FR3021398A1

FR3021398A1 - LAMINATED TUBE WITH DOUBLE CHANNEL RANGE

Info

Publication number: FR3021398A1
Application number: FR1454690A
Authority: FR
Inventors: Christian Riondet
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2015-11-27
Anticipated expiration: 2034-05-23
Also published as: DE112015002443T5; WO2015177237A1; FR3021398B1

Abstract

Le procédé de fabrication d'un tube comprend : - une étape d'extrusion d'un profilé tubulaire selon une direction longitudinale audit profilé à l'aide d'une filière ; et - une étape postérieure d'écrasement dudit profilé selon la direction longitudinale.The method of manufacturing a tube comprises: a step of extruding a tubular section in a longitudinal direction to said profile using a die; and a subsequent step of crushing said profile in the longitudinal direction.

Description

-1 La présente invention concerne le domaine technique des échangeurs de chaleur pour véhicule automobile, et porte plus spécifiquement sur un tube pour un tel échangeur.The present invention relates to the technical field of heat exchangers for a motor vehicle, and relates more specifically to a tube for such an exchanger.

Les tubes d'échangeurs de chaleur concernés sont destinés à être utilisés par exemple dans des radiateurs de refroidissement ou des condenseurs de circuit de climatisation de véhicules. On connaît déjà du document FR2996296 un tube pour un échangeur de chaleur de véhicule automobile, s'étendant dans une direction longitudinale et présentant une section transversale, le tube comportant en son intérieur une pluralité de canaux longitudinaux de circulation d'un fluide dans lequel au moins une partie des canaux est répartie dans la section transversale du tube de façon à définir deux rangées distinctes de canaux.The heat exchanger tubes concerned are intended to be used for example in cooling radiators or condensers of air conditioning circuit of vehicles. FR2996296 already discloses a tube for a motor vehicle heat exchanger extending in a longitudinal direction and having a cross section, the tube comprising in its interior a plurality of longitudinal channels for circulation of a fluid in which at at least a part of the channels is distributed in the cross-section of the tube so as to define two distinct rows of channels.

Le fait d'agencer lesdits canaux selon deux rangées dans le tube permet d'améliorer les performances thermiques du tube, sans pour autant augmenter les pertes de charges. Ainsi, un échangeur thermique de dimensions imposées comportant de tels tubes voit ses performances thermiques améliorées.The fact of arranging said channels in two rows in the tube improves the thermal performance of the tube, without increasing the pressure losses. Thus, a heat exchanger of imposed dimensions comprising such tubes sees its thermal performance improved.

Une autre manière d'améliorer les performances d'un tel échangeur serait d'augmenter le nombre de tubes malgré les dimensions imposées de l'échangeur. Aussi, dans le but de loger un plus grand nombre de tubes dans l'échangeur, la tendance a donc été de chercher à concevoir une filière qui permette de procéder à l'extrusion d'un tube dont l'épaisseur est diminuée par rapport à celle d'un tube de l'art antérieur. On précise que les tubes dont il est question sont des tubes plats munis de deux flancs externes et que l'épaisseur du tube est la distance qui sépare les flancs externes du tube. Pour augmenter le nombre de tubes, les inventeurs de la présente invention ont imaginé une solution alternative surprenante qui évite d'avoir à modifier le type de filière couramment utilisée pour la fabrication de ces tubes à double rangée de canaux. -2- La présente invention a notamment pour but de proposer un procédé de fabrication d'un tube d'échangeur de chaleur à double rangée de canaux dont l'épaisseur est plus réduite que celle d'un tube de l'art antérieur.Another way to improve the performance of such an exchanger would be to increase the number of tubes despite the imposed dimensions of the exchanger. Also, in order to accommodate a greater number of tubes in the exchanger, the trend has therefore been to seek to design a die that allows for the extrusion of a tube whose thickness is reduced compared to that of a tube of the prior art. It is specified that the tubes in question are flat tubes provided with two external flanks and that the thickness of the tube is the distance between the outer flanks of the tube. To increase the number of tubes, the inventors of the present invention have devised a surprising alternative solution which avoids having to modify the type of die commonly used for the manufacture of these double-row tube tubes. The present invention is intended in particular to provide a method of manufacturing a dual channel heat exchanger tube whose thickness is smaller than that of a tube of the prior art.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un tel tube comprenant : une étape d'extrusion d'un profilé tubulaire selon une direction longitudinale audit profilé à l'aide d'une filière ; et une étape postérieure d'écrasement dudit profilé tubulaire selon la direction longitudinale. Le procédé ci-dessus peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.For this purpose, the subject of the invention is a method of manufacturing such a tube comprising: a step of extruding a tubular profile in a longitudinal direction to said profile using a die; and a subsequent step of crushing said tubular section in the longitudinal direction. The above method may further include one or more of the following features, taken alone or in combination.

