FR2742857A1

FR2742857A1 - COLLECTOR PLATE FOR HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: FR2742857A1
Application number: FR9515496A
Authority: FR
Inventors: Carlos Martins
Original assignee: Valeo Climatisation SA
Current assignee: Valeo Climatisation SA
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 1997-06-27
Anticipated expiration: 2015-12-26
Also published as: FR2742857B1; KR970047765A; EP0781973A1; JPH1018844A

Abstract

L'invention concerne une plaque collectrice pour échangeur de chaleur. La plaque collectrice (10) est munie d'un joint d'étanchéité (12), qui est surmoulé sur une face de la plaque collectrice pour former avec elle un ensemble unitaire avant son assemblage avec les tubes d'un faisceau et avec une boîte à fluide. Application aux échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles.The invention relates to a collector plate for a heat exchanger. The collector plate (10) is provided with a gasket (12), which is overmolded on one face of the collector plate to form with it a unitary assembly before its assembly with the tubes of a bundle and with a box. fluid. Application to heat exchangers for motor vehicles.

Description

Plaque collectrice pour échangeur de chaleur L'invention concerne unePlate collector for heat exchanger The invention relates to a

plaque collectrice pour un échangeur de chaleur, en particulier pour une installation de chauffage header plate for a heat exchanger, in particular for a heating installation

et/ou de climatisation de véhicule automobile. and / or air conditioning of a motor vehicle.

Elle concerne plus particulièrement une plaque collectrice du type comprenant une multiplicité de trous propres à recevoir des extrémités des tubes d'un faisceau, ainsi qu'une gorge périphérique propre à loger un talon périphérique d'une boîte It relates more particularly to a collector plate of the type comprising a multiplicity of holes adapted to receive ends of the tubes of a bundle, and a peripheral groove adapted to house a peripheral bead of a box

à fluide, avec interposition d'un joint d'étanchéité. with fluid, with interposition of a seal.

Dans les échangeurs de chaleur connus, le joint d'étanchéité est réalisé sous la forme d'un élément séparé en caoutchouc ou analogue, lequel est mis en place lors de l'assemblage de In known heat exchangers, the seal is made in the form of a separate element of rubber or the like, which is put in place during the assembly of

l'échangeur de chaleur pour assurer l'étanchéité du raccorde- the heat exchanger to seal the connection

ment de la plaque collectrice avec les extrémités des tubes, the collector plate with the ends of the tubes,

d'une part, et avec la boîte à fluide, d'autre part. on the one hand, and with the fluid box, on the other.

Ce joint d'étanchéité comprend habituellement une plaque de forme adaptée à celle de la plaque collectrice et possédant des manchons propres à être interposés chacun entre un trou de la plaque collectrice et une extrémité de tube, ainsi qu'un bourrelet périphérique propre à être logé dans la gorge périphérique de la plaque collectrice et à être comprimé par This seal usually comprises a plate of shape adapted to that of the header plate and having sleeves suitable to be interposed each between a hole of the header plate and a tube end, and a peripheral bead adapted to be housed in the peripheral groove of the collector plate and to be compressed by

le talon périphérique de la boîte à fluide. the peripheral heel of the fluid box.

Généralement, la plaque collectrice comporte des collets qui entourent les trous et qui reçoivent chacun une extrémité de tube. En pareil cas, l'étanchéité du raccordement de la plaque collectrice avec chaque tube est assurée par le manchon correspondant du joint compressible, qui se trouve comprimé entre l'extrémité du tube et le collet correspondant Generally, the header plate has snares that surround the holes and each receive a tube end. In this case, the sealing of the connection of the header plate with each tube is ensured by the corresponding sleeve of the compressible seal, which is compressed between the end of the tube and the corresponding collar.

de la plaque collectrice. Cette compression résulte générale- of the collecting plate. This compression is generally

ment d'une opération de sertissage appliquée à l'extrémité du crimping operation applied to the end of the

tube pour la déformer radialement vers l'extérieur. tube to deform radially outwards.

