FR2799824A1 - Flat multi-channel tube for heat exchanger esp in motor vehicle has outer surface grooved in line with partitions to give even wall thickness - Google Patents
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Abstract
Description
<U>Tube plat</U> multi-canaux <U>pour échangeur de chaleur, notamment</U> <U>de véhicule automobile</U> L'invention se rapporte aux échangeurs de chaleur, notamment de véhicule automobile. <U> Flat tube </ U> multi-channel <U> for heat exchanger, especially </ U> <U> of a motor vehicle </ U> The invention relates to heat exchangers, especially motor vehicles.
Elle concerne plus particulièrement un tube plat pour échangeur de chaleur, comprenant deux parois principales opposées rattachées entre elles par deux parois d'extremité et par des parois de séparation pour délimiter des canaux parallèles de circulation d'un fluide. It relates more particularly to a flat tube for heat exchanger, comprising two opposite main walls interconnected by two end walls and by partition walls for delimiting parallel channels of circulation of a fluid.
Il connu d'assembler en parallèle une multiplicité de tubes plats de ce genre pour former un faisceau, comprenant en outre des ailettes, propre à faire partie d'un échangeur de chaleur. He known to assemble in parallel a multiplicity of flat tubes of this kind to form a beam, further comprising fins, suitable to be part of a heat exchanger.
Les canaux des tubes plats sont alors parcourus par un fluide qui echange de la chaleur avec un autre fluide, généralement un flux d'air, qui circule autour du faisceau. The channels of the flat tubes are then traversed by a fluid that exchanges heat with another fluid, usually a flow of air, which circulates around the beam.
Un échangeur de chaleur constitue le plus souvent un condenseur, un évaporateur ou un refroidisseur pour une installation de climatisation de véhicule automobile. ce cas, tubes de l'échangeur sont parcourus par un fluide réfrigérant qui échange de la chaleur avec un flux d'air balayant le faisceau de tubes. A heat exchanger is most often a condenser, an evaporator or a cooler for a motor vehicle air conditioning installation. In this case, the exchanger tubes are traversed by a refrigerant fluid that exchanges heat with a flow of air sweeping the tube bundle.
Les tubes plats connus utilisés dans les échangeurs de chaleur de ce genre comprennent habituellement deux parois principales planes et lisses auxquelles se rattachent perpendiculairement les parois d'extrémité et les parois de séparation (formant cloisons), si bien que les canaux ainsi délimités ont une section générale soit rectangulaire, soit cylindrique. The known flat tubes used in heat exchangers of this kind usually comprise two flat and smooth main walls to which the end walls and partition walls (perpendicularly) are attached perpendicularly, so that the channels thus delimited have a cross-section. generally rectangular or cylindrical.
La Demanderesse s'est posé le problème d'améliorer les échanges thermiques et donc les performances des tubes plats. Elle a constaté en effet que les tubes utilisés actuellement comportent des faces extérieures planes et lisses ne permettent pas d'optimiser les échanges thermiques. The Applicant has posed the problem of improving the heat exchange and therefore the performance of the flat tubes. It has found that the tubes currently used have flat and smooth outer faces do not optimize heat exchanges.
invention vise à apporter une solution à ce problème Elle propose en conséquence un tube plat du type défini précédemment, dans lequel chacune des parois principales com prend des rainures aménagées du côté extérieur du tube et dans les régions de rattachement aux parois de séparation en s étendant parallèlement â la direction longitudinale du tube, en sorte que chacun des canaux est entouré une paroi d'épaisseur sensiblement constante. The invention proposes to provide a solution to this problem. It therefore proposes a flat tube of the type defined above, in which each of the main walls comprises grooves formed on the outside of the tube and in the regions of attachment to the partition walls extending parallel to the longitudinal direction of the tube, so that each of the channels is surrounded by a wall of substantially constant thickness.
fait de la présence de ces rainures, on supprime une accumulation de matière susceptible de nuire aux echanges thermiques, spécialement dans les régions des canaux qui sont adjacentes aux régions de rattachement précitées. Because of the presence of these grooves, an accumulation of material is eliminated which may be detrimental to the heat exchanges, especially in the regions of the channels which are adjacent to the abovementioned attachment regions.
