FR2780153A1 - Flast tube heat exchanger esp for motor vehicle cooling system radiator - Google Patents

Flast tube heat exchanger esp for motor vehicle cooling system radiator Download PDF

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Abstract

The heat exchanger, comprising a series of flat parallel tubes (10) with their ends brazed into apertures (48) in one or more manifold plates (42), has a crimp or fold (32, 34) along each tube's main faces forming a groove which receives a projecting tip (54) on the corresponding edge of a plate aperture. Both tube grooves and aperture tips are situated half way along the tubes' opposite and parallel flat faces and the aperture's straight edges.

Description

Echanqeur de chaleur à tubes plats, en particulier pour véhiculeFlat tube heat exchanger, in particular for vehicles

automobile L'invention concerne un échangeur de chaleur à tubes plats tels que, par exemple, un radiateur de refroidissement d'un  automobile The invention relates to a heat exchanger with flat tubes such as, for example, a radiator for cooling a

moteur de véhicule automobile.motor vehicle engine.

Plus particulièrement, l'invention concerne un échangeur de chaleur du type comprenant un faisceau de tubes plats parallèles et au moins une plaque collectrice munie de trous dans lesquels sont reçues et brasées les extrémités des tubes, et dans lequel chaque tube présente une face agrafée ou repliée délimitant une dépression longitudinale, et dans lequel chaque trou présente une section allongée ayant deux  More particularly, the invention relates to a heat exchanger of the type comprising a bundle of parallel flat tubes and at least one collecting plate provided with holes in which the ends of the tubes are received and brazed, and in which each tube has a stapled face or folded delimiting a longitudinal depression, and in which each hole has an elongated section having two

grands côtés opposés.large opposite sides.

Dans un échangeur de chaleur de ce type, chaque tube possède deux grandes faces opposées, généralement planes, contre lesquelles sont brasées ou soudées des intercalaires de forme ondulée formant ailettes d'échange de chaleur, en vue de constituer un faisceau formé d'une multiplicité de tubes et d'intercalaires. Chaque tube est formé habituellement à partir d'une feuille métallique qui présente deux bordures réunies entre elles, par agrafage ou pliage, la réunion des deux bordures se  In a heat exchanger of this type, each tube has two large opposite faces, generally planar, against which are brazed or welded spacers of corrugated shape forming heat exchange fins, in order to constitute a bundle formed of a multiplicity tubes and spacers. Each tube is usually formed from a metal sheet which has two edges joined together, by stapling or folding, the meeting of the two edges is

faisant généralement au milieu d'une grande face du tube.  usually in the middle of a large face of the tube.

A l'emplacement o les bordures sont repliées vers l'inté-  At the location where the borders are folded inwards

rieur du tube et réunies entre elles par agrafage ou replia-  of the tube and joined together by stapling or folding

ge, il se forme une dépression longitudinale correspondant au fait que le pli de la bordure ne se fait pas selon un angle net, mais selon un arc de cercle. Cette dépression doit être comblée, d'une part pour assurer la continuité de chacune des faces du tube et, d'autre part, pour assurer l'étanchéité de la liaison entre les tubes et les plaques collectrices de  ge, a longitudinal depression is formed corresponding to the fact that the fold of the border is not made at a sharp angle, but according to an arc of a circle. This depression must be filled, on the one hand to ensure the continuity of each of the faces of the tube and, on the other hand, to seal the connection between the tubes and the collector plates of

l'échangeur de chaleur.the heat exchanger.

Pour résoudre ce problème, il a été proposé dans la publica-  To solve this problem, it has been proposed in the publica-

tion FR-A-2 735 221 de prévoir que chaque trou de la plaque collectrice présente un bec dirigé vers l'intérieur du trou  tion FR-A-2 735 221 to provide that each hole of the collector plate has a spout directed towards the inside of the hole

afin de combler l'espace subsistant entre la plaque collec-  in order to fill the space remaining between the collecting plate

trice (bord du trou) et la dépression du tube. Toutefois, cette solution présente encore un inconvénient du fait qu'il est nécessaire d'indexer le tube pour introduire son extrémité dans un trou de la plaque collectrice. En effet, il n'existe qu'une seule possibilité de montage du tube puisqu'il faut faire coïncider le bec du trou avec la  trice (edge of the hole) and the depression of the tube. However, this solution still has a drawback because it is necessary to index the tube to introduce its end into a hole in the collector plate. Indeed, there is only one possibility of mounting the tube since it is necessary to make the spout of the hole coincide with the

dépression longitudinale du tube.longitudinal depression of the tube.

