Plaque collectrice pour échangeur de chaleur à tubes et boîtes à eau

Description

[0001] La présente invention concerne les échangeurs de chaleur qui comportent des plaques collectrices munies de collets pour délimiter des passages de tubes et dans lesquels sont engagées les extrémités des tubes de circulation reliés par ailleurs à des dissipateurs secondaires.

[0002] Un échangeur de chaleur de ce genre est decrit dans le FR - A - 2 249 301 qui illustre des plaques collectrices présentant des nervures de rigidification entre chaque rangée de tubes, ces nervures ainsi qu'une gorge périphérique pouvant contenir un joint souple assurant l'étanchéité entre la plaque collectrice et la boîte à eau qui la recouvre.

[0003] D'autres publications ont montré des réalisations dans lesquelles les tubes sont brasés à la plaque collectrice sur laquelle, en outre, on brase également des plaquettes de renfort ondulées qui améliorent la liaison entre les pieds de tubes et la plaque collectrice dans les zones les plus sollicitées. Cette realisation est décrite, en particulier, dans le FR - A - 2 250 973.

[0004] La présente invention concerne un nouveau type de plaques collectrices. Elle s'applique plus particulièrement aux radiateurs destinés aux véhicules lourds; en raison de leurs grandes dimensions, les dilatations thermiques prennent une amplitude particulierement importante, alors qu'une forte liaison des boîtes à eau et des joues latérales, visant à former un cadre rigide donc ne permettant pas les dilatations, est prevue pour ameliorer la teneur mécanique de ces appareils soumis en service à des conditions severes et dont on exige une durée de vie particulièrement longue.

[0005] On se propose aussi, dans le cadre de l'invention, d'obtenir une plaque collectrice qui peut être mise en oeuvre pour réaliser des échangeurs à plusieurs passes, c'est-à-dire dans lesquels le liquide à refroidir s'écoule dans un même sens ou, au contraire, selon une ou plusieurs épingles.

[0006] Conformément à l'invention, la plaque collectrice pour échangeur de chaleur à tubes de circulation engagés dans des collets de la plaque collectrice recouverte par une boîte à eau, la plaque collectrice présentant une gorge périphérique coopérant avec la partie inférieure de la boîte à eau à laquelle elle est reliée rigidement pour former avec celle-ci une poutre creuse, la plaque collectrice étant emboutie et perforée pour former des passages de tubes délimités par des collets auxquels sont brasés des tubes et entre lesquels sont ménagées des rainures transversales est caractérisée en ce que les rainures s'étendent transversalement jusqu'à la paroi interne délimitant la gorge périphérique pour réaliser un gaufrage flexible du fond de ladite plaque collectrice.

[0007] Ainsi, la plaque collectrice pour échangeurs de chaleur présente, d'une part, une rainure périphérique coopérant avec la partie inférieure de la boîte à eau à laquelle elle est reliée par tout moyen connu dans l'industrie des échangeurs de chaleur et assurant la rigidité longitudinale de la plaque de façon complémentaire à celle que procure la boîte en forme de poutre creuse et, d'autre part, une partie dite 'fond de collecteur" dans laquelle sont emboutis et perforés les passages de tubes, munis de collets auxquels sont brasés les tubes, et entre lesquels sont ménagées les rainures transversales grace auxquelles la plaque collectrice peut absorber des dilatations différentielles qui engendrent des contraintes préjudiciables ne devant pas apparaître dans les joints brasés.

[0008] Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description et du dessin annexé d'un exemple de réalisation consistant, de façon non limitative, en une plaque collectrice pour échangeur à boîte sertie sur la plaque par l'intermédiaire d'un joint souple.

La fig. 1 est une coupe-élévation partielle d'un échangeur de chaleur comportant une plaque collectrice suivant l'invention.

La fig. 2 est une perspective partielle illuustrant l'intérieur de la plaque collectrice.

La fig. 3 est un plan partiel vu de dessus de la plaque collectrice.

La fig. 4 est une superposition de coupes vues suivant les lignes IV, IVa, IVb de la fig. 3.

La fig. 5 est une perspective partielle de la plaque collectrice coupée suivant la ligne IVb de la fig. 3 et munie d'un joint d'étanchéité.

La fig. 6 est une coupe partielle également vue suivant la ligne IVb de la fig. 3 montrant l'aspect du joint lorsqu'une boite à eau est mise en placé sur la plaque collectrice.

La fig. 7 est une coupe partielle du joint apparaissant à la fig. 6 lorsque celui-ci n'est pas comprimé.

