FR2899959A1 - Heat exchanger comprises bundle of tubes which are connected to collector at entry end and second bundle connected at exit end, connecting ends of two bundles are bent away from each other - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un échangeur de chaleur dont le but est de refroidirThe invention relates to a heat exchanger whose purpose is to cool
un fluide réfrigérant gazeux sous haute pression. a gaseous refrigerant fluid under high pressure.
Elle concerne plus particulièrement un échangeur de chaleur comportant un premier et un deuxième faisceaux de tubes comportant chacun un axe longitudinal, lesdits faisceaux étant sensiblement parallèles entre eux et étant reliés à des boites collectrices, les tubes du premier faisceau pénétrant à une extrémité une boîte collectrice dite d'entrée du fluide et les tubes du deuxième faisceau pénétrant à une extrémité une boîte collectrice dite de sortie du fluide. It relates more particularly to a heat exchanger comprising a first and a second bundle of tubes each having a longitudinal axis, said bundles being substantially parallel to each other and being connected to collecting boxes, the tubes of the first bundle penetrating at one end a collecting box said fluid inlet and the tubes of the second beam penetrating at one end a so-called manifold outlet of the fluid.
De tels échangeurs sont généralement utilisés dans le cadre du refroidissement de fluides réfrigérant gazeux sous haute pression d'un véhicule automobile. Plus particulièrement, ils trouvent leur application dans le refroidissement de gaz de dioxyde de carbone dont la pression lors du fonctionnement de l'échangeur est généralement de l'ordre de 150 bars. Such exchangers are generally used in the context of the cooling of gaseous refrigerant fluids under high pressure of a motor vehicle. More particularly, they find their application in the cooling of carbon dioxide gas whose pressure during operation of the exchanger is generally of the order of 150 bars.
De tels échangeurs présentent des spécifications techniques très strictes afin de résister à la pression des fluides les traversant. Pour cette raison, les boites collectrices de ces échangeurs présentent des diamètres internes réduits et des épaisseurs de parois élevées, et il est avantageux de réaliser deux passes du fluide dans deux faisceaux différents pour le refroidir correctement. Such exchangers have very strict technical specifications in order to withstand the pressure of the fluids passing through them. For this reason, the collector boxes of these exchangers have reduced internal diameters and high wall thicknesses, and it is advantageous to make two passes of the fluid in two different beams to cool it properly.
On connaît, notamment du document EP 1 452 814, des échangeurs de chaleur comportant deux faisceaux de tubes, chaque faisceau de tubes étant reliés à deux boites collectrices et lesdits faisceaux étant ensuite mis en relation fluidique l'un avec l'autre. Toutefois, l'encombrement de tels échangeurs de chaleur est très important, notamment dans la direction de l'épaisseur des faisceaux. Document EP 1 452 814 discloses heat exchangers comprising two bundles of tubes, each bundle of tubes being connected to two collector boxes and said bundles then being put in fluid relation with each other. However, the size of such heat exchangers is very important, especially in the direction of the thickness of the beams.
L'invention vise à améliorer la situation. The invention aims to improve the situation.
Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur tel que décrit plus haut dans lequel l'extrémité des tubes du premier faisceau pénétrant la boite collectrice dite d'entrée et l'extrémité des tubes du deuxième faisceau pénétrant la boite collectrice dite de sortie de fluide sont tordues de manière à s'écarter d'un angle aigu des axes longitudinaux. De plus, les premiers et deuxièmes faisceaux d'un échangeur de chaleur selon l'invention sont connectés de manière fluidique par l'intermédiaire d'un moyen formant retour constitué d'au plus une boîte collectrice, dite intermédaire. It proposes for this purpose a heat exchanger as described above in which the end of the tubes of the first beam penetrating the so-called inlet manifold and the end of the tubes of the second bundle penetrating the so-called manifold of fluid outlet are twisted so as to deviate at an acute angle from the longitudinal axes. In addition, the first and second beams of a heat exchanger according to the invention are fluidly connected via a return means consisting of at most a collector box, said intermediate.
