FR2897929A1

FR2897929A1 - Metallic manifold for heat exchanger, has collector comprising collar that permits to adapt fluid inlet and/or outlet pipe and is oriented towards exterior or interior of manifold, where collar is obliquely adjusted with respect to surface

Info

Publication number: FR2897929A1
Application number: FR0601628A
Authority: FR
Inventors: Christian Riondet; Jean Michel Haincourt; Jean Marc Lesueur
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2007-08-31
Anticipated expiration: 2026-02-24
Also published as: FR2897929B1; EP1987311A1; WO2007096413A1

Abstract

The manifold has a collector with a plane surface on which a collar (22) is provided. The collar is inclined at an angle between 0 and 70 degrees, with respect to the plane surface. The collar permits to adapt a fluid inlet and/or outlet pipe of a heat exchanger and is oriented towards the exterior or interior of the manifold. The collar is obliquely adjusted with respect to the surface. A blending radius of the collar with the plane surface is variable in an angular manner and is equal to the thickness of the surface. The collar has an annular surface provided at its end (E). An independent claim is also included for a method of manufacturing a metallic manifold.

Description

1 L'invention concerne une boîte collectrice métallique pour échangeur deThe invention relates to a metal collector box for heat exchanger

chaleur, un échangeur de chaleur comportant une telle boîte collectrice et un procédé d'obtention d'une telle boîte collectrice. Dans le domaine des échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles, il est connu des boîtes collectrices comportant une plaque collectrice et un couvercle métalliques. heat, a heat exchanger comprising such a manifold and a method of obtaining such a manifold. In the field of heat exchangers for motor vehicles, it is known collector boxes having a collector plate and a metal cover.

10 De telles boîtes collectrices métalliques réduisent l'encombrement d'un échangeur de chaleur par rapport au même échangeur ayant des boîtes collectrices comportant une partie plastique. Such metal manifolds reduce the bulk of a heat exchanger relative to the same heat exchanger having manifolds having a plastic portion.

Cependant, il est plus difficile d'adapter des éléments extérieurs, tels que des 15 tubulures d'entrée/sortie de fluide, sur des boîtes collectrices métalliques que sur des boîtes collectrices comportant une partie plastique. Pour résoudre ce problème, les boites collectrices métalliques sont formées séparément puis assemblés mécaniquement avec les éléments extérieurs et finalement brasés avec ces derniers. 20 II est ainsi déjà connu des boîtes collectrices métalliques munies d'une tubulure d'entrée/sortie de fluide perpendiculaire par rapport à une paroi de la boîte collectrice. However, it is more difficult to adapt external elements, such as fluid inlet / outlet tubings, to metal manifolds than to manifolds with a plastic part. To solve this problem, the metal collector boxes are formed separately then mechanically assembled with the external elements and finally brazed with the latter. It is thus already known metal manifolds provided with a fluid inlet / outlet manifold perpendicular to a wall of the manifold.

25 Le document JP 2003/302189 propose de poinçonner une paroi d'une boîte collectrice où sera insérée une telle tubulure d'entrée/sortie de fluide. JP 2003/302189 proposes to punch a wall of a manifold where will be inserted such a fluid inlet / outlet manifold.

Dans le document EP 1 376 044, une boîte collectrice est crevée pour former un collet perpendiculaire à une paroi de la boîte collectrice. Une tubulure 30 d'entrée/sortie de fluide est alors placée perpendiculairement à ladite paroi.5 In EP 1 376 044, a manifold is punctured to form a collar perpendicular to a wall of the manifold. A fluid inlet / outlet pipe 30 is then placed perpendicular to said wall.

2 Cependant, dans tous ces modes de réalisation, si on souhaite connecter la boite avec un conduit de fluide qui n'est pas orienté perpendiculairement par rapport à la face de la boite portant la tubulure, il est nécessaire d'utiliser une tubulure d'entrée/sortie de fluide coudée, ce qui est pénalisant pour l'encombrement des échangeurs de chaleur comportant de telles boîtes collectrices et néccéssite des tubulures de fabrication coûteuse. However, in all these embodiments, if it is desired to connect the box with a fluid conduit which is not oriented perpendicular to the face of the box carrying the tubing, it is necessary to use a tubing of input / output of bent fluid, which is detrimental to the size of the heat exchangers comprising such manifolds and néccéssite costly manufacturing pipes.

