WO2018042104A1 - Support de brasage pour échangeur de chaleur, échangeur de chaleur associé - Google Patents

Support de brasage pour échangeur de chaleur, échangeur de chaleur associé Download PDF

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positioning
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Lionel ROBILLON
Christophe Denoual
Alain Pourmarin
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Valeo Systemes Thermiques
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    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/14—Heat exchangers

Definitions

  • Brazing bracket for heat exchanger associated heat exchanger.
  • the present invention relates to a soldering support for a heat exchanger, and an associated heat exchanger.
  • Patent Application US20140299654 discloses a brazing support having compression means for guaranteeing support during brazing.
  • the invention aims in particular to improve at least some of the disadvantages of the prior art.
  • the subject of the invention is a brazing support for a heat exchanger provided with a heat exchange surface and comprising a connection flange, the brazing support being able to control the expansion of said exchanger during the soldering, the brazing support comprising:
  • At least one positioning pin adapted to hold the heat exchanger in position during brazing
  • At least one orientation pin adapted to guide an expansion of the heat exchanger during soldering
  • a housing adapted to maintain said connection flange during brazing.
  • the invention solves at least in part some of the disadvantages of the prior art.
  • the invention makes it possible to implement means for holding the heat exchanger, during the soldering operation, which do not reduce the heat exchange surface of the heat exchanger and do not deteriorate. the performance of the exchanger.
  • the orientation pin directs the expansion toward the positioning pin.
  • the housing comprises a plurality of protuberances adapted to be positioned along the periphery of the connection flange.
  • the positioning pin has a tip adapted to cooperate forcefully with the heat exchanger.
  • the invention also relates to a heat exchanger provided with a heat exchange surface and comprising a connection flange, the heat exchanger further comprising:
  • the exchanger being placed, during brazing, on a brazing support according to one of the aforementioned embodiments.
  • the orientation orifice has an oblong profile.
  • the orientation orifice has a length of between 4mm and 6mm.
  • the positioning orifice has a substantially round profile.
  • the invention also relates to an assembly comprising an exchanger according to one of the aforementioned embodiments and maintained on a brazing support according to one of the embodiments described above.
  • the positioning pin is fitted in the positioning orifice.
  • the orientation pin is slidably mounted in the orientation orifice.
  • the protuberances have a clearance of between 1.5mm and 3mm with the periphery of the connection flange.
  • FIG. 1 is a perspective view from above of an assembly according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a view from above of an exchanger according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a detailed view from above of a part of an assembly according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a side perspective view of another part of an assembly according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a view from above of another part of an assembly according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a side perspective section of FIG. 4, and
  • FIG. 7 is a perspective view from above of another part of an assembly according to one embodiment of the invention.
  • the brazing support 1 is provided to maintain a heat exchanger 9 during the operation of soldering, so as to control the expansion of this exchanger during this brazing operation.
  • This brazing support 1 comprises:
  • At least one positioning pin 1 1 adapted to hold the heat exchanger 90 in position during brazing
  • At least one orientation pin 12 adapted to guide a dilation of the heat exchanger 90 during brazing
  • a housing 10 adapted to hold said connection flange 91 during brazing.
  • the brazing support comprises two positioning pins 1 1 and two orientation pins 12.
  • this brazing support 1 On this brazing support 1 is mounted a heat exchanger 9.
  • This heat exchanger 9 is provided with a heat exchange surface 90.
  • the heat exchanger comprises at least one connection flange. 91 as well as:
  • the heat exchanger 9 comprises two lugs 92 each having a positioning orifice 920, as well as two lugs 93 each having an orientation orifice 930.
  • the embodiment of the heat exchanger 9 is complementary to the embodiment of the brazing support 1.
  • the assembly comprising the heat exchanger 9 maintained on the brazing support 1 makes it possible to braze the heat exchanger while limiting the deformations related to the soldering operation, and minimizes the deformation of the heat exchanger 9 holding it on the brazing support 1 during the operation.
  • each positioning pin 1 1 is placed in the positioning hole 920 which is opposite. More particularly, in this embodiment, the positioning pins 920 are fitted into the positioning holes.
  • each orientation pin 12 is placed in the orientation orifice 930 opposite.
  • the positioning orifice 920 has a substantially round profile.
  • the orientation pins 12 are slidably mounted in the orientation orifices 930.
  • the orientation orifice 930 has a substantially oblong profile.
  • This orientation orifice 12 has, in this example, a length of between 4mm and 6mm.
  • the orientation pin 12 orients the expansion towards the positioning pin 1 January.
  • the expansion of the heat exchanger will be directed along the length of the oblong orientation orifice.
  • differential expansions of these exchangers are of the order of 0.41 mm per 100 mm of exchanger.
  • the orientation pin may for example comprise a portion capable of sliding inside the oblong orifice, and an upper part making it possible to keep the exchanger in contact with the soldering support, for example a threaded rod provided with a bolt for tightening the heat exchanger on the brazing support.
  • the positioning pin 1 an embodiment of which is more particularly illustrated in FIG. 4, it may comprise an upper portion 1 of diameter smaller than the diameter of the positioning orifice 920 so as to be able to insert the pin of positioning 1 1 in the positioning tab 92, and a lower portion 1 1 1 of diameter greater than the diameter of the positioning orifice 920 so as to rest the positioning tab 92 on the positioning pin 1 1.
  • the positioning pin 1 1 may have a tip 1 10 adapted to cooperate forcefully with the heat exchanger 9, through the positioning tab 92.
  • the heat exchanger is forcibly positioned on the brazing support by means of the positioning lugs 92 forcibly placed on the positioning pins.
  • connection flange 91 of the heat exchanger 9 it is maintained at the housing 10 formed on the brazing support 1.
  • the housing comprises a plurality of protuberances 100 adapted to be positioned along the periphery of the connection flange 91 of the exchanger.
  • the protuberances consist of deformations on at least a portion of the housing so as to form a rim blocking at least partly the connection flange 91.
  • the protuberances have a clearance of between 1.5mm and 3mm with the periphery of the connection flange 91.
  • connection flange is movable in a certain range so as to avoid deformations such as stretching of the materials when the heat exchange surface will expand during the operation of brazing.
  • the positioning of the flange must be cumulated with a possibility of relative displacement between the flange and the body of the heat exchanger taking into account the conventional differential expansion which is of the order of 0 , 41 mm for 100mm of heat exchanger. For example, for a heat exchanger of about 300mm, a game of the order of 1, 2mm is required at a minimum.

