FR2873801A1 - Collecting box for heat exchanger, has tubular body closed at one of longitudinal ends by sealing part, and unit allowing penetration of solder and/or brazing flux in junction zone between sealing part and tubular body - Google Patents

Abstract

The box has a tubular body (2) closed at one of longitudinal ends (7) by a sealing part (40). A unit allows penetration of a solder and/or a brazing flux in a junction zone between the sealing part and the tubular body. The unit is constituted of a depression (30) formed at the periphery of the sealing part for forming a fillet with an internal wall (9) of the tubular body. An independent claim is also included for a heat exchange such as condenser, for motor vehicle comprising a collecting box.

Description

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L'invention concerne une boîte collectrice pour un échangeur de chaleur, notamment un condenseur pour véhicule automobile et un échangeur comprenant une telle boîte collectrice.  The invention relates to a manifold for a heat exchanger, in particular a condenser for a motor vehicle and an exchanger comprising such a manifold.

Dans les boîtes collectrices du type comprenant un corps tubulaire fermé à l'une au moins de ses extrémités longitudinales par une pièce d'obturation brasée, le brasage sert à la liaison mécanique mais aussi à l'étanchéité des boîtes collectrices; ceci a pour conséquence qu'un défaut de brasage revient souvent à un défaut d'étanchéité.  In collector boxes of the type comprising a tubular body closed at least at one of its longitudinal ends by a brazed closure piece, the brazing serves for the mechanical connection but also for sealing the manifolds; this has the consequence that a soldering defect often amounts to a leakage.

Pour rendre parfaitement étanche l'extrémité de la boîte collectrice, un joint de brasage doit être formé à la jonction de la pièce d'obturation et du corps tubulaire, or un tel joint est souvent mal formé ou insuffisamment formé.  To perfectly seal the end of the header, a solder joint must be formed at the junction of the closure piece and the tubular body, or such a seal is often poorly formed or insufficiently formed.

Tl5 L'invention à précisément pour but de réaliser une boîte collectrice qui remédie aux inconvénients précités. La boîte collectrice selon l'invention prévoit, à cet effet, des moyens pour faciliter la pénétration d'une brasure et/ou d'un flux de brasage dans une zone de jonction entre la pièce d'obturation et le corps tubulaire. Les moyens en question peuvent être constitués, par exemple, par au moins une dépression réalisée à la périphérie de la pièce d'obturation pour former avec une paroi intérieure du corps tubulaire au moins un congé favorisant la formation d'un joint de brasure par capillarité.  The purpose of the invention is precisely to provide a manifold that overcomes the aforementioned drawbacks. The collecting box according to the invention provides, for this purpose, means for facilitating the penetration of a solder and / or a solder flux in a junction zone between the closure piece and the tubular body. The means in question may be constituted, for example, by at least one depression formed at the periphery of the closure piece to form with an inner wall of the tubular body at least one leave promoting the formation of a solder joint by capillarity .

Grâce à ces caractéristiques, on évite les défauts de brasage et donc les défauts 25 d'étanchéité.  Thanks to these characteristics, soldering defects and thus sealing defects are avoided.

Dans un mode de réalisation particulier la pièce d'obturation présente la forme générale d'un cylindre plat comportant deux faces sensiblement parallèles reliées entre-elles par un bord périphérique. Avantageusement, la dépression est formée sur l'une et/ou sur l'autre des deux faces de la pièce d'obturation.  In a particular embodiment, the closure piece has the general shape of a flat cylinder having two substantially parallel faces interconnected by a peripheral edge. Advantageously, the depression is formed on one and / or the other of the two faces of the shutter piece.

Avantageusement encore, le bord périphérique est en contact avec la paroi intérieure sur au moins une section de la paroi.  Advantageously, the peripheral edge is in contact with the inner wall on at least one section of the wall.

2873801 2 Selon une autre caractéristique de l'invention, la dépression est formée sur tout ou partie de la périphérie de la pièce tubulaire.  According to another characteristic of the invention, the vacuum is formed on all or part of the periphery of the tubular piece.

Dans un mode de réalisation particulier, la dépression présente la forme générale d'un 5 chanfrein. Avantageusement, le chanfrein est obtenu par emboutissage de la pièce d'obturation.  In a particular embodiment, the depression has the general shape of a chamfer. Advantageously, the chamfer is obtained by stamping the shutter piece.

