CA2037901A1 - Condenseur pour automobile et methode pour sa realisation - Google Patents
Condenseur pour automobile et methode pour sa realisationInfo
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Abstract
18 CONDENSEUR POUR AUTOMOBILE ET METHODE POUR SA REALISATION Le condenseur comprend des structures d'échange thermique creuses allongées s'étendant entre les boîtes collectrices (11,12), les structures creuses étant formées par des plaques allongées (19,20) opposées ondulant en section transversale pour former une pluralité de bosses et creux (21) opposés s'étendant longitudinalement dans lequel les creux opposés se croisent à une distance maximale entre les points des creux se croisant de pas plus 5,08mm (0,2 inches) et lesdits creux se croisant étant réunis à tous les points de croisement en définissant des passages creux (22) s'étendant longitudinalement entre les creux reliés. (Figure 1).
Description
~379~
L'invention est relative à un condenseur poux véhicule automobile et une methode pour sa réalisation, ce condenseur ayant une applicatio~ particulière dans des utilisations où la résistance à des hautes pressions internes d'un fluide est nécessaire.
L'usage général d'échangeurs de chaleur dans l'industrie automobile, associé au besoin continuel de disposer d~appareils plus légers et plus efficaces, a entraîné le développ~ment d'une multiplicité de nouveaux produits et de nouvelles configurations dans la fabricatio~ de condenseurs utilisés dans des syst~mes de climatisation de véhi~ule au$o~obile.
Initialement, le~ échangeurs de chaleur encore utilisés, tels gue des condenseurs pour des sytèmes de climatisation de véhicule automobile comprennent hahituellement un tube configuré en forme de serpentin continu à l'intérieur du~uel peut s'écouler de~ ~1uides SOU5 formas gazeuses et/ou li~uides.
Des ailettes planes ou ondulées, mises en co~tact avec le tube en forme de serpentin, procurent une augmentation des surfaces d'échange thermique.
Un moyen de refroidissement, tel que l'air ambiant, passe sur les tubes et ailettes en permettant 1'échange thermique du fluide très chaud dans le tube vers le moyen de refroidissement.
Pour permettre un assemblage commode, les tubes continus sont fabriqués à partir d'éléments e~ forme de U
pour permettre l'insertion à travers les ailettes et, après assemblage, les éléments sont raliés les uns aux autres par des crosses en forme de U de manière à
constituer un tube en fvrme de serpentin continu.
De manière connue, les condenseurs comprennent des bo~tes collectrices espacées et parallèles l'une à
l'autre, lesdites boites étant connectées l'une avec l'autre par une multiplicita de tubes d'échange de chaleur parallèles de façon ~ autoriser la circulation du ."
:,~
2037~
fluide, tel qu'un fluide sous forme gazeuse et/ou liquide entre les boltes collectrices.
La multiplicité de tubes sont de configuration circulaire ou rectangulaire et ont des ailettes de formes plates ou ondulees dispos~es à travers ou entre les tubes de maniere à au~menter l'efficacité d'échange de chaleur des tubes d'échange thermigue.
Le dispositif est formé, de manière connue, en inserant la multiplicité de tubes dans des trous prévus sur les boîtes collectrices, en plaçant des ailettes ondulées entre les tubes et en soudant ou brasant les tubes aux boîtes collectrices et les ailettes aux tubes.
Lors du fonctionnement de ce condenseur, le gaz réfrigérant parcourt les tubes d'échange thermique et est refroidi ou condensé substantiellement en un liquide par le flux d'air de refroidissement balayant les tubes.
La direction du courant réfrigerant et du flux de l'air de refroidissement sont genéralement perpendiculaires l'un a l'autre.
La dimension longitudinale d'un des bords du tube perpendiculaire au courant d'air est le bord d'attague en contact avec le flux d'air et la largeur de ce bord d'attaque est genéralement considéree comme la dimension transversale du tube d'échangeur thermique.
La dimension transversale d'un tube est ainsi la largeur moyenne du tube.
De ce fait, un tube rond a une dimension transversale égale à son diamètre et un tube rectangulaire a une dimension transversale égale à la largeur de son bord d'attaque.
Il a été reconnu que les tubes d'échange thermique de forme cylindrique peuvent diminuer les efficacités nécessaires dans plusieurs applications modernes dans l'automobile.
-, j, ~ ~ ' ':'.' :
- , En particulier, la largeur du bord d'attaque représente une obstruction aux flux d'air et il est généralement souhaité de minimiser cette obstruction.
Quoigue la configuration de forme circulaire est 5' particuli~rement adaptée à résister aux hautes pressions internes du fluide des syst~mes de condenseur de véhicule automobile, des problèmes significatifs, lors de 1'assemblage, ont été rencontr~s en formant des condenseurs pour automobile ~ partir de tubes d'échange thermique circulaires et de petites dimensions de moins de 5,08mm (0,2 inches~.
Ainsi, les plus petits tubes ronds utilisé~ dans le commerce ont un diamètre plus grand que 5,08mm (0,2 inches) en créant une barri~re entrainant la formation de dimension transversale de~moins de 5~08mm (0,2 inches)~
Dans le but de reduire la largeur du bord d'attaque, par exemple en réduisant la dimension transversale, des tubes d'échange de chaleur sensiblement rectangulaires ont été proposés et ont trouvé un degre d'acceptation dans l'industrie grâce aux differentes configurations rectangulaires variables.