Un tel échangeur est particulièrement avantageux en ce que l'encombrement de l'échangeur de chaleur est limité au niveau de ses deux faisceaux. Autrement dit, l'encombrement maximum d'un tel échangeur se situera d'un seul coté de l'échangeur de chaleur, à savoir du coté des boites collectrices d'entrée et de sortie de fluide. Such an exchanger is particularly advantageous in that the size of the heat exchanger is limited at its two beams. In other words, the maximum size of such a heat exchanger will be located on one side of the heat exchanger, namely on the side of the manifolds inlet and outlet fluid.
L'invention vise également un module d'échange de chaleur 25 comportant un échangeur selon l'invention. The invention also relates to a heat exchange module 25 comprising an exchanger according to the invention.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus avant à la lecture de la description qui suit, à titre illustratif et non limitatif, des figures des dessins 30 annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue de face d'un échangeur selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus selon une autre variante d'un échangeur selon l'invention; Other advantages and characteristics of the invention will appear further on reading the description which follows, by way of illustration and without limitation, of the figures of the appended drawings, in which: FIG. 1 is a front view of FIG. an exchanger according to the invention; FIG. 2 is a view from above according to another variant of an exchanger according to the invention;
- la figure 3 est une vue en coupe, selon un plan de coupe 5 perpendiculaire à un axe XX des boîtes collectrices, illustrant un des cotés de l'échangeur selon un l'invention. - Figure 3 is a sectional view along a section plane 5 perpendicular to an axis XX of the manifolds, illustrating one side of the exchanger according to one invention.
- la figure 4 est une vue schématique en coupe selon un plan de coupe perpendiculaire à l'axe XX d'un collecteur dit 10 intermédiaire de l'échangeur de chaleur selon une variante de l'échangeur de la figure 1 ; - Figure 4 is a schematic sectional view along a sectional plane perpendicular to the axis XX of a collector said intermediate 10 of the heat exchanger according to a variant of the exchanger of Figure 1;
La figure 1 représente une vue de face d'un échangeur 2 selon l'invention. 15 L'échangeur 2 comporte un premier faisceau 4 et un deuxième faisceau 6 (non visible sur cette vue) de tubes 8. Le premier faisceau 4 pénètre, à l'extrémité des tubes 8, une boîte collectrice dite d'entrée 10 et une boîte collectrice dite 20 intermédiaire 12. De la même manière le deuxième faisceau 6 de tubes 8 pénètre une boîte collectrice dite de sortie 14 (elle aussi non visible sur cette vue) et la boîte collectrice intermédiaire 12. Ici, la boite collectrice intermédiaire 12 constitue un moyen formant retour : le fluide, par exemple du 25 dioxyde de carbone, traversant le premier faisceau 4 de tubes pénètre la boite collectrice intermédiaire 12 avant de gagner le deuxième faisceau 6 de tubes. FIG. 1 represents a front view of an exchanger 2 according to the invention. The exchanger 2 comprises a first bundle 4 and a second bundle 6 (not visible in this view) of tubes 8. The first bundle 4 penetrates, at the end of the tubes 8, a so-called inlet manifold 10 and a intermediate manifold 12. In the same manner the second bundle 6 of tubes 8 penetrates a so-called outlet manifold 14 (also not visible in this view) and the intermediate manifold 12. Here, the intermediate manifold 12 constitutes a return means: the fluid, for example carbon dioxide, passing through the first bundle 4 of tubes penetrates the intermediate manifold 12 before gaining the second bundle 6 of tubes.
L'échangeur de chaleur 2 pourra comporter en outre au moins une 30 joue 16 s'étendant entre au moins une des boites collectrice d'entrée et/ou de sortie 10 ou 14 et la boite collectrice dite intermédiaire 12. The heat exchanger 2 may further comprise at least one flange 16 extending between at least one of the inlet and / or outlet manifolds 10 or 14 and the so-called intermediate manifold 12.
