WO1998028586A1 - Echangeur thermique comportant un insert d'alimentation d'entree ou de sortie - Google Patents
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- WO1998028586A1 WO1998028586A1 PCT/FR1997/002319 FR9702319W WO9828586A1 WO 1998028586 A1 WO1998028586 A1 WO 1998028586A1 FR 9702319 W FR9702319 W FR 9702319W WO 9828586 A1 WO9828586 A1 WO 9828586A1
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- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
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Definitions
- the invention relates to the technology of heat exchangers, in particular for motor vehicles. Numerous techniques are known for manufacturing heat exchangers for motor vehicles, whether they are radiators for engine cooling systems or evaporators and these condensers for air conditioning systems in the passenger compartment of the vehicle.
- These heat exchangers include a serpentine circuit, which can in some cases be formed from individual flat stacked boxes each traversed in one direction and then in the other by the coolant or by the refrigerant, along a path in U-shaped. Locally, generally in the upper part at the two ends of the branches of the U, the boxes are shaped so as to define two separate chambers, one for the inlet and the other for the outlet of the fluid.
- the entry chambers of the various caissons communicate with each other, as do the exit chambers.
- the exchanger is connected to the rest of the circuit for the supply and for the extraction of the fluid by means of parts called "supply inserts" which each replace a box at the location of the chambers.
- supply inserts parts which each replace a box at the location of the chambers.
- the insert can communicate either with the chamber immediately adjacent to the inlet or outlet or with the chamber furthest from it, depending on whether wants to have an inlet insert or a fluid outlet insert.
- inserts comprising at least three parts, the main of which are different depending on whether one wants to have an input insert or an output insert (we will explain in more detail the way of which the current inserts are made with reference to Figures i and 2 which will be described below).
- One of the aims of the invention is to provide a heat exchanger comprising a universal inlet supply insert or this outlet, the structure of which makes it possible to simplify the production of the heat exchanger by: -reducing the number of pieces of each insert, - rationalization of the assembly range, by maximizing the number of common parts, - simple assembly, with a correlative gain in terms of time and cost of manufacturing the heat exchanger.
- the insert is, in a manner known per se, an inlet or outlet supply insert for a heat exchanger, in particular a heat exchanger for a motor vehicle, this heat exchanger having a plurality of individual boxes stacked shaped so as to locally define a first chamber, inlet or outlet for fluid, and a second chamber, respectively for outlet or inlet for fluid, mutually juxtaposed and elongated in the stacking direction of the boxes, this insert comprising a fluid inlet or outlet orifice oriented generally laterally with respect to the longitudinal direction of the chambers and extended inside the chambers by a body inserted in the stack of boxes, this body being shaped as desired to put communication between fluid the orifice either with the first chamber, adjacent to the orifice, or with the second chamber, adjacent to the first chamber and se adorned with the orifice by the interposition of the first chamber.
- the insert is composed of a base part provided at the level of the body with at least two openings capable of being placed in fluid communication with the first chamber and with the second chamber respectively, and a separating member capable of isolating the fluid currents between the orifice and the chamber with which the orifice must not be placed in communication with fluid, the shape and arrangement of the separating member being chosen so as to put in communication fluid the orifice either with the first chamber or with the second chamber.
- the basic part is a one-piece part, advantageously produced by forming a tubular blank.
- the body of the insert is provided with two groups of two openings, each of the groups comprising two facing openings formed on two opposite side walls of the body;
- the separating member for permitting the communication of fluid from the orifice with the first chamber is in the form of a transverse partition dividing the interior volume of the body in the region situated between the two openings or groups of openings; this transverse partition is preferably placed in the body by insertion into a lateral slot formed in one of the lateral walls of the latter;
- the separating member for allowing the communication of fluid from the orifice with the second chamber is in the form of a bypass ring introduced into the interior volume of the body at the level of the opening capable of being placed in communication with fluid with the first bedroom; this bypass ring is preferably placed in the body by fitting into the corresponding opening.