La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. Dans ce but, elle propose une boîte collectrice du type défini en introduction dans laquelle le collet est orienté obliquement par rapport à la face sur laquelle il est ménagé. The present invention aims to overcome this disadvantage. For this purpose, it proposes a collector box of the type defined in introduction in which the neck is oriented obliquely with respect to the face on which it is arranged.

Ainsi, la tubulure d'entrée/sortie de fluide n'aura plus besoin d'être oblique et sa fabrication sera donc plus aisée. Thus, the fluid inlet / outlet tubing will no longer need to be oblique and its manufacture will therefore be easier.

La présente invention concerne aussi un échangeur de chaleur comportant au moins une boîte collectrice telle que définie auparavant et un procédé d'obtention d'une telle boîte collectrice comportant au moins les étapes suivantes : The present invention also relates to a heat exchanger comprising at least one header as previously defined and a method for obtaining such a header comprising at least the following steps:

a) Poinçonnage de ladite boîte collectrice de manière à obtenir un trou b) Crevage dudit trou pour former ledit collet. a) Punching said collecting box so as to obtain a hole b) Removing said hole to form said collar.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif et en référence aux dessins annexés, sur lesquels : La figure 1A représente de façon partielle un échangeur de chaleur comportant une boîte collectrice selon l'invention. Other features and advantages of the invention will become apparent upon reading the following description of exemplary embodiments given by way of illustration and with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1A partially shows a heat exchanger comprising a collecting box according to the invention.

La figure 1B représente une vue de la boîte collectrice selon la coupe B-B de la 30 figure 1A.25 La figure 2 représente une vue de coupe selon II-Il d'une partie de la boîte collectrice de la figure 1A. Figure 1B shows a view of the manifold box in section B-B of Figure 1A.25. Figure 2 shows a sectional view along II-II of a portion of the manifold of Figure 1A.

La figure 3 représente une variante d'une boîte collectrice selon l'invention. La figure 4 est une vue latérale d'une partie d'une boîte collectrice d'une variante de l'invention. Figure 3 shows a variant of a header box according to the invention. Figure 4 is a side view of a portion of a manifold of a variant of the invention.

La figure 5 représente une vue en coupe d'une boîte collectrice selon l'invention 10 avant son assemblage avec une tubulure d'entrée/sortie de fluide. Figure 5 shows a sectional view of a manifold according to the invention prior to assembly with a fluid inlet / outlet manifold.

On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui montre un échangeur de chaleur 10 comprenant une boîte collectrice 12 selon l'invention dans laquelle débouchent des extrémités de tubes 14 d'un faisceau d'échange de chaleur. Les tubes 14 15 sont des tubes, de préférence plats, parallèles entre lesquels sont disposés des intercalaires ondulés 16 formant des ailettes d'échange de chaleur. L'échangeur 10 comporte une boîte collectrice opposée (non représentée) qui peut être analogue à la boîte collectrice 12 et dans laquelle débouche l'autre extrémité des tubes 14. L'échangeur 10 qui trouve une application particulière dans les 20 véhicules automobiles est conçu pour être réalisé par brasage. Referring first to Figure 1 which shows a heat exchanger 10 comprising a manifold 12 according to the invention in which open ends of tubes 14 of a heat exchange bundle. The tubes 14 are tubes, preferably flat, parallel between which are arranged corrugated inserts 16 forming heat exchange fins. The exchanger 10 comprises an opposite header (not shown) which may be similar to the manifold 12 and into which the other end of the tubes 14 opens. The exchanger 10 which finds a particular application in motor vehicles is designed to be made by soldering.