De préférence, la brasure nécessaire au brasage de la pièce d'obturation provient d'un plaquage de brasage présent sur une ou deux faces de la pièce d'obturation.  Preferably, the solder required for brazing the closure part comes from a brazing plating present on one or both sides of the closure piece.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le corps tubulaire est fait en une ou deux parties.  According to yet another characteristic of the invention, the tubular body is made in one or two parts.

Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de chaleur, notamment un 15 condenseur pour véhicule automobile, comprenant au moins une boîte collectrice telle que définie précédemment.  In another aspect, the invention relates to a heat exchanger, in particular a condenser for a motor vehicle, comprising at least one manifold as defined above.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence 20 aux figures annexées. Sur ces figures: La figure 1 est une vue montrant selon un plan de coupe radial une partie d'extrémité d'une boîte collectrice conforme à l'art antérieur; La figure 2 est une vue montrant selon un plan de coupe radial une partie d'extrémité d'une boîte collectrice selon l'invention; La figure 3 est une vue de coupe montrant une pièce d'obturation conforme à l'art antérieur; Les figures 4A et 4B sont des vues de coupe montrant respectivement un premier et un second mode de réalisation d'une pièce d'obturation conforme à la présente invention; On a représenté sur la figure 1 une vue en coupe montrant une partie d'extrémité d'une 35 boîte collectrice selon l'art antérieur. Dans l'exemple représenté, la boîte collectrice fait 2873801 3 partie d'un condenseur de type tubes/intercalaires refroidit à air, c'est-à-dire que le condenseur comprend un faisceau constitué d'une pluralité de tubes 8 dans lesquels circule un fluide à refroidir tel que, par exemple, du fréon ou du R134a et entre lesquels sont insérés des dissipateurs de chaleur en forme d'intercalaires ondulés 10. L'échange de chaleur a lieu entre le fluide à refroidir qui circule dans les tubes 8 et l'air qui traverse les intercalaires 10.  Other features and advantages of the invention will become apparent on reading the following description of exemplary embodiments given by way of illustration with reference to the appended figures. In these figures: Figure 1 is a view showing in a radial sectional plane an end portion of a collector box according to the prior art; Figure 2 is a view showing in a radial sectional plane an end portion of a header box according to the invention; Figure 3 is a sectional view showing a closure piece according to the prior art; Figs. 4A and 4B are sectional views respectively showing a first and a second embodiment of a closure piece according to the present invention; FIG. 1 shows a sectional view showing an end portion of a collecting box according to the prior art. In the example shown, the manifold is part of an air-cooled tube / spacer condenser, that is, the condenser comprises a bundle consisting of a plurality of tubes 8 in which circulates a fluid to be cooled such as, for example, freon or R134a and between which are inserted heat sinks in the form of corrugated tabs 10. The heat exchange takes place between the fluid to be cooled which circulates in the tubes 8 and the air that passes through the inserts 10.

Un corps tubulaire 2 présentant une paroi intérieure 9 délimitant une section pour le fluide à refroidir forme la boîte collectrice. Des trous sont ménagés dans le corps 2 pour permettre le passage des tubes 8, lesdits trous traversent la paroi intérieure 9. Dans l'exemple, le corps 2 a une forme cylindrique de section circulaire, en variante, la section peut être de forme ovoïde ou rectangulaire. Le corps est obtenu par extrusion d'un matériau de base 13 tel qu'un alliage d'aluminium. Dans une autre forme de réalisation non représentée, le corps peut être réalisé par l'assemblage de plusieurs parties, par exemple une première partie formant plaque collectrice et une deuxième partie formant couvercle. De préférence, les tubes 8 sont multicanaux, en variante, ils peuvent ne présenter qu'un seul canal de circulation chacun.  A tubular body 2 having an inner wall 9 defining a section for the fluid to be cooled forms the manifold. Holes are formed in the body 2 to allow the passage of the tubes 8, said holes pass through the inner wall 9. In the example, the body 2 has a cylindrical shape of circular section, alternatively, the section may be of ovoid shape or rectangular. The body is obtained by extrusion of a base material 13 such as an aluminum alloy. In another embodiment not shown, the body can be made by assembling several parts, for example a first plate portion and a second cover portion. Preferably, the tubes 8 are multichannel, alternatively, they may have only one circulation channel each.