[0009] La fig. 1 illustre partiellement un échangeur de chaleur comportant des tubes de circulation 1, une plaque collectrice 2 et une boîte à eau 3 recouvrant la plaque collectrice 2. La plaque collectrice 2 est conformée de façon connue pour délimiter à sa périphérie une gorge 4 qui est destinée à recevoir un joint déformable 5, par exemple en élastomère, ce joint étant plaqué dans le fond de la gorge 4 par le bord inférieur 6 de la boîte à eau, bord qui forme sur son dessus un talon 7 sur lequel est repliée une pince 8.

[0010] La plaque collectrice est conformée, par exemple emboutie, pour présenter des collets 9 suivant une ou plusieurs rangéées, ces collets délimitant chacun un passage de tube 10 dans lequel est engagée l'extrémité d'un tube 1.

[0011] Comme l'illustre le dessin, des rainures 11 sont formées transversalement dans la plaque collectrice entre chaque collet ou rang de collets 9.

[0012] Comme le montre le dessin dans la vue en perspective de la fig. 2 et celle des coupes représentées à la fig. 4 qui est prise suivant la ligne IV de la fig. 3, les rainures sont formées jusqu'à la paroi interne délimitant la gorge 4 en se terminant par un arrondi 11 a. Le dessin montre, aussi, que les rainures 11 tournent leur concavité vers l'intérieur de la plaque collectrice, c'est-à-dire vers la boîte à eau.

[0013] La profondeur des rainures 11 est choisie de préférence pour être supérieure à l'épaisseur e de la plague collectrice mais inférieure au double de cette épaisseur e.

[0014] Les rainures ci-dessus forment en quelque sorte un gaufrage entre chaque tube ou rang de tubes, ce qui confère à la plague collectrice une flexibilité rendant possible sa déformation entre les tubes ou rang de tubes consécutifs tout en assurant par contre une rigidification de la plaque collectrice au voisinage de sa partie qui délimite la moulure en forme de gorge 4. De cette manière, la partie de la plaque collectrice qui délimite les collets peut subir des déformations de petite amplitude dues à des dilatations différentielles entre les tubes sans gue ces déformations soient transmises à la partie délimitant la moulure en forme de gorge qui est, au contraire, rigidifiée par l'extrémité arrondie les rainures. Ainsi, la gorge est formée dans un cadre rigide faisant que le joint 5 peut être maintenu sous une pression uniforme par la pince 8, quelles que soient les conditions de fonctionnement de l'échangeur.

[0015] Il est avantageux, comme le montre le dessin, qu'au moins une des rainures, celle désignée par 11₁, soit formée pour déboucher sur une partie de paroi 4a de la gorge 4 qui ne présente pas l'arrondi 1 la mais au contraire une pente plus accentuée, par exemple de 60° par rapport à l'horizontale. La rainure 11, est destinée dans l'exemple de réalisation présenté à contenir un joint de cloison 5a (fig. 5, 6 et 7) qui est destiné à assurer l'étanchéité entre une cloison 12 que forment intérieurement la boîte à eau 3 et la plaque collectrice 2 lorsque l'échangeur est du type à plusieurs passes. De façon plus générale, la rainure coopere avec une cloison séparant deux compartiments de la boîte.

[0016] Il est avantageux, ainsi que l'illustre la fig. 7, que le joint de cloison 5a soit formé en une seule pièce avec le joint 5 et qu'il présente une partie renflée 5b (fig. 7) correspondant au bord incliné 4a prolongeant de chaque côté la rainure 11₁.

[0017] Cette conformation a pour effet que le dessous 6 de la boîte à eau déforme fortement le joint au niveau du renflement en l'amenant ainsi à être appliqué étroitement tant contre la partie inférieure de la boîte à eau que contre le fond de la rainure 111 et la paroi en pente 4a.

Revendications

1 - Plaque collectrice pour échangeur de chaleur à tubes de circulation engagés dans des collets de la plaque collectrice recouverte par une boite à eau, la plaque collectrice présentant une gorge périphérique (4) coopérant avec la partie inférieure (6) de la boîte à eau (3) à laquelle elle est reliée rigidement pour former avec celle-ci une poutre creuse, la plaque collectrice (2) étant emboutie et perforée pour former des passages de tubes (10) délimités par des collets (9) auxquels sont brasés des tubes (1) et entre lesquels sont ménagées des rainures transversales (11), caractérisée en ce que les rainures (11) s'étendent transversalement jusqu'à la paroi interne délimitant la gorge périphérique (4)pour réaliser un gaufrage flexible du fond de ladite plaque collectrice.

2 - Plaque collectrice suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les rainures transversales s'achèvent dans un arrondi (11a) formé entre le fond de la plaque collectrice et la paroi interne de la gorge périphérique.

