FR2878319A1 - Mecanisme de reduction de contrainte thermique pour ecahngeurs de chaleur du type a combinaison - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un échangeur de chaleur pour fluides multiples et un procédé pour sa réalisation. Une partie coupée (32) est réalisée dans un collecteur allongé (12) en un emplacement situé entre deux chicanes (26, 28) de ce collecteur allongé (12). Au moins la plus grande partie de la section transversale du collecteur allongé (12) est enlevée au niveau de la partie coupée (32) afin de permettre au deux parties (22, 24) du collecteur de se séparer l'une de l'autre ou sous l'effet de cycles thermiques lors du fonctionnement.Domaine d'application : échangeurs de chaleur tels que radiateurs pour véhicules, etc.
Description
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DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne des échangeurs de chaleur, et plus particulièrement des échangeurs de chaleur du type à combinaison dans lequel des échangeurs de chaleur pour deux ou plus de deux fluides se partagent un manifold ou collecteur commun, et, dans des applications plus particulières, des échangeurs de chaleur tels que ceux utilisés dans des systèmes de véhicule, tels que des automobiles, des autocars, des camions, etc. CONTEXTE DE L'INVENTION Il est connu de former un échangeur de chaleur du type dit "à combinaison" ou "combo" en incorporant une ou plusieurs chicanes dans chacun des manifolds ou collecteurs de l'échangeur de chaleur afin de diviser l'intérieur de chacun des collecteurs en au moins une première section pour un premier fluide de travail et une seconde section pour un second fluide de travail, chacun des fluides de travail étant dirigé dans les tubes respectifs d'échange de chaleur qui sont raccordés aux sections respectives des manifolds communs. Bien que de telles constructions puissent convenir pour leurs buts prévus, des problèmes peuvent apparaître lorsqu'il y a de grandes différences de température entre les différents fluides de travail dans chaque section du manifold commun, en particulier pour des constructions où les coeurs ou tubes pour chacun des fluides de travail sont assemblés dans le même plan, telles que, par exemple, des constructions à écoulements parallèles. Il existe donc un besoin continuel de perfectionner les échangeurs de chaleur de type combo.
SOMMAIRE DE L'INVENTION
L'invention réduit la contrainte imposée aux tubes de coeurs d'un échangeur de chaleur en sectionnant ou sectionnant partiellement l'un des collecteurs communs, ou les deux collecteurs communs, dans un échangeur de chaleur du type à combinaison. L'invention permet aussi d'assembler l'échangeur de chaleur en utilisant des procédés 2878319 2 classiques. L'invention offre les possibilités de couper les collecteurs pendant ou après l'assemblage du coeur, ou après le brasage. La coupe peut être réalisée par divers procédés tels que le sciage ou le poinçonnage.
L'option de coupe ou sectionnement partiel du collecteur permet d'installer l'échangeur de chaleur intact dans un système, et permet aux sections du collecteur de s'écarter au cours d'événements thermiques dans le véhicule. Par conséquent, la coupe partielle des collecteurs peut être réalisée avant l'assemblage des coeurs, et la coupe finale peut être réalisée pendant ou après l'assemblage des coeurs.
Conformément à une forme de l'invention, un échangeur de chaleur à fluides multiples est proposé pour transmettre de la chaleur entre un premier fluide et un fluide commun dans une partie de l'échangeur de chaleur et entre le second fluide et un fluide commun dans une seconde partie de l'échangeur de chaleur. L'échangeur de chaleur comprend des première et seconde conduites allongées de collecteur, des première et seconde sections de coeur et une paire de chicanes dans la première conduite de collecteur. La première conduite allongée de collecteur présente plusieurs ouvertures de réception de tubes espacées sur une longueur de la première conduite de collecteur. La seconde conduite allongée de collecteur présente plusieurs ouvertures de réception de tubes espacées sur une longueur de la seconde conduite de collecteur. La première section de coeur comprend plusieurs tubes parallèles, espacés, chacun des tubes ayant une première extrémité et une seconde extrémité, la première extrémité étant reçue dans l'une, correspondante, des ouvertures de réception de tubes de la première conduite de collecteur et la seconde extrémité étant reçue dans l'une, correspondante, des ouvertures de réception de tubes de la seconde conduite de collecteur afin de diriger le premier fluide entre les première et seconde conduites de collecteur en passant à l'intérieur du 2878319 3 tube. La seconde section de coeur comporte plusieurs tubes parallèles, espacés, chacun des tubes ayant une première extrémité et une seconde extrémité, la première extrémité étant reçue, dans l'une correspondante, des ouvertures de réception de tubes de la première conduite de collecteur et la seconde extrémité étant reçue dans l'une, correspondante des ouvertures de réception de tubes de la seconde conduite de collecteur afin de diriger le second fluide entre les première et seconde conduites de collecteur en passant à l'intérieur du tube. Le second coeur est espacé du premier coeur sur les longueurs des première et seconde conduites de collecteur. La paire de chicanes est placée dans la première conduite de collecteur en un emplacement situé entre les premier et second c urs afin de diviser l'intérieur de la première conduite de collecteur en un premier manifold à fluide pour le premier fluide et un second manifold à fluide pour le second fluide. La première conduite de collecteur comprend une partie coupée située entre les deux chicanes, la partie coupée ayant au moins la majeure partie de la section transversale de la conduite de collecteur enlevée en comparaison avec les sections transversales immédiatement adjacentes de la première conduite de collecteur.
