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(11) | EP 0 514 248 B1 |
| (12) | FASCICULE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) |
Echangeur de chaleur muni d'une boîte à fluide tubulaire à cloisons transversales, et procédé pour sa réalisation Wärmeaustauscher mit rohrförmigen Endkammern mit Querwänden und Methode zu seiner Herstellung Heat-exchanger having a tubular header with transverse partitions and method for its manufacture |
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| Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen). |
[0001] L'invention concerne les échangeurs de chaleur du type comprenant au moins une boîte à fluide à parois tubulaires, séparée en compartiments par au moins une cloison transversale, et une multiplicité de tubes parallèles, communiquant chacun avec un compartiment de la boîte à fluide par une ouverture de ladite paroi tubulaire.
[0002] Un tel échangeur, utilisable notamment comme condenseur dans une installation de climatisation de véhicule automobile, est décrit dans EP-A-0 377 936. Dans cet échangeur connu, la paroi tubulaire présente des fentes diamétrales, chaque cloison étant introduite latéralement à travers l'une de ces fentes et présentant un contour approprié lui permettant de venir en butée contre les extrémités de cette même fente. La cloison ainsi immobilisée est ensuite brasée à la paroi tubulaire. Cette disposition a pour inconvénient de compliquer la réalisation de la paroi tubulaire par l'usinage des fentes, et impose une forme irrégulière pour la cloison. De plus, ces fentes créent des risques de fuite supplémentaires.
[0004] L'invention vise un procédé pour la réalisation d'un échangeur de chaleur tel que défini en introduction, dans lequel on introduit chaque cloison dans la paroi tubulaire, par une extrémité ouverte de celle-ci, pour l'amener à la place qu'elle doit occuper, et on déforme la paroi tubulaire de part et d'autre de la cloison pour immobiliser celle-ci.
[0005] Les extrémités de la paroi tubulaire peuvent notamment être fermées par des cloisons transversales supplémentaires qu'on immobilise également par déformation de la paroi tubulaire.
[0006] Avantageusement, lors de la déformation de la paroi tubulaire, on enfonce celle-ci vers l'intérieur de la boîte collectrice.
[0007] De préférence, on brase la paroi tubulaire à la cloison et/ou aux tubes de façon étanche au fluide devant circuler dans l'échangeur, ce brasage pouvant notamment être effectué par fusion d'un revêtement métallique fusible prévu sur l'une au moins des pièces à braser.
[0008] Dans le cas où la paroi tubulaire présente, avant déformation, un profil interne irrégulier entourant la cloison à distance sur une fraction notable de son périmètre, il est avantageux que la déformation de la paroi tubulaire l'amène pratiquement en contact avec la cloison sur tout son périmètre. Tel est le cas en particulier lorsque la paroi tubulaire est formée par une feuille roulée dont les bords opposés sont liés, notamment soudés, selon une génératrice de la paroi, en formant un bourrelet vers l'intérieur.
[0009] L'invention vise également un échangeur de chaleur tel qu'on peut l'obtenir par le procédé défini ci-dessus, comprenant au moins une boîte à fluide séparée en compartiments par au moins une cloison transversale, et une multiplicité de tubes parallèles, communiquant chacun avec un compartiment de la boîte à fluide par une ouverture de celle-ci, la boîte à fluide comportant une paroi tubulaire percée par lesdites ouvertures et entourant le bord de la cloison, et déformée de part et d'autre de celle-ci pour l'immobiliser.
[0010] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée donnée ci-après d'un exemple de réalisation, et des dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue partielle en coupe médiane d'un échangeur de chaleur selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 ; et
- la figure 3 est une vue partielle en perspective, partiellement arrachée.
[0011] L'échangeur de chaleur illustré, destiné notamment à servir de condenseur dans une installation de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile, comprend une boîte à fluide 1 formée d'une paroi tubulaire 2 présentant une multiplicité d'ouvertures 3 dans chacune desquelles s'engage un tube 4 dont la section transversale est allongée dans la direction transversale de la boîte à fluide, les tubes 4 étant parallèles entre eux et perpendiculaires à la direction longitudinale de la boîte à fluide. Une extrémité 5 de chacun des tubes 4 se trouve à l'intérieur de la boîte à fluide 1, l'extrémité opposée pouvant se trouver à l'intérieur d'une autre boîte à fluide non représentée, semblable à la boîte à fluide 1 et s'étendant parallèlement à celle-ci. Des intercalaires 6 constitués par des bandes de tôle métallique courbées en forme de sinusoïde sont placés dans les intervalles entre les tubes 4 pour venir en contact thermique avec ceux-ci.
[0012] Sur ces figures, la paroi tubulaire 2 est enfoncée vers l'intérieur de la boîte à fluide autour des ouvertures 3 en formant des cratères 7 tournés vers l'extérieur.
[0013] Il peut être envisagé, comme cela est connu, que l'espace entre deux ouvertures 3 ne soit pas enfoncé en présentant un profil correspondant à celui de la paroi tubulaire 2.