Avantageusement, on peut prévoir que l'étape d'écrasement est réalisée par laminage au moyen de rouleaux de laminage. On peut alternativement prévoir que l'étape d'écrasement est réalisée par pressage à l'aide d'une presse. On peut aussi prévoir une étape d'étirage postérieure à l'étape d'écrasement. L'invention a également pour objet un tube plat pour un échangeur de chaleur de véhicule automobile, le tube comportant en son intérieur une pluralité de canaux longitudinaux de circulation d'un fluide et présentant une section transversale munie de flancs externes, chaque canal comportant plusieurs arêtes parallèles délimitant des faces internes du canal, au moins une partie des canaux étant répartie dans la section transversale du tube de façon à définir deux rangées distinctes de canaux, une distance d inférieure à 2 mm séparant les flancs externes, au moins une des faces internes présente un relief au sens où un point situé au sommet du relief se trouve à une distance d'au moins 0,05 millimètres d'un plan passant par les arêtes de ladite face.Advantageously, it can be provided that the crushing step is carried out by rolling by means of rolling rolls. Alternatively, the crushing step may be performed by pressing with a press. It is also possible to provide a stretching step subsequent to the crushing step. The invention also relates to a flat tube for a motor vehicle heat exchanger, the tube comprising in its interior a plurality of longitudinal channels for circulation of a fluid and having a cross section provided with external flanks, each channel comprising several parallel edges defining internal faces of the channel, at least a portion of the channels being distributed in the cross section of the tube so as to define two distinct rows of channels, a distance d of less than 2 mm separating the outer flanks, at least one of the faces internal features a relief in the sense that a point located at the top of the relief is at a distance of at least 0.05 millimeters from a plane passing through the edges of said face.

On considère que deux arêtes sont parallèles si une droite perpendiculaire à l'une -3- est perpendiculaire à l'autre. Dans le cas où les arêtes seraient courbes, en raison par exemple d'un procédé d'extrusion particulier, on considère que sur un tronçon d'une très petite longueur du canal, les arêtes sont rectilignes. Ainsi, même dans ce cas particulier, il existe toujours un plan passant par les arêtes de la face.It is considered that two edges are parallel if a line perpendicular to one is perpendicular to the other. In the case where the edges are curved, for example because of a particular extrusion process, it is considered that on a very small length of the channel section, the edges are rectilinear. Thus, even in this particular case, there is always a plane passing through the edges of the face.

