FR2904408A1

FR2904408A1 - Echangeur de chaleur

Info

Publication number: FR2904408A1
Application number: FR0754848A
Authority: FR
Inventors: Jerome Matter; Gregory T Kohler; Michael Eklund
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 2006-05-04
Filing date: 2007-05-03
Publication date: 2008-02-01
Also published as: KR20070108079A; US20070256811A1

Abstract

L'invention concerne un échangeur de chaleur (10) qui comporte un bossage de montage (12) fixé entre deux tronçons de tubes adjacents (16) partant d'un collecteur (14). Le bossage de montage (12) présente deux surfaces profilées tournées dans des directions opposées, qui sont configurées de façon à épouser la forme des surfaces extérieures des tronçons de tubes adjacents (16).Domaine d'application : échangeurs de chaleur pour véhicules, etc.

Description

1 L'invention concerne des échangeurs de chaleur, et plus particulièrement

des échangeurs de chaleur refroidis par air et la structure prévue sur de tels échangeurs de chaleur pour leur montage dans un système, par exemple dans un véhicule. Des échangeurs de chaleur refroidis par air sont bien connus et sont couramment utilisés dans des véhicules et dans d'autres applications où on dispose aisément d'un écoulement d'air. De tels échangeurs de chaleur comportent habituellement deux ou plus de deux distributeurs ou collecteurs pour la distribution et la collecte du fluide de travail (tel qu'un fluide de refroidissement, de l'huile ou un fluide réfrigérant) vers l'échangeur de chaleur et à partir de celui-ci, et plusieurs tronçons de tubes s'étendant entre les collecteurs pour diriger le fluide de travail à travers l'échangeur de chaleur en relation d'échange de chaleur avec un écoulement d'air passant sur l'extérieur des tronçons de tubes et sur des ailettes qui s'étendent entre les tronçons de tubes. Il est courant dans de tels échangeurs de chaleur de prévoir plusieurs consoles fixées sur les distributeurs afin d'agir à la manière d'une structure pour le montage de l'échangeur de chaleur sur la partie restante du système dans lequel l'échangeur de chaleur est utilisé. Bien que de telles conceptions se soient avérées appropriées pour leur utilisation prévue, il est toujours possible de les perfectionner. Conformément à une caractéristique de l'invention, un échangeur de chaleur comprend un collecteur, deux tronçons de tubes s'étendant depuis le collecteur suivant un axe longitudinal des tubes pour diriger un fluide à travers l'échangeur de chaleur, et un bossage de montage fixé entre les deux tronçons de tubes. Le bossage de montage présente deux surfaces profilées, tournées dans des directions opposées, chacune des surfaces profilées étant liée à une surface complémentaire de l'un, correspondant, des tronçons 2904408 2 de tubes et étant configurée pour épouser la forme de la surface complémentaire. Selon une caractéristique, le bossage de montage est placé de façon à être adjacent au collecteur et il présente 5 en outre une surface liée à une surface complémentaire du collecteur. Selon une autre caractéristique, la surface liée à la surface complémentaire du collecteur est configurée de façon à épouser la forme de la surface complémentaire du 10 collecteur. Selon une autre caractéristique encore, la surface complémentaire du collecteur est cylindrique. Selon une caractéristique, le bossage de montage présente en outre une ouverture conçue pour recevoir un 15 organe de fixation. Selon une autre caractéristique, l'ouverture est filetée. Selon une caractéristique, l'ouverture s'étend totalement à travers le bossage de montage. Selon une autre caractéristique, l'ouverture s'étend 20 perpendiculairement à l'axe longitudinal du tube. Selon une caractéristique, chacun des tronçons de tubes est un tube aplati ayant une section transversale définie par deux parois latérales larges et espacées reliées par deux parois extrêmes plus courtes, et chacune des surfaces 25 profilées du bossage de montage est liée à l'une des parois latérales larges de l'un des deux tronçons de tubes. Selon une caractéristique, l'échangeur de chaleur comporte en outre des ailettes s'étendant entre les deux tronçons de tubes.

30 Selon une caractéristique de l'invention, un échangeur de chaleur comprend un collecteur, deux tronçons de tubes s'étendant depuis le collecteur suivant un axe longitudinal des tubes afin de diriger un fluide à travers l'échangeur de chaleur, et un bossage de montage fixé entre les deux 35 tronçons de tubes. Le bossage de montage comporte deux épaulements, les épaulements étant en appui sur des côtés 2904408 3 opposés de l'un, correspondant, des tronçons de tubes afin de positionner le bossage de montage pendant un processus de liaison. Selon une caractéristique, chacun des tronçons de tubes est un tube aplati ayant une section transversale 5 définie par deux parois latérales larges et espacées reliées par deux parois extrêmes plus courtes, et le bossage de montage comporte deux côtés opposés, chacun des côtés opposés étant lié à l'une des parois latérales larges de l'un des deux tronçons de tubes.

