FR2900466A1 - Reservoir for a heat exchanger e.g. condenser useful in an air conditioning installation for a motor vehicle, comprises a wall delimiting an internal space closed by an external wall, and an opening emerging from the internal space - Google Patents
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Abstract
Description
Réservoir amélioré pour échangeur de chaleur et échangeur de chaleurImproved tank for heat exchanger and heat exchanger
correspondantcorresponding
L'invention concerne un réservoir pour un échangeur de chaleur, par exemple un condenseur, parcouru par un fluide réfrigérant, et plus particulièrement pour un condenseur d'une installation de climatisation pour véhicule automobile. The invention relates to a tank for a heat exchanger, for example a condenser, traversed by a refrigerant, and more particularly for a condenser of an air conditioning system for a motor vehicle.
L'invention s'intéresse plus particulièrement à un réservoir traversé par un fluide réfrigérant d'un circuit de refroidissement, comprenant une paroi délimitant un espace intérieur généralement cylindrique. The invention is more particularly concerned with a tank traversed by a refrigerant fluid of a cooling circuit, comprising a wall delimiting a generally cylindrical interior space.
Une installation de climatisation pour véhicule automobile comprend un circuit dit de refroidissement ou de réfrigération fermé, dans lequel circule le fluide réfrigérant. Dans un circuit de réfrigération de ce type, le fluide réfrigérant est mis en mouvement par un compresseur et envoyé, en phase vapeur surchauffée, vers le condenseur. Le fluide réfrigérant y est alors successivement refroidi ou "désurchauffé", condensé en une phase liquide chaude, puis "sous-refroidi" en une phase liquide froide. An air conditioning installation for a motor vehicle comprises a circuit called cooling or closed refrigeration, in which circulates the refrigerant. In a refrigeration circuit of this type, the coolant is set in motion by a compressor and sent, in the superheated vapor phase, to the condenser. The cooling fluid is then successively cooled or "desuperheated", condensed in a hot liquid phase, then "subcooled" in a cold liquid phase.
Le fluide réfrigérant condensé refroidi est alors envoyé, via un détendeur, vers un évaporateur dans lequel il échange de la chaleur avec un flux d'air. Dans l'évaporateur, le fluide réfrigérant est transformé en phase vapeur, tandis que le flux d'air est refroidi pour fournir de l'air climatisé. Le flux d'air réfrigérant en phase vapeur quitte alors l'évaporateur pour gagner le compresseur, et commencer un nouveau cycle. The cooled condensed coolant is then sent via an expander to an evaporator where it exchanges heat with an air flow. In the evaporator, the refrigerant is transformed into the vapor phase, while the airflow is cooled to provide conditioned air. The refrigerant flow in the vapor phase then leaves the evaporator to gain the compressor, and start a new cycle.
Le condenseur utilisé dans ce type d'installation comprend classiquement un faisceau de tubes monté entre deux boîtes collectrices, de sorte que la condensation puis le refroidissement du fluide réfrigérant condensé s'effectue au fur et à mesure de la progression de ce dernier dans les tubes du faisceau. Il est connu d'adjoindre au condenseur un réservoir raccordé à l'une des boîtes collectrices du condenseur et propre à être traversé par le fluide réfrigérant. The condenser used in this type of installation conventionally comprises a bundle of tubes mounted between two manifolds, so that condensation and cooling of the condensed refrigerant is effected as the latter progresses in the tubes. beam. It is known to add to the condenser a reservoir connected to one of the collector boxes of the condenser and adapted to be traversed by the coolant.
10 Le document FR 2 754 887 décrit ainsi un condenseur comprenant un réservoir amovible réalisé sous la forme d'une cartouche remplaçable munie d'un raccord propre à coopérer avec une embase de forme conjuguée qui est solidaire de la boîte collectrice et est reliée à cette dernière par l'intermédiaire d'une tubulure 15 d'entrée et d'une tubulure de sortie pour le fluide réfrigérant. The document FR 2 754 887 thus describes a condenser comprising a removable reservoir made in the form of a replaceable cartridge provided with a fitting adapted to cooperate with a base of conjugate form which is integral with the collecting box and is connected to this last via an inlet manifold and an outlet manifold for the coolant.