Abstract

L'invention concerne un support (1) de brasage pour un échangeur de chaleur (9) pourvu d'une surface d'échange de chaleur (90) et comprenant une bride (91) de connexion, le support de brasage étant apte à contrôler la dilatation dudit échangeur durant le brasage, le support de brasage (1) comprenant : - au moins un pion de positionnement (11) adapté pour maintenir en position l'échangeur de chaleur (9) lors du brasage; - au moins un pion d'orientation (12) adapté pour orienter une dilatation de l'échangeur de chaleur (9) lors du brasage; - un logement (10) adapté pour maintenir ladite bride (91) de connexion lors du brasage.

Description

Support de brasage pour échangeur de chaleur, échangeur de chaleur associé.
La présente invention concerne un support de brasage pour un échangeur de chaleur, ainsi qu'un échangeur de chaleur associé.
On connaît par la demande de brevet US20140299654 un support de brasage présentant des moyens de compression pour garantir l'appui lors du brasage.
On connaît également de la demande WO2006018498 un échangeur de chaleur comportant une surface d'échange de chaleur, la surface d'échange de chaleur présentant une joue permettant de compenser les dilatations longitudinales lors du brasage.
Toutefois, un inconvénient de ces deux mises en œuvre est que cela nécessite de mettre en œuvre des moyens directement sur la surface d'échange de chaleur, ou d'entraîner des déformations de l'échangeur de chaleur, ne qui n'est pas acceptable.
L'invention vise notamment à améliorer au moins certains des inconvénients de l'art antérieur.
Pour ce faire, l'invention a pour objet un support de brasage pour un échangeur de chaleur pourvu d'une surface d'échange de chaleur et comprenant une bride de connexion, le support de brasage étant apte à contrôler la dilatation dudit échangeur durant le brasage, le support de brasage comprenant :
- au moins un pion de positionnement adapté pour maintenir en position l'échangeur de chaleur lors du brasage ;
- au moins un pion d'orientation adapté pour orienter une dilatation de l'échangeur de chaleur lors du brasage ;
- un logement adapté pour maintenir ladite bride de connexion lors du brasage.
De ce fait, l'invention permet de résoudre au moins en partie certains des inconvénients de l'art antérieur. Notamment, l'invention permet de mettre en œuvre des moyens de maintien de l'échangeur de chaleur, lors de l'opération de brasage, qui ne diminuent pas la surface d'échange de chaleur de l'échangeur de chaleur et ne détériorent pas les performances de l'échangeur.
En outre, de tels moyens permettent de maintenir l'échangeur de chaleur lors du brasage, sans entraîner de déformations de toute ou partie de cet échangeur.
Selon un aspect de l'invention, le pion d'orientation oriente la dilatation vers le pion de positionnement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le logement comprend une pluralité de protubérances adaptées pour être positionnées le long du pourtour de la bride de connexion.
Dans une variante de l'invention, le pion de positionnement présente un embout apte à coopérer à force avec l'échangeur de chaleur.
L'invention concerne aussi un échangeur de chaleur pourvu d'une surface d'échange de chaleur et comprenant une bride de connexion, l'échangeur de chaleur comprenant en outre :
- une patte présentant un orifice de positionnement ;
- une patte présentant un orifice d'orientation,
l'échangeur étant placé, lors du brasage, sur un support de brasage selon l'un des modes de réalisation précités.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'orifice d'orientation présente un profil oblong.
Selon un aspect d'un mode de réalisation de l'invention, l'orifice d'orientation présente une longueur comprise entre 4mm et 6mm.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'orifice de positionnement présente un profil sensiblement rond.