r. L'un des inconvénients de cette technique antérieure réside dans le fait que l'étanchéité ne peut être assurée que si le joint d'étanchéité est parfaitement positionné sur la plaque collectrice. Or, comme les opérations d'assemblage se font souvent sur des chaînes automatisées, il peut arriver qu'un joint ne soit pas correctement positionné, ce qui peut être préjudiciable au r. One of the drawbacks of this prior art lies in the fact that the seal can only be ensured if the seal is perfectly positioned on the collector plate. However, since the assembly operations are often done on automated chains, it may happen that a seal is not correctly positioned, which can be detrimental to

bon fonctionnement de l'échangeur de chaleur. smooth operation of the heat exchanger.

Un autre inconvénient de ces échangeurs de chaleur connus est que l'épaisseur du joint d'étanchéité doit être suffisamment Another disadvantage of these known heat exchangers is that the thickness of the gasket must be sufficiently

élevée pour lui assurer une tenue suffisante pour sa manipu- to provide him with sufficient clothing for his

lation, d'o il résulte un surdimensionnement de l'épaisseur du joint d'étanchéité, et donc une utilisation importante de matière. This results in an oversizing of the thickness of the seal, and therefore a significant use of material.

L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvé- The object of the invention is in particular to overcome the disadvantages

nients précités.mentioned above.

Elle propose à cet effet une plaque collectrice du type défini en introduction, dans laquelle le joint d'étanchéité est surmoulé sur la plaque collectrice pour former avec elle It proposes for this purpose a collector plate of the type defined in the introduction, in which the seal is overmolded on the collector plate to form with it.

un ensemble unitaire avant assemblage de la plaque collec- a unitary assembly before assembly of the collector plate

trice avec les tubes du faisceau et avec la boîte à fluide. trice with the tubes of the beam and with the fluid box.

Du fait que le joint d'étanchéité est surmoulé sur la plaque collectrice, il se trouve correctement positionné par rapport à cette dernière, ce qui garantit ensuite l'étanchéité lors Because the seal is overmolded on the header plate, it is correctly positioned relative to the latter, which then ensures sealing when

de l'assemblage de l'échangeur de chaleur. the assembly of the heat exchanger.

En outre, du fait que le joint d'étanchéité est surmoulé sur la plaque collectrice, il se trouve supporté par cette dernière et il n'est donc pas nécessaire qu'il possède une In addition, because the seal is overmoulded on the header plate, it is supported by the latter and it is therefore not necessary that it has a

tenue propre.clean outfit.

En conséquence, l'épaisseur du joint d'étanchéité peut être réduite au minimum, voire réduite à zéro dans certaines régions de la plaque collectrice, d'o il résulte une As a result, the thickness of the seal may be reduced to a minimum, or even reduced to zero in some areas of the header plate, resulting in a

économie de matière.material economy.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le joint d'étanchéité surmoulé s'étend sur toute une face de la plaque According to another characteristic of the invention, the molded seal extends over an entire face of the plate

collectrice et présente des régions d'épaisseurs différentes. collector and has regions of different thicknesses.

Avantageusement, le joint d'étanchéité surmoulé comprend une surépaisseur en forme de bourrelet qui s'étend dans la gorge périphérique. Ce bourrelet est destiné à être comprimé par le Advantageously, the molded seal comprises a bead-shaped extra thickness which extends into the peripheral groove. This bead is intended to be compressed by the

talon de la boîte à fluide.heel of the fluid box.

Le joint d'étanchéité surmoulé comprend de préférence une The molded seal preferably comprises a

surépaisseur autour de chaque trou de la plaque collectrice. allowance for each hole in the header plate.

cette surépaisseur est destinée à garantir l'étanchéité au this extra thickness is intended to guarantee watertightness at

niveau de la liaison entre la plaque collectrice et l'extré- level of the connection between the collector plate and the

mité du tube passant par le trou considéré. mite of the tube passing through the hole considered.

