WO2018115695A2 - Échangeur de chaleur et son procédé de fabrication - Google Patents

Échangeur de chaleur et son procédé de fabrication Download PDF

Info

Publication number
WO2018115695A2
WO2018115695A2 PCT/FR2017/053668 FR2017053668W WO2018115695A2 WO 2018115695 A2 WO2018115695 A2 WO 2018115695A2 FR 2017053668 W FR2017053668 W FR 2017053668W WO 2018115695 A2 WO2018115695 A2 WO 2018115695A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tubes
peripheral wall
sides
orifices
heat exchanger
Prior art date
Application number
PCT/FR2017/053668
Other languages
English (en)
Other versions
WO2018115695A3 (fr
Inventor
Kamel Azzouz
Mohamed Asri
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques filed Critical Valeo Systemes Thermiques
Publication of WO2018115695A2 publication Critical patent/WO2018115695A2/fr
Publication of WO2018115695A3 publication Critical patent/WO2018115695A3/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/18—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding
    • F28F9/187—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding at least one of the parts being non-metallic, e.g. heat-sealing plastic elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/06—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes in openings, e.g. rolling-in
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0012—Brazing heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/165—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by using additional preformed parts, e.g. sleeves, gaskets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/14—Heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2230/00—Sealing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/26—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for allowing differential expansion between elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/04—Fastening; Joining by brazing
    • F28F2275/045—Fastening; Joining by brazing with particular processing steps, e.g. by allowing displacement of parts during brazing or by using a reservoir for storing brazing material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements
    • F28F2275/125—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements by bringing elements together and expanding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, in particular for a motor vehicle, and its method of manufacture.
  • the tubes are generally tubes of oval or oblong section, defined by a major axis and a minor axis, and having ends inserted into holes of a header plate.
  • a brazed heat exchanger when the connection between the tubes and the collector plate is made by brazing and therefore is rigid and can not compensate for the expansion and shrinkage phenomena related to temperature variations during its use. Over time, due to these thermal expansions and shrinkages, the metal in which the tubes and the collector plate are formed can become fatigued and this can lead to the formation of micro-defects at the connection between the tubes and the collector plate. and thus potentially generate leaks or breaks.
  • One of the aims of the present invention is therefore to at least partially overcome the disadvantages of the prior art and to provide an improved heat exchanger.
  • the present invention therefore relates to a heat exchanger comprising:
  • each header comprising a header plate, said header plate comprising oblong holes within which the pipe ends are introduced, said holes being delimited by a peripheral wall having two large parallel sides and two small sides connecting the ends of said long sides,
  • the heat exchanger further comprises a compressible seal disposed between the slices of at least one tube and the peripheral wall of the orifice of the collector plate into which said tube is inserted.
  • the tubes comprise at least one recess on at least one of their long sides, said at least one recess fitting into a notch formed on a long side of the peripheral wall of the orifices of the collector plate .
  • the tubes comprise two recesses on each of their long sides and the peripheral wall of the orifice comprises two complementary notches on its long sides.
  • the short sides of the peripheral wall of the orifices comprise a groove for positioning the seal and that the seal comprises a polarizer inserted in said groove.
  • the seal has a shape complementary to the edge of the tube and to the peripheral wall of the orifice.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a heat exchanger comprising:
  • a tube bundle comprising a plurality of tubes arranged parallel to each other and oblong cross section having two parallel major sides and two short sides connecting the ends of said long sides, said short sides forming the edges of the tubes,
  • each header comprising a header plate, said header plate comprising oblong holes, said holes being delimited by a peripheral wall comprising two large parallel sides and two short sides connecting the ends of said long sides,
  • said method comprising the following steps:
  • the long sides of the peripheral wall of the orifices of the collector plate comprise at least one notch and said method comprises an intermediate step of locally deforming at least one large side of the end of the tubes so as to form at least one recess and inserting said at least one recess in the at least one notch of the peripheral wall of the orifices this intermediate step being performed before the soldering step of the ends of the tubes with the collector plate.
  • the intermediate step of local deformation of a large side of the end of the tubes is performed after the step of inserting the ends of the tubes in the orifices of the collector plate.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a heat exchanger
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the connection between the collector plate and a tube
  • FIGS. 3a to 3d show schematic representations of the connection between the collector plate and a tube during different fixing steps.
