EP1139054A1 - Boíte collectrice à tubulure intégrée pour échangeur de chaleur - Google Patents

Boíte collectrice à tubulure intégrée pour échangeur de chaleur Download PDF

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EP1139054A1 EP01103957A EP01103957A EP1139054A1 EP 1139054 A1 EP1139054 A1 EP 1139054A1 EP 01103957 A EP01103957 A EP 01103957A EP 01103957 A EP01103957 A EP 01103957A EP 1139054 A1 EP1139054 A1 EP 1139054A1
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collector
collector box
tubing
lateral flanks
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    • F28F2009/029—Other particular headers or end plates with increasing or decreasing cross-section, e.g. having conical shape

Definitions

  • the invention relates to heat exchangers, in particular for motor vehicles.
  • a manifold for heat exchanger comprising a collecting plate closed by a wall so as to delimit a room in which opens at least one tube.
  • the collecting plate also called a hole plate, has a multiplicity of holes in which the ends are received of tubes which constitute the bundle of the heat exchanger heat. These tubes are associated with fins contributing to increase the heat exchange surface.
  • the collector plate is closed by a wall so as to delimit a room which communicates with the tubes for allow the circulation of a fluid in the beam.
  • the aforementioned wall is provided with at least one tubing to allow entry or exit of fluid cited above.
  • tubing must be specially shaped, for example angled, to present a tip extending in a given direction to be fitted with a flexible duct.
  • the seal between the collector plate and the wall is ensured by means of a seal, the collecting plate being provided with folded claws or crimped against a peripheral edge of the wall.
  • the object of the invention is in particular to overcome the drawbacks cited above.
  • one of the first part or the second part includes the header plate, and this first part, this second part and the tubing are assembled between them by soldering.
  • the constituent elements of the manifold can be brazed in an oven, together with the rest heat exchanger, which significantly simplifies the manufacturing operations.
  • the two lateral flanks of the first part are generally planar and parallel to each other and connect perpendicular to the bottom.
  • the two lateral flanks of the first part each have a peripheral groove for the reception of a longitudinal edge of the second part. This contributes to a good provisional maintenance of the first part and the second part between them.
  • this provisional support can be provided by the makes the two lateral flanks of the first part each have a series of cutouts defining support regions protruding from the inner side for the reception of a longitudinal edge of the second part.
  • these support regions are each formed by deep drawing of the lateral flanks on the inside.
  • each longitudinal edge of the second part is provided with lugs in projection suitable for engaging respectively in the cutouts lateral flanks.
  • the second part forming a cover is defined by a strip shaped to have generally parallel generators between them.
  • the collector plate is included in the bottom of the first part and connects to the lateral sides, while the second part constitutes a closed cover.
  • the two lateral flanks advantageously have respective extensions opposite, at least one of which has an opening for the tubing.
  • the collector plate is included in the second part, while the bottom of the first part is closed and connects to the side flanks.
  • the first part and the second part are each obtained by stamping and cutting a metallic foil.
  • the latter is advantageously a sheet of material comprising aluminum.
  • the invention in another aspect, relates to a heat exchanger heat comprising at least one manifold as previously defined.
  • the manifold comprises a first part 10 and a second part 12 each formed from a metal sheet, advantageously aluminum, which is shaped by conventional cutting operations and stamping.
  • the first part 10 has a bottom 14 which is generally flat and elongated rectangular shape.
  • This background 14 is intended to constitute the collecting plate, also called “hole plate”, from the manifold.
  • This background features for this purpose a plurality of spaced holes 16 of shape elongated intended to receive tubes 18 forming part of a bundle of a heat exchanger ( Figures 1 and 2).
  • these are flat tubes between which are arranged fins 20 made in the form of spacers wavy.
  • the sheet 10 further comprises two lateral flanks 22 folded opposite, which are generally flat and parallel between them. These flanks connect substantially perpendicularly at the bottom 14 by two fold lines 24 which are parallel to each other.
  • the lateral flanks 22 are of elongated shape and comprise, in their central part, respective extensions 26 and 28 arranged opposite and each having a shape in "gendarme hat".
  • the extension 26 has an opening 30, while the extension 28 is completely closed.
  • the opening 30 is circular in shape and is intended to allow the adaptation of a tubing 32 of circular section.
  • both parts can be achieved by operations cutting and stamping classics.
  • the assembly After assembling the two parts and the tubing, the assembly can be brazed in an oven, together with the rest of the heat exchanger to be manufactured.
  • a brazing operation is thus carried out during which all elements of the heat exchanger are brazed, this which simplifies manufacturing operations.
  • the invention finds particular application to exchangers heat for motor vehicles to constitute for example an engine cooling radiator, or another radiator for heating the passenger compartment.
  • the conformation of the first and second parties is likely to have many variations, as does the shape of the lateral flanks and the location of the the tubing (s).