Dans le cas o chaque trou est bordé par un collet, la surépaisseur entourant le trou s'étend principalement du côté In the case where each hole is bordered by a collar, the extra thickness surrounding the hole extends mainly to the side

opposé au collet.opposite the collar.

En effet, il n'est généralement pas nécessaire que la Indeed, it is not usually necessary for the

surépaisseur entourant le trou s'étende également à l'inté- allowance for the hole also extends to the

rieur du collet.collar.

Dans le cas o le collet s'étend du côté opposé à la boîte à In the case where the collar extends on the opposite side to the box

fluide, la surépaisseur entourant le trou s'étend principale- fluid, the extra thickness surrounding the hole extends mainly

ment du côté de la boîte à fluide. on the side of the fluid box.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le joint surmoulé comprend une surépaisseur dans une région destinée à recevoir une extrémité d'une cloison faisant partie de la boîte à fluide afin de délimiter, dans cette dernière, au According to another characteristic of the invention, the overmolded seal comprises an extra thickness in a region intended to receive an end of a partition forming part of the fluid box in order to delimit, in the latter, the

moins deux compartiments étanches l'un par rapport à l'autre. minus two compartments sealed with respect to each other.

L'étanchéité au niveau du raccordement de la cloison avec la The sealing at the connection of the partition with the

plaque collectrice s'effectue par compression de la surépais- collector plate is carried out by compression of the over-

seur du joint.seal.

Le joint surmoulé est avantageusement formé en caoutchouc The overmolded seal is advantageously formed of rubber

naturel ou synthétique.natural or synthetic.

Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant au moins une plaque collectrice telle que définie précédemment, montée à une extrémité d'un faisceau de In another aspect, the invention relates to a heat exchanger comprising at least one collector plate as defined above, mounted at one end of a beam of

tubes et munie d'une boîte à fluide. tubes and provided with a fluid box.

Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se In the description that follows, given as an example, we

réfère au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une vue de dessus d'une plaque collectrice munie d'un joint d'étanchéité surmoulé conformément à l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe, à échelle agrandie, selon la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est un détail de la figure 2 après mise en place d'un tube; et - la figure 4 est une vue analogue à la figure 4 après assemblage de la plaque collectrice à des tubes d'un faisceau Referring to the accompanying drawing, in which: - Figure 1 is a top view of a header plate provided with a seal molded according to the invention; - Figure 2 is a sectional view, on an enlarged scale, along the line II-II of Figure 1; - Figure 3 is a detail of Figure 2 after placing a tube; and FIG. 4 is a view similar to FIG. 4 after assembly of the collector plate to tubes of a bundle

et à une boîte à fluide.and a fluid box.

On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2 qui montrent une plaque collectrice 10 équipée d'un joint d'étanchéité Referring first to Figures 1 and 2 which show a manifold plate 10 equipped with a seal

surmoulé 12.overmolded 12.

La plaque collectrice 10 est une plaque métallique, par exemple en aluminium, de forme générale rectangulaire, comportant un fond 14 au travers duquel sont ménagés une multiplicité de trous 16 bordés chacun par un collet 18. Dans l'exemple, la plaque collectrice comporte quatre rangées de trous 16, de forme circulaire, entourés chacun par un collet The header plate 10 is a metal plate, for example aluminum, of generally rectangular shape, having a bottom 14 through which are formed a plurality of holes 16 each bordered by a collar 18. In the example, the header plate comprises four rows of holes 16, circular in shape, each surrounded by a collar

cylindrique circulaire 18.circular cylindrical 18.

La plaque collectrice est munie d'un rebord périphérique 20 qui s'étend dans une direction généralement perpendiculaire au fond 14 et dans une direction opposée à celle des collets 18. Le rebord périphérique 20 est muni de dents 22 propres à The header plate is provided with a peripheral rim 20 which extends in a direction generally perpendicular to the bottom 14 and in a direction opposite to that of the collars 18. The peripheral rim 20 is provided with teeth 22 adapted to

être repliées à angle droit, comme on le verra plus loin. be folded at right angles, as we will see later.