  • FIG. 1 shows a heat exchanger 1, generally of parallelepipedal shape, comprising a bundle formed of a plurality of tubes 2 within which a first heat transfer fluid can circulate.
  • the tubes 2 are of oval or oblong section and are arranged parallel to each other.
  • interleaves 6 are arranged which act as a disrupter and increase the heat exchange surface with a second heat transfer fluid passing between the tubes 2.
  • the tubes 2 and the spacers 6 are generally made of metal.
  • the tubes 2 and the spacers 6 forming the bundle 2 are fixed together by brazing.
  • the spacers 6 are for example corrugated or crenellated strips, placed between the tubes 2 and fixed to said tubes 2 by soldering. This is called a brazed beam.
  • the heat exchanger 1 also comprises two manifolds 3 or water boxes, a manifold 3 being disposed at each end of the tubes 2. These manifolds 3 each comprise a header plate 4 and a cover 8 coming to cover the header plate 4 and close the 3. These collectors 3 allow the collection and / or distribution of the first heat transfer fluid so that it circulates in the tubes 2.
  • the header plate 4 makes the connection sealingly between the collector 3 and the tube bundle 2.
  • the collector plate 4 can be made of metal.
  • the header plate 4 may be of generally rectangular shape.
  • the collector plate 4 also has a plurality of orifices 40 (visible in Figures 2 to 3d) having a shape corresponding to the shape of the tube section 2 and adapted to receive the ends of the tubes 2.
  • the tubes 2 are fixed to the header plate 4 in a waterproof way by age arm.
  • the tubes 2, the spacers 6 and the collector plates 4 being brazed, the latter are made of a metal material including aluminum or aluminum alloy.
  • the tubes 2 of oblong section comprise two long parallel sides 21 and two short sides. These small sides connect the ends of the long sides 21 and form the slices 22 of the tubes 2.
  • the oblong orifices 40 comprise a peripheral wall comprising two large parallel sides 41 and two small sides 42 connecting the ends of said long sides 41.
  • the long sides 21 of the end of the tube 2 are brazed with the long sides 41 of the peripheral wall of the orifice 40 to ensure sealing.
  • the heat exchanger 1 also comprises a compressible seal 50 disposed between the slices 22 of at least one tube 2 and the peripheral wall of the orifice 40 of the collector plate 4 into which said tube 2 is inserted.
  • This 50 seal allows, in addition to its sealing role, to absorb the expansion variations between the tubes 2 and the collector plate 4 at the edges 22 of the tubes 2 where these variations are greatest. Thus, the risks of formation of microcracks and ruptures are greatly reduced.
  • the seal 50 has a shape complementary to the edge 22 of the tube 2, as well as to the peripheral wall of the orifice 40, and more precisely to its small side 42.
  • the seal 50 may be a seal of elastomeric material capable of withstanding the temperatures of the first and / or second heat transfer fluid.
  • the tubes 2 may also include at least one recess 23 on at least one of their long sides 21. These recesses 23 fit into notches 43 made on the long sides 41 of the peripheral wall of the orifices 40 of the header plate 4. The cooperation between these recesses 23 and these notches 43 allow in the manufacturing process of the heat exchanger 1 to ensure a good positioning of the the end of the tube 2 in the orifice 40, in particular at the time of brazing the end of the tube with the collector plate.
  • the tubes 2 may comprise two recesses 23 on each of their long sides 21 and the peripheral wall of the orifice 40 may comprise two complementary notches 43 on its long sides 41.
  • the short sides 42 of the peripheral wall of the orifices 40 may comprise a groove 44 for positioning the seal 50.
  • the seal 50 then comprises a polarizer 51 coming into the groove 44.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a brazed heat exchanger 1, as illustrated in Figures 3a to 3b.
  • This heat exchanger 1 comprises in particular:
  • a bundle of tubes 2 having a plurality of tubes 2 arranged parallel to each other and of oblong section, said tubes 2 having two major parallel sides 21 and two short sides connecting the ends of said long sides 21, said short sides forming the slots 22 tubes 2,
  • each collector 3 comprising a collector plate 4, said collector plate 4 comprising oblong orifices 40, said orifices 40 being delimited by a peripheral wall comprising two large sides parallel 41 and two short sides 42 connecting the ends of said long sides 41.