L'invention concerne encore un ensemble comprenant un échangeur selon l'un des modes de réalisation précités et maintenu sur un support de brasage selon l'un des modes de réalisation décrits précédemment. Selon un mode de réalisation de l'ensemble, le pion de positionnement est ajusté dans l'orifice de positionnement.
Dans une autre variante de réalisation de l'ensemble, le pion d'orientation est monté coulissant dans l'orifice d'orientation.
Dans un autre mode de réalisation de l'ensemble, les protubérances présentent un jeu compris entre 1 ,5mm et 3mm avec le pourtour de la bride de connexion.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description suivante, fournie à titre d'exemple illustratif et non limitatif et en référence aux dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective de dessus d'un ensemble selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une vue de dessus d'un échangeur selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 3 est une vue détaillée de dessus d'une partie d'un ensemble selon un mode de réalisation de l'invention ; et
- la figure 4 est une vue en perspective de côté d'une autre partie d'un ensemble selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 5 est une vue de dessus d'une autre partie d'un ensemble selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 6 est une coupe en perspective de côté de la figure 4, et
- la figure 7 est une vue en perspective de dessus d'une autre partie d'un ensemble selon un mode de réalisation de l'invention.
On présente maintenant, en relation avec les figures 1 à 7, un premier mode de réalisation de l'invention.
Comme illustré sur ces figures, le support 1 de brasage est prévu pour maintenir un échangeur de chaleur 9 lors de l'opération de brasage, de sorte à maîtriser la dilatation de cet échangeur durant cette opération de brasage.
Ce support 1 de brasage comprend :
- au moins un pion de positionnement 1 1 adapté pour maintenir en position l'échangeur de chaleur 90 lors du brasage ;
- au moins un pion d'orientation 12 adapté pour orienter une dilatation de l'échangeur de chaleur 90 lors du brasage ;
- un logement 10 adapté pour maintenir ladite bride 91 de connexion lors du brasage.
Dans le mode de réalisation illustré, le support de brasage comprend deux pions de positionnement 1 1 ainsi que deux pions d'orientation 12.
Sur ce support de brasage 1 est monté un échangeur de chaleur 9. Cet échangeur de chaleur 9 est pourvu d'une surface d'échange de chaleur 90. Selon les modes de réalisation, l'échangeur de chaleur comprend au moins une bride de connexion 91 ainsi que :
- une patte 92 présentant un orifice de positionnement 920 ;
- une patte 93 présentant un orifice d'orientation 930.
Dans le mode de réalisation illustré, l'échangeur de chaleur 9 comprend deux pattes 92 présentant chacune un orifice de positionnement 920, ainsi que deux pattes 93 présentant chacun un orifice d'orientation 930. De ce fait, le mode de réalisation de l'échangeur de chaleur 9 est complémentaire du mode de réalisation du support de brasage 1 .
Ainsi, l'ensemble comprenant l'échangeur de chaleur 9 maintenu sur le support de brasage 1 permet de braser l'échangeur de chaleur tout en limitant les déformations liées à l'opération de brasage, et minimise les déformations de l'échangeur 9 liées à son maintien sur le support de brasage 1 durant l'opération.
Lors du positionnement de l'échangeur 9 sur le support de brasage 1 , chaque pion de positionnement 1 1 est placé dans l'orifice de positionnement 920 qui est en regard. Plus particulièrement, dans ce mode de réalisation, les pions de positionnement 920 sont ajustés dans les orifices de positionnement.
De même, chaque pion d'orientation 12 est placé dans l'orifice d'orientation 930 en regard.