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Abstract

Une boîte collectrice pour échangeur de chaleur comprend une première partie (10) formée à partir d'une feuille métallique conformée présentant un fond (14) et deux flancs latéraux (22) repliés en vis-à-vis, dont l'un au moins est muni d'une ouverture (30) pour y rapporter une tubulure (32), et une seconde partie (12) formée à partir d'une feuille métallique conformée propre à s'adapter sur les flancs latéraux (22) de la première partie pour former un couvercle à l'opposé du fond (14) de cette première partie. L'une (10) de la première partie ou de la seconde partie comprend une plaque collectrice (14) ; la première partie (10), la seconde partie (12) et la tubulure (32) sont assemblées par brasage. Application notamment aux échangeurs de chaleur pour véhicule automobile. <IMAGE>

Description

L'invention se rapporte aux échangeurs de chaleur, notamment pour véhicules automobiles.
Elle concerne plus particulièrement une boíte collectrice pour échangeur de chaleur, comprenant une plaque collectrice fermée par une paroi de manière à délimiter une chambre dans laquelle débouche au moins une tubulure.
Dans une boíte collectrice de ce genre, la plaque collectrice, que l'on appelle aussi plaque à trous, possède une multiplicité de trous dans lesquels sont reçues les extrémités de tubes qui constituent le faisceau de l'échangeur de chaleur. A ces tubes sont associées des ailettes contribuant à augmenter la surface d'échange de chaleur.
La plaque collectrice est fermée par une paroi de manière à délimiter une chambre qui communique avec les tubes pour permettre la circulation d'un fluide dans le faisceau.
Habituellement, la paroi précitée est munie d'au moins une tubulure pour permettre l'entrée ou la sortie du fluide précité.
La conception de ces tubulures pose de nombreux problèmes en pratique étant donné qu'elles doivent être placées en des endroits précis de la paroi en fonction des conditions édictées par l'implantation de l'échangeur de chaleur dans le véhicule considéré.
En outre, la tubulure doit être conformée de manière particulière, par exemple coudée, pour présenter un embout s'étendant dans une direction donnée pour être emmanché avec un conduit souple.
On connaít déjà des boítes collectrices de ce genre dans lesquelles la plaque collectrice est métallique, tandis que la paroi est moulée en matière plastique avec la ou les tubulures qui lui sont associées.
En ce cas, l'étanchéité entre la plaque collectrice et la paroi est assurée par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité, la plaque collectrice étant munie de griffes rabattues ou serties contre un rebord périphérique de la paroi.
La réalisation d'une telle paroi avec au moins une tubulure associée nécessite des moules de formes complexes.
On connaít aussi des boítes collectrices de ce genre dans lesquelles les différents éléments sont des pièces métalliques assemblées entre elles par brasage.
Là encore, cela pose des difficultés pour réaliser et implanter la tubulure en un endroit approprié, spécialement lorsque cette tubulure est coudée.
L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités.
Elle propose à cet effet une boíte collectrice du type défini en introduction, laquelle comprend :
  • une première partie formée à partir d'une feuille métallique conformée présentant un fond et deux flancs latéraux repliés en vis-à-vis, dont l'un au moins est muni d'une ouverture pour y rapporter une tubulure et,
  • une seconde partie formée à partir d'une feuille métallique conformée propre à s'adapter sur les flancs latéraux de la première partie pour former un couvercle à l'opposé du fond de cette première partie.
En outre, l'une de la première partie ou de la seconde partie comprend la plaque collectrice, et cette première partie, cette seconde partie et la tubulure sont assemblées entre elles par brasage.
On peut ainsi réaliser tous les éléments de la boíte collectrice, y compris la tubulure, par des pièces métalliques conformées, notamment par emboutissage, qui sont ensuite assemblées par brasage.
Ainsi, les éléments constitutifs de la boíte collectrice pourront être brasés dans un four, en même temps que le reste de l'échangeur de chaleur, ce qui simplifie notablement les opérations de fabrication.
Avantageusement, les deux flancs latéraux de la première partie sont généralement plans et parallèles entre eux et se raccordent perpendiculairement au fond.
Il est avantageux que les deux flancs latéraux de la première partie comportent chacun une rainure périphérique pour la réception d'un bord longitudinal de la seconde partie. Ceci contribue à un bon maintien provisoire de la première partie et de la seconde partie entre elles.
En variante on peut procurer ce maintien provisoire par le fait que les deux flancs latéraux de la première partie comportent chacun une série de découpes délimitant des régions d'appui formées en saillie du côté intérieur pour la réception d'un bord longitudinal de la seconde partie.
De préférence, ces régions d'appui sont formées chacune par emboutissage des flanc latéraux du côté intérieur.
Pour contribuer au maintien, il est préférable que chaque bord longitudinal de la seconde partie soit muni d'ergots en saillie propres à s'engager respectivement dans les découpes des flancs latéraux.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la seconde partie formant couvercle est définie par un feuillard conformé pour avoir des génératrices généralement parallèles entre elles.