Grâce à ces rainures, le profil extérieur du tube correspond sensiblement au profil intérieur des canaux, ce qui permet d'optimiser les échanges thermiques qui se font au travers parois du tube. Thanks to these grooves, the outer profile of the tube substantially corresponds to the inner profile of the channels, which optimizes the heat exchange that is through the walls of the tube.
a été constaté que la présence de ces rainures forme des irrégularités du côté extérieur du tube qui rompent la couche limite dynamique et également la couche limite thermique. Dans une première forme de réalisation de l'invention, les parois principales, les parois d'extrémité et les parois de séparation sont sensiblement planes et délimitent des canaux de section rectangulaire, tandis que les rainures ont chacune une section en forme de V. Cette section possède avantageuse ment un angle d'ouverture d'environ 90 . It has been found that the presence of these grooves forms irregularities on the outside of the tube which break the dynamic boundary layer and also the thermal boundary layer. In a first embodiment of the invention, the main walls, the end walls and the partition walls are substantially planar and delimit rectangular section channels, while the grooves each have a V-shaped section. Advantageously, the section has an opening angle of about 90.
Dans une deuxième forme de réalisation de l'invention, les parois principales, les parois d'extrémité et les parois de séparation ont une forme ondulée ou incurvée et délimitent canaux de section ovale, tandis que les rainures ont chacune une section en forme de V à ailes incurvées. In a second embodiment of the invention, the main walls, the end walls and the partition walls have a wavy or curved shape and define channels of oval section, while the grooves each have a V-shaped section. with curved wings.
Le tube plat de l'invention est avantageusement obtenu par extrusion. I1 est formé de préférence dans une matiere métallique, en particulier à base d'aluminium. The flat tube of the invention is advantageously obtained by extrusion. It is preferably formed in a metal material, in particular based on aluminum.
Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant une multiplicité de tube plats tels définis précédemment. In another aspect, the invention relates to a heat exchanger comprising a multiplicity of flat tubes as defined above.
Un tel échangeur de chaleur peut être réalisé notamment sous la forme d'un condenseur, d'un évaporateur ou d'un refroidis seur, en particulier pour une installation de climatisation de véhicule automobile. Such a heat exchanger can be produced in particular in the form of a condenser, an evaporator or a cooler, in particular for an air-conditioning installation of a motor vehicle.
Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exem ple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en élévation d'un échangeur de chaleur comprenant une multiplicité de tubes plats selon l'invention ; - la figure 2 est une vue d'extrémité, à échelle agrandie, d'un tube plat de l'échangeur de chaleur de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue d'extrémité d'un autre tube plat selon l'invention. In the following description, which is made solely by way of example, reference is made to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is an elevational view of a heat exchanger comprising a plurality of flat tubes according to the invention; FIG. 2 is an end view, on an enlarged scale, of a flat tube of the heat exchanger of FIG. 1; and - Figure 3 is an end view of another flat tube according to the invention.
On se réfère d'abord à la figure 1 qui montre un échangeur de chaleur comprenant un faisceau 10 formé d'une multiplicité de tubes plats 12 disposés en parallèle et d'intercalaires ondulés 14, ou ailettes, disposés entre les tubes 12. Le faisceau 10 est relié à deux boîtes collectrices 16 et 18, la boîte collectrice 16 étant pourvue d'une tubulure d'entrée 20 et d'une tubulure de sortie 22. Referring first to Figure 1 which shows a heat exchanger comprising a beam 10 formed of a plurality of flat tubes 12 arranged in parallel and corrugated inserts 14, or fins, disposed between the tubes 12. The beam 10 is connected to two manifolds 16 and 18, the manifold 16 being provided with an inlet manifold 20 and an outlet manifold 22.