Chacune des boîtes 10, 12 et 14 comporte au moins une bride ou patte de fixation 18. Dans l'exemple représenté à la figure 1, les boites collectrices 10 et 12 comporte chacune 2 pattes de fixation 18. Ces pattes de fixation ont pour fonction d'assujettir l'échangeur de chaleur 2 sur un autre élément du véhicule automobile tel que, par exemple, le châssis ou un autre échangeur de chaleur. Each of the boxes 10, 12 and 14 comprises at least one flange or fixing lug 18. In the example shown in FIG. 1, the manifolds 10 and 12 each comprise 2 fixing lugs 18. These fixing lugs have the function of to subject the heat exchanger 2 to another element of the motor vehicle such as, for example, the chassis or another heat exchanger.
Les deux faisceaux 4 et 6 sont sensiblement parallèles et de dimension sensiblement égale et sont composés de tubes plats. Des ailettes d'échange de chaleur (non représentées) sont disposées entre deux tubes adjacents. Les boîtes 10, 12, 14 sont, quant à elles, de forme générale tubulaire. The two beams 4 and 6 are substantially parallel and of substantially equal size and are composed of flat tubes. Heat exchange fins (not shown) are disposed between two adjacent tubes. The boxes 10, 12, 14 are, in turn, of generally tubular shape.
Les boîtes collectrices d'entrée et de sortie 10 et 14 comporte respectivement une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie (non représentées) du fluide à refroidir. The inlet and outlet manifolds 10 and 14 respectively comprise an inlet manifold and an outlet manifold (not shown) of the fluid to be cooled.
Ainsi, l'échangeur 2 présente alors trois boites collectrices : une boite collectrice d'entrée 10 par laquelle le fluide pénètre, une boite collectrice intermédiaire 12 et une boite collectrice de sortie 14 par lequel sort le fluide après son passage dans l'échangeur 2. Thus, the exchanger 2 then has three collecting boxes: an inlet collecting box 10 through which the fluid enters, an intermediate collecting box 12 and an outlet collecting box 14 through which the fluid leaves after passing through the exchanger 2 .
La figure 2 représente une vue de dessus selon une variante d'un échangeur selon l'invention. En effet, dans cette variante de réalisation, le moyen formant retour est constitué directement par les tubes 8. Ici, les tubes sont tout d'abord twistés ou torsadés selon un angle d'environ 90 de manière être perpendiculaires à l'axe longitudinal de ces mêmes tubes dans le faisceau 4. Les tubes 8 se prolongent, après cette torsion, par un demi-tour 30, puis ces mêmes tubes sont à nouveau twistés selon un angle d'environ 90 de manière être parallèles à l'axe longitudinal des tubes 8 du faisceau 4. Les prolongements des tubes 8 après cette deuxième torsion forment le deuxième faisceau 6. Ainsi, dans cette variante, le moyen formant retour est constitué par le demi-tour 30. FIG. 2 represents a view from above according to a variant of an exchanger according to the invention. Indeed, in this embodiment, the return means is formed directly by the tubes 8. Here, the tubes are first twisted or twisted at an angle of about 90 so as to be perpendicular to the longitudinal axis of the tube. these tubes in the bundle 4. The tubes 8 extend, after this twist, by a half-turn 30, then these same tubes are again twisted at an angle of about 90 so as to be parallel to the longitudinal axis of the tubes 8 of the bundle 4. The extensions of the tubes 8 after this second twist form the second bundle 6. Thus, in this variant, the return means is constituted by the half-turn 30.
Dans ce mode de réalisation, on utilise, par exemple, un et un seul élément tubulaire, twisté une première fois, tordu à 180 et twisté une seconde fois, de façon à relier la boîte collectrice d'entrée et la boîte collectrice de sortie, pour constituer un desdits tubes 8 de chacun des faisceaux et leur demi-tour correspondant. In this embodiment, one uses, for example, one and only one tubular element, twisted a first time, twisted at 180 and twisted a second time, so as to connect the inlet manifold box and the outlet manifold, to constitute one of said tubes 8 of each of the beams and their corresponding half-turn.