- Figures 1 and 2 are exploded perspective views of inserts of the prior art, respectively of an inlet insert and an outlet insert.
- Figures 3 and 4 are exploded perspectives of inserts according to the invention, respectively of an inlet insert and an outlet insert.
- the references 10 and 10 ′ denote, respectively, a fluid inlet insert and a fluid outlet insert according to the prior art. These inserts each comprise a tubular element 12 for the inlet or outlet of the fluid, as well as two half-elements in stamped sheet metal 14, 14 or 14 '. 14 'for communicating the element 12 with one of the two adjacent chambers of the heat exchanger.
- the two half-elements 14, 14 or 14 ′, 14 ′ are assembled by their peripheral flange 16, for example by crimping, welding or bonding, so as to form a hollow element one of the ends of which (rear end in the figures ) 18 is closed and the opposite end 20 communicates with the element 12, which is fixed for example on a cylindrical surface 22 formed by the parts 14 or 14 '.
- Each of the parts 14 to 14 ′ has an opening 24 making it possible to communicate with the chamber of the adjacent heat exchanger of the element 12 (chamber which will be called hereinafter “first chamber”) and an opening 26 making it possible to communicate with the room (which will be called hereinafter “second room”) adjacent to the first room, that is to say that the first room comes to come between the second room and the element 12.
- the purpose of the inlet insert 10 is to bring the fluid into the second chamber.
- the opening 24 of each of the parts 14 is formed in a boss 28 turned towards the inside of the hollow element and sealed to the boss 28 of the other part 14, to allow the passage of the orifices 24 by the fluid circulating in the first chamber without communication with the interior of the insert 10 and, on the contrary, the communication of the second chamber by the opening 26 with the element 12 by bypassing the bosses 28, as can be clearly seen in the drawing of FIG. 1.
- the outlet insert 10 ′ it is sought to obtain reverse operation, c that is to say a free crossing of the insert by the fluid flowing in the second chamber via the openings 26 and a communication of the element 12 with the first chamber, via the openings 24.
- the elements 14 ', 14', s have tightly bonded to each other by respective surfaces 30 extending according to their joint plane, which surround the openings 26 and allow only the communication of fluid between the opening 24 and the element 12.
- each of the inserts requires the assembly of three separate parts (12 + 14 + 14 or 12 + 14 '+ 14'), the parts 14 and 14 'of the two types of inserts being two different parts, therefore having to be formed according to two distinct manufacturing ranges.
- One of the aims of the present invention is to provide a simplified insert structure, with a reduction in the number of parts for each insert and a simplification of the manufacturing range for each of the inserts.
- Figures 3 and 4 are homologous to Figures 1 and 2, but for an insert according to the invention.
- the same reference numerals have been used in the figures to designate functionally similar elements, in particular the openings 24 and 26.
- the directions of circulation of the fluid in the first and in the second chamber are also the same as in Figures 1 and 2.
- the insert according to the invention is produced from a common single element 36, for example a element produced by forming a tubular blank.
- This one-piece element 36 has a circular open end 38 intended to allow communication with the rest of the circuit to which the heat exchanger is connected, and a body 40 provided with openings 24, 24 and 26, 26 and closed opposite from the end 38 for example by a partition 42.
- the openings are formed in flat side walls 43 formed by flattening the initial tubular wall.
- the piece rr.onobloc 36 plays the same role as the three pieces 12 + 14 + 14 or 12 + 14 '+ 14' of Figures 1 and 2.
- an additional part 44 (figure 3) or 46 (figure 4) is added to the rr.onobloc part 36 to ensure the circulation of fluid as desired.
- the part 44 is a bypass ring inserted by force into the openings 24 and connecting them together, which has the effect of preventing any communication of fluid between the interior volume of the monobloc part 36 and the interior volume of the ring 44 - therefore with the first chamber.
- the fluid comes around the outer surface of the ring 44 in the volume between this ring and the inner wall of the body 40, to end up in the second chamber and pass through the openings 26.