Selon une caractéristique, la partie coupée est dimensionnée de façon qu'une partie restante quelconque de la section transversale de la première conduite de collecteur au niveau de la partie coupée soit rompue sous l'effet de cycles thermiques de l'échangeur de chaleur pendant le fonctionnement de l'échangeur de chaleur.
Selon une caractéristique, toutes les sections transversales de la première conduite de collecteur ont été enlevées dans la partie coupée, afin que la première conduite de collecteur soit divisée en deux pièces non reliées.
Conformément à une caractéristique, une première ouverture pour tubes de la première conduite de collecteur est située à la partie coupée.
Selon une autre caractéristique, la première des 5 ouvertures pour tubes de la première conduite de collecteur ne reçoit pas d'extrémité de tube.
Conformément à une autre caractéristique, la partie coupée est définie par au moins un trait de scie s'étendant à travers une partie de la conduite de collecteur à l'extérieur de la première des ouvertures pour tubes.
Selon une autre caractéristique, la partie coupée est définie par un trait de scie s'étendant à travers un côté de la conduite de collecteur immédiatement opposé à la première des ouvertures pour tubes.
Conformément à une autre caractéristique, la partie coupée est définie par un trait de scie s'étendant à travers la première des ouvertures pour tubes.
Selon une caractéristique, la partie coupée est définie par une paire de traits de scie s'étendant à travers des côtés respectifs opposés de la première conduite de collecteur.
Conformément à une caractéristique, la partie coupée est caractérisée par l'absence de l'une quelconque des ouvertures pour tubes.
Selon une caractéristique, il y a une ailette en serpentin s'étendant entre les premier et second coeurs et reliée à ces deux premier et second c urs.
Selon une caractéristique, l'échangeur de chaleur comprend une autre paire de chicanes situées dans la seconde conduite de collecteur en un emplacement se trouvant entre les premier et second c urs afin de diviser l'intérieur de la seconde conduite de collecteur en un premier manifold à fluide pour le premier fluide et un second manifold à fluide pour le second fluide, la seconde conduite de collecteur comprenant une seconde partie coupée située entre l'autre paire de chicanes, la seconde partie 2878319 5 coupée ayant au moins la plus grande partie d'une section transversale de la conduite de collecteur enlevée en comparaison avec les sections transversales immédiatement adjacentes de la première conduite de collecteur.
Conformément à une caractéristique de l'invention, il est proposé un procédé pour réaliser un échangeur de chaleur à fluides multiples destiné à transmettre de la chaleur entre un premier fluide et un fluide commun dans une partie de l'échangeur de chaleur et entre un second fluide et le fluide commun dans une seconde partie de l'échangeur de chaleur. Le procédé comprend les étapes qui consistent.
a) à pourvoir un échangeur de chaleur de première et seconde sections de coeur à écoulements parallèles s'étendant entre deux tubes allongés de collecteurs, chacun des tubes ayant un premier manifold à fluide pour la première section de coeur et un second fluide pour la seconde section de coeur; b) à réaliser une partie coupée dans un premier des collecteurs allongés en un emplacement situé entre les premier et second manifolds, la partie coupée ayant au moins une partie du collecteur reliant les premier et second manifolds du collecteur; c) à soumettre à ces cycles thermiques l'échangeur de chaleur pour rompre la partie au moins du premier des collecteurs allongés afin que les premier et second manifolds du collecteur ne soient plus reliés au niveau de la partie coupée.