10 Selon une caractéristique de l'invention, un échangeur de chaleur comporte deux collecteurs espacés, plusieurs tronçons de tubes s'étendant entre les collecteurs suivant un axe longitudinal des tubes afin de diriger un fluide à travers l'échangeur de chaleur, des ailettes s'étendant 15 entre les tronçons de tubes, et un bossage de montage fixé entre deux tronçons de tubes adjacents. Le bossage de montage présente deux surfaces profilées tournées dans des directions opposées, chacune des surfaces profilées étant liée à une surface complémentaire de l'un, correspondant, 20 des tronçons de tubes et étant configurée pour épouser la forme de la surface complémentaire. Selon une caractéristique de l'invention, un échangeur de chaleur comporte deux collecteurs espacés, plusieurs tronçons de tubes s'étendant entre les collecteurs suivant 25 un axe longitudinal des tubes afin de diriger un fluide à travers l'échangeur de chaleur, des ailettes s'étendant entre les tronçons de tubes, et un bossage de montage fixé entre deux tronçons de tubes adjacents. Le bossage de montage comporte deux épaulements, les épaulements étant en 30 appui sur des côtés opposés de l'un, correspondant, des tronçons de tubes afin de positionner le bossage de montage pendant un processus de liaison. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et 35 sur lesquels : 2904408 4 la figure 1 est une vue partielle en perspective montrant une partie d'un échangeur de chaleur comprenant une structure de montage selon l'invention ; la figure 2 est une vue montrant la structure de 5 montage de la figure 1 ainsi qu'un collecteur et deux tronçons de tubes de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2 ; la figure 4 est une vue en perspective de la structure 10 de montage des figures 1 à 3 ; et la figure 5 est une vue en perspective d'une autre forme de réalisation du bossage de montage. En référence à la figure 1, il est représenté un échangeur de chaleur 10 refroidi par air qui comprend une 15 structure de montage sous la forme de deux pièces ou bossages de montage 12. L'échangeur de chaleur 10 est d'une construction bien connue, communément appelée "construction du type à écoulements parallèles", qui comprend deux collecteurs 14 (un seul est représenté sur la figure 1) 20 destinés à diriger le fluide de travail vers l'échangeur de chaleur 10 et à partir de celui-ci, et plusieurs tronçons de tubes 16 s'étendant entre les collecteurs 14 afin de diriger le fluide de travail à travers l'échangeur de chaleur 10 vers, et depuis, les collecteurs 14, des 25 ailettes 18 s'étendant entre les tronçons de tubes pour renforcer la transmission de la chaleur depuis le fluide de travail passant à l'intérieur des tronçons de tubes 16 vers un écoulement d'air passant sur l'extérieur des tronçons de tubes 16 et entre les ailettes 18. Les tronçons de tubes 16 30 s'étendent le long d'un axe longitudinal 19 des tubes entre les deux collecteurs 14. Bien qu'on puisse utiliser n'importe quelle construction appropriée de tubes d'échange de chaleur, dans la forme de réalisation illustrée, chacun des tronçons de tubes 16 se présente sous la forme d'un 35 tube aplati unique 20 ayant des extrémités opposées 22 (une seule est représentée sur la figure 1) raccordées au 2904408 5 collecteur correspondant 14. Comme on le voit le mieux sur la figure 2, chacun des tubes aplatis 20 a une section transversale définie par deux parois latérales larges 24 reliées par deux parois extrêmes ou de nez plus courtes 26, 5 les parois latérales larges définissant une grande dimension du tube et les parois de nez 26 définissant une petite dimension du tube 20. Bien que cela ne soit pas représenté, on peut préférer, dans certaines applications, que les tubes soient des tubes dits à orifices multiples ou 10 des tubes dits à microcanaux, qui sont extrudés. Les ailettes 18 peuvent être de toute forme appropriée, telle que des ailettes à plaques, ou des ailettes ondulées ou à serpentin. De même, bien que chacun des collecteurs 14 puisse être de toute construction appropriée, notamment des 15 constructions à plaque tubulaire/réservoir, dans la forme de réalisation illustrée, chacun des collecteurs 14 se présente sous la forme d'un tube cylindrique 30 qui a des ouvertures 32 de réception de tube recevant de façon étanche les extrémités 22 des tubes 20.