- a partition 46 is introduced through a slot 48 formed in the side wall 43 of the body 40 in an intermediate zone between the openings 24 and 26.
- This partition the dimensions of which are chosen to prohibit any communication of fluid between the openings 24 and 26 - and therefore between the first and the second chamber -, therefore isolates these chambers by allowing the fluid passing through the openings 26 to circulate in the second chamber without disturbing the flow of the fluid in the first chamber via the openings 24.
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Abstract
L'échangeur thermique possède une pluralité de caissons individuels empilés comformés de manière à définir localement une chambre d'entrée et une chambre de sortie de fluide. L'insert comprend un orifice (33) d'entrée ou de sortie de fluide prolongé à l'intérieur des chambres par un corps (40) conformé pour mettre en communication de fluide l'orifice avec la première ou bien la seconde chambre. L'insert comporte une pièce commune (36) dont le corps (40) est pourvu d'au moins deux ouvertures (24, 26) susceptibles d'être mises en communication avec la première chambre et avec la seconde chambre, et il comporte un organe séparateur (44) propre à isoler les courants de fluide entre l'orifice et la chambre avec laquelle l'orifice ne doit pas être mis en communication, l'organe séparateur étant choisi parmi deux formes différentes correspondant chacune à la mise en communication de fluide de l'orifice avec l'une des chambres.
Description
ECHANGEUR THERMIQUE COMPORTANT UN INSERT D'ALIMENTATION D'ENTREE OU DE SORTIE
L'invention concerne la technologie des échangeurs de chaleur, notamment pour les véhicules automobiles. On connaît de nombreuses techniques de fabrication des échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles, qu'il s'agisse des radiateurs pour les systèmes de refroidissement moteur ou des évaporateurs et ces condenseurs des systèmes de climatisation de l'habitacle du véhicule.
Ces échangeurs de chaleur comportent un circuit en forme de serpentin, qui peut être dans certains cas formé à partir de caissons individuels plats empilés parcourus chacun dans un sens puis dans l'autre par le fluide de refroidissement ou par le réfrigérant, selon un trajet en forme de U. Locale- ment, généralement en partie supérieure aux deux extrémités des branches du U, les caissons sont conformés de manière à définir deux chambres séparées, une pour l'entrée et l'autre pour la sortie du fluide. Les chambres d'entrée des divers caissons communiquent entre elles, de même que les chambres de sortie.
L'échangeur est relié au reste du circuit pour l'amenée et pour l'extraction du fluide par l'intermédiaire de pièces appelées "inserts d'alimentation" qui remplacent chacun un caisson à l'endroit des chambres. Par le choix d'une forme de pièce appropriée, l'insert peut communiquer soit avec la chambre immédiatement adjacente de l'orifice d'entrée ou de sortie, soit avec la chambre la plus éloignée de celui-ci, selon que l'on veut disposer d'un insert d'entrée eu d'un insert de sortie de fluide. On utilise généralement pour réaliser de tels inserts des ensembles comprenant au moins trois pièces, dont les principales sont différentes selon que l'on veut disposer d'un insert d'entrée ou d'un insert de sortie (on expliquera plus en détail la manière dont sont réalisés les inserts actuels
en référence aux figures i et 2 qui seront décrites aar la suite) .