Le rebord périphérique 20 s'étend sur tout le contour rectangulaire de la plaque collectrice 10 et délimite une gorge périphérique 24, à section en forme de U, qui s'étend The peripheral rim 20 extends over the entire rectangular contour of the header plate 10 and defines a U-shaped sectional groove 24 which extends

sur toute le pourtour de la plaque collectrice 10. all around the collecting plate 10.

Le joint d'étanchéité 12, qui est surmoulé sur la plaque collectrice 10, comprend un fond 26 de forme générale rectangulaire s'adaptant, lors du surmoulage, sur le fond 14 de la plaque collectrice 10. Il possède une épaisseur réduite The seal 12, which is overmolded on the header plate 10, comprises a bottom 26 of generally rectangular shape fitting, during overmoulding, on the bottom 14 of the header plate 10. It has a reduced thickness

dans des régions 28 et 30 proches de la gorge périphéri- in regions 28 and 30 close to the peripheral groove

que 24. Au-delà de ces régions 28 et 30, le joint d'étan- 24. Beyond these areas 28 and 30, the seal of

chéité 12 comporte un bourrelet 32, de contour général 12 has a bead 32, of general contour

rectangulaire, qui s'étend dans la gorge périphérique 24. rectangular, which extends into the peripheral groove 24.

Comme on peut le voir sur la figure 2, ce bourrelet 32 est As can be seen in FIG. 2, this bead 32 is

formé par une surépaisseur du joint qui présente une épais- formed by a thickening of the joint which has a thick

seur ou hauteur nettement plus importante que celle des régions 28 et 30. En outre, le bourrelet 32 n'occupe qu'une partie de la section de la gorge 24, c'est-à-dire celle or much higher than that of the regions 28 and 30. In addition, the bead 32 occupies only part of the section of the groove 24, that is to say that

située le plus à l'extérieur le long du rebord 20. located the outermost along the edge 20.

Par ailleurs, le joint comporte une surépaisseur 34 située dans la partie centrale, cette surépaisseur 34 possédant une épaisseur supérieure à celle des régions 28 et 30, mais Furthermore, the seal has an extra thickness 34 located in the central part, this excess thickness 34 having a thickness greater than that of the regions 28 and 30, but

inférieure à celle du bourrelet 32. less than that of the bead 32.

La surépaisseur 34 assure la continuité avec des surépais- The overthickness 34 ensures the continuity with overpasses-

seurs 36 et 38 ayant une forme, au moins en partie annulaire, 36 and 38 having a shape, at least partly annular,

qui entourent les trous 16 (figures 1 et 2). surrounding the holes 16 (Figures 1 and 2).

Comme on le voit mieux sur la figure 2, ces surépaisseurs 36 et 38 bordent chacune un trou 16 et s'étendent principalement du côté opposé aux collets 18. En outre, ces surépaisseurs 36 et 38 ont un diamètre interne inférieur au diamètre interne As can be seen better in FIG. 2, these extra thicknesses 36 and 38 each border a hole 16 and extend mainly on the opposite side to the collars 18. In addition, these extra thicknesses 36 and 38 have an internal diameter smaller than the internal diameter.

des collets 18.snares 18.

Le joint d'étanchéité 12 est surmoulé sur la plaque collec- The seal 12 is overmoulded on the collector plate

trice 10 par injection d'un matériau d'étanchéité approprié, par exemple d'un caoutchouc naturel ou synthétique, ou d'un by injection of a suitable sealing material, for example a natural or synthetic rubber, or a

autre élastomère convenable. L'injection du matériau s'effec- another suitable elastomer. The injection of the material is

tue entre la plaque collectrice 10 qui joue le rôle de moule kills between the collector plate 10 which acts as a mold

et un contre-moule (non représenté). and a counter-mold (not shown).