  • the method comprises in particular the following steps:
  • the long sides 41 of the peripheral wall of the orifices 40 of the header plate 4 may comprise at least one notch 43.
  • the method comprises an intermediate step of local deformation of at least one large side 21 the end of the tubes 2 so as to form at least one recess 23 and insert the recess 23 in a notch 43 of the peripheral wall of the orifices 40, as shown in Figure 3b.
  • This intermediate step is more particularly carried out before the brazing step of the ends of the tubes 2 with the header plate 4 and allows a good positioning of the ends of the tubes 2 in the orifices 40 during the brazing step. More precisely, this intermediate step of local deformation of a large side 21 of the end of the tubes 2 is carried out after the step of inserting the ends of the tubes 2 into the orifices of the collector plate 4.
  • the step of deforming the slices 22 of the tubes 2 so as to compress the seal 50, as well as the intermediate step of local deformation of at least one large side 21 of the end of the tubes 2, can be carried out by a machine tool that fits into the end of the tube 2 and separating the wall of the end of the tube 2 during its insertion.
  • the heat exchanger 1 can absorb the phenomena of expansion and retraction and vibrations and thus undergo less stress at the connections between the tubes 2 and the collector plates 4.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un échangeur de chaleur (1) comprenant : ◦ un faisceau de tubes (2) comportant une pluralité de tubes (2) disposés parallèlement les uns aux autres et de section oblongue avec deux grands côtés parallèles (21) et deux petits côtés reliant les extrémités desdits grands côtés (21), lesdits petits côtés formant les tranches (22) des tubes (2), ◦ deux collecteurs (3), un collecteur (3) étant disposé de chaque côté du faisceau de tubes (2), chaque collecteur (3) comportant une plaque collectrice (4), ladite plaque collectrice (4) comprenant des orifices (40) oblongs délimités par une paroi périphérique comportant deux grands côtés parallèles (41) et deux petits côtés (42) reliant les extrémités desdits grands côtés (41), les grands côtés (21) de l'extrémité des tubes (2) étant brasés avec les grands côtés (41) de la paroi périphérique de l'orifice (40) et l'échangeur de chaleur (1) comportant un joint (50) compressible disposé entre les tranches (22) d'un moins un tube (2) et la paroi périphérique de l'orifice (40).

Description

Échangeur de chaleur et son procédé de fabrication.
L'invention concerne un échangeur de chaleur, en particulier pour véhicule automobile, et son procédé de fabrication.
Elle concerne plus particulièrement un échangeur de chaleur du type comprenant une pluralité de tubes entre lesquels sont insérées des intercalaires. Les tubes sont généralement des tubes de section ovale ou oblongue, définie par un grand axe et un petit axe, et ayant des extrémités introduites dans des orifices d'une plaque collectrice. On parle d'un échangeur de chaleur brasé lorsque la liaison entre les tubes et la plaque collectrice est réalisée par brasage et donc est rigide et ne peut pas compenser les phénomènes de dilatation et de rétractation liés aux variations de température lors de son utilisation. Au fil du temps du fait de ces dilatations et rétractations thermiques, le métal dans lequel sont formés les tubes et la plaque collectrice peut se fatiguer et cela peut entraîner la formation de micro fis sures au niveau de la liaison entre les tubes et la plaque collectrice et ainsi potentiellement engendrer des fuites ou des ruptures.
Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un échangeur de chaleur amélioré.
La présente invention concerne donc un échangeur de chaleur comprenant :
0 un faisceau de tubes comportant une pluralité de tubes disposés parallèlement les uns aux autres et de section oblongue, lesdits tubes comportant deux grands côtés parallèles et deux petits côtés reliant les extrémités desdits grands côtés, lesdits petits côtés formant les tranches des tubes, 0 deux collecteurs, un collecteur étant disposé de chaque côté du faisceau de tubes, chaque collecteur comportant une plaque collectrice, ladite plaque collectrice comprenant des orifices oblongs à l'intérieur desquels sont introduits les extrémités des tubes, lesdits orifices étant délimités par une paroi périphérique comportant deux grands côtés parallèles et deux petits côtés reliant les extrémités desdits grands côtés,
les grands côtés de l'extrémité des tubes étant brasés avec les grands côtés de la paroi périphérique de l'orifice et l'échangeur de chaleur comporte en outre un joint compressible disposé entre les tranches d'au moins un tube et la paroi périphérique de l'orifice de la plaque collectrice dans lequel est inséré ledit tube.