La figure 3 est une vue en coupe, selon un plan de coupe perpendiculaire à un axe XX des boîtes collectrices, illustrant un des cotés de l'échangeur selon l'invention. La figure 3 illustre la partie de l'échangeur de chaleur 2 comportant les boites collectrices d'entrée et de sortie 10 et 14. Figure 3 is a sectional view along a sectional plane perpendicular to an axis XX of the manifolds, illustrating one side of the exchanger according to the invention. FIG. 3 illustrates the part of the heat exchanger 2 comprising the inlet and outlet manifolds 10 and 14.
Comme évoqué précédemment, le premier et le deuxième faisceaux 4 et 6 de tubes 8 comportent chacun un axe longitudinal Al et A2. As mentioned above, the first and second bundles 4 and 6 of tubes 8 each comprise a longitudinal axis A1 and A2.
Les faisceaux sont sensiblement parallèles entre eux et sont reliés aux boites collectrices 10 et 14. The beams are substantially parallel to each other and are connected to the manifolds 10 and 14.
Les tubes 8 du premier faisceau 4 pénètrent à leurs extrémités 22 la boîte collectrice d'entrée 10 du fluide. Les tubes 8 du deuxième faisceau 6 pénètrent, quant à eux à leurs extrémités 22 la boîte collectrice de sortie 14 du fluide. The tubes 8 of the first bundle 4 penetrate at their ends 22 the inlet manifold 10 of the fluid. The tubes 8 of the second bundle 6 penetrate, as for them at their ends 22, the outlet manifold 14 of the fluid.
L'extrémité des tubes 8 du premier faisceau 4 pénétrant ladite boite collectrice d'entrée et l'extrémité des tubes 8 du deuxième faisceau 6 pénétrant la boite collectrice de sortie 14 de fluide sont tordues de manière à s'écarter d'un angle aigu a des axes longitudinaux Al et A2. The end of the tubes 8 of the first bundle 4 penetrating the said manifold inlet and the end of the tubes 8 of the second bundle 6 penetrating the manifold outlet 14 of fluid are twisted so as to deviate from an acute angle has longitudinal axes A1 and A2.
Autrement dit, les extrémités 22 des tubes 8 sont tordues dans leurs propres plans suivant un angle a donné. On obtiendra ainsi des tubes cintrés ou coudés. In other words, the ends 22 of the tubes 8 are bent in their own planes at a given angle α. This will result in curved or bent tubes.
L'angle a du coude pourra être compris entre 0 et 45 , dans l'exemple représenté l'angle a est de 15 . The angle α of the bend can be between 0 and 45, in the example shown the angle a is 15.
Plus précisément, on pourra avoir un échangeur 2 dans lequel chacun des tubes de chacun des faisceaux 4 et 6 est tordu dans son propre plan à chacune de ses extrémités 22, comme indiqué au paragraphe précédent, les tubes 8 en vis-à-vis de chacun des faisceaux 4 et 6 étant disposés de façon à ce que leurs extrémités 22 s'éloignent l'une de l'autre de sorte que la distance L entre les axes longitudinaux des boites 12 et 16 en vis-à-vis est supérieure à la distance 1 entre les axes longitudinaux des tubes 8, dans la partie centrale des faisceaux. More precisely, it will be possible to have an exchanger 2 in which each of the tubes of each of the bundles 4 and 6 is twisted in its own plane at each of its ends 22, as indicated in the previous paragraph, the tubes 8 facing each other. each of the beams 4 and 6 being arranged so that their ends 22 move away from each other so that the distance L between the longitudinal axes of the boxes 12 and 16 vis-à-vis is greater than the distance 1 between the longitudinal axes of the tubes 8, in the central part of the beams.
Comme on peut le voir sur cette figure, les tubes 8 comportent 20 des extrémités 22 qui sont introduites dans une pluralité de trous des boites collectrices d'entrée et/ou de sortie 10 et 14. As can be seen in this figure, the tubes 8 have ends 22 which are inserted into a plurality of holes of the inlet and / or outlet manifolds 10 and 14.