20 Comme on le voit le mieux sur la figure 1, chacun des bossages de montage 12 est fixé entre deux des tronçons de tubes 16 à proximité immédiate du collecteur 14. Il convient de noter que, dans la forme préférée de réalisation, une paire correspondante de bossages de 25 montage 12 est placée similairement à proximité immédiate à l'autre collecteur 14 (non représenté sur la figure 1) de l'échangeur de chaleur 10. Il convient également de noter que, bien que seulement deux bossages de montage 12 soient représentés comme étant adjacents à chacun des collecteurs 30 14, dans certaines applications, il peut être souhaitable de prévoir davantage ou moins de bossages de montage 12, et/ou de modifier la position des bossages de montage 12 par rapport à chacun des collecteurs 14 afin d'obtenir une configuration non symétrique des bossages de montage 12.

35 En référence aux figures 2 à 4, on peut voir que chacun des bossages de montage 12 présente deux surfaces 2904408 6 profilées 40, tournées dans des directions opposées, qui sont liées (par exemple par brasage) aux parois latérales larges 24 de la paire adjacente de tronçons de tubes 16 et qui sont configurées de façon à épouser la forme de la 5 surface extérieure 42 du tronçon de tube correspondant 16. Ceci aide à renforcer la liaison ou jonction entre le bossage de montage 12 et le tronçon de tube adjacent 16. On préfère aussi que chacune des surfaces 40 comporte deux épaulements 44 qui sont en appui sur les parois de nez 10 opposées 26 des tronçons de tubes 16. Ceci aide à maintenir le bossage de montage 12 dans sa position souhaitée pendant l'opération de liaison pour l'échangeur de chaleur, laquelle est habituellement un brasage. En référence à la figure 3, on préfère aussi que les 15 bossages de montage 12 présentent une autre surface 46 qui est en appui sur, et est liée à, la surface extérieure 47 du collecteur 14. A cet égard, il peut être souhaitable dans des applications que la surface 46 soit également une surface profilée qui est configurée de façon à épouser la 20 forme de la surface extérieure 47 du collecteur 14, comme on le voit dans l'autre forme de réalisation illustrée sur la figure 5. Chacun des bossages 12 présente en outre une ouverture 48 destinée à recevoir un organe de fixation de la 25 structure complémentaire de support du système dans lequel l'échangeur de chaleur 10 est utilisé. A cet égard, l'ouverture 48 peut être une ouverture filetée destinée à recevoir un organe fileté 49 de fixation, comme montré sur la figure 1, ou bien peut être une ouverture non filetée 30 conçue pour permettre à une vis épaulée, un goujon de montage ou une autre structure similaire (non représentée) de passer à travers le bossage 12. De préférence, comme on le voit le mieux sur la figure 2, chaque bossage 12 présente une face avant 50 et une face arrière 52, les 35 faces avant et arrière 50, 52 étant espacées l'une de l'autre d'une distance WB qui n'est pas supérieure à la 2904408 7 profondeur WH du collecteur correspondant 14, laquelle, dans la forme de réalisation illustrée, serait équivalente au diamètre du tube 30. Ceci sert à minimiser la profondeur globale de l'échangeur de chaleur 10. Cependant, dans 5 certaines applications, il peut être souhaitable que WB soit plus grand que WH. De préférence, chacun des bossages de montage 12 est formé d'un monobloc unique de matière appropriée et, dans la forme préférée de réalisation, est formé d'un bloc 10 d'aluminium, les autres pièces de l'échangeur de chaleur 10 étant également formées d'une matière appropriée, de préférence de l'aluminium, avec la présence d'un revêtement de brasure convenable aux emplacements appropriés, par exemple sur les surfaces extérieures 42 des tronçons de 15 tubes 16 et sur la surface extérieure 47 des collecteurs 14 pour permettre un brasage, par exemple un brasage sous atmosphère contrôlée dans un four, afin de lier mécaniquement les pièces, y compris les bossages 12, de l'échangeur de chaleur 10.