La présence de ce joint permet, outre son rôle d'étanchéité, d'absorber les variations de dilatation entre les tubes et la plaque collectrice au niveau des tranches des tubes où ces variations sont les plus grandes. Ainsi, les risques de formation de microfissures et de ruptures sont fortement diminués.
Selon un aspect de l'invention, les tubes comportent au moins un renfoncement sur au moins un de leurs grands côtés, ledit au moins un renfoncement s'insérant dans une encoche réalisée sur un grand côté de la paroi périphérique des orifices de la plaque collectrice.
Selon un autre aspect de l'invention, les tubes comportent deux renfoncements sur chacun de leurs grands côtés et la paroi périphérique de l'orifice comporte deux encoches complémentaires sur ses grands côtés. Selon un autre aspect de l'invention, les petits côtés de la paroi périphérique des orifices comportent une rainure de positionnement du joint et que le joint comporte un détrompeur inséré dans ladite rainure. Selon un autre aspect de l'invention, le joint a une forme complémentaire à la tranche du tube ainsi qu'à la paroi périphérique de l'orifice.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur comprenant :
0 un faisceau de tubes comportant une pluralité de tubes disposés parallèlement les uns aux autres et de section oblongue ayant deux grands côtés parallèles et deux petits côtés reliant les extrémités desdits grands côtés, lesdits petits côtés formant les tranches des tubes,
0 deux collecteurs, un collecteur étant disposé de chaque côté du faisceau de tubes, chaque collecteur comportant une plaque collectrice, ladite plaque collectrice comprenant des orifices oblongs, lesdits orifices étant délimités par une paroi périphérique comportant deux grands côtés parallèles et deux petits côtés reliant les extrémités desdits grands côtés,
ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
• déformation des tranches des extrémités des tubes de sorte à les renfoncer vers l'axe central desdits tubes,
• insertion des extrémités des tubes dans les orifices de la plaque collectrice de sorte à former un espace entre les tranches des tubes et la paroi périphérique des orifices,
• brasage des extrémités des tubes avec la plaque collectrice,
• insertion d'un joint compressible dans l'espace entre les tranches des tubes et la paroi périphérique desdits orifices,
• déformation des tranches des tubes de sorte à comprimer le joint entre les tranches des tubes et la paroi périphérique desdits orifices.
Selon un aspect du procédé de l'invention, les grands côtés de la paroi périphérique des orifices de la plaque collectrice comprennent au moins une encoche et ledit procédé comporte une étape intermédiaire de déformation locale d'au moins un grand côté de l'extrémité des tubes de sorte à former au moins un renfoncement et insérer ledit au moins un renfoncement dans l'au moins une encoche de la paroi périphérique des orifices, cette étape intermédiaire étant réalisée avant l'étape de brasage des extrémités des tubes avec la plaque collectrice.
Selon un autre aspect du procédé de l'invention, l'étape intermédiaire de déformation locale d'un grand côté de l'extrémité des tubes est réalisée après l'étape d'insertion des extrémités des tubes dans les orifices de la plaque collectrice.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
• la figure 1 montre une représentation schématique d'un échangeur de chaleur,
• la figure 2 montre une représentation schématique de la liaison entre la plaque collectrice et un tube,
• les figures 3a à 3d montrent des représentations schématiques de la liaison entre la plaque collectrice et un tube lors de différentes étapes de fixation.
Les éléments identiques sur les différentes figures, portent les mêmes références.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations. Dans la présente description on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et deuxième paramètre ou encore premier critère et deuxième critère etc. Dans ce cas, il s'agit d'un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches mais non identiques. Cette indexation n'implique pas une priorité d'un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n'implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tels ou tels critères.
La figure 1 montre un échangeur de chaleur 1, généralement de forme parallélépipédique, comprenant un faisceau formé d'une pluralité de tubes 2 à l'intérieur desquels peut circuler un premier fluide caloporteur. Les tubes 2 sont de section ovale ou oblongue et sont disposés parallèlement entre eux. Entre les tubes 2, sont disposées des intercalaires 6 qui agissent comme perturbateur et augmentent la surface d'échange thermique avec un deuxième fluide caloporteur passant entre les tubes 2.