Selon l'état de la technique, pour fermer la boîte collectrice, on obture au moins une des extrémités longitudinales 7 du corps tubulaire 2 avec une pièce d'obturation 4 qui, dans l'exemple représenté, est placée à l'embouchure du corps tubulaire 2 pour être en contact avec la paroi intérieure 9 du corps tubulaire 2 sur une section de ladite paroi 9. Cette pièce d'obturation 4 présente la forme générale d'un cylindre plat (voir figure 3) avec deux faces circulaires sensiblement parallèles reliées entres-elles par un bord périphérique 5. Le contact de la pièce d'obturation avec la paroi intérieure 9 est donc réalisé le long d'une bande circulaire coïncidant avec le bord périphérique 5. La pièce d'obturation 4 est généralement obtenue par poinçonnage d'une tôle comprenant un matériau de base 14 tel qu'un alliage d'aluminium.  According to the state of the art, to close the manifold, at least one of the longitudinal ends 7 of the tubular body 2 is closed with a closure piece 4 which, in the example shown, is placed at the mouth of the body tubular 2 to be in contact with the inner wall 9 of the tubular body 2 on a section of said wall 9. This closure piece 4 has the general shape of a flat cylinder (see Figure 3) with two substantially parallel circular faces connected 5. The contact of the closure piece with the inner wall 9 is thus produced along a circular band coinciding with the peripheral edge 5. The closure piece 4 is generally obtained by punching a sheet comprising a base material 14 such as an aluminum alloy.

Pour assurer le brasage de la pièce d'obturation 4 à la paroi intérieure 9, au moins une des grandes faces de la pièce d'obturation présente un revêtement constitué d'un métal d'apport 12 tel qu'un alliage d'aluminium, aussi appelé plaquage de brasage, caractérisé par un point de fusion inférieur à celui des matériaux de base 13 et 14 qui compose respectivement le corps tubulaire 2 et la pièce d'obturation 4. Lors de l'opération de brasage, le plaquage de brasage passe de l'état solide à l'état liquide ou 2873801 4 pâteux favorisant ainsi la diffusion des éléments de l'alliage de base et de l'alliage d'apport simultanément l'un vers l'autre, c'est cette diffusion qui assure la continuité métallurgique entre le métal de base et le métal d'apport. Par convention, on appellera "brasure" le métal d'apport à l'état liquide ou pâteux et "joint de brasage" la composition solide formée à la jonction des pièces assemblées par brasage.  To ensure brazing of the closure piece 4 to the inner wall 9, at least one of the large faces of the closure piece has a coating consisting of a filler metal 12 such as an aluminum alloy, also called brazing plating, characterized by a melting point lower than that of the base materials 13 and 14 which respectively comprises the tubular body 2 and the closure piece 4. During the brazing operation, the brazing plating passes from the solid state to the liquid or pasty state, thus favoring the diffusion of the elements of the base alloy and of the supply alloy simultaneously towards each other, it is this diffusion which ensures the metallurgical continuity between the base metal and the filler metal. By convention, the "solder" is the solder in the liquid or pasty state and "solder joint" the solid composition formed at the junction of the assembled parts by soldering.

Dans la boîte collectrice selon l'art antérieur, le joint de brasage 6 formé à la jonction de la pièce d'obturation 4 et de la paroi intérieure 9 est quasiment absent, cela s'explique par le fait qu'une petite quantité de brasure seulement a pénétré ladite jonction. Or, un joint de brasage mal formé ou insuffisamment formé est souvent à l'origine d'un problème d'étanchéité.  In the header box according to the prior art, the brazing joint 6 formed at the junction of the closure piece 4 and the inner wall 9 is almost absent, this is explained by the fact that a small amount of solder only penetrated said junction. However, a poorly formed or insufficiently formed solder joint is often the cause of a sealing problem.

Grâce à l'invention, il est désormais possible d'augmenter la quantité de brasure présente à la jonction de la pièce d'obturation 4 et de la paroi intérieure 9. Pour cela, on prévoit des moyens pour faciliter la pénétration de la brasure dans la zone de jonction entre la pièce d'obturation 4 et le corps tubulaire 2.  Thanks to the invention, it is now possible to increase the amount of solder present at the junction of the closure piece 4 and the inner wall 9. For this, there are provided means for facilitating the penetration of the solder in the junction zone between the shutter piece 4 and the tubular body 2.

A la figure 2 on a représenté une boîte collectrice conforme à l'invention, celle-ci diffère de la boîte collectrice de la figure 1 par des formes différentes de la pièce d'obturation et du joint de brasage formé à la jonction de ladite pièce d'obturation et de la paroi intérieure 9.  In Figure 2 there is shown a manifold according to the invention, it differs from the manifold of Figure 1 by different shapes of the sealing piece and the solder joint formed at the junction of said part shutter and inner wall 9.