L'évolution technique dans le domaine technique des réservoirs a amené l'utilisation croissante d'éléments disposés généralement hors du réservoir et qui permettent de remplir des fonctions de 20 contrôle et de maintenance. The technical evolution in the technical field of tanks has led to the increasing use of elements generally placed outside the tank and which make it possible to fulfill control and maintenance functions.
Ce type d'agencement est coûteux tant en ce qui concerne sa conception qu'en ce qui concerne les composants additionnels qu'impose cette conception. En outre, ce type de conception 25 nécessite un assemblage particulier qui alourdit le procédé de fabrication du réservoir et du circuit de refroidissement en général. This type of arrangement is expensive both in design and in terms of additional components imposed by this design. In addition, this type of design requires a particular assembly which weighs down the manufacturing process of the tank and the cooling circuit in general.
L'invention vise à améliorer la situation. A cet effet, l'invention propose un réservoir pour un échangeur de chaleur traversé par un fluide réfrigérant d'un circuit de refroidissement, comprenant une paroi délimitant un espace 30 intérieur généralement cylindrique. Ce réservoir est fermé par une paroi d'extrémité réalisée de manière intégrée avec la paroi cylindrique et qui comporte au moins une ouverture débouchant dans l'espace intérieur. The invention aims to improve the situation. For this purpose, the invention proposes a reservoir for a heat exchanger through which a cooling fluid passes through a cooling circuit, comprising a wall delimiting a generally cylindrical internal space. This tank is closed by an end wall integrally formed with the cylindrical wall and which has at least one opening opening into the interior space.
Dans un mode de réalisation, la paroi d'extrémité présente une épaisseur supérieure à celle de la paroi délimitant l'espace intérieur. In one embodiment, the end wall has a thickness greater than that of the wall defining the interior space.
Un tel réservoir est plus pratique à assembler et à réaliser en ce qu'il permet d'intégrer directement des éléments dans la paroi d'extrémité épaisse notamment dans l'ouverture qui débouche dans l'espace intérieur. Such a tank is more convenient to assemble and to achieve in that it allows to directly integrate elements in the thick end wall in particular in the opening that opens into the interior space.
La paroi d'extrémité peut avoir une épaisseur entre 3 mm et 30mm et ladite ouverture peut déboucher hors du réservoir de manière sensiblement radiale par rapport à l'axe de la paroi cylindrique ou de manière sensiblement parallèle par rapport à l'axe de la paroi cylindrique. The end wall may have a thickness between 3 mm and 30 mm and said opening may open out of the reservoir substantially radially with respect to the axis of the cylindrical wall or substantially parallel to the axis of the wall. cylindrical.
Ce type d'ouverture et d'épaisseur permet de réaliser une gamme très large de réservoir. This type of opening and thickness allows for a very wide range of tanks.
Dans un mode de réalisation, l'ouverture reçoit un élément fonctionnel qui peut être choisi parmi les groupes qui comprennent le capteur de pression, les voyants de niveau, les vannes de remplissage et les bouchons. Le réservoir selon l'invention peut être réalisé en aluminium ou en alliage d'aluminium. In one embodiment, the aperture receives a functional element that can be selected from the groups that include the pressure sensor, the level indicators, the fill valves and the plugs. The tank according to the invention can be made of aluminum or aluminum alloy.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un réservoir pour un échangeur de chaleur qui comprend les étapes consistant à : The invention also relates to a method of manufacturing a tank for a heat exchanger which comprises the steps of:
a) prévoir un bloc en matière métallique, présentant une épaisseur choisie, b) emboutir ledit bloc en matière métallique à l'aide d'un poinçon de section choisie coopérant avec une matrice, selon un axe sensiblement orthogonal à ladite surface, jusqu'à formation d'une paroi latérale d'épaisseur réduite inférieure à l'épaisseur choisie du bloc et d'une paroi d'extrémité du réservoir présentant une épaisseur sensiblement égale à celle du bloc, a) providing a block of metallic material, having a selected thickness, b) stamping said block of metallic material with a punch of selected section cooperating with a matrix, along an axis substantially orthogonal to said surface, to forming a reduced-thickness side wall smaller than the chosen thickness of the block and an end wall of the tank having a thickness substantially equal to that of the block,