Dans une première forme de réalisation de l'invention, la plaque collectrice est comprise dans le fond de la première partie et se raccorde aux flancs latéraux, tandis que la seconde partie constitue un couvercle fermé.
En ce cas, les deux flancs latéraux possèdent avantageusement des prolongements respectifs en vis-à-vis, dont l'un au moins est muni d'une ouverture pour la tubulure.
Dans une seconde forme de réalisation de l'invention, la plaque collectrice est comprise dans la seconde partie, tandis que le fond de la première partie est fermé et se raccorde aux flancs latéraux.
Dans l'invention, la première partie et la seconde partie sont obtenues chacune par emboutissage et découpage d'une feuille métallique. Cette dernière est avantageusement une feuille en une matière comprenant de l'aluminium.
Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant au moins une boíte collectrice comme défini précédemment.
Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels:
  • la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'une boíte collectrice selon une première forme de réalisation de l'invention;
  • la figure 2 est une vue en perspective analogue à la figure 1 après assemblage de la boíte collectrice;
  • la figure 3 est une vue de côté correspondant à la figure 2;
  • la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3;
  • la figure 5 est une vue de dessus de la boíte collectrice de la figure 2;
  • la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5;
  • la figure 7 est une vue de côté d'une boíte collectrice, à l'état assemblé, selon une deuxième forme de réalisation de l'invention;
  • la figure 8 est une vue en coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure 7;
  • la figure 9 est une vue de dessus correspondant à la figure 7;
  • la figure 10 est une vue en coupe selon la ligne XI-XI de la figure 9;
  • la figure 11 est une vue de côté d'une boíte collectrice, à l'état assemblé, selon une troisième forme de réalisation de l'invention;
  • la figure 12 est une vue de dessus correspondant à la figure 11;
  • la figure 13 est une vue en coupe selon la ligne XIII-XIII de la figure 11;
  • la figure 14 est une vue en coupe selon la ligne XIV-XIV de la figure 11;
  • la figure 15 est -une vue partielle en perspective de la boíte collectrice de la figure 11 avant assemblage;
  • la figure 16 représente le détail XVI, à échelle agrandie, de la figure 15; et
  • la figure 17 représente le détail de la figure 16, après assemblage.
On se réfère d'abord à la forme de réalisation des figures 1 à 7, dans laquelle la boíte collectrice comprend une première partie 10 et une seconde partie 12 chacune formée à partir d'une feuille métallique, avantageusement en aluminium, qui est conformée par des opérations classiques de découpage et d'emboutissage.
La première partie 10 comporte un fond 14 qui est généralement plat et de forme rectangulaire allongée. Ce fond 14 est destiné à constituer la plaque collectrice, encore appelée "plaque à trous", de la boíte collectrice. Ce fond comporte à cet effet une pluralité de trous espacés 16 de forme allongée destinés à recevoir des tubes 18 faisant partie d'un faisceau d'un échangeur de chaleur (figures 1 et 2). Dans l'exemple, il s'agit de tubes plats entre lesquels sont disposées des ailettes 20 réalisées sous la forme d'intercalaires ondulés.
La feuille 10 comprend en outre deux flancs latéraux 22 repliés en vis-à-vis, qui sont généralement plans et parallèles entre eux. Ces flancs se raccordent sensiblement perpendiculairement au fond 14 par deux lignes de pliage 24 qui sont parallèles entre elles.
Les flancs latéraux 22 sont de forme allongée et comportent, dans leur partie centrale, des prolongements respectifs 26 et 28 disposés en vis-à-vis et ayant chacun une forme en "chapeau de gendarme". Dans l'exemple, le prolongement 26 comporte une ouverture 30, tandis que le prolongement 28 est complètement fermé. L'ouverture 30 est de forme circulaire et est destinée à permettre l'adaptation d'une tubulure 32 de section circulaire.
On assure ainsi un maintien provisoire des deux parties 74 et 76 dans une position correcte avant brasage.
Comme dans le cas des deux formes de réalisation précédentes, les deux parties peuvent être réalisées par des opérations classiques de découpage et d'emboutissage.
Après assemblage des deux parties et de la tubulure, l'ensemble peut être brasé dans un four, en même temps que le reste de l'échangeur de chaleur à fabriquer.
On réalise ainsi une opération de brasage pendant laquelle tous les éléments de l'échangeur de chaleur sont brasés, ce qui simplifie les opérations de fabrication.
L'invention trouve une application particulière aux échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles pour constituer par exemple un radiateur de refroidissement du moteur, ou encore un radiateur de chauffage de l'habitacle.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemple et s'étend à d'autres variantes.
En particulier, la conformation des première et seconde parties est susceptible de nombreuses variantes, de même que la forme des flancs latéraux et l'endroit d'implantation de la ou des tubulures.