De telles configurations permettent une dimension transversale plus petite que les tubes ronds, cependant il était désirable de minimiser encore l'obstruction du flux d'air pour l'efficacité totale du condenseur.
US-A-4 615 385, bien ~ue concernant particulièrement une construction de bo~te collectrice, décrit un tube d'échange thermique de forme rectangulaire avec une pluralite de tubes connectés en parallèle entre les boîtes collectrices.
De ce fait, le tube est décrit comme étant plat de telle manière que la plus petite dimension du rectangle inclut une surface circulaire qui est disposée dans le dispositif en comprenant la dimension transversale.
-. ': : ' -, ~ ~ ''~ , '.
': ~ ~ ', ' . ' , - ." ' . ' , ~ 2~37~
US-A-4 688 311 décrit un procédé pour fabriquer un tube d'échange thermique de forme rectangulaire qui peut être e~ficace en résistant aux hautes pressions internes du fluide d'un système de climatisation d'automobile.
De ce fait, un tube rectangulaire comprenant la configuration circulaire de la dimension transversale de l'US-A-4 615 385 est relié de mani~re interne avec un insert en forme d'ailette ondulée qui est fixé avec 1'intérieur du tube le long de sa dimension longitudinale.
Les ailettes internes servent d'entretoises de tension pour aider à la résistance aux pressions internes des fluides.
De tels tuhes demandent l'utilisation de materiaux additi~s lors de leur elaboration et il est peu aise de les fabriquer à cause des difficultés d~ins~rtion des ailettes ~ l'interieur du tube.
Un des objets de l'invention est de disposer des structures d'échange thermique ayant des résistances efficaces aux flux d'air dans leurs dimensions transversales.
Un autre objet de l'invention est de prévoir des structures d'échange thermique ayant des résistances aux pressions internes des fluides.
Un autre objet de l'invention es~ de prevoir un condenseur automobile ayant une résistance aux pressions internes des fluides.
C'est encore un autre objet de l'invention de prévoir un procedé de fabrication d'une structure d'echange thermique ayant une résistance aux flux d'air efficace et une resistance aux pressions internes des fluides.
Ceci et d'autres objets de l'invention sont décrits dans la suite de la description.
. ~ , L'invention concerne un condenseur pour véhicule automobile c~mprenant des structures d'échange thermique de ~orme allongee généralement rectangulaires et creus~s s'étendant entre des boîtes collectrices.
Les structures creuses comprennent des plaques allongées opposées reliées le long de leurs bords longitudina~ pour définir un passage s'étendant dans la direction longitudinale de la plague, lesdites pla~ues opposées étant ondul~es dans une structure transversale de manière à définir des bosses et des creux généralement parallèles et disposés obliquement a la direction longitudinale~
LRS creux d'une première plaque sont disposés pour croiser les creux d'une seconde pla~ue d~une manière telle que la distance maximale entre les points de croisement des creux se croisant n'est pas plus grande que 5,08mm (0,2 inches).
Les creux se croisant sont jointifs et les bosses s'oppnsant définissent des passages se croisant, disposés obliquement, et ~'etendant longitudinalement à travers la structure d'echange thermigu~.
Les conden~eurs pour automobile selon l'invention sont fabriqués par un p~océd~ selon lequel les pla~ues allongées ondulées dans une section transversale de manière à avoir une pluralité de bosses disposées angulairement de manière obligue et s'étendant longitudinalement, lesdites bosses étant separées par des creux, en étant arrangees d'une manière telle que lapex des creux d'une première plaque croisent les apex des creux d'une seconde plaque à une distance maximalP sntre les points de croisement qui ne dépasse pas 5,08mm (O,2 inches).
Les creux de ladite pr~mière et seconde plagues sont jointifs aux points de croisement et les bosses définissent des passages creux disposés angulairement en :: , ~
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L'invention est relative à un condenseur poux véhicule automobile et une methode pour sa réalisation, ce condenseur ayant une applicatio~ particulière dans des utilisations où la résistance à des hautes pressions internes d'un fluide est nécessaire.
L'usage général d'échangeurs de chaleur dans l'industrie automobile, associé au besoin continuel de disposer d~appareils plus légers et plus efficaces, a entraîné le développ~ment d'une multiplicité de nouveaux produits et de nouvelles configurations dans la fabricatio~ de condenseurs utilisés dans des syst~mes de climatisation de véhi~ule au$o~obile.
Initialement, le~ échangeurs de chaleur encore utilisés, tels gue des condenseurs pour des sytèmes de climatisation de véhicule automobile comprennent hahituellement un tube configuré en forme de serpentin continu à l'intérieur du~uel peut s'écouler de~ ~1uides SOU5 formas gazeuses et/ou li~uides.
Des ailettes planes ou ondulées, mises en co~tact avec le tube en forme de serpentin, procurent une augmentation des surfaces d'échange thermique.
Un moyen de refroidissement, tel que l'air ambiant, passe sur les tubes et ailettes en permettant 1'échange thermique du fluide très chaud dans le tube vers le moyen de refroidissement.
Pour permettre un assemblage commode, les tubes continus sont fabriqués à partir d'éléments e~ forme de U
pour permettre l'insertion à travers les ailettes et, après assemblage, les éléments sont raliés les uns aux autres par des crosses en forme de U de manière à
constituer un tube en fvrme de serpentin continu.
