EP0091873A1 - Procédé pour le renfort au moyen de plaquettes au moins des rangées d'extrémité des tubes engagés dans des plaques collectrices pour constituer un échangeur de chaleur et échangeur en faisant application - Google Patents

Procédé pour le renfort au moyen de plaquettes au moins des rangées d'extrémité des tubes engagés dans des plaques collectrices pour constituer un échangeur de chaleur et échangeur en faisant application Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to heat exchangers and more particularly heat exchangers used as coolers, for example as cooling radiators of a heat engine.
  • the invention relates more particularly to the exchangers used on heavy goods vehicles whose end tubes are subjected to significant stresses both thermal and mechanical, which requires strengthening the connection tubes-collector plates.
  • the process for the reinforcement by means of plates at least of the end rows of the tubes engaged in collecting plates to constitute a heat exchanger is characterized in that the collecting plate is formed by punching so to delimit bevelled end collars and to form the bottom of the parts separating two passages of successive tubes so that they are curved, in that a flat plate pierced with lights corresponding to the tubes is applied to the curved part of the bottom and in that the together after fluxing, the spaces delimited between the convex parts of the collector and planes of the wafer forming capillary circulation circuits for the solder causing the elimination of the flux.
  • Fig. 1 is a plan seen from above of a collector plate of a heat exchanger with circulation tubes comprising the reinforcement device of the invention.
  • Fig. 2 is a very enlarged sectional elevation seen along line II-II of FIG. 1.
  • the drawing illustrates a rectangular collecting plate 1 which delimits tube passages 2 for tubes 3.
  • the collecting plate 1, which is metallic, is shaped by punching so that the tube passages 2 are delimited by collars 4 at the end bevelled 4a.
  • the tubes 3 are engaged in the collars 4 and their upper end is flared as shown in 3a above the bevelled part 4a.
  • This embodiment of the collector plate has the additional effect that the bottom 5 of the spaces separating the collars is not flat but, on the contrary, rounded as illustrated in fig. 2, the decreasing radius of curvature in the vicinity of the part joining the bottom 5 to the side of the collars 4 as illustrated in 5a.
  • plates 6 extending over a few rows of tubes are placed in butter, for example four as shown.
  • the plates 6 are completely flat and in their thickness, by means of cutting tools, lights 7 whose shape corresponds to that of the tubes and whose dimensions are slightly larger than those of the tubes 3.
  • the plates 6 are placed so that they are in contact with the underside of the collecting plate, that is to say with the underside of the convex part 5.
  • This arrangement has the effect of providing space between the collecting plate and the above each wafer capillary spaces 8 which communicate with capillary spaces q formed between the apertures of the wafer 6 and the external wall of the tubes 3.
  • brazing is carried out of the assembly produced, for example a soft soldering by means of a lead tin alloy or the like which diffuses into the capillary spaces described above, none of which has dimensions such that residual flows can be retained.
  • the solder since all the spaces are capillary, the solder, when it melts, necessarily circulates in all the parts of the spaces and consequently repels the flux which could be there to allow the wetting of the metal by the solder.

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Abstract

Pour renforcer la liaison entre les tubes (3) d'un échangeur et la plaque collectrice (1) dans laquelle ils sont engagés, on forme la plaque collectrice (1) par poinconnage pour délimiter des collets (4) à extremité biseautée (4a) et former des fonds bombés (5) entre les collets puis on applique sur les fonds bombés (5) une plaquette plate (6) que l'on prase en même temps que les tubes (3) et la plaque collectrice (1).