Dans le cas de tubes cintrés ou coudés, les trous 24 de la boite collectrice intermédiaire 12 sont réalisés sensiblement 25 perpendiculairement à l'axe XX longitudinal de la boîte collectrice 12. La taille des trous 24 correspond à celle des extrémités 22. In the case of curved or bent tubes, the holes 24 of the intermediate manifold 12 are made substantially perpendicular to the longitudinal axis XX of the manifold 12. The size of the holes 24 corresponds to that of the ends 22.
Dans l'exemple représenté à la figure 3, les tubes 8 du premier 30 faisceau 4 et les tubes 8 du deuxième faisceau 6 sont tordus de manière à avoir un écartement d'un même angle a. Toutefois, les angles a de torsion des deux faisceaux 4 et 6 pourraient être différents. In the example shown in FIG. 3, the tubes 8 of the first bundle 4 and the tubes 8 of the second bundle 6 are twisted so as to have a spacing of the same angle a. However, the torsion angles of the two beams 4 and 6 could be different.
La figure 4 montre un agrandissement schématique du collecteur intermédiaire d'un échangeur de chaleur selon l'invention. On a illustré plus particulièrement sur cette figure la connexion entre les tubes 8 du premier et du second faisceaux 4 et 6 et la boîte collectrice intermédiaire 12. Figure 4 shows a schematic enlargement of the intermediate manifold of a heat exchanger according to the invention. In this figure, the connection between the tubes 8 of the first and second beams 4 and 6 and the intermediate collecting box 12 has been illustrated more particularly.
Comme on peut le voir sur cette figure, les tubes comportent des extrémités 22 qui sont introduites dans une pluralité de trous 24 de la boîte collectrice intermédiaire 12. Les trous 24 sont réalisés sensiblement selon un axe XX longitudinal de la boîte collectrice 12 et dont la taille correspond à celle des extrémités 22. As can be seen in this figure, the tubes comprise ends 22 which are introduced into a plurality of holes 24 of the intermediate collecting box 12. The holes 24 are made substantially along a longitudinal axis XX of the manifold 12 and whose size corresponds to that of the ends 22.
Les extrémités 22 des tubes 8 sont sensiblement orthogonales à 15 un corps 26 du tube, et ces deux parties sont reliées par une portion torsadée 28. The ends 22 of the tubes 8 are substantially orthogonal to a body 26 of the tube, and these two parts are connected by a twisted portion 28.
Dans ce mode de réalisation, la boîte collectrice intermédiaire pourra comporter un diamètre interne inférieur à une dimension 20 transversale des tubes 8 des faisceaux 4 ou 6. In this embodiment, the intermediate manifold may have an internal diameter smaller than a transverse dimension of the tubes 8 of the bundles 4 or 6.
L'échangeur selon l'invention peut être intégré dans un module d'échange de chaleur. The exchanger according to the invention can be integrated into a heat exchange module.
25 Dans un tel cas, le module comporte un échangeur dit principal qui est un radiateur qui comporte des ailettes saillantes sur lesquelles on vient fixer l'échangeur. In such a case, the module comprises a so-called main heat exchanger which is a radiator which has projecting fins on which the heat exchanger is fixed.
L'invention n'est pas limitée à la description des formes de 30 réalisation données à titre illustratif et non limitatif ci-dessus, mais elle englobe toutes les variantes que l'homme du métier saura envisager, notamment à la lecture des revendications en annexe ci-après. En particulier, au moins une des boites collectrices pourra être constituer en au moins deux The invention is not limited to the description of the embodiments given by way of illustration and non-limitative above, but it encompasses all the variants that the skilled person will be able to consider, especially when reading the appended claims. below. In particular, at least one of the collector boxes can be constituted in at least two
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- 2006-04-14 FR FR0603387A patent/FR2899959B1/en active Active
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 11 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 12 |