Dans le mode de réalisation illustré dans les figures 1 à 7, l'orifice de positionnement 920 présente un profil sensiblement rond.
Plus particulièrement, dans ce mode de réalisation, les pions d'orientation 12 sont montés coulissants dans les orifices d'orientation 930.
Dans le mode de réalisation illustré dans les figures 1 à 7, l'orifice d'orientation 930 présente un profil sensiblement oblong.
Cet orifice d'orientation 12 présente, dans cet exemple, une longueur comprise entre 4mm et 6mm.
Toutefois, on pourrait prévoir des modes de réalisation dans lesquels ces orifices présenteraient une longueur plus grande. Par exemple, on pourrait prévoir des orifices présentant une longueur comprise entre 4mm et 20mm.
Lors du brasage de l'échangeur de chaleur 9, le pion d'orientation 12 oriente la dilatation vers le pion de positionnement 1 1 .
En d'autres termes, la dilatation de l'échangeur de chaleur va être dirigée selon la longueur de l'orifice d'orientation oblong.
Plus particulièrement, les dilatations différentielles de ces échangeurs sont de l'ordre de 0,41 mm pour 100mm d'échangeur.
Ces dilatations différentielles s'ajoutent bien évidemment aux dispersions de fabrication des différents éléments constituant l'échangeur de chaleur.
Le pion d'orientation peut par exemple comprendre une portion apte à coulisser à l'intérieur de l'orifice oblong, et une partie supérieure permettant de maintenir l'échangeur au contact du support de brasage, par exemple une tige filetée munie d'un boulon permettant de serrer l'échangeur de chaleur sur le support de brasage. Quant au pion de positionnement 1 1 , dont un mode de réalisation est plus particulièrement illustré à la figure 4, il peut comprendre une portion supérieure 1 10 de diamètre inférieur au diamètre de l'orifice de positionnement 920 de sorte à pouvoir insérer le pion de positionnement 1 1 dans la patte 92 de positionnement, et une portion inférieure 1 1 1 de diamètre supérieur au diamètre de l'orifice de positionnement 920 de sorte à pouvoir faire reposer la patte 92 de positionnement sur le pion de positionnement 1 1 .
Plus particulièrement, le pion de positionnement 1 1 peut présenter un embout 1 10 apte à coopérer à force avec l'échangeur de chaleur 9, par le biais de la patte de positionnement 92.
En d'autres termes, l'échangeur de chaleur est positionné à force sur le support de brasage par l'intermédiaire des pattes 92 de positionnement placées à force sur les pions de positionnement.
En ce qui concerne la bride 91 de connexion de l'échangeur de chaleur 9, elle est maintenue au niveau du logement 10 formé sur le support de brasage 1 .
Le logement comprend une pluralité de protubérances 100 adaptées pour être positionnées le long du pourtour de la bride 91 de connexion de l'échangeur.
En d'autres termes, les protubérances consistent en des déformations sur au moins une partie du logement de sorte à former un rebord bloquant au moins en partie la bride de connexion 91 .
Selon un mode de réalisation de l'invention, les protubérances présentent un jeu compris entre 1 ,5mm et 3mm avec le pourtour de la bride 91 de connexion.
De ce fait, lors de l'opération de brasage, la bride de connexion est mobile dans une certaine plage de sorte à éviter les déformations tels que des étirements des matériaux lorsque la surface d'échange de chaleur va se dilater pendant l'opération de brasage. Selon le concept de l'invention, le positionnement de la bride doit être cumulé avec une possibilité de déplacement relatif entre la bride et le corps de l'échangeur de chaleur en tenant compte de la dilatation classique différentielle qui est de l'ordre de 0,41 mm pour 100mm d'échangeur de chaleur. Par exemple, pour un échangeur de chaleur d'environ 300mm, un jeu de l'ordre de 1 ,2mm est requis au minimum.