L'invention vise notamment à remédier à cet inconvénient.  The invention aims in particular to remedy this drawback.

Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur du type défini en introduction, dans lequel chaque tube présente une face opposée à la face agrafée ou repliée, cette face opposée étant déformée pour présenter une dépression homologue. En outre, chacun des grands côtés du trou comporte un bec dirigé vers l'intérieur du trou, en sorte que les deux becs viennent  To this end, it offers a heat exchanger of the type defined in the introduction, in which each tube has a face opposite to the stapled or folded face, this opposite face being deformed to present a homologous depression. In addition, each of the long sides of the hole has a spout directed towards the inside of the hole, so that the two spouts come

combler les deux espaces subsistant entre la plaque collec-  fill the two remaining spaces between the collecting plate

trice et les deux dépressions du tube, quel que soit le sens  trice and the two depressions of the tube, whatever the direction

d'introduction de l'extrémité du tube.  the end of the tube.

Ainsi, il n'est pas nécessaire d'introduire chaque tube dans une position indexée, puisque le sens du montage entre les tubes et les plaques collectrices de l'échangeur de chaleur  Thus, it is not necessary to introduce each tube in an indexed position, since the direction of assembly between the tubes and the collector plates of the heat exchanger

est indifférent.is indifferent.

Il en résulte que chaque tube peut être introduit dans un trou de la plaque collectrice, sans qu'il soit nécessaire de choisir une position indexée. En d'autres termes, chaque tube peut être introduit avec deux possibilités de montage, ce qui simplifie l'assemblage de l'échangeur de chaleur sur la  As a result, each tube can be introduced into a hole in the collector plate, without it being necessary to choose an indexed position. In other words, each tube can be introduced with two mounting possibilities, which simplifies the assembly of the heat exchanger on the

chaîne de fabrication.production line.

Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la face agrafée ou repliée ainsi que la face opposée du tube sont généralement planes et parallèles et réunies entre elles  In a preferred embodiment of the invention, the stapled or folded face as well as the opposite face of the tube are generally flat and parallel and joined together

par deux faces incurvées.by two curved faces.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les dépressions du tube sont situées chacune à mi-distance de la face agrafée ou repliée et de la face opposée, tandis que les becs du trou sont formés chacun à mi-distance des grands  According to yet another characteristic of the invention, the depressions of the tube are each located halfway between the stapled or folded face and the opposite face, while the beaks of the hole are each formed midway between the large

côtés du trou.sides of the hole.

De préférence, le tube comprend une face repliée obtenue par le raccordement de deux bordures repliées vers l'intérieur du tube pour former conjointement une entretoise qui divise le  Preferably, the tube comprises a folded face obtained by the connection of two edges folded towards the inside of the tube to jointly form a spacer which divides the

tube en deux canaux parallèles.tube in two parallel channels.

Il est avantageux en ce cas que les deux bordures aboutissent sur une nervure formée en saillie à l'intérieur du tube et résultant de la déformation de la face opposée pour réaliser  It is advantageous in this case that the two edges end on a rib formed projecting inside the tube and resulting from the deformation of the opposite face to achieve

la dépression.the Depression.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la dépression de la face opposée du tube est obtenue par déformation sous  According to another characteristic of the invention, the depression of the opposite face of the tube is obtained by deformation under

pression de préférence par moletage.  pressure preferably by knurling.

De préférence, la dépression de la face agrafée ou repliée du tube, ainsi que la dépression de la face opposée ont des  Preferably, the depression of the stapled or folded face of the tube, as well as the depression of the opposite face have

sections transversales de forme sensiblement identique.  cross sections of substantially identical shape.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention les becs sont formés en même temps que le trou par une opération  According to yet another characteristic of the invention, the spouts are formed at the same time as the hole by an operation

de découpe.cutting.

Dans la description qui suit, faite seulement à titre  In the following description, made only as

d'exemple, on se réfère au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une vue d'extrémité d'un tube propre à faire partie d'un échangeur de chaleur selon l'invention; - la figure 2 représente le détail II de la figure 1, à échelle agrandie; - la figure 3 représente le détail III de la figure 1, à échelle agrandie; et - la figure 4 est une vue partielle en perspective d'un échangeur de chaleur selon l'invention. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente l'extrémité d'un tube plat 10 selon l'invention, lequel est obtenu par pliage d'une feuille métallique, avantageusement  for example, reference is made to the appended drawing, in which: FIG. 1 is an end view of a tube suitable for forming part of a heat exchanger according to the invention; - Figure 2 shows the detail II of Figure 1, on an enlarged scale; - Figure 3 shows the detail III of Figure 1, on an enlarged scale; and - Figure 4 is a partial perspective view of a heat exchanger according to the invention. First of all, reference is made to FIG. 1 which represents the end of a flat tube 10 according to the invention, which is obtained by folding a metal sheet, advantageously

à base d'aluminium.based on aluminum.

