partially the peripheral heel with interposition of a seal, and comprises an end portion which extends substantially perpendicularly said bottom of the groove, and on the other hand, there is provided a belt arranged to surround the peripheral heel of the box fluid by delimiting an external face of the groove and having, on the one hand, a lower part intended to be made integral with the terminal part of the collector plate, by brazing or welding, and on the other hand, an upper part opposite the lower part and intended to rest on an upper face of the peripheral heel to immobilize it relative to the collector plate.
La gorge est ainsi réalisée à l'aide de deux éléments rendus solidaires : le bord périphérique et la ceinture, ce qui simplifie notablement la réalisation de la plaque collectrice, et permet, selon le matériau utilisé pour la ceinture de réduire notablement les possibilités de fléchissement.The groove is thus produced using two elements made integral: the peripheral edge and the belt, which considerably simplifies the production of the collector plate, and makes it possible, depending on the material used for the belt, to significantly reduce the possibilities of bending .
Selon une autre caractéristique de l'invention, la partie supérieure de la ceinture est réalisée sous la forme de pattes de sertissage, lesdites pattes de sertissage étant réparties au moins sur les côtés longitudinaux du bord périphérique.According to another characteristic of the invention, the upper part of the belt is produced in the form of crimping lugs, said crimping lugs being distributed at least on the longitudinal sides of the peripheral edge.
Dans un mode de réalisation préférentiel, la ceinture est réalisée en deux parties complémentaires symétriques ceinturant chacune une moitié du talon périphérique, et de préférence une demi-partie "longitudinale" dudit talon.In a preferred embodiment, the belt is produced in two symmetrical complementary parts each surrounding one half of the peripheral heel, and preferably a "longitudinal" half-part of said heel.
Bien entendu, d'autres modes de réalisation peuvent être envisagés, comme celui dans lequel la ceinture est réalisée sous la forme de deux demi-parties "transversales".Of course, other embodiments can be envisaged, such as that in which the belt is produced in the form of two "transverse" half-parts.
On entend par demi-partie longitudinale, par opposition à une demi-partie transversale, la partie qui ceinture l'ensemble d'un côté longitudinal et une moitié de chaque côté transversal.The term “longitudinal half-part”, as opposed to a transverse half-part, the part which surrounds the assembly on one longitudinal side and one half on each transverse side.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la partie terminale du bord périphérique s'étend du côté opposé à la boîte à fluide, sensiblement parallèlement à la face interne. Cela permet de prolonger la partie inférieure de la ceinture, en au moins un endroit choisi, par une patte de fixation.According to yet another characteristic of the invention, the terminal part of the peripheral edge extends on the side opposite to the fluid box, substantially parallel to the internal face. This allows the lower part of the belt to be extended, in at least one chosen location, by a fixing lug.
I1 est ainsi désormais possible de fixer des éléments, comme par exemple un pulseur, sur la ceinture de l'échangeur, sans qu'il soit nécessaire de prévoir des moyens d'accrochage complexes sur les ailettes de l'échangeur, ou bien des passages au travers desdites ailettes. I1 is therefore now possible to fix elements, such as a pulser, on the belt of the exchanger, without the need to provide complex attachment means on the fins of the exchanger, or passages through said fins.
La ceinture selon l'invention peut donc être réalisée simplement à partir de demi-plaques métalliques que l'on découpe afin de réaliser les moyens de sertissage et les moyens de fixation, puis que l'on conforme par pliage selon les dimensions de l'échangeur. Le matériau utilisé pour cette ceinture pourra être identique ou non à celui de la plaque collectrice.The belt according to the invention can therefore be produced simply from metal half-plates which are cut in order to produce the crimping means and the fixing means, then which are conformed by folding according to the dimensions of the exchanger. The material used for this belt may or may not be identical to that of the collector plate.
Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, sur lequel l'unique figure illustre, en vue de trois-quart, une partie d'un échangeur de chaleur selon l'invention, dans un mode de réalisation préféré.In the description which follows, given by way of example, reference is made to the appended drawing, in which the single figure illustrates, in three-quarter view, part of a heat exchanger according to the invention, in a preferred embodiment.
Sur la figure se trouve illustrée, par exemple, la partie supérieure d'un échangeur de chaleur comprenant une boîte à fluide 1, généralement en matière plastique rigide, une plaque collectrice 2 métallique et des tubes 3 métalliques formant faisceau de tubes.In the figure is illustrated, for example, the upper part of a heat exchanger comprising a fluid box 1, generally made of rigid plastic, a metal collecting plate 2 and metal tubes 3 forming a bundle of tubes.