En réalisant au moins une dépression à la périphérie de la pièce d'obturation (voir figures 4A et 4B), on a découvert que la quantité de brasure accumulée à la jonction de ladite pièce d'obturation et de la paroi intérieure 9, lors de l'opération de brasage, était plus importante. Cette accumulation s'explique par l'apparition d'un phénomène de capillarité qui "appelle" la brasure dans le congé formé entre la dépression et la paroi intérieure 9.  By making at least one depression at the periphery of the closure piece (see FIGS. 4A and 4B), it has been found that the amount of solder accumulated at the junction of said closure piece and of the inner wall 9, when the soldering operation was more important. This accumulation is explained by the appearance of a phenomenon of capillarity that "calls" the solder in the fillet formed between the depression and the inner wall 9.

Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 4A, la pièce d'obturation 40 présente la forme générale d'un cylindre plat où chaque face est reliée à un bord périphérique 50 par un chanfrein 30. On obtient la pièce d'obturation 40 par poinçonnage d'une tôle constituée d'une épaisseur d'un métal de base 140 pris en sandwich entre deux épaisseurs d'un métal d'apport 120 puis par emboutissage du bord périphérique de la pièce poinçonné. Dans ce mode de réalisation particulier, on a 2873801 5 découvert que le phénomène de capillarité devenait significatif pour un angle de congé a inférieur à 90 , de préférence autour de 45 , a étant défini dans le plan de coupe de la figure 2 par l'angle formé entre la tangente au chanfrein 30 et la tangente à la paroi intérieure 9 adjacente audit chanfrein et opposée audit bord périphérique 50. Le joint de brasage 60 ainsi formé à la jonction de la pièce d'obturation 40 et de la paroi intérieure 9 présente toutes les caractéristiques d'un joint bien formé.  In the exemplary embodiment shown in FIG. 4A, the closure piece 40 has the general shape of a flat cylinder in which each face is connected to a peripheral edge 50 by a chamfer 30. The obturating part 40 is obtained. by punching a sheet made of a thickness of a base metal 140 sandwiched between two thicknesses of a filler metal 120 and then by stamping the peripheral edge of the punched piece. In this particular embodiment, it has been found that the capillarity phenomenon becomes significant for a fillet angle a less than 90, preferably around 45, a being defined in the sectional plane of FIG. an angle formed between the tangent to the chamfer 30 and the tangent to the inner wall 9 adjacent said chamfer and opposite to said peripheral edge 50. The brazing joint 60 thus formed at the junction of the closure piece 40 and the inner wall 9 has all the features of a well-formed joint.

On a également découvert que le phénomène de capillarité pouvait être accentué quand la brasure présentait une bonne "mouillabilité". La mouillabilité est la capacité qu'a un liquide à s'étaler sur une surface solide, elle dépend des matériaux en présence et de leur état de surface (couche d'oxydes, propreté, etc).  It has also been discovered that the phenomenon of capillarity can be accentuated when the solder has a good "wettability". Wettability is the ability of a liquid to spread over a solid surface, it depends on the materials present and their surface condition (oxide layer, cleanliness, etc.).

Selon une autre caractéristique de l'invention, on obtient une bonne mouillabilité de la brasure en s'assurant qu'un flux de brasage pénètre bien dans la zone de jonction entre la pièce d'obturation et le corps tubulaire. Le rôle du flux de brasage est de préparer les surfaces pour le brasage en éliminant tous les produits néfastes, de protéger les surfaces à braser et la brasure contre l'oxydation ou la réoxydation pendant le brasage et éventuellement d'amener des éléments nécessaires au brasage. Ainsi, grâce aux dépressions réalisées à la périphérie de la pièce d'obturation, le flux de brasage pénètre mieux dans la zone de jonction entre ladite pièce d'obturation et ledit corps tubulaire.  According to another characteristic of the invention, a good wettability of the solder is obtained by ensuring that a brazing flux penetrates well into the junction zone between the closure piece and the tubular body. The role of the soldering flux is to prepare the surfaces for soldering by eliminating all the harmful products, to protect solder surfaces and solder against oxidation or reoxidation during soldering and possibly to bring elements necessary for soldering . Thus, thanks to the depressions formed at the periphery of the shutter piece, the brazing flux penetrates better into the junction zone between said shutter piece and said tubular body.