Les tubes 2 et les intercalaires 6 sont généralement réalisés en métal. Les tubes 2 et les intercalaires 6 formant le faisceau 2 sont fixés entre eux par brasage. Les intercalaires 6 sont par exemple des bandes ondulées ou crénelées, placées entre les tubes 2 et fixées auxdits tubes 2 par brasage. On parle alors de faisceau brasé.
L'échangeur de chaleur 1 comporte également deux collecteurs 3 ou boites à eau, un collecteur 3 étant disposé à chaque extrémité des tubes 2. Ces collecteurs 3 comportent chacun une plaque collectrice 4 et un couvercle 8 venant recouvrir la plaque collectrice 4 et refermer le collecteur 3. Ces collecteurs 3 permettent la collecte et/ou la distribution du premier fluide caloporteur afin qu'il circule dans les tubes 2.
La plaque collectrice 4 fait la liaison de façon étanche entre le collecteur 3 et le faisceau de tubes 2. La plaque collectrice 4 peut être réalisée en métal. De plus, la plaque collectrice 4 peut être de forme générale rectangulaire. La plaque collectrice 4 comporte également une pluralité d'orifices 40 (visibles sur les figures 2 à 3d) ayant une forme correspondante à la forme de la section des tubes 2 et propres à recevoir les extrémités des tubes 2. Les tubes 2 sont fixés à la plaque collectrice 4 de façon étanche par bras âge.
Les tubes 2, les intercalaires 6 ainsi que les plaques collectrices 4 étant brasés, ces derniers sont réalisés dans un matériau métallique notamment en aluminium ou alliage d'aluminium.
Comme le montre la figure 2, les tubes 2 de section oblongue comportent deux grands côtés parallèles 21 et deux petits côtés. Ces petits côtés relient les extrémités des grands côtés 21 et forment les tranches 22 des tubes 2. De même, les orifices 40 oblongs comportent une paroi périphérique comprenant deux grands côtés parallèles 41 et deux petits côtés 42 reliant les extrémités desdits grands côtés 41.
Les grands côtés 21 de l'extrémité du tube 2 sont brasés avec les grands côtés 41 de la paroi périphérique de l'orifice 40 afin d'assurer l'étanchéité. L'échangeur de chaleur 1 comporte également un joint 50 compressible disposé entre les tranches 22 d'au moins un tube 2 et la paroi périphérique de l'orifice 40 de la plaque collectrice 4 dans lequel est inséré ledit tube 2. La présence de ce joint 50 permet, outre son rôle d'étanchéité, d'absorber les variations de dilatation entre les tubes 2 et la plaque collectrice 4 au niveau des tranches 22 des tubes 2 où ces variations sont les plus grandes. Ainsi, les risques de formation de microfissures et de ruptures sont fortement diminués.
Afin de faciliter sa mise en place ainsi que d'assurer une bonne étanchéité, le joint 50 a une forme complémentaire à la tranche 22 du tube 2, ainsi qu'à la paroi périphérique de l'orifice 40, et plus précisément à son petit côté 42.
Le joint 50 peut être un joint en matériau élastomère apte à supporter les températures du premier et/ou deuxième fluide caloporteur.
Les tubes 2 peuvent également comporter au moins un renfoncement 23 sur au moins un de leurs grands côtés 21. Ces renfoncements 23 s'insèrent dans des encoches 43 réalisées sur les grands côtés 41 de la paroi périphérique des orifices 40 de la plaque collectrice 4. La coopération entre ces renfoncements 23 et ces encoches 43 permettent dans le processus de fabrication de l'échangeur de chaleur 1 d'assurer un bon positionnement de l'extrémité du tube 2 dans l'orifice 40, notamment au moment du brasage de l'extrémité de tube avec la plaque collectrice.
Plus spécifiquement et pour un bon positionnement, les tubes 2 peuvent comporter deux renfoncements 23 sur chacun de leurs grands côtés 21 et la paroi périphérique de l'orifice 40 peut comporter deux encoches 43 complémentaires sur ses grands côtés 41.