c) découper l'extrémité du réservoir opposée à la paroi d'extrémité à une longueur choisie pour le réservoir, et d) réaliser au moins une ouverture dans la paroi d'extrémité débouchant dans l'espace intérieur. c) cut the end of the tank opposite the end wall to a length chosen for the tank, and d) make at least one opening in the end wall opening into the interior space.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention 20 apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'exemples, donnés à titre illustratif et non limitatif, tirés des dessins sur lesquels : Other advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the following description of examples, given by way of non-limiting illustration, taken from the drawings in which:
- la figure 1 montre une vue schématique d'un circuit de 25 refroidissement comportant un réservoir selon l'invention ; FIG. 1 shows a schematic view of a cooling circuit comprising a reservoir according to the invention;
- la figure 2 montre une vue schématique d'un dispositif pour fabriquer une partie d'un réservoir selon l'invention ; - Figure 2 shows a schematic view of a device for manufacturing a portion of a tank according to the invention;
30 - la figure 3 montre une partie de réservoir fabriquée à l'aide du dispositif de la figure 2 ;15 - la figure 4 montre une vue partiellement arrachée d'un réservoir obtenu à l'aide du dispositif de la figure 2 ; et Fig. 3 shows a tank portion made with the aid of the device of Fig. 2; Fig. 4 shows a partially cutaway view of a reservoir obtained with the aid of the device of Fig. 2; and
- la figure 5 montre une vue partiellement arrachée d'une 5 variante du réservoir de la figure 4. FIG. 5 shows a partially cutaway view of a variant of the reservoir of FIG. 4.
Comme on peut le voir sur la figure 1, un circuit de refroidissement comporte un condenseur 2, un réservoir 4, un détendeur 6, un évaporateur 8 et un compresseur 10. Ce circuit de 10 refroidissement peut notamment être utilisé dans une installation de climatisation d'un véhicule automobile. Le réservoir 4 peut être réalisé en aluminium ou en alliage d'aluminium. As can be seen in FIG. 1, a cooling circuit comprises a condenser 2, a tank 4, a pressure reducer 6, an evaporator 8 and a compressor 10. This cooling circuit can in particular be used in an air conditioning installation. 'a motor vehicle. The tank 4 can be made of aluminum or aluminum alloy.
15 Comme mentionné plus haut, le condenseur 2 reçoit à une entrée 12 un fluide réfrigérant mis en mouvement par le compresseur 8, en phase vapeur surchauffée. As mentioned above, the condenser 2 receives at an inlet 12 a coolant set in motion by the compressor 8 in the superheated vapor phase.
Le condenseur 2 comprend un faisceau de tubes 14 sensiblement 20 parallèles entre eux, entre lesquels sont disposés des intercalaires 15 ou ailettes. Les tubes 14 du faisceau pénètrent à leurs extrémités deux boîtes collectrices 16 et 18, la boîte collectrice 16 recevant l'entrée 12. Les tubes 14 et les ailettes 15 sont réalisés en aluminium ou en alliage 25 d'aluminium. Les tubes 14 sont généralement plats, mais pourraient prendre toute autre forme que l'homme du métier saura considérer. The condenser 2 comprises a bundle of tubes 14 substantially parallel to each other, between which spacers 15 or fins are arranged. The tubes 14 of the bundle penetrate at their ends two manifolds 16 and 18, the manifold 16 receiving the inlet 12. The tubes 14 and the fins 15 are made of aluminum or aluminum alloy. The tubes 14 are generally flat, but could take any other form that the skilled person will consider.
La boîte collectrice 16 comporte une paroi de séparation 22 et 30 la boîte collectrice 18 comporte une paroi de séparation 20. Les parois de séparation 22 et 20 sont situées sensiblement au même niveau dans les boîtes collectrices 16 et 18. Ces parois divisent le condenseur 2 en deux parties C et S. The manifold 16 has a partition wall 22 and the manifold 18 has a partition wall 20. The partition walls 22 and 20 are located substantially at the same level in the manifolds 16 and 18. These walls divide the condenser 2 in two parts C and S.