20 Il convient de noter que, bien que les bossages de montage 12 aient été illustrés en association avec l'échangeur de chaleur 10 utilisant des tubes aplatis 20, dans certaines applications, il peut être souhaitable d'utiliser les bossages de montage 12 en association avec 25 un échangeur de chaleur 10 comportant des tronçons de tubes 16 d'une section transversale différente, tels que des tubes ronds. En outre, alors que les bossages de montage 12 sont illustrés comme ayant une section transversale globalement rectangulaire, il peut être souhaitable dans 30 certaines applications que les bossages de montage 40 aient une forme en section transversale générale différente, par exemple circulaire. De plus, bien qu'on préfère que les bossages de montage 12 soient montés à proximité immédiate des collecteurs 14, dans certaines applications, il peut 35 être souhaitable que les bossages de montage 12 soient espacés des collecteurs 14. En outre, il convient de noter 2904408 8 qu'en plus de servir de structure de montage pour le montage de l'échangeur de chaleur 10 sur la partie restante du système, les bossages de montage 12 peuvent également être utilisés pour le montage d'autres pièces sur 5 l'échangeur de chaleur 10. Il convient de noter qu'en utilisant des moyens de positionnement appropriés, tels que les épaulements 44 et/ou les surfaces profilées 40, on peut assembler les bossages de montage 12 sur la partie restante de 10 l'échangeur de chaleur 10 sans la nécessité d'un soudage par points ou de l'utilisation de gabarits pour maintenir les bossages 12 en place pendant l'opération de brasage souhaitée. Il convient également de noter qu'en profilant les surfaces 40 afin qu'elles épousent la forme des 15 surfaces extérieures des tronçons de tubes adjacents 16, on renforce la solidité de la structure associée aux bossages de montage 12. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'échangeur de chaleur décrit et 20 représenté, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Echangeur de chaleur, caractérisé en ce qu'il comporte un collecteur (14) ; deux tronçons de tubes (16) s'étendant depuis le collecteur suivant un axe longitudinal des tubes pour diriger un fluide à travers l'échangeur de chaleur ; et un bossage (12) de montage fixé entre les deux tronçons de tubes, le bossage de montage présentant deux surfaces profilées (40) tournées dans des directions opposées, chacune des surfaces profilées étant liée à une surface complémentaire (42) de l'un, correspondant, des tronçons de tubes et étant configurée pour épouser la forme de la surface complémentaire.

2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bossage de montage est placé de façon à être adjacent au collecteur et présente en outre une surface (46) liée à une surface complémentaire (47) du collecteur.

3. Echangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface liée à la surface complémentaire du collecteur est configurée de façon à épouser la forme de la surface complémentaire du collecteur.

4. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface complémentaire du 25 collecteur est cylindrique.

5. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bossage de montage présente en outre une ouverture (48) conçue pour recevoir un organe de fixation (49). 30

6. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ouverture est filetée.

7. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ouverture s'étend totalement à travers le bossage de montage. 2904408 10

8. Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ouverture s'étend perpendiculairement à l'axe longitudinal du tube.

9. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, 5 caractérisé en ce que chacun des tronçons de tubes est un tube aplati (20) ayant une section transversale définie par deux parois latérales larges et espacées (24) reliées par deux parois extrêmes plus courtes (26), et chacune des surfaces profilées du bossage de montage est liée à l'une 10 des parois latérales larges de l'un des deux tronçons de tubes.

10. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il compte en outre des ailettes (18) s'étendant entre les deux tronçons de tubes. 15

11. Echangeur de chaleur, caractérisé en ce qu'il comporte un collecteur (14) ; deux tronçons de tubes {16) s'étendant depuis le collecteur suivant un axe longitudinal des tubes afin de diriger un fluide à travers l'échangeur de chaleur ; et un bossage de montage (12) fixé entre les 20 deux tronçons de tubes, le bossage de montage comportant deux épaulements (44) qui sont en appui sur des côtés opposés de l'un, correspondant, des tronçons de tubes afin de positionner le bossage de montage pendant un processus de liaison.

12. Echangeur de chaleur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le bossage de montage est placé de façon à être adjacent au collecteur et présente en outre une surface (46) liée à une surface complémentaire (47) du collecteur.

13. Echangeur de chaleur selon la revendication 12, caractérisé en ce que la surface liée à la surface complémentaire du collecteur est configurée de façon à épouser la forme de la surface complémentaire du collecteur. 2904408 11

14. Echangeur de chaleur selon la revendication 13, caractérisé en ce que la surface complémentaire du collecteur est cylindrique.

15. Echangeur de chaleur selon la revendication 11, 5 caractérisé en ce que le bossage de montage présente en outre une ouverture (48) conçue pour recevoir un organe de fixation (49).