Claims (13)

  1. Boíte collectrice pour échangeur de chaleur comprenant une plaque collectrice fermée par une paroi de manière à délimiter une chambre dans laquelle débouche au moins une tubulure,
    caractérisée en ce qu'elle comprend :
    une première partie (10 ; 50 ; 72) formée à partir d'une feuille métallique conformée présentant un fond (14 ; 54 ; 76) et deux flancs latéraux (22 ; 56 ; 78) repliés en vis-à-vis, dont l'un au moins est muni d'une ouverture (30 ; 66) pour y rapporter une tubulure (32 ; 68 ; 84), et
    une seconde partie (12 ; 52 ; 74) formée à partir d'une feuille métallique conformée propre à s'adapter sur les flancs latéraux (22 ; 56 ; 78) de la première partie pour former un couvercle à l'opposé du fond (14 ; 54 ; 76) de cette première partie,
    en ce que l'une de la première partie (10 ; 50 ; 72) ou de la seconde partie (12 ; 52 ; 74) comprend la plaque collectrice (14 ; 58 ; 76),
    et en ce que la première partie (10 ; 50 ; 72), la seconde partie (12 ; 52 ; 74) et la tubulure (32 ; 68 ; 84) sont assemblées par brasage.
  2. Boíte collectrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux flancs latéraux (22 ; 56 ; 78) de la première partie (10 ; 50 ; 72) sont généralement plans et parallèles entre eux et se raccordent perpendiculairement au fond (14 ; 54 ; 76).
  3. Boíte collectrice selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les deux flancs latéraux (22) de la première partie (10) comportent chacun une rainure périphérique (34) pour la réception d'un bord longitudinal (38) de la seconde partie (12).
  4. Boíte collectrice selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les deux flancs latéraux (78) de la première partie (72) comportent chacun une série de découpes (86) délimitant des régions d'appui (88) formées en saillie du côté intérieur pour la réception d'un bord longitudinal (90) de la seconde partie (74).
  5. Boíte collectrice selon la revendication 4, caractérisée en ce que les régions d'appui (88) sont formées chacune par emboutissage des flanc latéraux (78) du côté intérieur.
  6. Boíte collectrice selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que chaque bord longitudinal (90) de la seconde partie (74) est muni d'ergots (92) en saillie propres à s'engager respectivement dans les découpes (86) des flancs latéraux (78).
  7. Boíte collectrice selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la seconde partie (12 ; 52 ; 74) formant couvercle est définie par un feuillard conformé pour avoir des génératrices généralement parallèles entre elles.
  8. Boíte collectrice selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la plaque collectrice est comprise dans le fond (14 ; 76) de la première partie (10 ; 72) et se raccorde aux flancs latéraux (22 ; 78), tandis que la seconde partie (12 ; 74) constitue un couvercle fermé.
  9. Boíte collectrice selon la revendication 8, caractérisée en ce que les deux flancs latéraux (22) ont des prolongements (26 ; 28) respectifs en vis-à-vis, dont l'un au moins (26) est muni d'une ouverture (30) pour la tubulure (32).
  10. Boíte collectrice selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la plaque collectrice est comprise dans la seconde partie (52), tandis que le fond (54) de la première partie (50) est fermé et se raccorde aux flancs latéraux (56).
  11. Boíte collectrice selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la première partie (10 ; 50 ; 72) et la seconde partie (12 ; 52 ; 74) sont obtenues chacune par emboutissage et découpage d'une pièce feuille métallique.
  12. Boíte collectrice selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que la première partie (10 ; 50 ; 72) et la seconde partie (12 ; 52 ; 74) sont obtenues chacune à partir d'une feuille en une matière comprenant de l'aluminium.
  13. Echangeur de chaleur comprenant au moins une boíte collectrice selon l'une des revendications 1 à 12.
EP01103957A 2000-02-24 2001-02-19 Ensemble d'une boîte collectrice et d'une tubulure pour échangeur de chaleur Expired - Lifetime EP1139054B2 (fr)

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