L'un des buts de l'invention est de proposer un échangeur thermique comportant un insert universel d'alimentation d'entrée ou ce sortie dont la structure permet de simplifier la réalisation de l'échangeur thermique par : -réduction du nombre de pièces de chaque insert, -rationalisation de la gamme d'assemblage, par maximisation du nombre de pièces communes, -assemblage simple, avec un gain corrélatif au niveau du temps et du coût de fabrication de l'échangeur de chaleur. L'insert est, d'une manière en elle-même connue, un insert d'alimentation d'entrée ou de sortie pour un échangeur thermique, notamment un échangeur thermique de véhicule automobile, cet échangeur thermique possédant une pluralité de caissons individuels empilés conformés de manière à définir localement une première chambre, d'entrée ou de sortie de fluide, et une seconde chambre, respectivement de sortie ou d'entrée de fluide, mutuellement juxtaposées et allongées dans la direction d'empilement des caissons, cet insert comprenant un orifice d'entrée ou de sortie de fluide orienté généralement latéralement par rapport à la direction longitudinale des chambres et prolongé à l'intérieur des chambres par un corps inséré dans l'empilement de caissons, ce corps étant conformé à volonté pour mettre en communication de fluide l'orifice soit avec la première chambre, adjacente de l'orifice, soit avec la seconde chambre, adjacente de la première chambre et séparée de l'orifice par l'interposition de la première chambre. Selon l'invention, l'insert est composé d'une pièce de base pourvue au niveau du corps d'au moins deux ouvertures susceptibles d'être mises en communication de fluide respectivement avec la première chambre et avec la seconde chambre, et d'un organe séparateur propre à isoler les courants de fluide entre l'orifice et la chambre avec laquelle l'orifice ne doit pas être mis en communication de fluide, la forme et la disposition de l'organe séparateur étant choisies de manière à mettre en communication de fluide l'orifice soit avec la première chambre, soit avec la seconde chambre.
Selon un certain nombre de caractéristiques subsidiaires avantageuses : la pièce de base est une pièce monobloc, avantageusement réalisée par formage d'une ébauche tubulaire. le corps de l'insert est pourvu de deux groupes de deux ouvertures, chacun des groupes comportant deux ouvertures en vis-à-vis formées sur deux parois latérales opposées du corps ; l'organe séparateur pour permettre la mise en communi- cation de fluide de l'orifice avec la première chambre est en forme de cloison transversale divisant le volume intérieur du corps dans la région située entre les deux ouvertures ou groupes d'ouvertures ; cette cloison transversale est de préférence mise en place dans le corps par insertion dans une fente latérale ménagée dans l'une des parois latérales de ce dernier ; l'organe séparateur pour permettre la mise en communication de fluide de l'orifice avec la seconde chambre est en forme de bague de contournement introduite dans le volume intérieur du corps au niveau de l'ouverture susceptible d'être mise en communication de fluide avec la première chambre ; cette bague de contournement est de préférence mise en place dans le corps par emboîtement dans l'ouverture correspondante.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci- dessous, faite en référence aux dessins annexés. Les figures 1 et 2 sont, des vues en perspective éclatée d' inserts de l'art antérieur, respectivement d'un insert de d'entrée et d'un insert de sortie.
Les figures 3 et 4 sont des perspectives éclatées d' inserts selon l'invention, respectivement d'un insert d'entrée et d'un insert de sortie.
Sur les figures 1 et 2, les références 10 et 10' désignent, respectivement, un insert d'entrée de fluide et un insert de sortie de fluide selon l'art antérieur.
Ces inserts comportent chacun un élément tubulaire 12 pour l'entrée ou la sortie du fluide, ainsi que deux demi-éléments en tôle emboutie 14, 14 ou 14'. 14' servant à faire communiquer l'élément 12 avec l'une des deux chambres adjacentes de l'échangeur de chaleur.
Les deux demi-éléments 14, 14 eu 14', 14' sont assemblés par leur rebord périphérique 16, par exemple par sertissage, soudage ou collage, de manière a former un élément creux dont l'une des extrémités (extrémité arrière sur les figures) 18 est fermée et l'extrémité opposée 20 communique avec l'élément 12, qui est fixé par exemple sur une portée cylindrique 22 formée par les pièces 14 ou 14'.
Chacune des pièces 14 eu 14' possède une ouverture 24 permettant de communiquer avec la chambre de l'échangeur de chaleur adjacente de l'élément 12 (chambre que l'on appellera par la suite "première chambre") et une ouverture 26 permettant de communiquer avec la chambre (que l'on appellera par la suite "seconde chambre") voisine de la première chambre, c'est-à-dire que la première chambre vient s'interposer entre la seconde chambre et l'élément 12.