Claims

REVENDICATIONS
Support (1 ) de brasage pour un échangeur de chaleur (9) pourvu d'une surface d'échange de chaleur (90) et comprenant une bride (91 ) de connexion, le support de brasage étant apte à contrôler la dilatation dudit échangeur durant le brasage, le support de brasage (1 ) comprenant :
- au moins un pion de positionnement (1 1 ) adapté pour maintenir en position l'échangeur de chaleur (9) lors du brasage ;
- au moins un pion d'orientation (12) adapté pour orienter une dilatation de l'échangeur de chaleur (9) lors du brasage ;
- un logement (10) adapté pour maintenir ladite bride (91 ) de connexion lors du brasage.
Support (1 ) selon la revendication précédente, le pion d'orientation (12) orientant la dilatation vers le pion de positionnement (1 1 ).
Support (1 ) selon la revendication précédente, ledit logement (10) comprenant une pluralité de protubérances (100) adaptées pour être positionnées le long du pourtour de la bride (91 ) de connexion.
Support selon l'une des revendications précédentes, le pion de positionnement (1 1 ) présentant un embout (1 10) apte à coopérer à force avec l'échangeur de chaleur (9).
Echangeur de chaleur (9) pourvu d'une surface d'échange de chaleur (90) et comprenant une bride de connexion (91 ), l'échangeur de chaleur (9) comprenant en outre :
- une patte (92) présentant un orifice de positionnement (920) ;
- une patte (93) présentant un orifice d'orientation (930), l'échangeur (9) étant placé, lors du brasage, sur un support de brasage (1 ) selon l'une des revendications 1 à 4.
Echangeur (9) selon la revendication précédente, l'orifice d'orientation (930) présentant un profil oblong.
Echangeur (9) selon la revendication précédente, l'orifice d'orientation (930) présentant une longueur comprise entre 4mm et 6mm.
Echangeur (9) selon l'une des revendications 5 à 7, l'orifice de positionnement (920) présentant un profil sensiblement rond.
Ensemble comprenant un échangeur selon l'une des revendications 5 à 8 et maintenu sur un support de brasage selon l'une des revendications 1 à 4.
10. Ensemble selon la revendication précédente, le pion de positionnement (1 1 ) étant ajusté dans l'orifice de positionnement (920). 1 1 . Ensemble selon la revendication précédente, le pion d'orientation (12) étant monté coulissant dans l'orifice d'orientation (930).
12. Ensemble selon la revendication précédente, les protubérances (100) présentant un jeu compris entre 1 ,5mm et 3mm avec le pourtour de la bride (91 ) de connexion.
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