De manière connue, les condenseurs comprennent des bo~tes collectrices espacées et parallèles l'une à
l'autre, lesdites boites étant connectées l'une avec l'autre par une multiplicita de tubes d'échange de chaleur parallèles de façon ~ autoriser la circulation du ."
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fluide, tel qu'un fluide sous forme gazeuse et/ou liquide entre les boltes collectrices.
La multiplicité de tubes sont de configuration circulaire ou rectangulaire et ont des ailettes de formes plates ou ondulees dispos~es à travers ou entre les tubes de maniere à au~menter l'efficacité d'échange de chaleur des tubes d'échange thermigue.
Le dispositif est formé, de manière connue, en inserant la multiplicité de tubes dans des trous prévus sur les boîtes collectrices, en plaçant des ailettes ondulées entre les tubes et en soudant ou brasant les tubes aux boîtes collectrices et les ailettes aux tubes.
Lors du fonctionnement de ce condenseur, le gaz réfrigérant parcourt les tubes d'échange thermique et est refroidi ou condensé substantiellement en un liquide par le flux d'air de refroidissement balayant les tubes.
La direction du courant réfrigerant et du flux de l'air de refroidissement sont genéralement perpendiculaires l'un a l'autre.
La dimension longitudinale d'un des bords du tube perpendiculaire au courant d'air est le bord d'attague en contact avec le flux d'air et la largeur de ce bord d'attaque est genéralement considéree comme la dimension transversale du tube d'échangeur thermique.
La dimension transversale d'un tube est ainsi la largeur moyenne du tube.
De ce fait, un tube rond a une dimension transversale égale à son diamètre et un tube rectangulaire a une dimension transversale égale à la largeur de son bord d'attaque.
Il a été reconnu que les tubes d'échange thermique de forme cylindrique peuvent diminuer les efficacités nécessaires dans plusieurs applications modernes dans l'automobile.
-, j, ~ ~ ' ':'.' :
- , En particulier, la largeur du bord d'attaque représente une obstruction aux flux d'air et il est généralement souhaité de minimiser cette obstruction.
Quoigue la configuration de forme circulaire est 5' particuli~rement adaptée à résister aux hautes pressions internes du fluide des syst~mes de condenseur de véhicule automobile, des problèmes significatifs, lors de 1'assemblage, ont été rencontr~s en formant des condenseurs pour automobile ~ partir de tubes d'échange thermique circulaires et de petites dimensions de moins de 5,08mm (0,2 inches~.
Ainsi, les plus petits tubes ronds utilisé~ dans le commerce ont un diamètre plus grand que 5,08mm (0,2 inches) en créant une barri~re entrainant la formation de dimension transversale de~moins de 5~08mm (0,2 inches)~
Dans le but de reduire la largeur du bord d'attaque, par exemple en réduisant la dimension transversale, des tubes d'échange de chaleur sensiblement rectangulaires ont été proposés et ont trouvé un degre d'acceptation dans l'industrie grâce aux differentes configurations rectangulaires variables.
De telles configurations permettent une dimension transversale plus petite que les tubes ronds, cependant il était désirable de minimiser encore l'obstruction du flux d'air pour l'efficacité totale du condenseur.
US-A-4 615 385, bien ~ue concernant particulièrement une construction de bo~te collectrice, décrit un tube d'échange thermique de forme rectangulaire avec une pluralite de tubes connectés en parallèle entre les boîtes collectrices.
De ce fait, le tube est décrit comme étant plat de telle manière que la plus petite dimension du rectangle inclut une surface circulaire qui est disposée dans le dispositif en comprenant la dimension transversale.
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US-A-4 688 311 décrit un procédé pour fabriquer un tube d'échange thermique de forme rectangulaire qui peut être e~ficace en résistant aux hautes pressions internes du fluide d'un système de climatisation d'automobile.
De ce fait, un tube rectangulaire comprenant la configuration circulaire de la dimension transversale de l'US-A-4 615 385 est relié de mani~re interne avec un insert en forme d'ailette ondulée qui est fixé avec 1'intérieur du tube le long de sa dimension longitudinale.
Les ailettes internes servent d'entretoises de tension pour aider à la résistance aux pressions internes des fluides.
De tels tuhes demandent l'utilisation de materiaux additi~s lors de leur elaboration et il est peu aise de les fabriquer à cause des difficultés d~ins~rtion des ailettes ~ l'interieur du tube.
Un des objets de l'invention est de disposer des structures d'échange thermique ayant des résistances efficaces aux flux d'air dans leurs dimensions transversales.
Un autre objet de l'invention est de prévoir des structures d'échange thermique ayant des résistances aux pressions internes des fluides.
Un autre objet de l'invention es~ de prevoir un condenseur automobile ayant une résistance aux pressions internes des fluides.
C'est encore un autre objet de l'invention de prévoir un procedé de fabrication d'une structure d'echange thermique ayant une résistance aux flux d'air efficace et une resistance aux pressions internes des fluides.
Ceci et d'autres objets de l'invention sont décrits dans la suite de la description.
. ~ , L'invention concerne un condenseur pour véhicule automobile c~mprenant des structures d'échange thermique de ~orme allongee généralement rectangulaires et creus~s s'étendant entre des boîtes collectrices.