Les tubes 3 sont généralement réalisés en aluminium, ou dans un alliage assez ductile comprenant de l'aluminium. La plaque collectrice est réalisée de préférence dans un alliage d'aluminium et de manganèse appartenant à la série dite "3000".The tubes 3 are generally made of aluminum, or of a fairly ductile alloy comprising aluminum. The collector plate is preferably made of an aluminum and manganese alloy belonging to the so-called "3000" series.
Dans la description qui suit, on considère que le fluide qui circule dans l'échangeur est de l'eau. Par conséquent, on appellera la boîte à fluide : boîte à eau. Mais, il est clair que l'invention s'applique également aux échangeurs fonctionnant par exemple avec de l'huile ou avec un gaz.In the description which follows, it is considered that the fluid which circulates in the exchanger is water. Therefore, we will call the fluid box: water box. However, it is clear that the invention also applies to exchangers operating for example with oil or with a gas.
La boîte à eau 1 comprend une paroi 4 conformée destinée à recevoir l'eau. Cette paroi 4 comprend sur sa périphérie un talon périphérique 5 formant bourrelet, comportant une face supérieure d'appui 6, une face interne 7, une face externe 8 et une face inférieure 9. The water box 1 comprises a shaped wall 4 intended to receive the water. This wall 4 comprises on its periphery a peripheral heel 5 forming a bead, comprising an upper support face 6, an internal face 7, an external face 8 and a lower face 9.
Dans toute la description, les références à l'orientation des éléments sont données relativement à la figure 1. I1 est clair que le retournement de la boîte à eau de la figure 1 placerait un élément qualifié d'inférieur dans une position qualifiée de supérieure.Throughout the description, the references to the orientation of the elements are given relative to FIG. 1. It is clear that the inversion of the water box of FIG. 1 would place an element qualified as lower in a position qualified as superior.
La plaque collectrice 2 comprend une partie centrale munie d'ouvertures iO autorisant le passage des extrémités de tubes 3, et sur toute la périphérie de cette partie centrale, un bord périphérique 11 conformé, par pliage, avant assemblage de l'échangeur.The collector plate 2 comprises a central part provided with openings iO authorizing the passage of the ends of the tubes 3, and over the entire periphery of this central part, a peripheral edge 11 shaped, by folding, before assembly of the exchanger.
Le bord périphérique 11 comprend une partie latérale 12 prolongeant sensiblement perpendiculairement la partie centrale et une partie inférieure 13 prolongeant la partie latérale 12 de façon sensiblement perpendiculaire, de sorte que cette paroi inférieure soit sensiblement parallèle à la partie centrale. Ces deux parties latérale 12 et inférieure 13 délimitent respectivement une face interne et un fond d'une gorge de forme générale en U agencée pour loger le talon périphérique 5 avec interposition d'un joint d'étanchéité 14 réalisé dans un matériau déformable et étanche à l'eau, par exemple en élastomère.The peripheral edge 11 comprises a side portion 12 extending substantially perpendicularly to the central portion and a lower portion 13 extending the lateral portion 12 substantially perpendicularly, so that this bottom wall is substantially parallel to the central portion. These two lateral 12 and lower 13 parts respectively delimit an internal face and a bottom of a generally U-shaped groove arranged to accommodate the peripheral heel 5 with the interposition of a seal 14 made of a deformable and waterproof material. water, for example an elastomer.
La partie inférieure 13 du bord périphérique il est prolongée sensiblement à perpendicularité, dans une direction opposée à la boîte à eau 1, par une partie terminale 15, de sorte qu'elle soit sensiblement parallèle à la partie latérale 12 et présente une face plane sensiblement verticale.The lower part 13 of the peripheral edge is extended substantially perpendicularly, in a direction opposite to the water box 1, by an end part 15, so that it is substantially parallel to the side part 12 and has a substantially planar face. vertical.
On prévoit également une ceinture métallique 18 délimitant la face externe de la gorge en U sur toute la périphérie de la boîte à eau 1. Elle comprend une paroi 17 destinée à ceinturer le bord périphérique 5, et notamment sa face externe 8. Cette paroi 17 comprend une partie centrale 20 prolongée, vers le bas, par une partie inférieure 19, et vers le haut, par une partie supérieure 21 dans laquelle se trouve découpée une pluralité de pattes de sertissage 22 sur lesquelles on reviendra plus loin.There is also a metal belt 18 delimiting the external face of the U-shaped groove over the entire periphery of the water box 1. It includes a wall 17 intended to surround the peripheral edge 5, and in particular its external face 8. This wall 17 comprises a central part 20 extended downwards by a lower part 19 and upwards by an upper part 21 in which is cut a plurality of crimping lugs 22 to which we will return later.