Ainsi, le joint d'étanchéité 12 se trouve lié à la plaque collectrice 10 pour former avec elle un ensemble unitaire prêt à être utilisé pour l'assemblage d'un échangeur de chaleur. Dans cet ensemble unitaire, le joint d'étanchéité 12 se trouve nécessairement placé dans une position correcte par rapport à la plaque collectrice 10. De plus, du fait que le joint est supporté et soutenu par la plaque collectrice 10, il peut présenter une épaisseur minimale, notamment dans les Thus, the seal 12 is connected to the header plate 10 to form with it a unitary unit ready to be used for assembly of a heat exchanger. In this unitary assembly, the seal 12 is necessarily placed in a correct position with respect to the header plate 10. In addition, because the seal is supported and supported by the header plate 10, it can have a thickness minimum, especially in

régions 28 et 30, d'o il résulte une économie de matière. regions 28 and 30, resulting in a saving of material.

Cette économie de matière résulte également du fait qu'il n'est pas nécessaire que le joint d'étanchéité comporte, comme auparavant, des manchons venant se placer à l'intérieur This saving material also results from the fact that it is not necessary that the seal has, as before, sleeves coming to be placed inside

des collets de la plaque collectrice. collets of the collector plate.

La plaque collectrice 10 ainsi équipée du joint surmoulé 12 reçoit ensuite une multiplicité de tubes 40 (figure 3) dont chacun possède une extrémité 42 qui est évasée radialement pour assurer la compression du joint d'étanchéité, au niveau des surépaisseurs 36 et 38, et garantir l'étanchéité au niveau du raccordement. L'évasage des tubes est effectué par sertissage au moyen d'un outil approprié, tel qu'une broche The manifold plate 10 thus equipped with the overmolded seal 12 then receives a multiplicity of tubes 40 (FIG. 3), each of which has an end 42 which is flared radially to ensure compression of the seal, at the level of the excess thicknesses 36 and 38, and guarantee the tightness at the connection. The tubes are flared by crimping using a suitable tool such as a spindle

introduite axialement dans l'extrémité du tube. introduced axially into the end of the tube.

Après mise en place des tubes, la plaque collectrice 10 reçoit une boite à fluide 44, comme on le voit sur la figure 4. Cette boîte à fluide 44 est réalisée par moulage d'une matière plastique et comporte une paroi de fond 46 qui aboutit à un talon périphérique 48 propre à venir se loger dans la gorge 24 de la plaque collectrice 10 pour comprimer le bourrelet 32 du joint d'étanchéité 12. Ce talon 48 comporte une nervure périphérique 50 destinée à venir se loger entre le bourrelet 32 et les parties 28 et 30, de After placing the tubes, the collector plate 10 receives a fluid box 44, as seen in FIG. 4. This fluid box 44 is made by molding a plastic material and has a bottom wall 46 that terminates. to a clean peripheral heel 48 to be housed in the groove 24 of the manifold plate 10 to compress the bead 32 of the seal 12. This heel 48 has a peripheral rib 50 intended to be housed between the bead 32 and the parts 28 and 30, of

moindre épaisseur, du joint d'étanchéité 12. lesser thickness, of the seal 12.

Par ailleurs, la boîte à fluide 44 comporte une cloison interne 52 terminée par une extrémité 54 propre à assurer la compression du joint d'étanchéité 12, dans la région de la surépaisseur centrale 26. Lorsque la boîte à fluide 44 est correctement positionnée par rapport à la plaque collectrice , il suffit d'assurer une compression sur l'ensemble de la Furthermore, the fluid box 44 has an internal partition 52 terminated by an end 54 adapted to compress the seal 12, in the region of the central excess thickness 26. When the fluid box 44 is correctly positioned relative to at the collector plate, it suffices to ensure a compression on the whole of the

plaque collectrice pour comprimer le joint d'étanchéité 12. manifold plate for compressing the seal 12.