Comme on le voit sur la vue en coupe de la figure 1B, la boîte collectrice 12 se compose de deux pièces métalliques emboîtées, à savoir un couvercle 19 et un collecteur 18, destinées à être assemblées par brasage. Le métal utilisé pour 25 former la boîte collectrice 12 est de préférence de l'aluminium. Le collecteur 18 est réalisé sous la forme d'un élément métallique à profil en U présentant une paroi de fond munie de trous pour l'insertion des tubes 14 et deux parois latérales raccordées à la paroi de fond. Selon l'invention, la boîte collectrice 12 comporte au moins une face plane 20 qui comporte un collet 22 destiné à 30 permettre l'adaptation d'une tubulure, cette tubulure étant de préférence une5 As seen in the sectional view of Figure 1B, the manifold 12 consists of two nested metal parts, namely a cover 19 and a manifold 18, to be assembled by brazing. The metal used to form the header 12 is preferably aluminum. The collector 18 is in the form of a U-shaped metal element having a bottom wall provided with holes for the insertion of the tubes 14 and two side walls connected to the bottom wall. According to the invention, the manifold 12 comprises at least one planar face 20 which comprises a collar 22 intended to allow the adaptation of a tubular, this tubing being preferably one 5

4 tubulure d'entrée/sortie de fluide. Le collet 22 est orienté obliquement par rapport à la face plane 22 sur lequel il est ménagé. 4 fluid inlet / outlet manifold. The collar 22 is oriented obliquely with respect to the flat face 22 on which it is arranged.

Dans l'exemple particulier représenté aux figures 1A et 1B, le collecteur 18 comporte la face plane 20 sur laquelle est prévue le collet 22. En outre, chaque branche du U du collecteur 18 comporte un prolongement 23 disposés en vis-à-vis et une des deux branches est la face plane 20 qui comporte le collet 22. In the particular example shown in FIGS. 1A and 1B, the collector 18 comprises the flat face 20 on which the collar 22 is provided. In addition, each branch of the U of the collector 18 has an extension 23 arranged opposite it and one of the two branches is the plane face 20 which comprises the collar 22.

Dans les exemples représentés dans la présente demande, la boîte collectrice 10 12 ne comporte qu'un seul collet 22. Cependant, il est tout à fait envisageable de prévoir plusieurs collets permettant d'adapter plusieurs tubulures. In the examples shown in the present application, the manifold 12 comprises only one collar 22. However, it is quite possible to provide several collars for adapting several manifolds.

Comme plus particulièrement visible à la figure 2, le collet 22 est incliné par rapport à ladite face, par exemple, d'un angle a compris entre 0 et 70 . 15 Le rayon de raccordement R du collet 22 avec la face plane 20 est variable angulairement et est au moins égal à l'épaisseur de la face plane 20. En effet, le rayon de raccordement R est, par exemple, au minimum égal à l'épaisseur de matière de la paroi de la boîte collectrice sinon il existe un risque de déchirement 20 matière au moment de la fabrication du collet et un risque de casse du aux sollicitations mécaniques du type par exemple vibratoires. As more particularly visible in Figure 2, the collar 22 is inclined relative to said face, for example, an angle between 0 and 70. The connection radius R of the collar 22 with the plane face 20 is angularly variable and is at least equal to the thickness of the plane face 20. In effect, the connecting radius R is, for example, at least equal to material thickness of the wall of the collector box or there is a risk of tearing material at the time of manufacture of the collet and a risk of breakage due to mechanical stresses of the type for example vibratory.

Le collet 22 définit, en outre, à son extrémité E une surface annulaire qui est comprise dans un même plan P. Le plan P de la surface annulaire et la face 25 plane 20 portant le collet forment un angle /3 qui est de préférence inférieur ou égal à (n/2)-a. The collar 22 further defines, at its end E, an annular surface which lies in the same plane P. The plane P of the annular surface and the flat face 20 carrying the collar form an angle β which is preferably lower or equal to (n / 2) -a.

Le collet 22 peut être orienté vers l'extérieur ou vers l'intérieur de la boîte collectrice 10 comme respectivement représenté au niveau des figures 2 et 3. 30 Ainsi, selon divers modes de réalisation, les tubulures pourront être insérées autour du collet 22 ou à l'intérieur de celui-ci. Un mode de réalisation particulier représenté à la figure 4 propose que le collet 22 soit de forme ovale et comporte un grand axe X-X. La face plane 20, quant à elle, comporte un axe longitudinal Y-Y parallèle à l'axe longitudinal de la boite. Le 5 grand axe du collet 22 et l'axe longitudinal Y-Y de la face plane 20 forme un angle d compris 90 et 270 . The collar 22 may be oriented towards the outside or towards the inside of the manifold 10 as shown in FIGS. 2 and 3 respectively. Thus, according to various embodiments, the tubes may be inserted around the collar 22 or inside of it. A particular embodiment shown in Figure 4 proposes that the collar 22 is oval and has a major axis X-X. The flat face 20, meanwhile, has a longitudinal axis YY parallel to the longitudinal axis of the box. The major axis of the collar 22 and the longitudinal axis Y-Y of the planar face 20 form an angle d of 90 and 270.

