FR2799826A1 - Brazed aluminium heat exchanger, esp for motor vehicle, has finned tubes made with end collars for brazing round holes in manifold - Google Patents
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Abstract
Description
Echanqeur <U>de chaleur brasé de structure compacte, en particu-</U> <U>lier pour véhicule automobile</U> L'invention se rapporte aux échangeurs de chaleur brasés et en particulier à ceux destinés aux véhicules automobiles. Elle concerne plus particulièrement un échangeur de chaleur brasé comprenant au moins une boîte collectrice ayant une paroi munie d'ouvertures espacées, et un faisceau de tubes et d'ailettes dans lequel les extrémités des tubes débouchent dans la boîte collectrice au travers desdites ouvertures. Dans les échangeurs de chaleur connus de ce type, les extrémités des tubes sont emmanchées dans les ouvertures de la paroi de la boîte collectrice et sont ensuite brasées cette dernière pour assurer une communication étanche entre les tubes et le volume que délimite la boîte collectrice. The invention relates to brazed heat exchangers and in particular to those intended for motor vehicles. The invention relates to brazed heat exchangers of compact structure, in particular for motor vehicle </ U>. It relates more particularly to a brazed heat exchanger comprising at least one manifold having a wall provided with spaced apertures, and a bundle of tubes and fins in which the ends of the tubes open into the manifold through said openings. In the known heat exchangers of this type, the ends of the tubes are fitted into the openings of the wall of the manifold and are then brazed to the latter to ensure a sealed communication between the tubes and the volume that defines the manifold.
I1 en résulte que la paroi de la boîte collectrice, qui est munie d'ouvertures et qui forme ainsi collecteur, doit présenter une largeur supérieure à celle des tubes, ce qui augmente l'encombrement en largeur de l'échangeur de chaleur. En outre, l'assemblage d'un tel échangeur nécessite des opérations délicates pour faire pénétrer les extrémités des tubes dans les ouvertures de la ou des boîtes collectrices de l'échangeur de chaleur. As a result, the wall of the manifold, which is provided with openings and which thus forms a header, must have a width greater than that of the tubes, which increases the overall width of the heat exchanger. In addition, the assembly of such an exchanger requires delicate operations to penetrate the ends of the tubes in the openings of the collector or boxes of the heat exchanger.
Par ailleurs, du fait que les extrémités des tubes débouchent l'intérieur de la boîte collectrice, il en résulte des pertes de charges subies par le fluide qui parcourt l'échan geur de chaleur. Moreover, because the ends of the tubes open into the interior of the header, this results in pressure losses experienced by the fluid flowing through the heat exchanger.
Les échangeurs de chaleur de ce type comprennent habituelle ment des joues d'extrémité qui encadrent le faisceau et viennent ainsi protéger les ailettes d'extrémité. Ceci nécessite donc de prévoir des pièces supplémentaires assembler et complique par conséquent la réalisation l'échangeur de chaleur. Heat exchangers of this type usually include end flanges which frame the beam and thus protect the end fins. This therefore requires the provision of additional parts to assemble and therefore complicates the realization of the heat exchanger.
L'invention a notamment pour but de surmonter les inconve nients précités. The object of the invention is in particular to overcome the above-mentioned drawbacks.
Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur du type défini en introduction, dans lequel les extrémités des tubes sont pourvues chacune d'un collet périphérique propre à venir appui et à être brasé contre la paroi de la boîte collec trice, du côté extérieur, en entourant une ouverture de la paroi. It proposes for this purpose a heat exchanger of the type defined in the introduction, wherein the ends of the tubes are each provided with a clean peripheral collar to bear and be brazed against the wall of the collector box, on the outside, by surrounding an opening of the wall.
Ainsi, la liaison des tubes avec la paroi de la boîte collectrice s'effectue par l'intermédiaire des collets prévus extrémités des tubes. I1 en résulte que les tubes ne sont plus emmanchés dans les ouvertures de la boîte collectrice, comme dans la technique antérieure. Thus, the connection of the tubes with the wall of the manifold is effected by means of the collars provided ends of the tubes. As a result, the tubes are no longer fitted into the openings of the manifold as in the prior art.