Le tube 10 comprend une face plane 12, dans l'exemple une face repliée, reliée à une face plane opposée 14 par deux faces incurvées 16 et 18 ayant chacune une configuration  The tube 10 comprises a flat face 12, in the example a folded face, connected to an opposite flat face 14 by two curved faces 16 and 18 each having a configuration

semi-circulaire.semi-circular.

La feuille métallique dont est formé le tube 10 présente deux bordures 20 et 22 qui sont pliées sensiblement à angle droit à partir de la face plane 12 pour former conjointement une entretoise qui aboutit jusqu'à la face 14 de manière à former un tube présentant deux canaux intérieurs et parallèles 24 et 26. Comme on peut le voir sur la figure 1, le pliage des bordures 20 et 22 ne peut se faire selon un angle net mais selon un arc de cercle 28 ou 30 comme montré sur le détail de la figure 2. Il en résulte qu'une dépression longitudinale 32 est formée extérieurement à l'emplacement o les bordures 20 et 22 sont pliées vers l'intérieur du tube. Cette dépression longitudinale constitue une rainure qui a une section transversale sensiblement en forme de V. Comme on le verra plus loin, cette dépression doit être comblée lorsque l'extrémité du tube est ensuite introduite  The metal sheet from which the tube 10 is formed has two edges 20 and 22 which are folded substantially at right angles from the flat face 12 to jointly form a spacer which ends up at the face 14 so as to form a tube having two inner and parallel channels 24 and 26. As can be seen in Figure 1, the folding of the edges 20 and 22 can not be done at a sharp angle but in an arc 28 or 30 as shown in the detail of the figure 2. As a result, a longitudinal depression 32 is formed externally at the location where the edges 20 and 22 are folded towards the inside of the tube. This longitudinal depression constitutes a groove which has a substantially V-shaped cross section. As will be seen below, this depression must be filled when the end of the tube is then introduced.

dans un trou d'un collecteur.in a hole in a collector.

Conformément à l'invention, la face opposée 14 du tube est  According to the invention, the opposite face 14 of the tube is

déformée localement pour présenter une dépression longitudi-  locally deformed to present longitudinal depression

nale 34, que l'on voit mieux sur le détail de la figure 3, qui présente une section transversale ayant sensiblement la même forme que celle de la dépression 32. Cette dépression 34  nale 34, which is best seen in the detail of FIG. 3, which has a cross section having substantially the same shape as that of the depression 32. This depression 34

forme ainsi une rainure longitudinale tournée vers l'exté-  thus forms a longitudinal groove facing outwards.

rieur du tube. Par ailleurs, elle forme une nervure longitu-  laughing tube. In addition, it forms a longitu-

dinale 36 qui s'étend en saillie vers l'intérieur du tube. Conformément à l'invention, les deux bordures 20 et 22 aboutissent jusqu'au sommet de cette nervure 36 pour assurer  line 36 which projects inwards towards the inside of the tube. According to the invention, the two edges 20 and 22 terminate at the top of this rib 36 to ensure

une continuité et fermer complètement les canaux 24 et 26.  continuity and completely close channels 24 and 26.

Comme on peut le voir sur la figure 1, la dépression 32 est  As can be seen in Figure 1, the depression 32 is

située à mi-distance de la face 12 et, de façon correspondan-  located midway between face 12 and, correspondingly

te, la dépression 34 est située à mi-distance de la face 14.  te, depression 34 is located midway between face 14.