Le collet 22 comporte en outre un diamètre externe D et une hauteur H par rapport à la face plane 20 mesurée au niveau dudit diamètre externe. Le collet 22 forme un trou 24 dans la face 20. La hauteur du collet 22 est dépendante d'un ratio entre la taille du trou 24 formé par le collet 22 et le diamètre externe D du collet 22. The collar 22 further comprises an outer diameter D and a height H relative to the planar face 20 measured at said outer diameter. The collar 22 forms a hole 24 in the face 20. The height of the collar 22 is dependent on a ratio between the size of the hole 24 formed by the collar 22 and the outside diameter D of the collar 22.

Comme représenté à la figure 5, le collet 22 de la boîte collectrice 12 permet l'adaptation d'une tubulure 26. Dans un mode de réalisation préférentiel, cette tubulure 26 est une tubulure d'entrée/sortie de fluide. As shown in Figure 5, the collar 22 of the manifold 12 allows the adaptation of a tubing 26. In a preferred embodiment, this manifold 26 is a fluid inlet / outlet manifold.

Afin de faciliter cette adaptation et pour obtenir dès la pose de la tubulure une bonne orientation de cette dernière, le collet 22 comporte au moins un moyen de positionnement 28 de la tubulure. Ce moyen de positionnement 28 peut être notamment placé à l'extrémité E du collet. Le moyen de positionnement est en outre apte à coopérer avec un moyen de forme complémentaire 30 situé sur la tubulure 26. Les moyens complémentaires de positionnement 28 et 30 peuvent prendre différentes formes. Par exemple, le collet 22 pourra comporter une excroissance 28 de forme complémentaire à un alésage prévu à l'extrémité de la tubulure 26. In order to facilitate this adaptation and to obtain, as soon as the tubing is fitted, a good orientation of the latter, the collar 22 comprises at least one positioning means 28 for the tubing. This positioning means 28 may in particular be placed at the end E of the collar. The positioning means is further adapted to cooperate with a complementarily shaped means 30 located on the tubular 26. The complementary positioning means 28 and 30 may take different forms. For example, the flange 22 may comprise an outgrowth 28 of complementary shape to a bore provided at the end of the tubing 26.

Le collet 22 comporte en outre un moyen de maintien de la tubulure et du collet avant brasage. Le moyen de maintien peut, par exemple, consister en un à sertissage, poinçonnage ou en des diamètres respectifs permettant un assemblage serré. The collar 22 further comprises means for holding the tubing and the collar before brazing. The holding means may, for example, consist of a crimping, punching or respective diameters allowing tight assembly.

6 Pour permettre l'assemblage de l'échangeur de chaleur, différentes pièces de ce dernier sont recouvertes d'un placage composé d'un alliage d'aluminium. Lors du passage de l'échangeur au four de brasage, le placage fond permettant ainsi l'assemblage de l'échangeur et son étanchéité. 6 To allow the assembly of the heat exchanger, different parts of the latter are covered with a veneer composed of an aluminum alloy. During the passage of the exchanger to the brazing furnace, the bottom plating thus allowing the assembly of the exchanger and its sealing.

Dans le cas de la boîte collectrice de la présente invention, la couche de placage peut être située sur un côté extérieur de la face plane comportant le collet ou sur les deux côtés de celle-ci. La couche de placage peut aussi être située au niveau de la tubulure. Enfin, il est possible de ne plaquer ni la tubulure ni la face plane mais de rapporter la couche de placage avant passage au four de l'échangeur de chaleur. Ceci s'effectue en déposant du placage sur la zone de jonction collet-tubulure avant son passage au four. In the case of the manifold of the present invention, the plating layer may be located on an outer side of the flat face having the flange or on both sides thereof. The plating layer may also be located at the level of the tubing. Finally, it is possible to press neither the tubing nor the flat face but to bring back the veneer layer before passing to the oven of the heat exchanger. This is done by placing veneer on the collar-tubing junction area before it is oven-baked.