Dans la partie C, ou partie de condensation, le fluide réfrigérant est condensé. La boîte collectrice 18 comporte une sortie 24 de la partie C qui est reliée à l'entrée du réservoir 4. Après avoir été condensé dans la partie C, le fluide réfrigérant traverse le réservoir 4 dans lequel il est déshydraté. In part C, or part of condensation, the refrigerant is condensed. The manifold 18 has an outlet 24 of the part C which is connected to the inlet of the tank 4. After being condensed in the part C, the refrigerant passes through the tank 4 in which it is dehydrated.
Le réservoir 4 est disposé de manière sensiblement verticale, parallèlement à la boîte collectrice 18. Le réservoir 4 est de forme générale cylindrique, et comporte une paroi latérale 26 qui est reliée dans une partie inférieure à une embase 28 bien connue de l'homme du métier. La paroi latérale 26 définit un espace intérieur 30 qui est fermé en haut par une paroi épaisse 32 qui sera décrite plus bas. The reservoir 4 is arranged substantially vertically, parallel to the manifold 18. The reservoir 4 is generally cylindrical in shape, and has a side wall 26 which is connected in a lower part to a base 28 which is well known to the person skilled in the art. job. The side wall 26 defines an interior space 30 which is closed at the top by a thick wall 32 which will be described below.
La paroi 32 loge un élément fonctionnel 34 qui communique avec l'espace intérieur 30. L'élément fonctionnel 34 est dans l'exemple décrit un capteur de pression, mais il pourrait être remplacé par un voyant de niveau, une vanne de remplissage et ou encore un bouchon. The wall 32 houses a functional element 34 which communicates with the interior space 30. The functional element 34 is in the example described a pressure sensor, but it could be replaced by a level indicator, a filling valve and or still a plug.
Le fluide réfrigérant est ensuite réintroduit dans le condenseur 2 par une entrée 36 que comporte la boîte collectrice 18. The refrigerant is then reintroduced into the condenser 2 via an inlet 36 that includes the manifold 18.
L'entrée 36 est reliée à la partie S ou partie de sous-refroidissement. Dans la partie S, le fluide réfrigérant déshydraté et filtré est sous-refroidi et voit sa température diminuer. Le fluide réfrigérant quitte ensuite le condenseur 2 par une sortie 38 de la partie S que comporte la boîte collectrice 16 et rejoint le détendeur 6. The inlet 36 is connected to the part S or part of subcooling. In part S, the dehydrated and filtered coolant is subcooled and its temperature decreases. The refrigerant then leaves the condenser 2 through an outlet 38 of the part S that includes the manifold 16 and joins the expander 6.
Le détendeur 6 diminue la pression du fluide réfrigérant, avant l'échange de chaleur avec l'air à refroidir dans l'évaporateur 8. En sortie de l'évaporateur 8, le fluide réfrigérant réchauffé est alors renvoyé au compresseur 10 afin de commencer un nouveau cycle de refroidissement. The regulator 6 decreases the pressure of the refrigerant, before the heat exchange with the air to be cooled in the evaporator 8. At the outlet of the evaporator 8, the heated refrigerant is then sent back to the compressor 10 in order to start a new cooling cycle.
On a représenté sur la figure 2 un dispositif 40 qui est utilisé pour la fabrication du réservoir 4 de la figure 1. Le dispositif 40 comporte un poinçon 42 et une matrice 44. FIG. 2 shows a device 40 which is used for the manufacture of the tank 4 of FIG. 1. The device 40 comprises a punch 42 and a die 44.
Le poinçon 42 présente une section choisie. Dans l'exemple ici décrit, la section du poinçon 42 est circulaire, afin de réaliser une paroi latérale 26 cylindrique. Cette section pourrait néanmoins être de toute autre forme. La section du poinçon 42 est prévue pour correspondre sensiblement au diamètre interne qui est désiré pour la paroi latérale 26. The punch 42 has a selected section. In the example described here, the section of the punch 42 is circular in order to produce a cylindrical side wall 26. This section could nevertheless be of any other form. The section of the punch 42 is provided to correspond substantially to the internal diameter which is desired for the side wall 26.