Afin de maintenir le joint 50 et de faciliter son insertion et son positionnement lors du processus de fabrication, les petits côtés 42 de la paroi périphérique des orifices 40 peuvent comporter une rainure 44 de positionnement du joint 50. Le joint 50 comporte alors un détrompeur 51 venant s'insérer dans la rainure 44.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur 1 brasé, comme illustré aux figures 3a à 3b. Cet échangeur de chaleur 1 comprend notamment :
0 un faisceau de tubes 2 comportant une pluralité de tubes 2 disposés parallèlement les uns aux autres et de section oblongue, lesdits tubes 2 comportant deux grands côtés parallèles 21 et deux petits côtés reliant les extrémités desdits grands côtés 21, lesdits petits côtés formant les tranches 22 des tubes 2,
0 deux collecteurs 3, un collecteur 3 étant disposé de chaque côté du faisceau de tubes 2, chaque collecteur 3 comportant une plaque collectrice 4, ladite plaque collectrice 4 comprenant des orifices 40 oblongs, lesdits orifices 40 étant délimités par une paroi périphérique comportant deux grands côtés parallèles 41 et deux petits côtés 42 reliant les extrémités desdits grands côtés 41.
Le procédé comprend notamment les étapes suivantes :
· déformation des tranches 22 des extrémités des tubes 2 de sorte à les renfoncer vers l'axe central desdits tubes 2,
• insertion des extrémités des tubes 2 dans les orifices 40 de la plaque collectrice 4 de sorte à former un espace entre les tranches 22 des tubes 2 et la paroi périphérique des orifices 40, comme illustré sur la figure 3a, · brasage des extrémités des tubes 2 avec la plaque collectrice 4,
• insertion d'un joint 50 compressible dans l'espace entre les tranches 22 des tubes 2 et la paroi périphérique desdits orifices 40, comme illustré sur la figure 3c,
• déformation des tranches 22 des tubes 2 de sorte à comprimer le joint 50 entre les tranches 22 des tubes 2 et la paroi périphérique desdits orifices
40, comme illustré sur la figure 3d.
Comme décrit plus haut, les grands côtés 41 de la paroi périphérique des orifices 40 de la plaque collectrice 4 peuvent comprendre au moins une encoche 43. Dans ce cas, le procédé comporte une étape intermédiaire de déformation locale d'au moins un grand côté 21 de l'extrémité des tubes 2 de sorte à former au moins un renfoncement 23 et insérer ce renfoncement 23 dans une encoche 43 de la paroi périphérique des orifices 40, comme illustré à la figure 3b. Cette étape intermédiaire est plus particulièrement réalisée avant l'étape de brasage des extrémités des tubes 2 avec la plaque collectrice 4 et permet un bon positionnement des extrémités des tubes 2 dans les orifices 40 lors de l'étape de brasage. Plus précisément, cette étape intermédiaire de déformation locale d'un grand côté 21 de l'extrémité des tubes 2 est réalisée après l'étape d'insertion des extrémités des tubes 2 dans les orifices de la plaque collectrice 4.
L'étape de déformation des tranches 22 des tubes 2 de sorte à comprimer le joint 50, ainsi que l'étape intermédiaire de déformation locale d'au moins un grand côté 21 de l'extrémité des tubes 2, peuvent être réalisées par une machine outil venant s'insérer dans l'extrémité du tube 2 et écartant la paroi de l'extrémité du tube 2 lors de son insertion.
Ainsi, de part la présence du joint 50 entre les tranches 22 des tubes 2 et la paroi périphérique des orifices 40, l'échangeur de chaleur 1 peut absorber les phénomènes de dilatation et de rétractation et les vibrations et ainsi subir moins de stress au niveau des liaisons entre les tubes 2 et les plaques collectrices 4.

Claims

REVENDICATIONS
Échangeur de chaleur (1) comprenant :
0 un faisceau de tubes (2) comportant une pluralité de tubes (2) disposés parallèlement les uns aux autres et de section oblongue avec deux grands côtés parallèles (21) et deux petits côtés reliant les extrémités desdits grands côtés (21), lesdits petits côtés formant les tranches (22) des tubes (2),
0 deux collecteurs (3), un collecteur (3) étant disposé de chaque côté du faisceau de tubes (2), chaque collecteur (3) comportant une plaque collectrice (4), ladite plaque collectrice (4) comprenant des orifices (40) oblongs à l'intérieur desquels sont introduits les extrémités des tubes (2), lesdits orifices (40) étant délimités par une paroi périphérique comportant deux grands côtés parallèles (41) et deux petits côtés (42) reliant les extrémités desdits grands côtés (41),
caractérisé en ce que les grands côtés (21) de l'extrémité des tubes (2) sont brasés avec les grands côtés (41) de la paroi périphérique de l'orifice (40) et en ce que l'échangeur de chaleur (1) comporte un joint (50) compressible disposé entre les tranches (22) d'au moins un tube (2) et la paroi périphérique de l'orifice (40) de la plaque collectrice (4) dans lequel est inséré ledit tube (2).