La présente invention propose aussi un procédé de fabrication d'une boîte collectrice tel que définie auparavant comportant au moins les étapes suivantes : The present invention also proposes a method of manufacturing a collecting box as defined previously comprising at least the following steps:

a) Poinçonnage de ladite boîte collectrice de manière à obtenir un trou b) Crevage dudit trou pour former ledit collet a) Punching of said collecting box so as to obtain a hole b) Removing said hole to form said collar

Ce procédé de fabrication permet de contrôler l'épaisseur de matière et ainsi de ne pas concentrer l'es contraintes au niveau des zones sensibles de la boîte collectrice et notamment au niveau du collet. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci avant, seulement à titre d'exemples, ruais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. II est notamment envisageable d'utiliser une boîte collectrice en une seule partie.25 This manufacturing method makes it possible to control the thickness of material and thus not to concentrate stress at the level of the sensitive zones of the collecting box and in particular at the level of the collar. The invention is not limited to the embodiments described above, only as examples, but it encompasses all the variants that may be considered by those skilled in the art within the scope of the claims below. It is particularly conceivable to use a collector box in one part.

Claims

claims

1. metal collector box for heat exchanger comprising at least one planar face (20), said planar face (20) comprising at least one collar (22) intended to allow the adaptation of a tubing (26), characterized in that that said collar (22) is oriented obliquely with respect to said flat face (20) on which said collar (22) is formed.

A manifold according to claim 1, wherein said manifold (12) has a manifold (18) and a cover (19), said manifold (18) having a generally U-shaped shape and being provided with slits for the introduction tube (14) of the heat exchanger (10), a branch of the U being said flat face (20) having said collar (22).

3. collector box according to the preceding claim, wherein the two branches of the U each comprises an extension (23) disposed opposite, one of said extensions (23) comprising said collar (22).

4. collector box according to one of the preceding claims, wherein said collar (22) is inclined relative to said flat face (20) of an angle α between 0 and 70.

5. header box according to the preceding claim, wherein the connecting radius (R) of said collar (22) with said flat face (20) is angularly variable and is at least equal to the thickness of said flat face (20).

6. collector box according to one of the preceding claims, wherein said collar (22) has at its end (E) an annular surface and wherein the entirety of said annular surface is included in the same plane (P). 7

7. collector box according to the preceding claim, wherein said plane of said annular surface (P) and said flat face (20) form an angle p less than or equal to (Tr / 2) -a.

8. collector box according to one of the preceding claims, wherein said collar (22) further comprises at least one positioning means (28) of said tubing, said positioning means (28) being adapted to cooperate with a means of complementary shape (30) on said tubing (26).

9. collector box according to one of the preceding claims, wherein said collar (22) further comprises a means for maintaining said tubing and said collar before soldering.

10. Slip header according to the preceding claim, wherein said holding means consists of a crimping, punching or diameters allowing tight assembly. 20

11. Slip header according to the preceding claim, wherein said pipe is a fluid inlet / outlet pipe (26).

12. header box according to one of the preceding claims, wherein said collar (22) is oriented towards the inside of said manifold (12).

The header box according to one of claims 1 to 11, wherein said collar (22) is oriented outwardly of said manifold (12).

The header box of claim 12 or 13, wherein said tubing (26) is inserted within said collar (22). 25

The header box of claim 13, wherein said tubing (26) is inserted around said collar (22).

16. A header according to one of the preceding claims, wherein said collar (22) is oval and has a major axis (X-X).

17. header box according to one of the preceding claims, wherein said flat face (20) has a longitudinal axis (YY) and wherein said major axis (XX) of said collar (22) and said longitudinal axis (YY) of said plane face (20) form an angle i5 of 90 and 270.

18.Heat exchanger comprising at least one manifold according to one of the preceding claims.

19. A method of manufacturing a header box according to any one of claims 1 to 17, characterized in that it comprises at least the following steps: a) Punching of said header to obtain a hole b) Crevage said hole to form said collar.