La matrice 44 est un bloc massif 46 qui est comporte un évidement 48. L'évidement 48 est prévu pour correspondre sensiblement au diamètre externe qui est désiré pour la paroi latérale 26. The die 44 is a solid block 46 which has a recess 48. The recess 48 is provided to correspond substantially to the outer diameter which is desired for the side wall 26.
L'évidement 48 et le poinçon 42 coopèrent donc de sorte que, lorsque le poinçon 42 est introduit dans l'évidement 48, ces deux éléments constituent un négatif de la forme voulue pour la paroi latérale 26, qui a une épaisseur el de l'ordre de 3 mm. The recess 48 and the punch 42 thus cooperate so that, when the punch 42 is introduced into the recess 48, these two elements constitute a negative of the desired shape for the side wall 26, which has a thickness el of the order of 3 mm.
Pour réaliser la paroi latérale 26, un bloc métallique 50 est disposé sur le bloc 46 de manière centrée par rapport à celui-ci. Le bloc métallique 50 présente une section qui est légèrement supérieure à celle de l'évidement 48, d'une part pour lui permettre de reposer sur le bloc 46 au-dessus de l'évidement 48, et d'autre part afin de fournir la matière nécessaire à la réalisation de la paroi latérale 26. To make the side wall 26, a metal block 50 is disposed on the block 46 centrally relative thereto. The metal block 50 has a section which is slightly greater than that of the recess 48, on the one hand to allow it to rest on the block 46 above the recess 48, and on the other hand to provide the material necessary for producing the side wall 26.
Le bloc métallique présente en outre une épaisseur e2 importante, comprise entre 3 mm et 30 mm ou plus si nécessaire. Le bloc métallique 50 est réalisé de préférence en aluminium ou en alliage d'aluminium de la série 6000, mais il pourrait également être réalisé en cuivre ou en acier adaptés à l'emboutissage. The metal block further has a thick e2 important, between 3 mm and 30 mm or more if necessary. The metal block 50 is preferably made of aluminum or aluminum alloy 6000 series, but it could also be made of copper or steel suitable for stamping.
Ainsi la paroi latérale 26 est réalisée par emboutissage du bloc métallique 50 par le poinçon 42 dans l'évidement 48 selon une direction indiquée sur la figure par une flèche F, jusqu'à ce que la longueur désirée pour la paroi latérale 26 soit atteinte. L'emboutissage est ainsi réalisé selon un axe sensiblement orthogonal à la surface du bloc métallique. Thus the side wall 26 is made by stamping the metal block 50 by the punch 42 in the recess 48 in a direction indicated in the figure by an arrow F, until the desired length for the side wall 26 is reached. The stamping is thus performed along an axis substantially orthogonal to the surface of the metal block.
Lors de cet emboutissage, l'épaisseur du bloc métallique 50 est conservée, de sorte qu'on obtient une paroi latérale 26 fermée à son extrémité par une paroi épaisse qui constitue la paroi 32, comme représentée sur la figure 3. During this stamping, the thickness of the metal block 50 is preserved, so that a side wall 26 closed at its end by a thick wall which constitutes the wall 32, as shown in FIG.
Comme on peut le voir sur cette figure, des bords 52 qui correspondent à l'excès du bloc métallique 50 subsistent, et il ne reste plus qu'à découper, si nécessaire, radialement la paroi latérale 26 à la hauteur voulue. On peut ensuite réaliser les usinages nécessaires dans la partie opposée à la paroi épaisse 32 afin de prévoir la liaison à l'embase 28. As can be seen in this figure, edges 52 which correspond to the excess of the metal block 50 remain, and it remains only to cut, if necessary, radially the side wall 26 to the desired height. The necessary machining operations can then be carried out in the part opposite to the thick wall 32 in order to provide the connection to the base 28.
La figure 4 montre une vue en perspective d'une portion d'un réservoir 4 réalisé à l'aide du dispositif 40 de la figure 2. La partie supérieure du réservoir 4 a été arrachée afin de mieux montrer l'intérêt et les fonctionnalités de la paroi épaisse 32. FIG. 4 shows a perspective view of a portion of a reservoir 4 made using the device 40 of FIG. 2. The upper part of the reservoir 4 has been torn off in order to better show the interest and the functionalities of the thick wall 32.