Échangeur de chaleur (1) selon la revendication précédente, dans lequel les tubes
(2) comportent au moins un renfoncement (23) sur au moins un de leurs grands côtés (21), ledit au moins un renfoncement (23) s'insérant dans une encoche (43) réalisée sur un grand côté (41) de la paroi périphérique des orifices (40) de la plaque collectrice (4).
3. Échangeur de chaleur (1) selon la revendication précédente, dans lequel les tubes (2) comportent deux renfoncements (23) sur chacun de leurs grands côtés (21) et la paroi périphérique de l'orifice (40) comporte deux encoches (43) complémentaires sur ses grands côtés (41).
4. Échangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les petits côtés (42) de la paroi périphérique des orifices (40) comportent une rainure (44) de positionnement du joint (50) et que le joint (50) comporte un détrompeur (51) inséré dans ladite rainure (44).
5. Échangeur de chaleur (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le joint (50) a une forme complémentaire à la tranche (22) du tube (2) ainsi qu'à la paroi périphérique de l'orifice (40).
Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur (1) comprenant :
0 un faisceau de tubes (2) comportant une pluralité de tubes (2) disposés parallèlement les uns aux autres et de section oblongue avec deux grands côtés parallèles (21) et deux petits côtés reliant les extrémités desdits grands côtés (21), lesdits petits côtés formant les tranches (22) des tubes (2),
0 deux collecteurs (3), un collecteur (3) étant disposé de chaque côté du faisceau de tubes (2), chaque collecteur (3) comportant une plaque collectrice (4), ladite plaque collectrice (4) comprenant des orifices (40) oblongs, lesdits orifices (40) étant délimités par une paroi périphérique comportant deux grands côtés parallèles (41) et deux petits côtés (42) reliant les extrémités desdits grands côtés (41),
ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
• déformation des tranches (22) des extrémités des tubes (2) de sorte à les renfoncer vers l'axe central desdits tubes (2), insertion des extrémités des tubes (2) dans les orifices (40) de la plaque collectrice (4) de sorte à former un espace entre les tranches (22) des tubes (2) et la paroi périphérique des orifices (40),
brasage des extrémités des tubes (2) avec la plaque collectrice (4), insertion d'un joint (50) compressible dans l'espace entre les tranches (22) des tubes (2) et la paroi périphérique desdits orifices (40), déformation des tranches (22) des tubes (2) de sorte à comprimer le joint (50) entre les tranches (22) des tubes (2) et la paroi périphérique desdits orifices (40).
Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur (1) selon la revendication précédente, dans lequel les grands côtés (41) de la paroi périphérique des orifices (40) de la plaque collectrice (4) comprennent au moins une encoche (43) et que ledit procédé comporte une étape intermédiaire de déformation locale d'au moins un grand côté (21) de l'extrémité des tubes (2) de sorte à former au moins un renfoncement (23) et insérer ledit au moins un renfoncement (23) dans l'au moins une encoche (43) de la paroi périphérique des orifices (40), cette étape intermédiaire étant réalisée avant l'étape de brasage des extrémités des tubes (2) avec la plaque collectrice (4).
8. Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur (1) selon la revendication précédente, dans lequel l'étape intermédiaire de déformation locale d'un grand côté (21) de l'extrémité des tubes (2) est réalisée après l'étape d'insertion des extrémités des tubes (2) dans les orifices de la plaque collectrice (4).
PCT/FR2017/053668 2016-12-19 2017-12-18 Échangeur de chaleur et son procédé de fabrication WO2018115695A2 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1662711A FR3060728B1 (fr) 2016-12-19 2016-12-19 Echangeur de chaleur et son procede de fabrication.