Selon une caractéristique, l'étape b) comprend la réalisation de la partie coupée après que les premier et second coeurs ont été assemblés et brasés l'un à l'autre avec la paire de collecteurs allongés.
Selon une autre caractéristique, l'étape b) comprend la production de la partie coupée avant que les premier et second coeurs soient assemblés et brasés l'un à l'autre avec la paire de collecteurs allongés.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Les figures 1 à 5B sont des vues d'un échangeur de chaleur de type combo comprenant un mécanisme de décharge thermique matérialisant la présente invention; et les figures 6A à 11C sont des vues d'autres formes de réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE LA FORME PREFEREE DE REALISATION
La figure 1 montre une partie d'un refroidisseur à combinaison matérialisant un échangeur de chaleur à fluides multiples de la présente invention. Le refroidisseur 10 de type combo comprend un manifold ou collecteur commun 12 sous la forme d'un tube essentiellement cylindrique qui est percé d'encoches 14 pour tube destinées à recevoir les tubes aplatis 16 et 18 de l'échangeur de chaleur, respectivement, qui dirigent leurs premier et second fluides respectifs d'échange de chaleur dans l'échangeur de chaleur combo 10 afin que de la chaleur puisse être transmise entre les premier et deuxième fluides de travail à un troisième fluide, habituellement de l'air, qui s'écoule sur l'extérieur des tubes 16, 18 et passe à travers plusieurs ailettes 20 en serpentin qui sont positionnées entre des paires adjacentes des tubes 16 et 18. Le manifold 12 comprend une première section 22 pour le premier fluide et une seconde section 24 pour le second fluide, les première et seconde sections étant séparées par une paire de chicanes 26 et 28 qui ont été insérées dans des fentes 30 pour chicanes coupées dans le manifold 12, et brasées en place pendant l'opération commune de brasage qui brase ensemble la totalité des tubes 16, 18, des ailettes 20 et des collecteurs 12. Un trait de scie 32 est situé entre les chicanes 26 et 28 à l'emplacement d'une encoche percée 14A pour tube. La coupe 32 est réalisée après que la partie restante de l'échangeur de chaleur 10 a été assemblée et brasée ensemble. Ce trait de scie 32 est en outre illustré sur les figures 5A et 5B, et l'échangeur de chaleur entier est représenté sur les figures 2 à 4. Comme on le voit le mieux sur la figure 2, dans certaines applications, il peut être souhaitable de ne réaliser le trait de scie 32 que dans l'un des collecteurs 12.
Les figures 6A et 6B, 7A et 7B, 8A et 8B, 9A et 9B, 5 10A et 10B et 11A à 11C montrent d'autres formes de réalisation du trait de scie des figures 1 à 5B.
Plus particulièrement, les figures 6A et 6B montrent une autre forme de réalisation dans laquelle un trait de scie partiel 34 s'étend depuis le côté du manifold 12 opposé aux encoches 14 pour tube afin de laisser une paire de pattes 36 de liaison qui s'étendent entre l'encoche 14A pour tube et le trait de scie 34.
Les figures 7A et 7B montrent une autre forme de réalisation dans laquelle un tràit de scie partiel 38 est réalisé sur le même côté du manifold que les encoches 14A pour tube afin de laisser une patte circonférentielle 40 de liaison sur le côté du manifold 12 opposé à celui des encoches 14 pour tube.
Les figures 8A et 8B montrent une forme de réalisation optimale dans laquelle le manifold 12 présente une paire de traits de scie 42 et 44 qui sont réalisés de chaque côté du manifold à proximité immédiate de l'encoche percée 14A pour tube et s'étendent sur toute la distance menant dans l'encoche 14A afin d'enlever la totalité de la matière à l'exception d'une patte circonférentielle 46 de liaison sur le côté opposé du manifold 12 par rapport aux encoches 14 pour tube.
Les figures 9A et 9B montrent une forme de réalisation facultative dans laquelle le manifold 12 ne présente pas d'encoche percée 14A pour tube à l'emplacement situé entre les chicanes 26 et 28, mais présente une encoche 48 pour chicane qui est du même type que les encoches 30 utilisées pour les chicanes 26 et 28, et qui laisse une paire de pattes 50 de liaison de chaque côté du manifold 12.
Les figures 10A et 10B montrent une autre forme de réalisation similaire à celle des figures 9A et 9B, mais où le manifold 12 présente une encoche percée 14A pour tube à l'emplacement de l'encoche coupée 48 pour chicane.