Avantageusement, le tube d'échangeur à double rangée de canaux ci-dessus présente une épaisseur qui est réduite en comparaison de celle d'un tube à double rangée de l'art antérieur. Ceci est particulièrement avantageux car la diminution d'épaisseur du tube permet d'améliorer les propriétés d'échange thermique et de réduire l'encombrement du tube. Aussi, comme le tube selon l'invention est moins encombrant, il devient possible de loger un plus grand nombre de ces tubes à l'intérieur d'un échangeur de chaleur dont les dimensions sont imposées. Il en résulte une amélioration du rendement d'échange thermique d'un échangeur muni de tels tubes.Advantageously, the above double-row channel exchanger tube has a thickness which is reduced in comparison with that of a double-row tube of the prior art. This is particularly advantageous because the reduction in thickness of the tube makes it possible to improve the heat exchange properties and to reduce the size of the tube. Also, as the tube according to the invention is less bulky, it becomes possible to accommodate a larger number of these tubes inside a heat exchanger whose dimensions are imposed. This results in an improvement of the heat exchange efficiency of an exchanger equipped with such tubes.

Le tube d'échangeur de chaleur tel que défini ci-dessus peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. Le relief existe sur au moins 90% de la longueur du tube. Les canaux de l'une des rangées sont alignés deux à deux avec les canaux de la deuxième rangée.The heat exchanger tube as defined above may further include one or more of the following features, taken alone or in combination. The relief exists over at least 90% of the length of the tube. The channels of one of the rows are aligned in pairs with the channels of the second row.

Les canaux de l'une des rangées sont majoritairement agencés en quinconce par rapport à des canaux de la deuxième rangée. Les canaux présentent une épaisseur interne, prise perpendiculairement par rapport à l'axe d'une rangée, qui est comprise entre 0,1 et 0,7 mm. Les canaux présentent une longueur prise parallèlement à l'axe d'une rangée qui est comprise entre 0,5 et 5 mm. Deux canaux voisins sont séparés par une distance comprise entre 0,2 et 0,4 millimètres. Une distance entre un flanc externe du tube et une face d'un canal adjacent audit flanc externe est comprise entre 0,2 et 0,4 millimètres.The channels of one of the rows are mainly staggered with respect to the channels of the second row. The channels have an internal thickness, taken perpendicular to the axis of a row, which is between 0.1 and 0.7 mm. The channels have a length taken parallel to the axis of a row which is between 0.5 and 5 mm. Two neighboring channels are separated by a distance of between 0.2 and 0.4 millimeters. A distance between an outer side of the tube and a side of a channel adjacent to said outer side is between 0.2 and 0.4 millimeters.

Les différentes caractéristiques additionnelles ci-dessus décrites ont pour avantage d'améliorer le rendement de l'échange thermique du tube proposé et de ne pas faire trop augmenter la perte de charge du tube.35 -4- L'invention a encore pour objet un échangeur de chaleur pour véhicule automobile comprenant une pluralité de tubes, les tubes s'étendant sensiblement parallèlement les uns aux autres, le pas des tubes étant compris entre 6 et 10 millimètres, de préférence entre 6 et 8 millimètres.The various additional features described above have the advantage of improving the efficiency of the heat exchange of the proposed tube and not to increase the pressure drop of the tube too much. The invention also relates to a heat exchanger for a motor vehicle comprising a plurality of tubes, the tubes extending substantially parallel to each other, the pitch of the tubes being between 6 and 10 millimeters, preferably between 6 and 8 millimeters.