Le joint d'étanchéité se trouve ainsi disposé dans la gorge périphérique entre la partie inférieure 13 du bord périphérique 11, la face inférieure 9 du talon périphérique et la partie centrale 20 de la paroi 17 de la ceinture 18.The seal is thus placed in the peripheral groove between the lower part 13 of the peripheral edge 11, the lower face 9 of the peripheral heel and the central part 20 of the wall 17 of the belt 18.
Bien entendu, ce joint peut prendre d'autres formes et par conséquent, il peut être en contact avec d'autres faces ou parties.Of course, this seal can take other forms and therefore it can be in contact with other faces or parts.
La partie inférieure 19 de la paroi 17 de la ceinture 18 est préférentiellement prolongée en des endroits choisis par des pattes de fixation 23 et 28, réalisés par découpe préalable de ladite ceinture i8. Ces pattes de fixation permettent de solidariser à l'échangeur des éléments du moteur, comme par exemple un pulseur de dispositif de chaufrage ez/ou climatisation, ou bien de permettre la fixation de l'échangeur sur un support prévu dans le compartiment moteur, comme par exemple une barrette transversale.The lower part 19 of the wall 17 of the belt 18 is preferably extended in places chosen by fixing lugs 23 and 28, produced by prior cutting of said belt i8. These fixing lugs make it possible to attach elements of the engine to the exchanger, such as for example a blower for heating or air conditioning device, or else to allow the exchanger to be fixed on a support provided in the engine compartment, such as for example a transverse bar.
Préférentiellement, la ceinture est réalisée en deux pièces 18a et 18b symétriques, soit par rapport à l'axe longitudinal de l'échangeur (comme illustré sur la figure), soit par rapport à l'axe transversal perpendiculaire à cet axe longitudinal.Preferably, the belt is produced in two symmetrical pieces 18a and 18b, either relative to the longitudinal axis of the exchanger (as illustrated in the figure), or relative to the transverse axis perpendicular to this longitudinal axis.
Dans le cas "longitudinal", chaque pièce ceinture une moitié du bord périphérique, et notamment l'un de ses côtés longitudinaux et la moitié de chacun de ses côtés transversaux. Dans le cas "transversal", chaque pièce ceinture une moitié du bord périphérique, et notamment l'un de ses côtés transversaux et la moitié de chacun de ses côtés longitudinaux.In the "longitudinal" case, each piece surrounds half of the peripheral edge, and in particular one of its longitudinal sides and half of each of its transverse sides. In the "transverse" case, each piece surrounds half of the peripheral edge, and in particular one of its transverse sides and half of each of its longitudinal sides.
Cette ceinture 18 est réalisée par découpe préalable d'une plaque réalisée dans un matériau ou un alliage métallique de haute résistance mécanique et propre à être brasée, au niveau de sa partie inférieure 19, sur la face plane verticale 16 de la partie terminale 15 du bord périphérique 11. De préférence, le matériau utilisé est un alliage d'aluminium, de magnésium et de silicium de la série dite "6000" à durcissement structural, qui présente des caractéristiques mécaniques plus élevées que les alliages de la série 3000. Ces alliages de la série 6000 ne peuvent pas être utilisés directement pour fabriquer les plaques collectrices, car ils contiennent une trop grande proportion de magnésium qui gêne le brasage des tubes sur les plaques collectrices.This belt 18 is produced by prior cutting of a plate made of a material or a metal alloy of high mechanical strength and suitable for being brazed, at its lower part 19, on the vertical flat face 16 of the end part 15 of the peripheral edge 11. Preferably, the material used is an alloy of aluminum, magnesium and silicon of the so-called "6000" series with structural hardening, which has higher mechanical characteristics than the alloys of the 3000 series. These alloys 6000 series cannot be used directly to manufacture the collector plates, because they contain too much magnesium which hinders the brazing of the tubes on the collector plates.
La ceinture est ensuite conformée selon la forme de léchan- geur.The belt is then shaped according to the shape of the exchanger.
L'assemblage d'un échangeur selon l'invention est le suivant.The assembly of a heat exchanger according to the invention is as follows.
Dans un premier temps, on positionne le faisceau de tubes 3 dans les ouvertures 10 des plaques collectrices conformées 2 des parties supérieure et inférieure de l'échangeur. Puis, dans un second temps, on positionne la partie inférieure 19 de la ceinture 18 contre la face plane 16 de la partie terminale 15 du bord périphérique 11, et cela pour chaque boîte à eau. On peut prévoir à cet effet de petites pattes amovibles.Firstly, the tube bundle 3 is positioned in the openings 10 of the shaped collector plates 2 of the upper and lower parts of the exchanger. Then, in a second step, the lower part 19 of the belt 18 is positioned against the flat face 16 of the end part 15 of the peripheral edge 11, and this for each water box. Small removable legs can be provided for this purpose.