De ce fait, il est possible de réaliser un échangeur de chaleur dont la boîte collectrice possède une largeur sensiblement égale à celle des tubes, permettant de gagner en compacité. Therefore, it is possible to achieve a heat exchanger whose manifold has a width substantially equal to that of the tubes, to gain compactness.
plus, les pertes de charge subies par le fluide sont diminuées et l'assemblage de l'échangeur de chaleur est simplifié. moreover, the pressure drops experienced by the fluid are reduced and the assembly of the heat exchanger is simplified.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, tubes sont de type plat et les ailettes sont des intercalai ondulés. In a preferred embodiment of the invention, the tubes are of flat type and the fins are corrugated interlayers.
De préférence, la paroi est sensiblement plane dans la région ouvertures, qui forme collecteur. Preferably, the wall is substantially flat in the aperture region, which forms a collector.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les collets presentent, avant assemblage, une forme évasée propre à être déformée en venant en appui contre la paroi de manière à épouser la forme extérieure de ladite paroi. Ceci permet de réaliser un bon contact mécanique entre le collet et la paroi avant leur assemblage par brasage. According to another characteristic of the invention, the collars have, before assembly, a flared shape adapted to be deformed by bearing against the wall so as to match the outer shape of said wall. This allows a good mechanical contact between the collar and the wall before assembly by brazing.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le faisceau comprend deux tubes d'extrémité formant joues et dont les collets respectifs sont brasés sur la paroi de la boite collectrice dans une région dépourvue d'ouverture. According to another characteristic of the invention, the bundle comprises two end tubes forming cheeks and whose respective collars are brazed to the wall of the manifold in a region devoid of opening.
Ainsi, ces tubes d'extrémité, ne sont pas parcourus par le fluide, et forment des joues, ce qui évite la nécessité d'utiliser des pièces particulières. Thus, these end tubes are not traversed by the fluid, and form cheeks, which avoids the need to use particular parts.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la ou chaque boîte collectrice est réalisée d'une seule pièce à partir d'une feuille métallique, par emboutissage et pliage ou roulage. Cela permet aussi de simplifier la fabrication de l'échangeur de chaleur. According to another characteristic of the invention, the or each collecting box is made in one piece from a metal sheet, by stamping and folding or rolling. This also simplifies the manufacture of the heat exchanger.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la ou chaque boîte collectrice comprend deux extrémités opposées propres à etre obturées par un bouchon ou un rabat. According to yet another characteristic of the invention, the or each manifold comprises two opposite ends adapted to be closed by a plug or a flap.
Dans une application préférentielle de l'invention, l'échan geur de chaleur comprend deux boîtes collectrices assemblées respectivement aux deux extrémités du faisceau, chaque tube du faisceau comprenant deux extrémités opposées munies chacune d' collet. In a preferred application of the invention, the heat exchanger comprises two collector boxes assembled respectively at the two ends of the bundle, each tube of the bundle comprising two opposite ends each provided with a collar.
De préférence, l'échangeur de chaleur de l'invention réalisé en aluminium. Preferably, the heat exchanger of the invention made of aluminum.
Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue partielle en perspective éclatee d'un échangeur de chaleur selon l'invention avant assemblage et brasage ; - la figure 2 est une vue partielle en élévation montrant une partie de l'échangeur de chaleur de la figure 1 avant assemblage d'un tube par brasage ; - la figure 3 est une vue analogue la figure 2 après brasage du tube ; et - la figure 4 est une vue en coupe correspondant à la figure 3. In the description which follows, made only by way of example, refers to the accompanying drawings, in which - Figure 1 is a partial perspective exploded view of a heat exchanger according to the invention before assembly and brazing; - Figure 2 is a partial elevational view showing a portion of the heat exchanger of Figure 1 before assembly of a tube by soldering; - Figure 3 is a view similar to Figure 2 after brazing of the tube; and - Figure 4 is a sectional view corresponding to Figure 3.