L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures annexées, qui sont fournies à titre d'exemples et ne présentent aucun caractère limitatif, dans lesquelles : La figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un exemple de tube obtenu par le procédé selon l'invention ; La figure 2 est une vue schématique en coupe transversale d'un autre exemple de tube obtenu par le procédé selon l'invention ; et La figure 3 est une vue schématique en coupe transversale d'un tube obtenu par le procédé selon l'invention dans lequel les canaux d'une rangée sont agencés en quinconce par rapport à ceux de l'autre rangée. En référence aux figures, on a représenté un tube plat 10 destiné à être agencé dans un échangeur de chaleur de véhicule automobile. On comprend qu'un tube plat présente une section transversale de forme oblongue munie de flancs externes 12, rectilignes et parallèles entre eux, et de deux bords latéraux arrondis 14. Pour la suite de la description, on précise que la direction longitudinale est la direction qui s'étend parallèlement à l'axe longitudinal du tube 10, l'axe longitudinal du tube correspondant généralement à la direction d'écoulement du fluide à l'intérieur du tube. On définit la section transversale du tube par l'intersection du tube avec un plan perpendiculaire à la direction longitudinale. Le plan de la section transversale, ou plan transversale, se confond avec le plan des figures. Le tube 10 comporte en son intérieur une pluralité de canaux longitudinaux 16 de circulation d'un fluide, chaque canal 16 comportant plusieurs arêtes 18 parallèles entre elles et délimitant des faces internes 20 du canal. Les deux flancs externes 12 du tube sont séparés par une distance inférieure à 2 millimètres. Ainsi, la section transversale externe du tube est délimitée par une épaisseur d qui est inférieure à 2 millimètres. -5- Selon la section transversale, une partie majoritaire des canaux 16 est répartie de façon à définir deux rangées distinctes 21 de canaux 16. Chaque rangée 21 est sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale du tube. Les deux rangées 21 sont parallèles l'une à l'autre et les canaux 16 de l'une des rangées 21 sont alignés deux à deux avec les canaux 16 de la deuxième rangée 21. Pour chaque canal 16, au moins une des faces internes 20 présente un relief 22 au sens où un point S situé au sommet du relief 22 se trouve à une distance d'au moins 0,05 mm d'un plan P passant par les arêtes 18 de la face interne 20. Dans l'exemple, le relief 22 d'une face 20 d'un canal 16 est présent sur toute la longueur du canal 16. Toutefois, il est possible que le relief 22 d'un canal 16 présente des discontinuités de telles sorte que le relief 22 est présent sur la majeure partie de la face du canal 16, par exemple sur 90% de la longueur du canal 16. Dans la section transversale des tubes 10, les canaux 16 d'une rangée 21 ont une forme globalement rectangulaire. Chaque canal 16 d'une rangée 21 présente un grand côté correspondant à une longueur L prise parallèlement à la direction T et comprise entre 0,5 et 5 millimètres, et un petit côté correspondant à une épaisseur interne I prise dans le sens perpendiculaire de la rangée 21 qui est comprise entre 0,1 et 0,7 millimètres. Le tube 10 présente deux canaux d'extrémité 24, qui sont adjacents aux bords latéraux 14. Ces canaux d'extrémité 24 ont une paroi arrondie dont le profil correspond au profil des bords latéraux 14 du tube, leur section formant un D. On considère que ces canaux d'extrémité 24, qui mordent chacun sur les deux rangées 21, ne font pas partie des canaux définissant les rangées 21. En d'autres termes, les rangées 21 sont des lignes imaginaires composées uniquement de la juxtaposition de canaux similaires aux canaux 16, sans inclure les canaux d'extrémité 24. La distance d2 qui sépare deux canaux 16 voisins est comprise entre 0,2 et 0,4 mm. La distance d3 qui sépare un flanc externe 12 du tube et une face d'un canal adjacent de ce flanc externe 12 est également comprise entre 0,2 et 0,4 mm.35 -6- On va maintenant décrire le procédé de fabrication d'un tube à double rangée de canaux tel que présenté ci-avant. Dans une première étape, on procède à une étape d'extrusion d'un profilé tubulaire selon une direction longitudinale audit profilé à l'aide d'une filière. Puis on procède à une étape postérieure d'écrasement dudit