Les figures 11A, 11B et 11C montrent encore une autre variante de forme de réalisation dans laquelle le manifold 12 présente des encoches percées 14A pour tube et a des traits de scie 52 de chaque côté similairement à la forme de réalisation des figures 8A et 8B, mais les traits de scie 52 ne s'étendent pas jusque dans l'encoche 14A pour tube, laissant ainsi la patte 46 de liaison et une paire de pattes latérales 54.
Pour chacune des formes de réalisation précédentes qui comprennent une ou plusieurs pattes de liaison, l'échangeur de chaleur 10 peut être installé intact, c'est-à-dire avec les première et seconde sections 22 et 24 reliées l'une à l'autre par les pattes de liaison, puis les sections 22 et 24 de collecteur peuvent être séparées en cours de fonctionnement sous l'effet des contraintes thermiques qui provoquent une rupture de la structure des pattes de liaison.
Il convient de noter que les tubes 16, et avantageusement les ailettes associées 20, définissent une section de coeur 60 pour le refroidisseur 10, et que les tubes 18, et avantageusement les ailettes associées 20, définissent une autre section de coeur 62 pour le refroidisseur combo 10. Il convient également de noter que les traits de scie 32, 34, 38, 42, 44, 52 et les encoches coupées 48 pour chicanes de chacune des formes de réalisation précédentes définissent une partie coupée 64 dans le manifold correspondant de la forme de réalisation qui se trouve entre les deux chicanes 26 et 28. On peut également voir sur les figures que, pour chacune des formes de réalisation décrites précédemment, au moins la plus grande partie de la section transversale du collecteur 12 a été enlevée au niveau de la partie coupée 64 en comparaison avec les sections transversales immédiatement adjacentes du collecteur 12.
Alors que les formes de réalisation ci-dessus ont été représentées pour un refroidisseur à combinaison dans lequel le manifold commun ne comporte que des première et seconde sections, l'invention peut s'avérer utile dans des applications où il y a plus de deux sections dans le manifold commun 12 et, par conséquent, plus de deux des traits de scie 32, ou leurs variantes de formes de réalisation, dans chacun des manifolds 12.
Claims (15)
1. Echangeur de chaleur pour fluides multiples destiné à transmettre de la chaleur entre un premier fluide et un fluide commun dans une partie de l'échangeur de chaleur et entre un second fluide et le fluide commun dans une seconde partie de l'échangeur de chaleur, l'échangeur de chaleur comportant: une première conduite allongée de collecteur (12) ayant plusieurs ouvertures de réception (14) de tubes (16) espacées sur une longueur de la première conduite de collecteur (22) ; une seconde conduite allongée de collecteur (12) ayant plusieurs ouvertures de réception (14) de tubes (18) espacées sur une longueur de la seconde conduite de collecteur (12) ; une première section de coeur (60) comportant plusieurs tubes (16) parallèles, espacés, chacun des tubes (16) ayant une première extrémité et une seconde extrémité, la première extrémité étant reçue dans l'une, correspondante, des ouvertures de réception (14) de tubes de la première conduite de collecteur (12) et la seconde extrémité étant reçue dans l'une, correspondante, des ouvertures de réception (14) de tubes de la seconde conduite de collecteur (12) afin de diriger le premier fluide entre les première et seconde conduites de collecteur (12) en passant à l'intérieur du tube (16) ; une seconde section de coeur (62) comportant plusieurs tubes (18) espacés, parallèles, chacun des tubes ayant une première extrémité et une seconde extrémité, la première extrémité étant reçue dans l'une, correspondante, des ouvertures de réception (14) de tubes de la première conduite de collecteur (12) et la seconde extrémité étant reçue dans l'une, correspondante, des ouvertures de réception de tubes de la seconde conduite de collecteur (12) afin de diriger le second fluide entre les première et seconde conduites de collecteur (12) en passant à l'intérieur du tube (18), le second c ur (62) étant espacé du premier c ur (60) sur les longueurs des première et seconde conduites de collecteur (12); et une paire de chicanes (26, 28) situées dans la première conduite de collecteur (12) en un emplacement se trouvant entre les premier et second coeurs (60, 62) afin de diviser l'intérieur de la première conduite de collecteur (12) en un premier manifold à fluide (22) pour le premier fluide et un second manifold à fluide (24) pour le second fluide, la première conduite de collecteur (12) comprenant une partie coupée (32) située entre les deux chicanes (26, 28), la partie coupée (32) ayant au moins la plus grande partie d'une section transversale de la conduite de collecteur (12) enlevée en comparaison avec les sections transversales immédiatement adjacentes de la première conduite de collecteur (12).