L'échangeur de chaleur de la figure 1 comprend un faisceau 10 formé d'une multiplicité de tubes 12 disposés en parallèle et d'ailettes 14 réalisées sous la forme d'intercalaires ondulés. Les tubes 12 sont des tubes plats, c'est-à-dire qu'ils comprennent deux faces planes opposées contre lesquel les viennent en appui des ondulations des ailettes 14. Les tubes 12 et les ailettes 14 sont réalisés en une matière métallique, avantageusement en aluminium et sont destinés à être brasés mutuellement. The heat exchanger of Figure 1 comprises a beam 10 formed of a plurality of tubes 12 arranged in parallel and fins 14 made in the form of corrugated inserts. The tubes 12 are flat tubes, that is to say they comprise two opposite flat faces against which they come into contact with the corrugations of the fins 14. The tubes 12 and the fins 14 are made of a metallic material, advantageously aluminum and are intended to be brazed each other.
L'échangeur de chaleur comprend en outre deux boîtes collec trices 16, encadrant le faisceau 10, dont une seule est représentée sur la figure 1. The heat exchanger further comprises two collector boxes 16 flanking the beam 10, only one of which is shown in FIG.
Cette boîte collectrice est réalisée d'une seule pièce à partir d'une feuille métallique, avantageusement en alumi nium, soit par emboutissage et pliage, soit par roulage. Dans l'exemple représenté, la boîte collectrice 16 a une section transversale de forme générale rectangulaire et elle est délimitée par une paroi conformée 18. This collecting box is made in one piece from a metal sheet, preferably aluminum, either by stamping and bending, or by rolling. In the example shown, the manifold 16 has a cross section of generally rectangular shape and is delimited by a shaped wall 18.
Au travers de cette paroi 18 sont aménagées une pluralité d'ouvertures 20 espacées les unes des autres d'une distance correspondant à l'écart respectif entre les tubes. Dans l'exemple, ces ouvertures 20 ont la forme de fentes allongées correspondant sensiblement à la section des tubes. Ces ouvertures 20 sont ménagées dans une face 22 sensiblement plane de la paroi 18 qui forme collecteur et dont la largeur est sensiblement égale à la largeur L des tubes. La boîte collectrice 16 comprend en outre une face 24 opposée la face 22 et deux grandes faces dont une seule, savoir la face 26, est visible sur la figure 1. Cette face 26 comporte une ouverture circulaire 28 permettant l'introduc tion d'une tubulure 30 d'entrée ou de sortie pour un fluide destiné à parcourir l'échangeur de chaleur. Cette tubulure 30 est brasée avec la boîte collectrice 16. Through this wall 18 are arranged a plurality of openings 20 spaced from each other by a distance corresponding to the respective spacing between the tubes. In the example, these openings 20 have the shape of elongated slots corresponding substantially to the section of the tubes. These openings 20 are formed in a substantially flat face 22 of the wall 18 which forms a collector and whose width is substantially equal to the width L of the tubes. The manifold 16 further comprises a face 24 opposite the face 22 and two large faces of which only one, namely the face 26, is visible in Figure 1. This face 26 has a circular opening 28 for the introduction of a inlet or outlet pipe 30 for a fluid for traversing the heat exchanger. This tubing 30 is brazed with the manifold 16.
La boîte collectrice 16 comporte deux extrémités ouvertes 32 et 34. L'extrémité 32 peut être obturée soit par un bouchon 36, soit encore par un rabat 38 rattaché, dans l'exemple, à la face 18. I1 en est de même pour l'extrémité 34. The manifold 16 has two open ends 32 and 34. The end 32 can be closed either by a plug 36 or by a flap 38 attached in the example to the face 18. It is the same for the end 34.