3 - Plaque collectrice suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'une au moins des rainures (11) s'étend jusqu'à des bords inclinés (4a) menant vers le fond de la gorge (4) pour l'appui d'un joint transversal relié à un joint périphérique disposé dans la gorge.

4 - Plaque collectrice suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les bords inclinés (4a) forment un angled'environ 60° avec l'horizontale.

5 - Plaque collectrice suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la profondeur des rainures est supérieure à l'épaisseur (e) de la plaque collectrice et inférieure au double de cette épaisseur.

6 - Plaque collectrice suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le joint périphérique est d'une seule pièce avec au moins un joint de cloison transversal correspondant à chaque rainure ouvrant au niveau des bords inclinés, lesdits joints de cloison présentant un renflement à leur état de repos, ce renflement s'étendant sensiblement en regard de chaque bord incliné.

Ansprüche

1 - Rohrplatte für einen Wärmetauscher mit Umwälzrohren, die in Kragen der Rohrplatte eingreifen, die durch einen Wasserkasten abgedeckt wird, wobei die Rohrplatte eine Umfangsnut (4) aufweist, die mit dem unteren Abschnitt (6) des Wasserkastens (3) zusammenwirkt, mit welchem sie starr verbunden ist, um mit ihr einen hohlen Träger zu bilden und die Rohrplatte (2) mit für die Rohre getriebenen und perforierten Durchführungen (10) versehen ist, die durch Kragen (9) begrenzt werden, welche mit den Rohren (1) verlötet sind und zwischen welchen querverlaufende Nuten (11) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nuten (11) quer bis zu einer Innenwand erstrecken, welche die Umfangsnut (4) begrenzt, damit der Boden der Rohrplatte einen biegsamen Waffelteil darstellt.

2 - Rohrplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die querverlaufenden Nuten in einer abgerundeten Fläche (11a) erstrecken, die zwischen der Plattenfläche und der Innenwand der Umfangsnut gebildet wird.

3 - Rohrplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens eine der Nuten (11) bis zu geneigt verlaufenden Randbereichen (4a) erstreckt, die gegen den Boden der Umfangsnut (4) gerichtet sind, um eine querverlaufende Dichtung abzustützen, die mit einer umfangsseitig verlaufenden in der Umfangsnut (4) liegenden Dichtung verbunden ist.

4 - Rohrplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die geneigt verlaufenden Randbereiche (4a) mit der Horizontalen einen Winkel von etwa 60° bilden.

5 - Rohrplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Nuten grösser ist als die Stärke(e)der Rohrplatte und kleiner als das Doppelte dieser Stärke.

6 - Rohrplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die umfangsseitig verlaufende Dichtung aus einem einzigen Teil besteht und mindestens eine querverlaufende Trennwand-Dichtung für jede Nut aufweist, die zur Höhe der geneigt verlaufenden Randbereiche verläuft, und dass die Trennwand-Dichtungen in ihrem Ruhezustand eine Quellung aufweisen, die im wesentlichen gegenüber jedem geneigt verlaufenden Randbereich liegt.

Claims

1 - End plate for heat exchanger with circulation tubes engaged into collars of the end plate covered by a water box, the end plate having a peripheral groove (4) cooperating with the lower portion (6) of the water box (3) to which it is rigidly connected for forming therewith a hollow beam, the end plate (2) being stamped and perforated for forming tube passages (10) defined by collars (9) to which are brazed tubes (1) and between which are provided transverse slots (11), characterized in that the slots (11) are extending transversely up to the inner wall defining the peripheral groove (4) to realize a flexible embossing of the bottom of said end plate.

2 End plate according to claim 1, characterized in that the transverse slots terminate in a rounded portion (11 a) formed between the bottom of the end plate and the inner wall of the peripheral groove.

3 - End plate according to one of claims 1 or 2, characterized in that one at least of the slots (11) extends up to slanting edges (4a) leading to the bottom of the groove (4) for supporting a transverse gasket connected to a peripheral gasket positioned in the groove.

4 - End plate according to one of claims 1 to 3, characterized in that the slanting edges (4a) form an angle of about 60° with horizontal.

5 - End plate according to one of claims 1 to 4, characterized in that the depth of tne slots is greater than the thickness (e) of tne end plate and smaller than double of this thickness.

6 - End plate according to one of claims 1 to 5, characterized in that the peripheral gasket is integral with at least one transverse wall gasket corresponding to each slot opening at the slanting edges, said wall gaskets having a swelling portion in their rest condition, this swelling portion extending substantially opposite each slanting edge.

Dessins