En effet, la paroi 32 est ici percée d'une ouverture traversante 60, sensiblement au niveau du centre du cylindre que définit la paroi 26 et selon l'axe X-X de révolution de ce cylindre. L'ouverture 60 traverse donc l'intégralité de la paroi épaisse 32 et débouche d'un côté dans l'espace intérieur 30, et de l'autre côté à l'extérieur du réservoir 4, de manière sensiblement parallèle à l'axe X-X. L'ouverture 60 est munie d'un taraudage qui permet par exemple de loger l'élément fonctionnel 34 décrit plus haut ou de raccorder une connectique directement dans la paroi épaisse 32. Indeed, the wall 32 is here pierced with a through opening 60, substantially at the center of the cylinder defined by the wall 26 and along the axis X-X of revolution of this cylinder. The opening 60 thus crosses the entire thick wall 32 and opens on one side into the inner space 30, and on the other side outside the tank 4, substantially parallel to the axis XX . The opening 60 is provided with a tapping which allows for example to accommodate the functional element 34 described above or to connect a connector directly into the thick wall 32.
En effet, comme on le voit sur cette figure, l'épaisseur e2 de la paroi épaisse 32 est largement supérieure à l'épaisseur el de la paroi 26, ce qui permet de venir y loger directement un ou plusieurs éléments directement, et non plus en rajoutant des brides comme cela était connu par avant. Indeed, as seen in this figure, the thickness e2 of the thick wall 32 is much greater than the thickness el of the wall 26, which allows to come to directly house one or more elements directly, and no longer by adding bridles as was known from before.
La figure 5 montre une variante du réservoir de la figure 4, dans laquelle l'ouverture 60 est réalisée de manière coudée. Ainsi, bien qu'une partie 62 débouche toujours dans l'espace intérieur 30, une partie 64 de l'ouverture 60 débouche hors du réservoir de manière radiale par rapport à l'axe X-X du cylindre défini par la paroi 26. Cela permet d'étendre les possibilités de logement et de raccordement d'éléments au sein de la paroi épaisse 32. FIG. 5 shows a variant of the reservoir of FIG. 4, in which the opening 60 is made in a bent manner. Thus, although a portion 62 always opens into the interior space 30, a portion 64 of the opening 60 opens out of the tank radially relative to the axis XX of the cylinder defined by the wall 26. This allows extend the possibilities of housing and connection of elements within the thick wall 32.
On pourrait également envisager de réaliser un emboutissage inversé dans la paroi 32 afin de créer un conduit qui s'étendrait partiellement dans l'espace intérieur 30 pour réaliser la partie 62. Il serait alors possible d'utiliser un bloc métallique d'épaisseur plus faible que celui de la figure 5 pour réaliser la paroi 32, puisque seule l'épaisseur pour réaliser la partie 64 est alors nécessaire. One could also consider making an inverted stamping in the wall 32 to create a conduit that would extend partially in the interior space 30 to achieve the portion 62. It would then be possible to use a metal block of lower thickness that of Figure 5 to achieve the wall 32, since only the thickness to achieve the portion 64 is then necessary.
Cet emboutissage inversé pourrait être réalisé en disposant au fond de l'évidement 48 de la matrice 44 un poinçon du diamètre voulu pour la partie 62, et en réalisant l'emboutissage de manière identique. Alors, lorsque le poinçon 42 approche le fond de l'évidement 48, la partie 62 sera formée naturellement et il ne restera qu'à la percer pour la faire déboucher dans l'espace intérieur et à réaliser une partie 64 qui s'y raccorde. This inverted stamping could be achieved by placing at the bottom of the recess 48 of the die 44 a punch of the desired diameter for the portion 62, and performing the stamping in the same manner. Then, when the punch 42 approaches the bottom of the recess 48, the portion 62 will naturally be formed and it will only be necessary to pierce it to make it open into the interior space and to make a part 64 connected to it. .
La portée de l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus, et elle englobe l'ensemble des variantes que l'homme du métier saura envisager, notamment à la lecture des revendications qui suivent. The scope of the invention is not limited to the embodiments described above, and it encompasses all the variants that the skilled person will consider, especially on reading the following claims.
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