La dépression 34 de chaque tube 10 est avantageusement obtenue par déformation sous pression de la paroi du tube, de  The vacuum 34 of each tube 10 is advantageously obtained by deformation under pressure of the wall of the tube,

préférence par moletage. Cette déformation s'effectue avanta-  preferably by knurling. This deformation takes place before-

geusement sur la feuille métallique avant conformation du tube. On se réfère maintenant à la figure 4 qui montre un échangeur de chaleur comprenant un faisceau 38 formé d'un empilement alterné de tubes plats 10 tels que définis précédemment et d'intercalaires ondulées 40 formant ailettes d'échange de chaleur. Les extrémités des tubes 10 sont reçues dans une plaque collectrice 42, encore appelée collecteur, qui  carefully on the metal sheet before shaping the tube. Referring now to Figure 4 which shows a heat exchanger comprising a bundle 38 formed of an alternating stack of flat tubes 10 as defined above and corrugated inserts 40 forming heat exchange fins. The ends of the tubes 10 are received in a collecting plate 42, also called a collector, which

présente un fond plat 44 entouré par une gouttière périphéri-  has a flat bottom 44 surrounded by a peripheral gutter

que 46 destinée à recevoir le bord d'une boite collectrice (non représentée) d'une manière en soi connue. Ainsi, la plaque collectrice 42 et la boîte collectrice sont destinées à former conjointement un volume fermé destiné à être parcouru par un fluide qui parcourt également les tubes du faisceau. Comme on le voit sur la figure 4, la plaque collectrice 44 comprend une série de trous 48 de forme allongée destinés à recevoir les extrémités des tubes. Chacun des trous 48 comprend deux grands côtés opposés et parallèles 50 réunis entre eux par deux bords semi-circulaires 52. Chaque trou 48 présente ainsi une section oblongue qui correspond à celle de  that 46 intended to receive the edge of a manifold (not shown) in a manner known per se. Thus, the collector plate 42 and the collector box are intended to jointly form a closed volume intended to be traversed by a fluid which also traverses the tubes of the bundle. As can be seen in FIG. 4, the collecting plate 44 comprises a series of holes 48 of elongated shape intended to receive the ends of the tubes. Each of the holes 48 comprises two large opposite and parallel sides 50 joined together by two semi-circular edges 52. Each hole 48 thus has an oblong section which corresponds to that of

l'extrémité d'un tube.the end of a tube.

Chacun des grands côtés 50 du trou 48 présente deux becs opposés 54 dirigés vers l'intérieur du trou et destinés à venir combler les dépressions 32 et 34 d'un tube 10 qui est introduit dans le trou. Les becs 54 sont formés à mi-distance des grands côtés 50.  Each of the long sides 50 of the hole 48 has two opposite spouts 54 directed towards the inside of the hole and intended to fill the depressions 32 and 34 with a tube 10 which is introduced into the hole. The spouts 54 are formed midway between the long sides 50.

Il en résulte que l'extrémité d'un tube 12 peut être intro-  As a result, the end of a tube 12 can be inserted

duite dans un trou 48 sans indexation préalable, puisque le  pick in a hole 48 without prior indexing, since the

sens du montage du tube est indifférent.  direction of tube mounting is indifferent.

Ceci simplifie par conséquent le montage et l'assemblage des tubes avec la ou les plaques collectrices de l'échangeur de chaleur. Ainsi, chaque trou 48 peut recevoir l'extrémité d'un tube 10 en vue d'une opération ultérieure de brasage. Cette opération de brasage fournit un joint de brasage à la jonction du bord du trou et de la paroi du tube reçu dans le trou, en assurant  This therefore simplifies the mounting and assembly of the tubes with the collector plate or plates of the heat exchanger. Thus, each hole 48 can receive the end of a tube 10 for a subsequent brazing operation. This brazing operation provides a brazing joint at the junction of the edge of the hole and the wall of the tube received in the hole, ensuring

une parfaite liaison entre le tube et la plaque collectrice.  a perfect connection between the tube and the collector plate.

Les becs 54 des trous 48 de la plaque collectrice sont avantageusement formés en même temps que les trous par une  The spouts 54 of the holes 48 of the collector plate are advantageously formed at the same time as the holes by a

opération de découpe, par exemple par matriçage.  cutting operation, for example by stamping.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite précédemment, et s'étend à d'autres variantes. Ainsi, bien que l'invention ait été décrite en référence à un tube comportant une face pliée, elle peut s'appliquer aussi  Of course, the invention is not limited to the embodiment described above, and extends to other variants. Thus, although the invention has been described with reference to a tube having a folded face, it can also be applied

à un tube comportant une face agrafée.  to a tube having a stapled face.

L'invention s'applique tout particulièrement aux échangeurs  The invention is particularly applicable to exchangers

de chaleur de véhicules automobiles.  heat from motor vehicles.