Ensuite, il suffit de replier les pattes 22 du rebord 20, (comme montré par les flèches de la figure 4) pour assurer la solidarisation de la boîte à fluide 44 avec la plaque collectrice 10. Ceci assure automatiquement l'étanchéité au niveau du raccordement de la boite à fluide 44 et de la plaque collectrice 10. Lorsque la cloison 52 vient comprimer le joint 12 dans sa surépaisseur 26, cela permet de délimiter deux compartiments 56 et 58, étanches l'un par rapport à l'autre, à l'intérieur de la boîte à fluide 44, servant à Then, simply fold the tabs 22 of the flange 20, (as shown by the arrows of Figure 4) to ensure the connection of the fluid box 44 with the manifold plate 10. This automatically ensures sealing at the connection of the fluid box 44 and the collector plate 10. When the partition 52 compresses the seal 12 in its extra thickness 26, it allows to delimit two compartments 56 and 58, sealed with respect to each other, to the inside of the fluid box 44, used to

l'entrée et à la sortie d'un fluide caloporteur. the inlet and the outlet of a coolant.

L'échangeur de chaleur ainsi réalisé peut comporter une autre boîte à fluide à l'extrémité opposée des tubes 40. En variante, ceux-ci peuvent être constitués par des tubes en épingle ou en U, auquel cas l'échangeur de chaleur ne The heat exchanger thus produced may comprise another fluid box at the opposite end of the tubes 40. As a variant, these may be formed by hairpin or U-tubes, in which case the heat exchanger may

comporte qu'une seule boîte à fluide. has only one fluid box.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation représentée sur les dessins et elle s'étend à Of course, the invention is not limited to the embodiment shown in the drawings and extends to

d'autres variantes.other variants.

Il est possible notamment de prévoir que, dans certaines régions, l'épaisseur du joint d'étanchéité soit nulle, ce qui It is possible in particular to provide that, in certain regions, the thickness of the seal is zero, which

permet d'augmenter encore plus l'économie de matière. makes it possible to increase even more the economy of material.

L'échangeur de chaleur ainsi réalisé peut servir par exemple de radiateur pour le refroidissement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, ou de radiateur de chauffage The heat exchanger thus produced can serve, for example, as a radiator for cooling an internal combustion engine of a motor vehicle, or as a heating radiator.

de l'habitacle d'un tel véhicule.of the passenger compartment of such a vehicle.

Claims

claims

1. Heat exchanger collector plate, comprising a multiplicity of holes (16) adapted to receive ends (42) of the tubes (40) of a bundle, and a peripheral groove (24) adapted to house a peripheral heel (48) of a fluid box (44) with interposition of a seal (12), characterized in that the seal (12) is overmolded on the collector plate (10) to form with it

a unitary assembly before assembly of the collector plate

trice (10) with the tubes (40) of the beam and with the box

with fluid (44).

2. Collector plate according to claim 1, characterized

in that the overmolded seal (12) extends over an entire face of the header plate (10) and has

regions (28, 30, 32, 34, 36, 38) of different thicknesses.

3. Collector plate according to one of claims 1 and

2, characterized in that the overmoulded seal (12) comprises a bead-shaped extra thickness (32) which

extends into the peripheral groove (24) of the collector plate

trice (10).

4. Collector plate according to one of claims 1 to 3,

characterized in that the overmoulded seal (12) comprises an excess thickness (36, 38) around each hole

(16).

5. Collector plate according to claim 4, wherein each hole (16) is bordered by a collar (18), characterized in that the extra thickness (36, 38) surrounding the hole (16) extends mainly on the opposite side to collar (18).

The collecting plate according to claim 5, wherein the collar (18) extends on the opposite side to the fluid box (44), characterized in that the extra thickness (36, 38) surrounding the hole (16) is extends mainly to the side of the

fluid box (44).

Trap plate according to one of claims 1 to 6,

characterized in that the overmoulded seal (12) comprises an excess thickness (26) in a region of the seal for receiving an end (54) of a partition (52) forming part of the fluid box (44), in order to delimit in the latter at least two compartments (56, 58)

sealed against each other.

8. Collector plate according to one of claims 1 to 7,

characterized in that the molded seal (12)

is made of natural or synthetic rubber.

9. Heat exchanger comprising at least one plate

collector according to one of claims 1 to 8, mounted in

one end of a bundle of tubes (40) and provided with a

fluid box (44).