FR1662711 2016-12-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2018115695A2 true WO2018115695A2 (fr) 2018-06-28
WO2018115695A3 WO2018115695A3 (fr) 2018-08-30

Family

ID=57965994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2017/053668 WO2018115695A2 (fr) 2016-12-19 2017-12-18 Échangeur de chaleur et son procédé de fabrication

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3060728B1 (fr)
WO (1) WO2018115695A2 (fr)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2475709B1 (fr) * 1980-02-08 1985-12-06 Chausson Usines Sa Tube pour echangeur de chaleur et echangeur a plaque collectrice et a assemblage mecanique comportant ce tube
DE3432073A1 (de) * 1984-08-31 1986-03-06 Dirk Dipl.-Wirtsch.-Ing. 3500 Kassel Pietzcker Waermetauscher, insbesondere fuer kraftfahrzeuge, und vorrichtung und verfahren zum verbinden von dessen rohren und lamellen
FR2592819A1 (fr) * 1986-01-10 1987-07-17 Chausson Usines Sa Procede pour la fabrication de tubes d'echangeurs de chaleur, tubes obtenus par ce procede et echangeurs en faisant application
DE4445590C2 (de) * 1994-12-20 2001-02-01 Behr Gmbh & Co Verfahren zum Aufweiten der Rohrenden von Rohren eines Wärmetauschers, Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens sowie nach dem Verfahren und mit dem Werkzeug hergestellter Wärmetauscher
JP3905278B2 (ja) * 1999-02-23 2007-04-18 カルソニックカンセイ株式会社 熱交換器チューブ用口拡爪および熱交換器におけるヘッダー部材へのチューブの取付構造

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018115695A3 (fr) 2018-08-30
FR3060728A1 (fr) 2018-06-22
FR3060728B1 (fr) 2019-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3311095B1 (fr) Echangeur de chaleur et procédé de fabrication associé
FR3007514A1 (fr) Tube a reservoir de materiau a changement de phases pour faisceau d'echange de chaleur, notamment pour un evaporateur d'un circuit de climatisation d'un vehicule
FR3056736B1 (fr) Faisceau d’echange thermique pour echangeur thermique, echangeur thermique et procede d’assemblage associes
WO2018002544A2 (fr) Échangeur de chaleur mécanique et procédé de fabrication associe
WO2018115695A2 (fr) Échangeur de chaleur et son procédé de fabrication
FR3060726B1 (fr) Echangeur de chaleur a plaque de renfort.
FR3056733A1 (fr) Echangeur de chaleur et procede de fabrication associe
FR3056734A1 (fr) Echangeur thermique, notamment pour vehicule automobile
FR3059090B1 (fr) Boite collectrice et echangeur thermique correspondant
EP3577408B1 (fr) Collecteur pour échangeur de chaleur
FR3026168A1 (fr) Procede de fabrication d'un echangeur de chaleur.
FR3056730B1 (fr) Echangeur de chaleur et procede de fabrication associe
WO2018154227A1 (fr) Échangeur de chaleur brasé et procédé de fabrication associé
FR3060727B1 (fr) Echangeur de chaleur a plaque collectrice amelioree.
FR2935912A1 (fr) Procede d'assemblage et de brasage de deux pieces munies d'elements d'assemblage.
FR3069630A1 (fr) Boite collectrice pour echangeur de chaleur et echangeur de chaleur associe
FR3069312B1 (fr) Echangeur de chaleur pour refroidisseur d'air de suralimentation
EP2901097B1 (fr) Echangeur de chaleur, notamment pour vehicule automobile, et procede d'assemblage associe
WO2018060624A1 (fr) Boite collectrice, échangeur thermique et procédé d'assemblage correspondants
WO2018060650A1 (fr) Plaque collectrice, échangeur de chaleur et procédé de fabrication associé
FR3082929A1 (fr) Boite collectrice et echangeur thermique correspondant
WO2018220112A1 (fr) Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur
FR3084738A1 (fr) Echangeur de chaleur avec joint d’etancheite comportant au moins une zone d’evidement
FR2931544A1 (fr) Module d'echange de chaleur comprenant au moins deux echangeurs de chaleur parcourus par un meme fluide caloporteur.
FR2849175A1 (fr) Plaque collectrice pour echangeur de chaleur et echangeur comportant cette plaque collectrice

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17875076

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17875076

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2