Ainsi, un fluide F1 (par exemple un fluide réfrigérant) pénètre dans la boîte collectrice 16 par la tubulure 20, gagne ensuite la boîte collectrice 18 et retourne ensuite vers la boite collectrice 16 suivant une circulation en deux nappes. Le fluide Fl quitte ensuite l'échangeur de chaleur par tubulure 22. Le fluide F1 échange de la chaleur avec un fluide F2, ici un flux d'air, qui balaye faisceau 10. Un échangeur de chaleur peut constituer ainsi soit un condenseur, soit un évaporateur, soit un refroidisseur pour une installation de climatisation de véhicule automobile. On se réfère maintenant à la figure 2 pour décrire un premier profil d'un tube 12 selon l'invention. Thus, a fluid F1 (for example a refrigerant) enters the manifold 16 through the manifold 20, then gains the manifold 18 and then returns to the manifold 16 following a flow in two layers. The fluid F1 then leaves the heat exchanger by tubing 22. The fluid F1 exchanges heat with a fluid F2, here a stream of air, which scans beam 10. A heat exchanger can thus be either a condenser or an evaporator, a cooler for an air conditioning system of a motor vehicle. Referring now to Figure 2 to describe a first profile of a tube 12 according to the invention.
Dans cette forme de réalisation, le tube comprend deux parois principales 24 opposées et parallèles qui sont rattachées entre elles par deux parois d'extrémité 26 et par des parois de séparation 28 encore appelées cloisons. Les parois 26 et 28 sont également planes et se rattachent perpendiculairement aux deux parois principales 26. Les parois 24, 26 et 28 précitées délimitent ainsi une pluralité de canaux intérieurs et parallèles 30, dans l'exemple au nombre de six, pour la circulation du fluide F1. Dans la forme de réalisation représentée, les canaux 30 ont une section rectangulaire. In this embodiment, the tube comprises two opposite and parallel main walls 24 which are interconnected by two end walls 26 and by partition walls 28 also called partitions. The walls 26 and 28 are also flat and are attached perpendicularly to the two main walls 26. The walls 24, 26 and 28 above thus delimit a plurality of internal and parallel channels 30, in the example of six, for the circulation of the F1 fluid. In the embodiment shown, the channels 30 have a rectangular section.
On notera que les deux parois principales 24 ont une épais seur el et que les parois d'extrémité 26, ainsi que les parois de séparation 28 ont une épaisseur e2, les épaisseurs el et étant de préférence sensiblement égales. It will be noted that the two main walls 24 have a thickness el and that the end walls 26, as well as the partition walls 28 have a thickness e2, the thicknesses e1 and preferably being substantially equal.
Les parois principales 24 se rattachent aux parois de séparation 28 dans des régions de rattachement 32 qui normalement forment un amas de matière, donc un surcroît d'épaisseur de matière, nuisant à un bon échange thermique entre fluide F1 qui circule dans les canaux 30 et le fluide F2 qui circule à l'extérieur des tubes pour les balayer. Pour éviter cet inconvénient, le tube de l'invention comprend des rainures 34 aménagées du côté extérieur du tube et dans les régions de rattachement 32. Ces rainures 'étendent parallèlement à la direction longitudinale du tube c'est-à- dire parallèlement à la direction des canaux. The main walls 24 are attached to the partition walls 28 in attachment regions 32 which normally form a mass of material, therefore an increase in material thickness, detracting from a good heat exchange between F1 fluid which circulates in the channels 30 and the fluid F2 which circulates outside the tubes to scan them. To avoid this drawback, the tube of the invention comprises grooves 34 arranged on the outside of the tube and in the attachment regions 32. These grooves' extend parallel to the longitudinal direction of the tube, that is to say parallel to the direction of the canals.
Chacune des rainures 34 a ici une section en forme de V délimitée par deux faces sensiblement planes 36 formant entre elles un angle A qui, dans l'exemple est égal à environ 90 . Each of the grooves 34 here has a V-shaped section delimited by two substantially flat faces 36 forming between them an angle A which in the example is equal to about 90.
rainures sont aménagées de telle sorte que le fond de chacune d'elles se situe à une distance e3 du ou des canaux adjacents. Cette distance e3 est inférieure à el ou e2, mais doit être néanmoins suffisamment épaisse pour ne pas compro mettre la résistance du tube. grooves are arranged so that the bottom of each of them is at a distance e3 of the adjacent channel or channels. This distance e3 is smaller than el or e2, but must nevertheless be sufficiently thick not to compromise the resistance of the tube.
rainures forment ainsi des irrégularités, si bien que le profil externe du tube possède une forme sensiblement homologue du profil intérieur des canaux. I1 en résulte une amelioration des échanges thermiques et donc des performances de l'échangeur de chaleur. Les irrégularités précitées permettent de rompre la couche limite dynamique et également la couche limite thermique. grooves thus form irregularities, so that the outer profile of the tube has a shape substantially homologous to the inner profile of the channels. This results in an improvement of heat exchange and therefore the performance of the heat exchanger. The aforementioned irregularities make it possible to break the dynamic boundary layer and also the thermal boundary layer.