Les structures creuses comprennent des plaques allongées opposées reliées le long de leurs bords longitudina~ pour définir un passage s'étendant dans la direction longitudinale de la plague, lesdites pla~ues opposées étant ondul~es dans une structure transversale de manière à définir des bosses et des creux généralement parallèles et disposés obliquement a la direction longitudinale~
LRS creux d'une première plaque sont disposés pour croiser les creux d'une seconde pla~ue d~une manière telle que la distance maximale entre les points de croisement des creux se croisant n'est pas plus grande que 5,08mm (0,2 inches).
Les creux se croisant sont jointifs et les bosses s'oppnsant définissent des passages se croisant, disposés obliquement, et ~'etendant longitudinalement à travers la structure d'echange thermigu~.
Les conden~eurs pour automobile selon l'invention sont fabriqués par un p~océd~ selon lequel les pla~ues allongées ondulées dans une section transversale de manière à avoir une pluralité de bosses disposées angulairement de manière obligue et s'étendant longitudinalement, lesdites bosses étant separées par des creux, en étant arrangees d'une manière telle que lapex des creux d'une première plaque croisent les apex des creux d'une seconde plaque à une distance maximalP sntre les points de croisement qui ne dépasse pas 5,08mm (O,2 inches).
Les creux de ladite pr~mière et seconde plagues sont jointifs aux points de croisement et les bosses définissent des passages creux disposés angulairement en :: , ~
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2~37~01 se croisant et s~étendan~ longi~udinalement dans une structure d'échange thermique tubulaire.
De multiple~ structures d'échange thermique tubulaires sont assemblées de mani're parall~le pour former le condenseur avec uns premiQre extrémité des structures d'échange thermique s'étendant jusqu'à la premi~re bo~te collectrice et une seconde extrémité
desdites structures d'échange thermiqwe s'étendant à une seconde bo~te collectrice pour former un condenseur pour automobile.
L~ figure 1 est une vue en perspectiv~ du condenseur pour auto~obile obtenu selon la présente invention.
La figure 2 est une vue en coupe partielle élargie selon approximativement la ligne ~-2 de la figure 1. :
La figure 3 est une vue en plan de la structure d'echange thermique obtenue selon la présente invention.
La ~igure 4 est une vue en coupe élargie selon la ligne 4-4 de la figure 3.
La figure 5 est une vue similaire ~ la figure 4 mai~ montrant les pi~ces en condition d'assemblage, cette vue étant prise selon la liyne 5-5 de la figure 3.
Un exemple de réalisation d'un condenseur pour automobile selon l'in~ention est illustré à la figure 1.
Il est cependant comp.réhensible que la présente invention peut être utilisee dans une pluralité d'autres condenseurs dans lesquels une structure d'échange thermique est prévue entre les boîtes collectrices.
En se réferant maintenant à la figure 1 où un conden~eur p~ur automobile est illustré et comprend une boite collectrice d'admission 11 et, disposé gén~ralement parall~le à celle ci, en étank opposée, une boîte collectrice d~évacuation 12.
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i~i i, 2~37~
La boîte collectrice d'admission 11 comprend une admission 13 et la boîte collectric~ d'évacuation 12 comprend une évacuation 14.
Une pluralité de structures d'echange thermique 5 ' creuses 15 s t étendent entre les boites collectrices opposées et, disposées entre les structures, sont inserées des ailettes ondulees 16 en relation d~échange thermique avec les structures d'échange thermique creuses.
Dans la réalisation de la figure 1, la pluralité
de structures d'échange thermique 15 sont reliees à la boite collectrice d'admission 11 et à la boîte collectrice d'évacuation 12 par des joints de brasure 17 comme mieux représenté sur la figure 2.
Les ailettes ondulées 16 sont inserees entre la pluralité de structures d'échange thermique et sont en contact intime avec celles-ci.
Iors du fonctionnem~nt de l'exemple illustré, un premier fluide chaud et sous forme gazeuse tel qu'un réfrigérant pénètre dans la boite collectrice d'admission 11 par l'admission 13 s'écoule le long des passages s'étendant longitudinalement de la pluralité des structures d 9 échan~e thermique creuses et à 1'intérieur de la boite collectrice d'évacuation 12.
Le courant de fluide gazeux, le long des structures d'échange, est dirigé par les creux et bosses, disposés angulairement, des plaques allongées opposées, dans un circuit discontinu et ondule dans lequel le flot de fluide est passivement sépare et melangé par les circuits se croisant des creux jointi~s en augmentant le contact du flot de fluide avec les plaques allongées.
La chaleur du fluide est dissipee vers les plaques opposées des structures d'échange thermigue et vers les ailettes ondulées en contact avec celles-ci.
Un second flot de fluide, tel que de l'air ambiant, parcourt le co~denseur d'une mani~re telle que . , : , .
2~37~
le second fluide 5~ écoule le long de la section transversale des structure~ d'échange thermique et le long des ailettes ondulées.
Ia chaleur est dissipee à partir de telles structures et ailettes vers le second ~luide les balayant, lorsque la chaleur ~u second fluide est moins importante que la chaleur de la structure d'échange thermique et/ou des ailettes ondulées.