Claims (8)

RevendicationsClaims 1. Echangeur de chaleur du type comprenant un faisceau de  1. Heat exchanger of the type comprising a bundle of tubes plats parallèles (10) et au moins une plaque collec-  parallel flat tubes (10) and at least one collecting plate trice (42) munie de trous (48) dans lesquels sont reçues et brasées les extrémités des tubes, dans lequel chaque trou (48) présente une section allongée ayant deux grands côtés opposés (50), et dans lequel chaque tube présente une face  trice (42) provided with holes (48) in which are received and brazed the ends of the tubes, in which each hole (48) has an elongated section having two large opposite sides (50), and in which each tube has a face (12) agrafée ou repliée délimitant une dépression longitudi-  (12) stapled or folded delimiting a long depression nale (32), caractérisé en ce que chaque tube présente une face (14), opposée à la face agrafée ou repliée (12), cette face opposée étant déformée pour présenter une dépression longitudinale homologue (34), et en ce que chacun des grands côtés (50) du trou (48) présente un bec (54) dirigé vers l'intérieur du trou, en sorte que les deux becs (54) viennent combler les deux espaces subsistant entre la plaque collectrice et les deux dépressions (32, 34) du tube, quel que soit le sens  nale (32), characterized in that each tube has a face (14), opposite the stapled or folded face (12), this opposite face being deformed to present a homologous longitudinal depression (34), and in that each of the long sides (50) of the hole (48) has a spout (54) directed towards the inside of the hole, so that the two spouts (54) fill the two spaces remaining between the collector plate and the two depressions (32, 34) of the tube, whatever the direction d'introduction de l'extrémité du tube.  the end of the tube. 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caracté-  2. Heat exchanger according to claim 1, character- risé en ce que la face agrafée ou repliée (12), ainsi que la face opposée (14) du tube sont généralement planes et parallèles et réunies entre elles par deux faces incurvées  risé in that the stapled or folded face (12), as well as the opposite face (14) of the tube are generally flat and parallel and joined together by two curved faces (16, 18).(16, 18). 3. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et  3. Heat exchanger according to one of claims 1 and 2, caractérisé en ce que les dépressions (32, 34) du tube (10) sont situées chacune à mi-distance de la face agrafée ou repliée (12) et de la face opposée (14), et en ce que les becs (54) du trou (48) sont formés chacun à mi-distance des  2, characterized in that the depressions (32, 34) of the tube (10) are each located halfway between the stapled or folded face (12) and the opposite face (14), and in that the nozzles ( 54) of the hole (48) are each formed midway between the grands côtés (50) du trou.long sides (50) of the hole. 4. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à  4. Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, caractérisé en ce que le tube (10) comprend une face repliée (12) obtenue par le raccordement de deux bordures (20, 22) repliées vers l'intérieur du tube pour former conjointement une entretoise qui divise le tube en deux  3, characterized in that the tube (10) comprises a folded face (12) obtained by the connection of two edges (20, 22) folded towards the inside of the tube to jointly form a spacer which divides the tube in two canaux parallèles (24, 26).parallel channels (24, 26). 5. Echangeur de chaleur selon la revendication 4, caracté-  5. Heat exchanger according to claim 4, character- risé en ce que les deux bordures (20, 22) aboutissent sur une nervure (36) formée en saillie à l'intérieur du tube et résultant de la déformation de la face opposée (14) pour  risé in that the two edges (20, 22) end on a rib (36) protruding inside the tube and resulting from the deformation of the opposite face (14) to réaliser la dépression (34).achieve depression (34). 6. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à  6. Heat exchanger according to one of claims 1 to , caractérisé en ce que la dépression (34) de la face opposée (14) du tube est obtenue par déformation sous  , characterized in that the depression (34) of the opposite face (14) of the tube is obtained by deformation under pression, de préférence par moletage.  pressure, preferably by knurling. 7. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à  7. Heat exchanger according to one of claims 1 to 6, caractérisé en ce que la dépression (32) de la face agrafée ou repliée (12) du tube ainsi que la dépression (34) de la face opposée (14) ont des sections transversales de  6, characterized in that the depression (32) of the stapled or folded face (12) of the tube as well as the depression (34) of the opposite face (14) have cross sections of forme sensiblement identique.substantially identical shape. 8. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à  8. Heat exchanger according to one of claims 1 to 7, caractérisé en ce que les becs (54) sont formés en même  7, characterized in that the spouts (54) are formed at the same temps que le trou (48) par une opération de découpe.  time the hole (48) by a cutting operation.
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