16. Echangeur de chaleur selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'ouverture est filetée. 10

17. Echangeur de chaleur selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'ouverture s'étend totalement à travers le bossage de montage.

18. Echangeur de chaleur selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'ouverture s'étend perpendiculairement à 15 l'axe longitudinal des tubes.

19. Echangeur de chaleur selon la revendication 11, caractérisé en ce que chacun des tronçons de tubes est un tube aplati {20) ayant une section transversale définie par deux parois latérales larges et espacées (24) reliées par 20 deux parois extrêmes plus courtes (26), et le bossage de montage présente deux côtés opposés, chacun des côtés opposés étant lié à l'une des parois latérales larges de l'un des deux tronçons de tubes.

20. Echangeur de chaleur selon la revendication 11, 25 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des ailettes (18) s'étendant entre les deux tronçons de tubes.

21. Echangeur de chaleur, caractérisé en ce qu'il comporte deux collecteurs espacés (14) ; plusieurs tronçons de tubes (16) s'étendant entre les collecteurs suivant un 30 axe longitudinal des tubes afin de diriger un fluide à travers l'échangeur de chaleur ; des ailettes (18) s'étendant entre les tronçons de tubes ; et un bossage de montage (12) fixé entre deux, adjacents, des tronçons de tubes, le bossage de montage ayant deux surfaces profilées (40) tournées dans des directions opposées, chacune des surfaces profilées étant liée à une surface 2904408 12 complémentaire (42) de l'un, correspondant, des tronçons de tubes et étant configurée de façon à épouser la forme de la surface complémentaire.

22. Echangeur de chaleur selon la revendication 21, 5 caractérisé en ce que le bossage de montage est placé de façon à être adjacent au collecteur et présente en outre une surface (46) liée à une surface complémentaire (47) du collecteur.

23. Echangeur de chaleur selon la revendication 22, 10 caractérisé en ce que la surface liée à la surface complémentaire du collecteur est configurée de façon à épouser la forme de la surface complémentaire du collecteur.

24. Echangeur de chaleur selon la revendication 23, 15 caractérisé en ce que la surface complémentaire du collecteur est cylindrique.

25. Echangeur de chaleur selon la revendication 21, caractérisé en ce que le bossage de montage présente en outre une ouverture (48) conçue pour recevoir un organe de 20 fixation (49).

26. Echangeur de chaleur selon la revendication 21, caractérisé en ce que chacun des tronçons de tubes est un tube aplati (20) ayant une section transversale définie par deux parois latérales larges et espacées (24) reliées par 25 deux parois extrêmes plus courtes {26), et chacune des surfaces profilées du bossage de montage est liée à l'une des parois latérales larges de l'un des deux tronçons de tubes.

27. Echangeur de chaleur, caractérisé en ce qu'il comporte deux collecteurs espacés (14) ; plusieurs tronçons 30 de tubes (16) s'étendant entre les collecteurs suivant un axe longitudinal des tubes afin de diriger un fluide à travers l'échangeur de chaleur ; des ailettes (18) s'étendant entre les tronçons de tubes ; et un bossage de montage (12) fixé entre deux, adjacents, des tronçons de 35 tubes, le bossage de montage ayant deux épaulements (44) qui sont en appui sur des côtés opposés de l'un, 2904408 13 correspondant, des tronçons de tubes afin de positionner le bossage de montage pendant un processus de liaison.

28. Echangeur de chaleur selon la revendication 27, caractérisé en ce que le bossage de montage est placé de 5 façon à être adjacent au collecteur et présente en outre une surface {46) liée à une surface complémentaire (47) du collecteur.

29. Echangeur de chaleur selon la revendication 28, caractérisé en ce que la surface liée à la surface complémentaire du collecteur est configurée de façon à 10 épouser la forme de la surface complémentaire du collecteur.

30. Echangeur de chaleur selon la revendication 29, caractérisé en ce que la surface complémentaire du collecteur est cylindrique.

31. Echangeur de chaleur selon la revendication 27, 15 caractérisé en ce que le bossage de montage présente en outre une ouverture (48) conçue pour recevoir un organe de fixation (49).

32. Echangeur de chaleur selon la revendication 28, caractérisé en ce que chacun des tronçons de tubes est un 20 tube aplati (20) ayant une section transversale définie par deux parois latérales larges et espacées (24) reliées par deux parois extrêmes plus courtes (26), et le bossage de montage présente deux côtés opposés, chacun des côtés opposés étant lié à l'une des parois latérales larges de 25 l'un des deux tronçons de tubes.