A la figure 4B on a représenté une variante de réalisation de la pièce d'obturation de la figure 4A. Dans ce second mode de réalisation, la pièce d'obturation 41 présente la forme générale d'un cylindre plat où chaque face est reliée à un bord périphérique 51 par une surface incurvée 31.  FIG. 4B shows an alternative embodiment of the closure piece of FIG. 4A. In this second embodiment, the closure piece 41 has the general shape of a flat cylinder where each face is connected to a peripheral edge 51 by a curved surface 31.

Naturellement, d'autres modes de mise en oeuvre, à la portée de l'homme de l'art, auraient pu être envisagés sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Par exemple, la paroi intérieure du corps tubulaire peut également être revêtu d'un plaquage de brasage.  Naturally, other modes of implementation, within the reach of those skilled in the art, could have been envisaged without departing from the scope of the invention. For example, the inner wall of the tubular body may also be coated with a solder plating.

Claims (9)

Revendicationsclaims 1. Boîte collectrice pour un échangeur de chaleur (1), notamment un condenseur de véhicule automobile, comprenant un corps tubulaire (2) feinté à l'une au moins de ces 5 extrémités longitudinales (7) par une pièce d'obturation brasée (40, 41), caractérisée en ce que des moyens sont prévus pour faciliter la pénétration d'une brasure et/ou d'un flux de brasage dans une zone de jonction entre ladite pièce d'obturation (40, 41) et ledit corps tubulaire (2).  1. A collector box for a heat exchanger (1), in particular a motor vehicle condenser, comprising a tubular body (2) feinted at at least one of these 5 longitudinal ends (7) by a brazed closure piece ( 40, 41), characterized in that means are provided to facilitate the penetration of a solder and / or a solder flux into a junction zone between said closure piece (40, 41) and said tubular body (2). 2. Boîte collectrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens sont constitués par au moins une dépression (30, 31) réalisée à la périphérie de ladite pièce d'obturation (40) pour former avec une paroi intérieure (9) dudit corps tubulaire (2) au moins un congé favorisant la formation d'un joint de brasure (60) par capillarité.  2. header box according to claim 1, characterized in that said means are constituted by at least one depression (30, 31) made at the periphery of said closure piece (40) to form with an inner wall (9) of said tubular body (2) at least one leave promoting the formation of a solder joint (60) by capillarity. 3. Boîte collectrice selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite pièce d'obturation (40, 41) présente la forme générale d'un cylindre plat comportant deux faces sensiblement parallèles reliées entreelles par un bord périphérique (50, 51) et en ce que ladite dépression (30, 31) est formée sur l'une et/ou sur l'autre des deux faces de ladite pièce (40, 41).  3. collector box according to claim 2, characterized in that said closure piece (40, 41) has the general shape of a flat cylinder having two substantially parallel faces interconnected by a peripheral edge (50, 51) and that said depression (30, 31) is formed on one and / or the other of the two faces of said piece (40, 41). 4. Boîte collectrice selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit bord périphérique (50, 51) est en contact avec ladite paroi intérieure (9) sur au moins une section de ladite paroi (9).  4. header according to claim 3, characterized in that said peripheral edge (50, 51) is in contact with said inner wall (9) on at least one section of said wall (9). 5. Boîte collectrice selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que ladite dépression (30, 31) est formée sur tout ou partie de la périphérie de ladite pièce d'obturation (40, 41).  5. header box according to one of claims 2 to 4, characterized in that said depression (30, 31) is formed on all or part of the periphery of said closure piece (40, 41). 6. Boîte collectrice selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que ladite dépression (30) présente la forme générale d'un chanfrein obtenue par emboutissage de ladite pièce d'obturation (40).  6. header box according to one of claims 2 to 5, characterized in that said depression (30) has the general shape of a chamfer obtained by stamping said shutter piece (40). 2873801 7  2873801 7 7. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la brasure nécessaire au brasage de la pièce d'obturation (40, 41) provient d'un plaquage de brasage (120, 121) présent sur une ou deux faces de ladite pièce (40, 41).7. header box according to one of claims 1 to 6, characterized in that the solder required for soldering the closure piece (40, 41) comes from a brazing plating (120, 121) present on one or two faces of said piece (40, 41). 8. Boîte collectrice selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le corps tubulaire (2) est fait en une ou deux parties.  8. collector box according to one of claims 1 to 7, characterized in that the tubular body (2) is made in one or two parts. 9. Echangeur de chaleur, notamment condenseur pour véhicule automobile, comprenant au moins une boîte collectrice définie selon l'une quelconque des 10 revendications précédentes.  9. Heat exchanger, especially a condenser for a motor vehicle, comprising at least one manifold defined according to any one of the preceding claims.