Avec la dissipation de chaleur suf~isante à
partir du premier fluide gazeux vers le second fluide, le premier fluide gazeux se condense en un liquide qui s'écoule le long de la longueur restante des structures d'échange thermique vers la boite collectrice d'évacuation 12 et par l'évacuation 14 pour le traitement dans d'autres parties du système.
En se référant main~enant ~ la figure 2 qui illustre une vue en section du condenseur de la ~igure 1, dans lequel les boîtes collectrices d'admission et d'évacuation 11 et 12 sont ~unies d'une pluralité de trous allongés 18 sensiblement parall~les et séparés, configurés pour recevoir les extrémités ouYerte~ de la pluralité de structures d'échange thermique 15 creuse~
allongées et permettre une circulation de matériau gazeux et/ou liquide entre ceux-ci.
Les structures d'ecbange sont etanchees avec les boites collectrices par des moyens de liaison appropriés qui procurent une intégrité struoturelle suf~isante de manière à résister aux pressions générées à l'intérieur du système lorsque le condenseur sera utilisé.
Le joint de brasure 17 est illustré en tant que réalisation préférentielle lorsque les matériaux de construction sont en aluminium.
Les ailettes dissipatrices thermiques peuvent être reliées aux structures d'échange termique, de maniere pré~érentielle, avec un matériau conducteur ~. ; . , . , ~
,. . : . .
:
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.
2~37~ ~
thermique, ou peuvent être reliées aux structures en dépendant des services escomptes du systeme.
c~mme une alternative aux ailettes ondulées décrites précédemment, d~s ailettes planes peuvent généralement être prévues avec des trous allongés généralement conformés en relation avec la section transversale des structur~s d'échang~ thermique et peuvent être inserés autour de ce~ structures.
Il est préférable que les ailettes ondulées dissipatrices ou les ailettes plates comprennent au moins la même largeur que les structures d'echange thermiquerlesdites ailettes etant en contact avec les structures d'échange le plus possible le long de la largeur des~ites structures d'échange thermi~ue.
Les ailettes dissipatrices thermiques sont fines et fabriquées à partir de matériau conducteur thermique de haut niveau.
LeS ailettes 16 du condenseur 10 comprennent un matériau fin conducteur d'à peu près la même largeur que les structures d'échange thermique 15 et sont liees intimement entre la pluralité de structures d'echange pour maintenir leur intégrité structurelle dans le condenseur~
Les figures 3, 4 et 5 illustrent une réalisation prêférentielle des structures d'échange thermique 15 selon 1'invention dans lesquelles les bosses ~orment genéralement des pa~sages rectangulaires dans la section centrale du corps de la structure et des passages ayant une surface généralement circulaire sont formés aux bords longitudinaux jointifs.
De ce fait, une structure d/échange thermique 15 comprend une plaque supérieure allongée ondulée 19 et une plaque inférieure allongée ondulée 20 jointives aux creux se croisant 21 pour former des passages généralement rectangulaires 220 , ,: , . :
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2 ~
Les ondulationR dans la plaque 19 sont obliques par rappoxt aux ondulations de la plaque 20.
En joignant les plaques opposées par recouvrement de son bord longitudinal extérieur 24 sur le bord longitudinal interne 25, il est ~ormé des passages 26 ayant une surface sensiblement circulaire.
Alternativement les bords 24 et 25 peuvent être portés ensemble et êtr~ réunis dan~ un plan commun parallèle au plan prin~ipal des plaquss et peuvent même comprendre une surface plate allongée.
Dans la réalisation préférentielle illustrée, les bords longitudinaux sont brasés à l'interface 28 et les creux se croisant 21 sont brasés au point se croisant 19 pour assurar l'intégrité structurelle des passages creux des structure~ d'échange ~hermique.
Les creux et bosses des pla~ues allongées peu~ent être convenablement formés par estampage, bosselage ou autres en formant l~s creux de forme désirée dans les plaques allongées.
Lor~u'une série de creux adjacents gen~ralement parallèles sont formés ainsi, la surface entre les creux comprend des bosses adJacentes.
Il e~t compréhensible que~d'autres moyens bien connus de l'Art sont à considérer pour la formation de creux et bosses et il est po~sible que 1PS bosses puissent être estampées ou formées d'une autre manière dans les plaques pour s~ériger au-dessus du plan de la plaque.
Généralement les bosses et les creux présenteront un angle oblique à la direction longitudinale de la plaque allonyée.
De manière préfQrentielle, l'angle oblique sera de l'ordre de 10 à 85~ en consid~rant la direction longitudinale de la plaque et de manière préférentielle de l'ordre 20 à 70~.
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~: . ' , - , . .
2~79~
Les premiere et seconde plaques allongées opposées, ayant des creux disposes angulairement, sont assemblées de manière telle gue les creux de la première plaque croisent les creux opposes de la seconde plaque.
Il n'est pas essentiel pour les creux ou bosses de la première plaque d'etre dans le mame angle oblique à
la direction longitudinale que ceux de la seconde plaque, bien qu~ ceci est generalement pré~ére.
LRS angles des croisements des creux, qui est un lo angle formé par les creux se croisant et s'ouvrant dans la direction longitudinale des plaques assemblées peuvent genéralement être de l'ordre de 20 ~ 170~.
La figure 3 illustre des plaques allon~ées jointives dans lesquelles les creux se croisant forment un angle A de l~ordre de ~0~.