On se réfère maintenant à la figure 3 qui montre une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle les éléments correspondant à ceux du tube de la figure 2 sont désignés sous les mêmes références numériques augmentées de 100. Reference is now made to FIG. 3 which shows another embodiment of the invention in which the elements corresponding to those of the tube of FIG. 2 are designated under the same numerical references increased by 100.
Les parois principales 124, les parois d'extrémité 126 et les parois de séparation 128 ont ici une forme ondulée ou incurvée pour délimiter des canaux 130 de section ovale. Ces parois ont sensiblement la même épaisseur et le profil du tube s'apparente ainsi à celui d'une multiplicité de tubes ovales s'intersectant entre eux. Les parois principales 124 comportent ainsi des rainures 134 ayant une section sensible ment en forme de V présentant des ailes incurvées 136 (du type ailes d'oiseau). Ces rainures sont situées dans les régions de rattachement 132 entre les parois principales 124 et les parois de séparation 128. The main walls 124, the end walls 126 and the partition walls 128 here have an undulating or curved shape to define channels 130 of oval section. These walls have substantially the same thickness and the profile of the tube is thus similar to that of a multiplicity of oval tubes intersecting with each other. The main walls 124 thus have grooves 134 having a substantially V-shaped section with curved wings 136 (of the bird wings type). These grooves are located in the attachment regions 132 between the main walls 124 and the partition walls 128.
Dans l'exemple, chacun des canaux 130 est entouré par une paroi ayant une épaisseur e sensiblement constante. In the example, each of the channels 130 is surrounded by a wall having a substantially constant thickness e.
Les tubes plats selon l'invention sont obtenus avantageuse ment par extrusion en utilisant une filière de forme appro priée. The flat tubes according to the invention are advantageously obtained by extrusion using a die of appropriate shape.
Ces tubes sont formés de préférence dans une matière métalli que, en particulier à base d'aluminium. Ils peuvent ainsi être brasés aux intercalaires ondulés pour former un faisceau brasé, lequel peut être lui-même brasé aux boîtes collectri ces 16 et 18 (figure 1). These tubes are preferably formed of a metallic material, in particular based on aluminum. They can thus be brazed to corrugated dividers to form a brazed beam, which can itself be soldered to collector boxes 16 and 18 (Figure 1).
Dans une forme de réalisation préférée, ces tubes plats sont agencés pour former un faisceau d'un échangeur de chaleur de véhicule automobile, en particulier d'un condenseur, d'un évaporateur ou d'un refroidisseur d'une installation climatisation. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes réalisation décrites précédemment à titre d'exemples et peut s étendre à d'autres variantes. In a preferred embodiment, these flat tubes are arranged to form a beam of a motor vehicle heat exchanger, in particular a condenser, an evaporator or a cooler of an air-conditioning system. Of course, the invention is not limited to the embodiments described above as examples and can be extended to other variants.
Ainsi, on comprendra que les profils des tubes sont suscepti bles de nombreuses variantes de réalisation en ce qui concerne notamment la section et le nombre des canaux, de meure que la forme extérieure du tube plat, pourvu qu'il comporte des rainures comme décrit précédemment. Thus, it will be understood that the profiles of the tubes are susceptible to numerous variants with regard to the section and the number of channels in particular, since the outer shape of the flat tube, provided that it includes grooves as described above. .
De même, l'invention peut s'appliquer à d'autres types d'échangeurs que ceux décrits précédemment.Similarly, the invention can be applied to other types of exchangers than those described above.
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| FR2799824B1 (en) | 2002-03-22 |
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