Comme on peut le voir sur la figure 1, chaque tube 12 comporte deux extrémités opposées 40 pourvues chacune d'un collet périphérique 42 propre à venir en appui et être brasé contre la paroi 18 de la boîte collectrice, du côté exté rieur, en entourant à chaque fois une ouverture 20 de cette paroi. Dans l'exemple, les collets 42 sont propres à venir en appui contre la face 22, formant collecteur, qui fait partie de la paroi 18. As can be seen in FIG. 1, each tube 12 has two opposite ends 40 each provided with a peripheral collar 42 capable of coming into abutment and being brazed against the wall 18 of the collecting box, on the external side, by surrounding each time an opening 20 of this wall. In the example, the collars 42 are fit to bear against the face 22, forming a collector, which is part of the wall 18.
Comme on peut le voir sur la figure 2, chaque collet 42 présente, avant brasage, une forme évasée propre à être déformée ultérieurement en venant en appui contre la paroi (figures 3 et 4) de manière à épouser la forme extérieure de la paroi 18. Dans l'exemple, le collet présente, avant assemblage, une forme évasée formant un angle aigu a (figure 2) par rapport à une normale génératrice du tube du faisceau. Ainsi, lorsque le collet est ensuite appliqué contre la face 22 de la paroi 18, il est déformé et vient automatiquement épouser la forme de cette paroi pour assurer un bon contact mécanique, permettant ultérieurement un bon brasage entre le collet et la boîte collectrice. As can be seen in FIG. 2, each collar 42 has, before brazing, a flared shape that can be deformed laterally by bearing against the wall (FIGS. 3 and 4) so as to match the outer shape of the wall 18 In the example, the collar has, before assembly, a flared shape forming an acute angle α (FIG. 2) with respect to a normal generatrix of the tube of the bundle. Thus, when the collar is then applied against the face 22 of the wall 18, it is deformed and automatically conform to the shape of this wall to ensure a good mechanical contact, subsequently allowing good brazing between the collar and the header.
Comme on peut le voir sur la figure 1, le faisceau comprend deux tubes d'extrémité particuliers, dont un seul (le tube 12E) est visible. Ce tube particulier constitue un "tube mort" qui n'est pas traversé par le fluide. Ce tube est identique aux autres tubes du faisceau mais ne débouche pas dans la boîte collec trice étant donné que son collet 42E vient s'appliquer contre la face 22 de la paroi 18 dans une région de cette dernière qui est dépourvue d'ouvertures. Ainsi, ce tube d'extrémité constitue une joue, ou traverse, qui encadre le faisceau. L'avantage est qu'il n'est pas nécessaire de prévoir une pièce spécifique, comme c'est le cas habituellement dans les échangeurs de chaleur de type brasé. As can be seen in Figure 1, the beam comprises two particular end tubes, only one (the tube 12E) is visible. This particular tube is a "dead tube" which is not traversed by the fluid. This tube is identical to the other tubes of the bundle but does not open into the collector box since its collar 42E is pressed against the face 22 of the wall 18 in a region of the latter which is devoid of openings. Thus, this end tube constitutes a cheek, or cross, which frames the beam. The advantage is that it is not necessary to provide a specific part, as is usually the case in brazed type heat exchangers.
Ainsi l'invention permet de réaliser un échangeur de chaleur brasé de structure compacte pouvant être obtenu avec un minimum d'opérations et un minimum de pièces. Thus, the invention makes it possible to produce a brazed heat exchanger of compact structure that can be obtained with a minimum of operations and a minimum of parts.
L'échangeur de chaleur est avant tout destiné aux véhicules automobiles et peut constituer par exemple un radiateur de refroidissement du moteur du véhicule, un radiateur de chauffage de l'habitacle du véhicule, ou encore un condenseur ou évaporateur d'un circuit de climatisation.The heat exchanger is primarily intended for motor vehicles and may be for example a vehicle engine cooling radiator, a heating radiator of the passenger compartment of the vehicle, or a condenser or evaporator of an air conditioning circuit.
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| FR9912075A FR2799826B1 (en) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | HEAT EXCHANGER WITH COMPACT STRUCTURE, PARTICULARLY FOR A MOTOR VEHICLE |
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Cited By (1)
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- 1999-09-28 FR FR9912075A patent/FR2799826B1/en not_active Expired - Fee Related
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