2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, dans lequel la partie coupée (32) est dimensionnée de façon que toute partie restante de la section transversale de la première conduite de collecteur (12) au niveau de la partie coupée (30) soit rompue sous l'effet de cycles thermiques de l'échangeur de chaleur pendant le fonctionnement de l'échangeur de chaleur.
3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, dans lequel toute la section transversale de la première conduite de collecteur (12) a été enlevée dans la partie coupée (32), afin que la première conduite de collecteur (12) soit séparée en deux pièces non reliées.
4. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, dans lequel une première (14A) des ouvertures (14) pour tubes (16, 18) de la première conduite de collecteur (12) est située au niveau de la partie coupée (32).
5. Echangeur de chaleur selon la revendication 4, dans lequel la première (14A) des ouvertures pour(14) tubes (16, 18) de la première conduite de collecteur (12) ne reçoit pas d'extrémité de tube (16, 18).
6. Echangeur de chaleur selon la revendication 4, dans lequel la partie coupée est définie par au moins un trait de scie (32) s'étendant à travers une partie de la conduite de collecteur (12) à l'extérieur de la première (14A) des ouvertures pour tubes (16, 18).
7. Echangeur de chaleur selon la revendication 4, dans lequel la partie coupée est définie par un trait de scie (34) s'étendant à travers un côté de la conduite de collecteur (12) immédiatement opposé à la première (14A) des ouvertures pour tubes.
8. Echangeur de chaleur selon la revendication 4, dans lequel la partie coupée est définie par un trait de scie (38) s'étendant à travers la première (14A) des ouvertures pour tubes (16, 18).
9. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, dans lequel la partie coupée est définie par une paire de traits de scie (42, 44) s'étendant à travers des côtés opposés respectifs de la première conduite de collecteur (12
10. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, dans lequel la partie coupée est caractérisée par l'absence de toutes ouvertures pour tubes (16, 18).
11. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, dans lequel il y a une ailette (20) en serpentin s'étendant entre les premier et second coeurs (60, 62) et reliée à ces deux premier et second c urs (60, 62).
12. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, comportant en outre une autre paire de chicanes (26, 28) situées dans la seconde conduite de collecteur (12) en un emplacement se trouvant entre les premier et second coeurs (60, 62) afin de diviser l'intérieur de la seconde conduite de collecteur (12) en un premier manifold à fluide (22) pour le premier fluide et un second manifold à fluide (24) pour le second fluide, la seconde conduite de collecteur (12) comprenant une seconde partie coupée située entre l'autre paire de chicanes (26, 28), la seconde partie coupée ayant au moins une plus grande partie de la section transversale de la conduite de collecteur enlevée en comparaison avec les sections transversales immédiatement adjacentes de la seconde conduite de collecteur.
13. Procédé de réalisation d'un échangeur de chaleur à fluides multiples pour transmettre de la chaleur entre un premier fluide et un fluide commun dans une partie de l'échangeur de chaleur et entre un second fluide et le fluide commun dans une seconde partie de l'échangeur de chaleur, le procédé comprenant les étapes qui consistent: a) à pourvoir un échangeur de chaleur de première et seconde sections de c ur (60, 62) à écoulements parallèles s'étendant entre deux tubes de collecteurs allongés (12), chacun des tubes (12) ayant un premier manifold à fluide (22) pour la première section de coeur (60) et un second manifold à fluide (24) pour la seconde section de c ur (62); b) à réaliser une partie coupée (32) dans un premier des collecteurs allongés (12) en un emplacement situé entre les premier et second manifolds (22, 24), la partie coupée ayant au moins une partie du collecteur (12) reliant les premier et second manifolds (22, 24) du collecteur; c) à soumettre l'échangeur de chaleur à des cycles thermiques pour rompre la partie au moins du premier des collecteurs allongés (12) afin que les premier et second manifolds (22, 24) du collecteur ne soient plus reliés au niveau de la partie coupée.
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel l'étape b) comprend la réalisation de la partie coupée après que les première et seconde sections de c ur (60, 62) ont été assemblées et brasées ensemble avec les deux collecteurs allongés (12).
15. Procédé selon la revendication 13, dans lequel l'étape b) comprend la réalisation de la partie coupée avant que les première et seconde sections de coeur (60, 62) soient assemblées et brasées ensemble avec les deux collecteurs allongés (12).
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| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20080930 |