profilé selon la direction longitudinale. Selon un premier mode de réalisation, l'étape d'écrasement est réalisée par laminage au moyen de rouleaux de laminage.The invention will be better understood on reading the appended figures, which are provided by way of example and are not limiting in nature, in which: FIG. 1 is a diagrammatic cross-sectional view of an example of a tube obtained by the process according to the invention; Figure 2 is a schematic cross-sectional view of another example of a tube obtained by the method according to the invention; and Figure 3 is a schematic cross-sectional view of a tube obtained by the method according to the invention in which the channels of a row are arranged staggered with respect to those of the other row. With reference to the figures, there is shown a flat tube 10 intended to be arranged in a motor vehicle heat exchanger. It is understood that a flat tube has an oblong cross section provided with external flanks 12, rectilinear and parallel to each other, and two rounded lateral edges 14. For the remainder of the description, it is specified that the longitudinal direction is the direction which extends parallel to the longitudinal axis of the tube 10, the longitudinal axis of the tube generally corresponding to the direction of flow of the fluid inside the tube. The cross section of the tube is defined by the intersection of the tube with a plane perpendicular to the longitudinal direction. The plane of the cross section, or transverse plane, merges with the plane of the figures. The tube 10 has in its interior a plurality of longitudinal channels 16 for circulating a fluid, each channel 16 having a plurality of ridges 18 parallel to each other and delimiting internal faces 20 of the channel. The two outer flanks 12 of the tube are separated by a distance of less than 2 millimeters. Thus, the external cross section of the tube is delimited by a thickness d which is less than 2 millimeters. According to the cross-section, a majority of the channels 16 are distributed so as to define two distinct rows 21 of channels 16. Each row 21 is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the tube. The two rows 21 are parallel to each other and the channels 16 of one of the rows 21 are aligned in pairs with the channels 16 of the second row 21. For each channel 16, at least one of the internal faces 20 has a relief 22 in the sense that a point S located at the top of the relief 22 is at a distance of at least 0.05 mm from a plane P passing through the edges 18 of the inner face 20. In the example the relief 22 of a face 20 of a channel 16 is present over the entire length of the channel 16. However, it is possible for the relief 22 of a channel 16 to have discontinuities such that the relief 22 is present over most of the face of the channel 16, for example 90% of the length of the channel 16. In the cross section of the tubes 10, the channels 16 of a row 21 have a generally rectangular shape. Each channel 16 of a row 21 has a long side corresponding to a length L taken parallel to the direction T and between 0.5 and 5 millimeters, and a small side corresponding to an internal thickness I taken in the perpendicular direction of the row 21 which is between 0.1 and 0.7 millimeters. The tube 10 has two end channels 24, which are adjacent to the lateral edges 14. These end channels 24 have a rounded wall whose profile corresponds to the profile of the lateral edges 14 of the tube, their section forming a D. that these end channels 24, which bite each on the two rows 21, are not part of the channels defining the rows 21. In other words, the rows 21 are imaginary lines composed solely of the juxtaposition of channels similar to the 16, without including the end channels 24. The distance d2 between two neighboring channels 16 is between 0.2 and 0.4 mm. The distance d3 between an outer flank 12 of the tube and a face of an adjacent channel of this outer flank 12 is also between 0.2 and 0.4 mm. a double-row tube of channels as presented above. In a first step, there is carried out a step of extruding a tubular section in a longitudinal direction to said profile using a die. Then we proceed to a subsequent step of crushing said profile in the longitudinal direction. According to a first embodiment, the crushing step is carried out by rolling by means of rolling rolls.