Ensuite, dans un troisième temps, on place l'assemblage ainsi constitué dans un four de brasage afin de solidariser, sous atmosphère inerte, à l'aide d'un flux de fluoaluminates de potassium, par exemple, les éléments en contact. Dans un quatrième temps, on place les joints d'étanchéité 14 dans les gorges en U respectives des parties supérieure et inférieure de l'échangeur, et on positionne chaque boîte à eau dans la gorge en U correspondante.Then, in a third step, the assembly thus formed is placed in a brazing oven in order to secure, under an inert atmosphere, using a flux of potassium fluoaluminates, for example, the elements in contact. In a fourth step, the seals 14 are placed in the respective U-shaped grooves in the upper and lower parts of the exchanger, and each water box is positioned in the corresponding U-shaped groove.
Enfin, dans un cinquième temps, on replie vers l'intérieur, suivant un axe X-X sensiblement parallèle à un côté longitudinal, l'ensemble des pattes de sertissage 22, jusqu'à ce qu'elles pressent la face supérieure 6 du talon périphérique 5 de chaque boîte à eau 1 contre le bord périphérique li de la plaque collectrice 2, comprimant ainsi les joints d'étanchéité 1t, tout en immobilisant ledit talon périphérique 5 à l'intérieur de la gorge périphérique. L'intensité de la compression peut être ajustée en déplaçant la position de l'axe de repliement X-X relativement à la ligne d'intersection entre les pattes de fixation 22 et la partie centrale 20 de la paroi 17 de la ceinture 18.Finally, in a fifth step, the set of crimping lugs 22 is folded inwards, along an axis XX substantially parallel to a longitudinal side, until they press the upper face 6 of the peripheral heel 5 of each water box 1 against the peripheral edge li of the collector plate 2, thus compressing the seals 1t, while immobilizing said peripheral heel 5 inside the peripheral groove. The intensity of the compression can be adjusted by moving the position of the folding axis X-X relative to the line of intersection between the fixing lugs 22 and the central part 20 of the wall 17 of the belt 18.
Afin d'obtenir une bonne répartition de la pression sur l'ensemble des joints, il est préférable de prévoir une répartition régulière des pattes de sertissage sur toute la longueur des côtés longitudinaux de l'échangeur. Bien entendu, lorsque l'on prévoit de fortes pressions dans l'échangeur, il peut être également utile de réaliser des pattes de sertissage sur les côtés transversaux.In order to obtain a good distribution of the pressure over all of the seals, it is preferable to provide for a regular distribution of the crimping lugs over the entire length of the longitudinal sides of the exchanger. Of course, when high pressures are expected in the exchanger, it may also be useful to produce crimping lugs on the transverse sides.
L'invention ne se iimite pas aux deux modes de réalisation décrits ci-avant, mais en embrasse toutes les variantes que pourra développer l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. The invention is not limited to the two embodiments described above, but embraces all the variants which a person skilled in the art may develop within the framework of the claims below.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9514780A FR2742527B1 (en) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | HEAT EXCHANGER WITH COLLECTING PLATE AND FLUID BOX ASSEMBLED, ESPECIALLY FOR MOTOR VEHICLE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9514780A FR2742527B1 (en) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | HEAT EXCHANGER WITH COLLECTING PLATE AND FLUID BOX ASSEMBLED, ESPECIALLY FOR MOTOR VEHICLE |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2742527A1 true FR2742527A1 (en) | 1997-06-20 |
| FR2742527B1 FR2742527B1 (en) | 1998-01-30 |
Family
ID=9485465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9514780A Expired - Lifetime FR2742527B1 (en) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | HEAT EXCHANGER WITH COLLECTING PLATE AND FLUID BOX ASSEMBLED, ESPECIALLY FOR MOTOR VEHICLE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2742527B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000022366A1 (en) * | 1998-10-09 | 2000-04-20 | S.C. Romradiatoare S.A. | High efficiency heat exchanger with oval tubes |
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| EP0567401A1 (en) * | 1992-04-21 | 1993-10-27 | Valeo Thermique Moteur | Heat exchanger having a bundle of finned tubes immobilized with a header box |
-
1995
- 1995-12-13 FR FR9514780A patent/FR2742527B1/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2742527B1 (en) | 1998-01-30 |
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