L'insert d'entrée 10 a pour objet d'amener le fluide dans la seconde chambre. Pour permettre cette amenée sans que les fluides circulant dans la première et la seconde chambre ne se mélangent, l'ouverture 24 de chacune des pièces 14 est ménagé dans un bossage 28 tourné vers l'intérieur de l'élément creux et joint de manière étanche au bossage 28 de l'autre pièce 14, pour permettre la traversée des orifices 24 par le fluide circulant dans la première chambre sans communication avec l'intérieur de l'insert 10 et, au contraire, la mise en communication de la seconde chambre par l'ouverture 26 avec l'élément 12 par contournement des bossages 28, comme on peut le voir clairement sur le dessin de la figure 1. En ce qui concerne l'insert de sortie 10', on cherche à obtenir un fonctionnement inverse, c'est-à-dire une libre traversée de l'insert par le fluide circulant dans la seconde chambre via les ouvertures 26 et une mise en communication de l'élément 12 avec la première chambre, via les ouvertures 24. Pour ce faire, les éléments 14', 14', sont liés entre eux de manière étanche par des surfaces respectives 30 s 'étendant
selon leur plan de joint, qui entourent les ouvertures 26 et permettent seulement la communication de fluide entre l'ouverture 24 et l'élément 12.
On notera que les sens de circulation décrits ne sont qu'in- dicatifs et donnés pour l'exemple, et que l'on pourrait aussi bien fonctionner en sens inverses , par exemple avec une extraction de fluide depuis la seconde chambre et une admission du fluide vers la première chambre ; dans ce cas, tous les sens de circulation seraient inversés par rapport aux dessins, l'insert "d'entrée" devenant un insert "de sortie", et réciproquement.
Comme on peut le constater, chacun des inserts nécessite l'assemblage de trois pièces distinctes (12+14+14 ou 12+14'+ 14'), les pièces 14 et 14' des deux types d'inserts étant deux pièces différentes, donc devant être formées selon deux gammes de fabrication distincte.
L'un des buts de la présente invention est de proposer une structure d' insert simplifiée, avec réduction du nombre de pièces pour chaque insert et simplification de la gamme de fabrication de chacun des inserts.
Les figures 3 et 4 sont homologues des figures 1 et 2 , mais pour un insert selon l'invention. On a utilisé sur les figures les mêmes références numériques pour désigner des éléments fonctionnellement semblables, notamment les ouvertu- res 24 et 26. Les sens de circulation du fluide dans la première et dans la seconde chambre sont également les mêmes que sur les figures 1 et 2.
L'insert selon l'invention, qu'il s'agisse d'un insert d'entrée 32 ou d'un insert.de sortie 32', est réalisé à par- tir d'un élément unique commun 36, par exemple un élément réalisé par formage d'une ébauche tubulaire. Cet élément monobloc 36 comporte une extrémité ouverte circulaire 38 destinée à permettre la communication avec le reste du circuit auquel l'échangeur de chaleur est relié, et un corps 40 pourvu d'ouvertures 24, 24 et 26, 26 et fermé à l'opposé de l'extrémité 38 par exemple par une cloison 42. Les ouvertures sont ménagées dans des parois latérales planes 43 formées par aplatissement de la paroi tubulaire initiale.
On voit que la pièce rr.onobloc 36 joue le même rôle que les trois pièces 12+14+14 eu 12+14'+14' des figures 1 et 2. Pour individualiser l'insert en insert d'entrée ou en insert de sortie, on ajoute à la pièce rr.onobloc 36 une pièce supplémentaire 44 (figure 3) ou 46 (figure 4) permettant d'assurer la circulation de fluide comme souhaité. Pour l'insert d'entrée (figure 3), la pièce 44 est une bague de contournement insérée à force dans les ouvertures 24 et reliant celles-ci entre elles, ce qui a pour effet d'inter- dire toute communication de fluide entre le volume intérieur de la pièce monobloc 36 et le volume intérieur de la bague 44 - donc avec la première chambre. Le fluide vient contourner la surface extérieure de la bague 44 dans le volume compris entre cette bague et la paroi intérieure du corps 40, pour aboutir dans la seconde chambre et passer par les ouvertures 26.