Un angle approchera 0~ lorsque l'angle obliqu~
des creux des plaques allongées opposees approchera la direction longitudinale et appr~chera 180~ lorsque les angles obliques approcheront une perpendiculaire à la direction longitudinale.
Les creux dans les plaques opposées sont de manière préferentielle ~ormés avec un petit rayon de sommet interieur à leurs apex.
L~ rayon de sommet intérieur n'est pré~érablement pas plus grand que une fois et demie l'épaisseur du matériau à partir duquel la pla~ue est fabriquée et le plus pré~érentiellement moins ~ue l'épaisseur du matériau.
La largeur d'une bosse comprend la dimension de la plaque entre les sommets de creux adjacents et de telle dimension est variable en dépendant de la pression interne considérée à l'intérieur de la structure d'échange et de l'etendue de la jonction des creux se croisant des plaques opposées.
Ainsi, pour prévoir une très grande résistance à
la rupture, la largeur ~es bosses sur une plaque avec un ,~ . .
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.
2~7~
nombre défini de creux se croisant jointi~s, dans un système à haute pression interne, sera de manière typique plus petit que celui dans un système à basse pression interne.
5 : Généralement, la largeur des bosses est de manière préférentielle, plus grande que deux ~ois et demie l'épaisseur du matériau ~ partir duquel la plaque est élaborée et moins que sept fois cette épaisseur.
Dans une application de l'invention à un condenseur automobile, il est préféré que l'épaisseur du matériau des plaques opposées soit de 0,30mm à 0,76mm (0,012 à 0,030 inches~ et de manière preférentielle de 0,30 ~ 0,71 mm (0,012 ~ 0,028 inches).
Le rayon interne des creux est préférablemenk de l'ordre de 1,5 fois l'épaisseur du matériau de 1'épaisseur de la plaque ou moins et la largeur des bosses e~t prQferablement de 2,5 à 7 ~ois l'épaisseur du matériau de la plaque.
Les structures d'échange de chaleur ayant la configuration de l'invention et dimensionnées selon les données préférenti.elles peuvent ainsi préférablement être réalisées en ayant une dimension transversale de l'ordre de 3,17mm (0,125 inches~ ou moins.
De manière typique, les condenseurs de l'invention peuvent etre élaborés à partir d'un matériau convenable qui résistera aux e~ets de corrosion et aux pressions internes de fluide du système.
Des matériaux typiques incluent les matériaux malléables tels que l'aluminium et le c~ivre et en particul.ier les alliages.
Les materiaux peuvent être interieurement ou extérieurements plaques, traités ou autres.
Typiquement, il est souhaitable d~utiliser un matériau le plus fin possible dans les structures d'échange pour ~agner un maximum d'e~icacité dans le processus d'échange the~mique.
.
2~7~
Généralement, chacun des composants d'un condenseur est formé à partir du mêm~ matériau lorqu'ils sont réunis ense~ble. Par exemple, les plaques utilisées pour fabriquer les structures d'échange thermique seront ~ormées à partir du même matériau.
Les boites collectrices et les structures d'échange thermique seront formees aussi à partir du même métal ou d'un alliage de métal lorsqu'ils sont brasés ou soudés ensembl~.
Il est compréhensible que, bien que l'invention illustrée comprenne un condenseur pour automobile, l'invention est applicable ~ de multiples utilisations d'échangeurs de chaleur.
- , ~ , ~ , , , - :
, . ~
,
De multiple~ structures d'échange thermique tubulaires sont assemblées de mani're parall~le pour former le condenseur avec uns premiQre extrémité des structures d'échange thermique s'étendant jusqu'à la premi~re bo~te collectrice et une seconde extrémité
desdites structures d'échange thermiqwe s'étendant à une seconde bo~te collectrice pour former un condenseur pour automobile.
L~ figure 1 est une vue en perspectiv~ du condenseur pour auto~obile obtenu selon la présente invention.
La figure 2 est une vue en coupe partielle élargie selon approximativement la ligne ~-2 de la figure 1. :
La figure 3 est une vue en plan de la structure d'echange thermique obtenue selon la présente invention.
La ~igure 4 est une vue en coupe élargie selon la ligne 4-4 de la figure 3.
La figure 5 est une vue similaire ~ la figure 4 mai~ montrant les pi~ces en condition d'assemblage, cette vue étant prise selon la liyne 5-5 de la figure 3.
Un exemple de réalisation d'un condenseur pour automobile selon l'in~ention est illustré à la figure 1.
Il est cependant comp.réhensible que la présente invention peut être utilisee dans une pluralité d'autres condenseurs dans lesquels une structure d'échange thermique est prévue entre les boîtes collectrices.
En se réferant maintenant à la figure 1 où un conden~eur p~ur automobile est illustré et comprend une boite collectrice d'admission 11 et, disposé gén~ralement parall~le à celle ci, en étank opposée, une boîte collectrice d~évacuation 12.
. .
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i~i i, 2~37~
La boîte collectrice d'admission 11 comprend une admission 13 et la boîte collectric~ d'évacuation 12 comprend une évacuation 14.
Une pluralité de structures d'echange thermique 5 ' creuses 15 s t étendent entre les boites collectrices opposées et, disposées entre les structures, sont inserées des ailettes ondulees 16 en relation d~échange thermique avec les structures d'échange thermique creuses.