[0014] Selon l'invention, des cloisons s'étendent transversalement à l'intérieur de la boîte à fluide, à savoir deux cloisons terminales 8a et 8b (désignées collectivement par la référence 8) coopérant avec la paroi tubulaire 2 pour délimiter l'espace intérieur de la boîte à fluide, et des cloisons intermédiaires 9a, 9b (désignées collectivement par la référence 9) séparant cet espace intérieur en différents compartiments 10a, 10b, 10c, 10d (les références 10b et 10c correspondent à deux compartiments différents ou au même compartiment selon qu'il existe ou non au moins une autre cloison, non représentée, entre les cloisons 9a et 9b). Chacune des cloisons 8 et 9 est immobilisée à sa place par des déformations 11 de la paroi tubulaire 2. Dans l'exemple illustré, ces déformations 11 sont des moulures en saillie vers l'intérieur de la boîte à fluide, s'étendant circonférentiellement de façon continue. Deux moulures 11 sont prévues pour chaque cloison, placées de part et d'autre de celle-ci dans la direction longitudinale de la boîte à fluide. Ces moulures peuvent être remplacées par des déformations d'un autre type, qui peuvent être discontinues dans la direction circonférentielle.
[0015] Le bord périphérique des cloisons 8 et 9 est brasé de façon étanche à la surface interne de la paroi tubulaire 2, et la surface externe des tubes 4 est brasée de façon étanche aux bords des ouvertures 3.
[0016] Pour la réalisation de l'échangeur de chaleur, on part d'une paroi tubulaire 2 de forme cylindrique, présentant une section transversale intérieure uniforme sensiblement circulaire et suffisamment grande pour permettre le glissement longitudinal des cloisons 8 et 9, dont le contour est également circulaire. On introduit chacune des cloisons par l'une des extrémités ouvertes de la paroi tubulaire et on la fait glisser longitudinalement jusqu'à la place qu'elle doit occuper. On procède alors à la formation des moulures 11 ou autres déformations et des cratères 7 qui immobilisent les cloisons en position. Les déformations peuvent être obtenues par tous moyens connus (mâchoires, molettes, etc...).
[0017] La paroi tubulaire 2 est fréquemment constituée par une feuille roulée et assemblée, notamment soudée, bord à bord en formant un bourrelet en saillie vers l'intérieur. Les cloisons ne peuvent alors pénétrer dans la paroi tubulaire que si le diamètre interne de celle-ci est au moins égal à celui des cloisons augmenté de l'épaisseur du bourrelet, de sorte qu'un intervalle appréciable existe entre le bord périphérique des cloisons et la surface interne de la paroi tubulaire, sur la majeure partie du périmètre. Il est donc avantageux que la déformation de cette dernière soit suffisante pour supprimer cet intervalle, facilitant le brasage étanche ultérieur du bord des cloisons.
[0018] Après déformation de la paroi tubulaire et réalisation des ouvertures 3, on introduit par celles-ci, dans la boîte à fluide 1, les extrémités 5 des tubes 4, lesquelles viennent en butée contre la surface interne de la paroi tubulaire 2, comme montré à la figure 2.
[0019] L'étanchéité entre la surface extérieure des tubes 4 et les ouvertures 3 d'une part, entre le bord des cloisons 8 et 9 et la surface interne de la paroi tubulaire 2 d'autre part, est obtenue par brasage au moyen d'un revêtement métallique fusible qu'on fait fondre en chauffant l'échangeur de chaleur assemblé. Ce revêtement est prévu de préférence sur la surface extérieure de la paroi tubulaire 2 pour sa liaison avec les tubes, et sur les cloisons pour leur liaison avec la paroi tubulaire. On évite la présence d'un tel revêtement sur la surface interne de la paroi tubulaire, qui risquerait de provoquer une obturation partielle des extrémités des tubes.
1. Procédé de réalisation d'un échangeur de chaleur comprenant au moins une boîte à fluide
(1) à paroi tubulaire (2), séparée en compartiments (10a-10d) par au moins une cloison
transversale (9a,9b), et une multiplicité de tubes parallèles (4), communiquant chacun
avec un compartiment de la boîte à fluide par une ouverture (3) de ladite paroi tubulaire,
caractérisé en ce qu'on introduit chaque cloison dans la paroi tubulaire, par une
extrémité ouverte de celle-ci, pour l'amener à la place qu'elle doit occuper, et qu'on
déforme la paroi tubulaire de part et d'autre de la cloison pour immobiliser celle-ci.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ferme les extrémités de
la paroi tubulaire par des cloisons transversales supplémentaires (8a,8b) qu'on immobilise
également par déformation de la paroi tubulaire.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, lors de la déformation
de la paroi tubulaire, on enfonce celle-ci vers l'intérieur de la boîte collectrice.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on brase
la paroi tubulaire à la cloison et/ou aux tubes de façon étanche au fluide.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le brasage est effectué par
fusion d'un revêtement métallique fusible prévu sur l'une au moins des pièces à braser.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi
tubulaire présente avant déformation un profil interne irrégulier entourant la cloison
à distance sur une fraction notable de son périmètre, et que la déformation l'amène
pratiquement en contact avec la cloison sur tout son périmètre.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la paroi tubulaire est constituée
par une feuille roulée dont deux bords opposés sont liés selon une génératrice de
la paroi.