Dans le cas d'un insert de sortie, comme illustré figure 4, on introduit une cloison 46 par une fente 48 ménagée dans la paroi latérale 43 du corps 40 dans une zone intermédiaire entre les ouvertures 24 et 26. Cette cloison, dont les dimensions sont choisies pour interdire toute communication de fluide entre les ouvertures 24 et 26 - et donc entre la première et la seconde chambre -, vient donc isoler ces chambres en permettant au fluide passant par les ouvertures 26 de circuler dans la seconde chambre sans pour autant perturber l'écoulement du fluide dans la première chambre via les ouvertures 24.
Claims
1. Echangeur thermique comportant un insert d'alimentation d'entrée (32') ou de sortie (32). notamment échangeur thermiσue de véhicule automobile, cet échangeur thermique possédant une pluralité de caissons individuels empilés conformés de manière à définir une première chambre, d'entrée ou de sortie de fluide, et une seconde chambre, respectivement de sortie ou d'entrée ce fluide, mutuellement juxtapo- sées et allongées dans la direction d'empilement des caissons, cet insert comprenant un orifice (38) d'entrée ou de sortie de fluide orienté généralement latéralement par rapport à la direction longitudinale des chambres et prolongé à l'intérieur des chambres par un corps (40) inséré dans l'empilement de caissons, ce corps étant conformé à volonté pour mettre en communication de fluide l'orifice soit avec la première chambre, adjacente de l'orifice, soit avec la seconde chambre, adjacente de la première chambre et séparée de l'orifice par l'interposition de la première chambre, caractérisé en ce que l'insert est composé d'une pièce de base (36) pourvue au niveau du corps (40) d'au moins deux ouvertures (24, 26) susceptibles d'être mises en communication de fluide respectivement avec la première chambre et avec la seconde chambre, et d'un organe séparateur (44, 46) propre à isoler les courants de fluide entre l'orifice et la chambre avec laquelle l'orifice ne doit pas être mis en communication de fluide, la forme et la disposition de l'organe séparateur étant choisies de manière à mettre en communication de fluide l'orifice (38) soit avec la première chambre, soit avec la seconde chambre.
2. Echangeur thermiσue selon la revendication 1 ou 2 , caractérisé en ce que la pièce de base (36) est une pièce monpbloc .
3. Echangeur thermique selon la revendication 1 ou 2 , caractérisé en ce que la pièce de base (36) monobloc est réalisée par formage d'une ébauche tubulaire.
4. Echangeur thermique selon l'une des revendications 1 à
3, caractérisé en ce que le corps (40) de l'insert est pourvu de deux groupes de deux ouvertures (24, 26), chacun des groupes comportant deux ouvertures en vis-à-vis formées sur deux parois latérales opposées (43) du corps.
5. Echangeur thermique selon l'une des revendications 1 à
4, caractérisé en ce que l'organe séparateur pour permettre la mise en communication de fluide de l'orifice avec la première chambre est en forme de cloison transversale (46) divisant le volume intérieur du corps dans la région située entre les deux ouvertures ou groupes d'ouvertures (24, 26).
6. Echangeur thermique selon la revendication 5, caracté- risé en ce que la cloison transversale est mise en place dans le corps par insertion dans une fente latérale (48) ménagée dans l'une des parois latérales (43) de ce dernier.
7. Echangeur thermique selon l'une des revendications 1 a 4, caractérisé en ce que l'organe séparateur pour permettre la mise en communication de fluide de l'orifice avec la seconde chambre est en forme de bague de contournement (44) introduite dans le volume intérieur du corps au niveau de l'ouverture (24) susceptible d'être mise en communication de fluide avec la première chambre.
8. Echangeur thermique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la bague de contournement (44) est mise en place dans le corps par emboîtement dans l'ouverture corres- pondante.
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1997
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