Dans la réalisation de la figure 1, la pluralité
de structures d'échange thermique 15 sont reliees à la boite collectrice d'admission 11 et à la boîte collectrice d'évacuation 12 par des joints de brasure 17 comme mieux représenté sur la figure 2.
Les ailettes ondulées 16 sont inserees entre la pluralité de structures d'échange thermique et sont en contact intime avec celles-ci.
Iors du fonctionnem~nt de l'exemple illustré, un premier fluide chaud et sous forme gazeuse tel qu'un réfrigérant pénètre dans la boite collectrice d'admission 11 par l'admission 13 s'écoule le long des passages s'étendant longitudinalement de la pluralité des structures d 9 échan~e thermique creuses et à 1'intérieur de la boite collectrice d'évacuation 12.
Le courant de fluide gazeux, le long des structures d'échange, est dirigé par les creux et bosses, disposés angulairement, des plaques allongées opposées, dans un circuit discontinu et ondule dans lequel le flot de fluide est passivement sépare et melangé par les circuits se croisant des creux jointi~s en augmentant le contact du flot de fluide avec les plaques allongées.
La chaleur du fluide est dissipee vers les plaques opposées des structures d'échange thermigue et vers les ailettes ondulées en contact avec celles-ci.
Un second flot de fluide, tel que de l'air ambiant, parcourt le co~denseur d'une mani~re telle que . , : , .
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le second fluide 5~ écoule le long de la section transversale des structure~ d'échange thermique et le long des ailettes ondulées.
Ia chaleur est dissipee à partir de telles structures et ailettes vers le second ~luide les balayant, lorsque la chaleur ~u second fluide est moins importante que la chaleur de la structure d'échange thermique et/ou des ailettes ondulées.
Avec la dissipation de chaleur suf~isante à
partir du premier fluide gazeux vers le second fluide, le premier fluide gazeux se condense en un liquide qui s'écoule le long de la longueur restante des structures d'échange thermique vers la boite collectrice d'évacuation 12 et par l'évacuation 14 pour le traitement dans d'autres parties du système.
En se référant main~enant ~ la figure 2 qui illustre une vue en section du condenseur de la ~igure 1, dans lequel les boîtes collectrices d'admission et d'évacuation 11 et 12 sont ~unies d'une pluralité de trous allongés 18 sensiblement parall~les et séparés, configurés pour recevoir les extrémités ouYerte~ de la pluralité de structures d'échange thermique 15 creuse~
allongées et permettre une circulation de matériau gazeux et/ou liquide entre ceux-ci.
Les structures d'ecbange sont etanchees avec les boites collectrices par des moyens de liaison appropriés qui procurent une intégrité struoturelle suf~isante de manière à résister aux pressions générées à l'intérieur du système lorsque le condenseur sera utilisé.
Le joint de brasure 17 est illustré en tant que réalisation préférentielle lorsque les matériaux de construction sont en aluminium.
Les ailettes dissipatrices thermiques peuvent être reliées aux structures d'échange termique, de maniere pré~érentielle, avec un matériau conducteur ~. ; . , . , ~
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thermique, ou peuvent être reliées aux structures en dépendant des services escomptes du systeme.
c~mme une alternative aux ailettes ondulées décrites précédemment, d~s ailettes planes peuvent généralement être prévues avec des trous allongés généralement conformés en relation avec la section transversale des structur~s d'échang~ thermique et peuvent être inserés autour de ce~ structures.
Il est préférable que les ailettes ondulées dissipatrices ou les ailettes plates comprennent au moins la même largeur que les structures d'echange thermiquerlesdites ailettes etant en contact avec les structures d'échange le plus possible le long de la largeur des~ites structures d'échange thermi~ue.
Les ailettes dissipatrices thermiques sont fines et fabriquées à partir de matériau conducteur thermique de haut niveau.
LeS ailettes 16 du condenseur 10 comprennent un matériau fin conducteur d'à peu près la même largeur que les structures d'échange thermique 15 et sont liees intimement entre la pluralité de structures d'echange pour maintenir leur intégrité structurelle dans le condenseur~
Les figures 3, 4 et 5 illustrent une réalisation prêférentielle des structures d'échange thermique 15 selon 1'invention dans lesquelles les bosses ~orment genéralement des pa~sages rectangulaires dans la section centrale du corps de la structure et des passages ayant une surface généralement circulaire sont formés aux bords longitudinaux jointifs.
De ce fait, une structure d/échange thermique 15 comprend une plaque supérieure allongée ondulée 19 et une plaque inférieure allongée ondulée 20 jointives aux creux se croisant 21 pour former des passages généralement rectangulaires 220 , ,: , . :
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Les ondulationR dans la plaque 19 sont obliques par rappoxt aux ondulations de la plaque 20.
En joignant les plaques opposées par recouvrement de son bord longitudinal extérieur 24 sur le bord longitudinal interne 25, il est ~ormé des passages 26 ayant une surface sensiblement circulaire.
Alternativement les bords 24 et 25 peuvent être portés ensemble et êtr~ réunis dan~ un plan commun parallèle au plan prin~ipal des plaquss et peuvent même comprendre une surface plate allongée.
Dans la réalisation préférentielle illustrée, les bords longitudinaux sont brasés à l'interface 28 et les creux se croisant 21 sont brasés au point se croisant 19 pour assurar l'intégrité structurelle des passages creux des structure~ d'échange ~hermique.