8. Echangeur de chaleur tel qu'on peut l'obtenir par le procédé selon l'une des revendications
précédentes, comprenant au moins une boîte à fluide (1) séparée en compartiments (10a-10d)
par au moins une cloison transversale (9a,9b), et une multiplicité de tubes parallèles
(4), communiquant chacun avec un compartiment de la boîte à fluide par une ouverture
(3) de celle-ci, la boîte à fluide comportant une paroi tubulaire (2) percée par lesdites
ouvertures et entourant le bord de la cloison, et déformée (11) de part et d'autre
de celle-ci pour l'immobiliser.
1. A method of making a heat exchanger comprising at least one fluid header (1), having
a tubular wall (2) and divided into compartments (10a - 10d) by at least one transverse
baffle (9a, 9b), together with a multiplicity of parallel tubes (4), each of which
communicates with a compartment of the fluid header through an aperture (3) of the
said tubular wall, characterised in that each baffle is introduced into the tubular
wall through an open end of the latter so as to locate it in its correct position,
and the tubular wall is deformed on either side of the baffle whereby to secure the
latter against movement.
2. A method according to Claim 1, characterised in that the ends of the tubular wall
are closed by supplementary transverse baffles (8a, 8b), which are also secured against
movement by deformation of the tubular wall.
3. A method according to Claim 1 or Claim 2, characterised in that, during the deformation
of the tubular wall, the latter is upset inwardly towards the interior of the header.
4. A method according to one of the preceding Claims, characterised in that the tubular
wall is brazed on to the baffle and/or on to the tubes, sealingly against the fluid.
5. A method according to Claim 4, characterised in that the brazing operation is carried
out by melting of a meltable metallic coating disposed on at least one of the components
to be brazed.
6. A method according to one of the preceding Claims, characterised in that, before being
deformed, the tubular wall has an irregular internal profile, surrounding the baffle
but spaced from it over a substantial proportion of its perimeter, and in that the
deformation brings it substantially into contact with the baffle over its whole perimeter.
7. A method according to Claim 6, characterised in that the tubular wall comprises a
rolled metallic strip having two opposed edges which are joined together along a generatrix
of the wall.
8. A heat exchanger capable of being made by the method according to one of the preceding
Claims, comprising at least one fluid header (1) divided into compartments (10a -
10d) by at least one transverse baffle (9a, 9b), together with a multiplicity of parallel
tubes (4), each of which communicates with a compartment of the fluid header through
an aperture (3) of the latter, the fluid header comprising a tubular wall (2) pierced
by the said apertures and surrounding the edge of the baffle, being deformed (11)
on either side of the latter thereby to secure it against movement.
1. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, mit wenigstens einer Kammer für ein
Fluid (1) mit rohrförmiger Wandung (2), die von mindestens einer Querwand (9a, 9b)
in Abteile (10a-10d) aufgeteilt ist, und mit einer Vielzahl von parallelen Rohren
(4), von denen jedes mit einem Abteil der Fluidkammer über eine Öffnung (3) in der
genannten rohrförmigen Wandung kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, daß jede Querwand in die rohrförmige Wandung über ein offenes Ende in derselben
eingeführt wird, um sie an den Platz zu bringen, den sie einnehmen soll, und daß die
rohrförmige Wandung zu beiden Seiten der Querwand verformt wird, um letztere festzulegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der rohrförmigen Wandung durch zusätzliche Querwände (8a, 8b) verschlossen
werden, die ebenfalls durch Verformung der rohrförmigen Wandung festgelegt werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Verformens der rohrförmigen Wandung diese zum Inneren der Sammelkammer
hin eingedrückt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Wandung in fluiddichter Weise an die Querwand und/oder an die
Rohre gelötet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötung durch Schmelzen einer metallischen schmelzbaren Beschichtung, die
auf wenigstens einem der zu lötenden Teile vorgesehen ist, durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Wandung vor der Verformung ein unregelmäßiges Innenprofil aufweist,
wobei sie die Querwand im Abstand auf einem erheblichen Teil ihres Umfangs umgibt,
und daß die Verformung die erstere praktisch über ihren gesamten Umfang in Kontakt
mit der Querwand bringt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Wandung aus gerolltem Werkstoff besteht, dessen zwei gegenüberliegende
Ränder entlang einer Mantellinie der Wandung miteinander verbunden sind.
8. Wärmetauscher, der mit dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt
werden kann, mit wenigstens einer Fluidkammer (1), die von wenigstens einer Querwand
(9a, 9b) in Abteile (10a-10d) aufgeteilt ist und mit einer Vielzahl von parallelen
Rohren (4), von denen jedes mit einem Abteil der Fluidkammer über eine Öffnung (3)
in derselben kommuniziert und wobei sie eine rohrförmige, mit den genannten Öffnungen
durchsetzte, Wandung (2) besitzt, die den Rand der Querwand umgibt und zu beiden Seiten
der Querwand verformt (11) ist, um letztere festzulegen.