Description

  • La présente invention concerne les échangeurs de chaleur et plus particulièrement les échangeurs de chaleur utilisés comme refroidisseurs par exemple comme radiateurs de refroidissement d'un moteur thermique.
  • Bien que non exclusivement l'invention concerne de façon plus particulière les échangeurs utilisés sur des véhicules poids-lourds dont les tubes d'extrémité sont soumis à des sollicitations importantes tant thermiques que mécaniques, ce qui oblige à renforcer la liaison tubes-plaques collectrices.
  • Le problème exposé ci-dessus est bien connu des spécialistes et il a été proposé de longue date de renforcer les plaques collectrices au voisinage des rangées d'extrémité des tubes. Pour cela, on a proposé de disposer des plaquettes de renforcement enfilées sur les extrémités des tubes soit au-dessus soit en dessous des plaques collectrices.
  • La Demanderesse a elle-même proposé dans le brevet FR A - 2 250 973 des plaquettes de renfort formant des ondulations successives dans le sommet desquelles des lumières sont pratiquées pour le passage des tubes, ces ondulations servant à retenir de la brasure entre elles et le dessus d'une plaque collectrice. On renforce ainsi considérablement la liaison des tubes et des plaques collectrices.
  • Il est apparu à l'usage que les solutions proposées donnaient satisfaction en permettant à l'échangeur de bien résister tant aux sollicitations mécaniques que thermique Cependant, il est apparu que l'amélioration apportée, bien que satisfaisant aux exigences actuelles d'utilisation n'atteignait pas le degré qu'on pouvait en attendre.
  • Une autre solution a aussi été proposée dans le brevet GB - A - 622 421 dans lequel deux plaques collectrices forment des collets opposés.
  • L'état de la technique concernant la liaison entre une plaque collectrice et des tubes est également illustré par les brevets DE - C - 703 758, GB - A - 1 288 561, GB - A - 731 431, US - A - 2 488 627, US - A - 2 229 207, FR - A - 2 238 545 et US - A - 4 272 006.
  • Il a été constaté que les liaisons par brasure entre les plaquettes renfort d'une part, le collecteur et les tubes d'autre part, étaient imparfaites en raison de lacunes présentes dans la brasure et dues à la présence de soufflures consécutives à l'ébullition du solvant du flux.
  • Selon l'invention il a, par conséquent, été découvert qu'il y avait lieu de réduire le plus possible les lacunes de brasure et surtout de faire en sorte qu'une circulation de la brasure soit provoquée lors de sa réalisation.
  • Conformément à l'invention, le procédé pour le renfort au moyen de plaquettes au moins des rangées d'extrémité des tubes engagés dans des plaques collectrices pour constituer un échangeur de chaleur est caractérisé en ce qu'on forme la plaque collectrice par poinçonnage de façon à délimiter des collets à extrémité biseautée et à former le fond des parties séparant deux passages de tubes successifs pour qu'ils soient bombés, en ce qu'on applique sur la partie bombée du fond une plaquette plate percée de lumières correspondant aux tubes et en ce qu'on brase l'ensemble après fluxage, les espaces délimités entre les parties bombées du collecteur et planes de la plaquette formant des circuits de circulation capillaires pour la brasure en provoquant l'élimination du flux.
  • Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit.
  • Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé.
  • La fig. 1 est un plan vu de dessus d'une plaque collectrice d'un échangeur de chaleur à tubes de circulation comportant le dispositif de renforcement de l'invention.
  • La fig. 2 est une coupe-élévation très agrandie vue suivant la ligne II-II de la fig. 1.
  • Le dessin illustre une plaque collectrice 1 de forme rectangulaire qui délimite des passages de tube 2 pour des tubes 3. La plaque collectrice 1, qui est métallique , est conformée par poinçonnage pour que les passages de tube 2 soient délimités par des collets 4 à extrémité biseautée 4a. Les tubes 3 sont engagés dans les collets 4 et leur extrémité supérieure est évasée comme montré en 3a au-dessus de la partie biseautée 4a.
  • Ce mode de réalisation de la plaque collectrice a pour effet supplémentairement que le fond 5 des espaces séparant les collets n'est pas plan mais, au contraire, bombé comme l'illustre la fig. 2, le rayon de courbure décroissant au voisinage de la partie joignant le fond 5 au flanc des collets 4 comme cela est illustré en 5a.
  • Pour renforcer la plaque collectrice au moins au voisinage des tubes d'extrémité, c'est-à-dire les tubes 3 on met en oeurre des plaquettes 6 s'étendant sur quelques rangées de tubes, par exemple quatre comme représenté. Les plaquettes 6 sont complètement planes et on pratique dans leur épaisseur, au moyen d'outils de découpage, des lumières 7 dont la forme correspond à celle des tubes et dont les dimensions sont légèrement plus grandes que celles des tubes 3.
  • On dispose les plaquettes 6 de façon qu'elles soient en contact avec le dessous de la plaque collectrice, c'est-à-dire avec le dessous de la partie bombée 5. Cette disposition a pour effet de ménager entre la plaque collectrice et le dessus de chaque plaquette des espaces capillaires 8 qui communiquent avec des espaces capillaires q ménagés entre les lumières de la plaquette 6 et la paroi externe des tubes 3. Après l'assemblage des tubes, des plaquettes et de la plaque collectrice, on procède au brasage de l'ensemble réalisé, par exemple un brasage tendre au moyen d'un alliage à l'étain plomb ou analogues qui diffuse dans les espaces capillaires décrits ci-dessus dont aucun ne présente des dimensions telles que des reliquats de flux puissent être retenus. En effet, puisque tous les espaces sont capillaires la brasure, lors de sa fusion, circule nécessairement dans toutes les parties des espaces et refoule par conséquent le flux qui pouvait s'y trouver pour permettre le mouillage du métal par la brasure.
  • L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation, représenté et décrit en détail, car diverses modification neuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier, il est possible de prévoir des plaquettes s'étendant sur toute la surface des plaques collectrices.

Claims (7)

1 - Procédé pour le renfort au moyen de plaquettes au moins des rangées d'extrémité des tubes (3) engagés dans des plaques collectrices pour constituer un échangeur de chaleur, caractérisé en ce qu'on forme la plaque collectrice (1) par poinçonnage de façon à délimiter des collets (4) à extrémité biseautée et à former le fond (5) des parties séparant deux passages de tubes successifs (2) pour qu'elles soient bombées, en ce qu'on applique sur la partie bombée du fond une plaquette plate (6) percée de lumières (7) correspondant aux tubes et en ce qu'on brase l'ensemble après fluxage, les espaces délimités entre les parties bombées (5) du collecteur et planes de la plaquette formant des circuits de circulation capillaires (8) pour la brasure en provoquant l'élimination, du flux.
2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité des tubes est évasée au-dessus des parties biseautées des collets pour assurer aussi la circulation de la brasure et sa retenue.
3 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les lumières pratiquées dans la plaquette sont de forme correspondant à celle des tubes mais de dimensions très légèrement supérieures aux dimensions externes desdits tubes.
4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la brasure est réalisée alors que le fond bombé des parties de la plaque collectrice séparant les passages de tube est accosté au-dessus plan de la plaquette.
5 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que plusieurs plaquettes sont prévues en relation avec la même plaque collectrice.
6 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une même plaquette recouvre toute l'étendue d'une plaque collectrice.
7 - L'application du procédé de l'une des revendications 1 à 6 à la réalisation d'échangeurs de chaleur du type refroidisseurs pour véhicules notamment véhicules poids-lourds.
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