Le procédé présenté ici comprend également une étape d'étirage postérieure à l'étape d'écrasement. Celle-ci est réalisée en utilisant au moins un rouleau dont la vitesse de rotation est plus rapide que la vitesse de rotation des rouleaux de laminage.The method presented here also includes a stretching step subsequent to the crushing step. This is achieved by using at least one roll whose rotational speed is faster than the speed of rotation of the rolling rolls.

En référence à la figure 2, on a représenté un tube 10 d'échangeur obtenu toujours par le même procédé d'écrasement du profilé tubulaire. Dans cet exemple, chaque canal 16 comporte au moins deux faces 20 formant des reliefs 22 dont les sommets respectifs S sont orientés vers l'intérieur du canal 16 et se situent à une distance d'au moins 0,05 millimètres d'un plan P passant par les arêtes 18 d'un canal 16. On a représenté à la figure 3 un tube dans lequel les canaux 16 de l'une des rangées sont majoritairement agencés en quinconce par rapport à des canaux de la deuxième rangée. Ici, les faces 20 qui sont sensiblement parallèles à la direction longitudinale présentent des reliefs 22 dont les sommets S sont orientés vers l'intérieur du canal. Une telle conformation en quinconce fait que les canaux ne sont pas alignés deux à deux avec les canaux de la deuxième rangée, ce qui permet d'optimiser la résistance mécanique et le rendement thermique du tube.Referring to Figure 2, there is shown an exchanger tube 10 always obtained by the same method of crushing the tubular section. In this example, each channel 16 comprises at least two faces 20 forming reliefs 22 whose respective vertices S are oriented towards the inside of the channel 16 and are at a distance of at least 0.05 millimeters from a plane P passing through the edges 18 of a channel 16. There is shown in Figure 3 a tube in which the channels 16 of one of the rows are mainly arranged staggered with respect to channels of the second row. Here, the faces 20 which are substantially parallel to the longitudinal direction have reliefs 22 whose S vertices are oriented towards the inside of the channel. Such a staggered conformation means that the channels are not aligned in pairs with the channels of the second row, which makes it possible to optimize the mechanical strength and the thermal efficiency of the tube.

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier.The invention is not limited to the embodiments presented and other embodiments will become apparent to those skilled in the art.

Claims

REVENDICATIONS1. Flat tube (10) for a motor vehicle heat exchanger, the tube (10) having in its interior a plurality of longitudinal channels (16) for circulating a fluid and having a cross section provided with external flanks (12), each channel (16) having a plurality of parallel ridges (18) delimiting internal faces (20) of the channel, at least a portion of the channels (16) being distributed in the cross-section of the tube (10) so as to define two distinct rows of channels (16), a distance (d) of less than 2 mm separating the external flanks (12), characterized in that at least one of the internal faces (20) has a relief (22) in the sense that a point (S) situated at the top of the relief (22) is at a distance of at least 0.05 millimeters from a plane (P) passing through the edges of the face.

2. Tube according to the preceding claim, wherein the relief (22) exists over at least 90% of the length of the tube.

The tube (10) according to any one of claims 1 or 2, wherein the channels (10) of one of the rows (21) are aligned in pairs with the channels (10) of the second row.

4. Tube according to any one of claims 1 or 2, wherein the channels (10) of one of the rows (21) are predominantly staggered with respect to channels (10) of the second row (21). .

5. Tube (10) according to any one of claims 1 to 4, wherein the channels have an inner thickness (I), taken perpendicularly to the axis of a row (21), which is between 0 , 1 and 0.7 mm.

6. Tube (10) according to any one of claims 1 to 5, wherein the channels have a length (L) taken parallel to the axis of a row which is between 0.5 and 5 mm.

7. Tube according to any one of claims 1 to 6 wherein two adjacent channels are separated by a distance (d2) of between 0.2 and 0.4 millimeters.

8. A tube according to any one of claims 1 to 7, a distance (d3) separating an outer flank of the tube and a side of a channel adjacent to said outer flank is between 0.2 and 0.4 millimeters.

9. Heat exchanger for a motor vehicle comprising a plurality of tubes according to any one of claims 1 to 8, the pitch of the tubes being between 6 and 10 millimeters, preferably between 6 and 8 millimeters.

10. A method of manufacturing a tube (10) according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises: a step of extruding a tubular section in a longitudinal direction to said profile to the help from a sector; and a posterior step of crushing said tubular section in the longitudinal direction.

11. A method of manufacturing a tube (10) according to the preceding claim wherein the crushing step is carried out by rolling by means of rolling rolls.

12. A method of manufacturing a tube (10) according to claim 10 wherein the crushing step is performed by pressing with a press.

13. A method of manufacturing a tube (10) according to any one of claims 10 to 12 comprising a drawing step subsequent to the crushing step.