Les creux et bosses des pla~ues allongées peu~ent être convenablement formés par estampage, bosselage ou autres en formant l~s creux de forme désirée dans les plaques allongées.
Lor~u'une série de creux adjacents gen~ralement parallèles sont formés ainsi, la surface entre les creux comprend des bosses adJacentes.
Il e~t compréhensible que~d'autres moyens bien connus de l'Art sont à considérer pour la formation de creux et bosses et il est po~sible que 1PS bosses puissent être estampées ou formées d'une autre manière dans les plaques pour s~ériger au-dessus du plan de la plaque.
Généralement les bosses et les creux présenteront un angle oblique à la direction longitudinale de la plaque allonyée.
De manière préfQrentielle, l'angle oblique sera de l'ordre de 10 à 85~ en consid~rant la direction longitudinale de la plaque et de manière préférentielle de l'ordre 20 à 70~.
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Les premiere et seconde plaques allongées opposées, ayant des creux disposes angulairement, sont assemblées de manière telle gue les creux de la première plaque croisent les creux opposes de la seconde plaque.
Il n'est pas essentiel pour les creux ou bosses de la première plaque d'etre dans le mame angle oblique à
la direction longitudinale que ceux de la seconde plaque, bien qu~ ceci est generalement pré~ére.
LRS angles des croisements des creux, qui est un lo angle formé par les creux se croisant et s'ouvrant dans la direction longitudinale des plaques assemblées peuvent genéralement être de l'ordre de 20 ~ 170~.
La figure 3 illustre des plaques allon~ées jointives dans lesquelles les creux se croisant forment un angle A de l~ordre de ~0~.
Un angle approchera 0~ lorsque l'angle obliqu~
des creux des plaques allongées opposees approchera la direction longitudinale et appr~chera 180~ lorsque les angles obliques approcheront une perpendiculaire à la direction longitudinale.
Les creux dans les plaques opposées sont de manière préferentielle ~ormés avec un petit rayon de sommet interieur à leurs apex.
L~ rayon de sommet intérieur n'est pré~érablement pas plus grand que une fois et demie l'épaisseur du matériau à partir duquel la pla~ue est fabriquée et le plus pré~érentiellement moins ~ue l'épaisseur du matériau.
La largeur d'une bosse comprend la dimension de la plaque entre les sommets de creux adjacents et de telle dimension est variable en dépendant de la pression interne considérée à l'intérieur de la structure d'échange et de l'etendue de la jonction des creux se croisant des plaques opposées.
Ainsi, pour prévoir une très grande résistance à
la rupture, la largeur ~es bosses sur une plaque avec un ,~ . .
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nombre défini de creux se croisant jointi~s, dans un système à haute pression interne, sera de manière typique plus petit que celui dans un système à basse pression interne.
5 : Généralement, la largeur des bosses est de manière préférentielle, plus grande que deux ~ois et demie l'épaisseur du matériau ~ partir duquel la plaque est élaborée et moins que sept fois cette épaisseur.
Dans une application de l'invention à un condenseur automobile, il est préféré que l'épaisseur du matériau des plaques opposées soit de 0,30mm à 0,76mm (0,012 à 0,030 inches~ et de manière preférentielle de 0,30 ~ 0,71 mm (0,012 ~ 0,028 inches).
Le rayon interne des creux est préférablemenk de l'ordre de 1,5 fois l'épaisseur du matériau de 1'épaisseur de la plaque ou moins et la largeur des bosses e~t prQferablement de 2,5 à 7 ~ois l'épaisseur du matériau de la plaque.
Les structures d'échange de chaleur ayant la configuration de l'invention et dimensionnées selon les données préférenti.elles peuvent ainsi préférablement être réalisées en ayant une dimension transversale de l'ordre de 3,17mm (0,125 inches~ ou moins.
De manière typique, les condenseurs de l'invention peuvent etre élaborés à partir d'un matériau convenable qui résistera aux e~ets de corrosion et aux pressions internes de fluide du système.
Des matériaux typiques incluent les matériaux malléables tels que l'aluminium et le c~ivre et en particul.ier les alliages.
Les materiaux peuvent être interieurement ou extérieurements plaques, traités ou autres.
Typiquement, il est souhaitable d~utiliser un matériau le plus fin possible dans les structures d'échange pour ~agner un maximum d'e~icacité dans le processus d'échange the~mique.
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2~7~
Généralement, chacun des composants d'un condenseur est formé à partir du mêm~ matériau lorqu'ils sont réunis ense~ble. Par exemple, les plaques utilisées pour fabriquer les structures d'échange thermique seront ~ormées à partir du même matériau.
Les boites collectrices et les structures d'échange thermique seront formees aussi à partir du même métal ou d'un alliage de métal lorsqu'ils sont brasés ou soudés ensembl~.
Il est compréhensible que, bien que l'invention illustrée comprenne un condenseur pour automobile, l'invention est applicable ~ de multiples utilisations d'échangeurs de chaleur.
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Claims (13)
1) Condenseur pour automobile comprenant des structures d'échange thermique (15)creuses allongées généralement rectangulaires s'étendant entre des boîtes collectrices (11,12), lesdites structures creuses comprenant des première et deuxième plaques allongées (19,20) opposées réunies le long de leurs bords longitudinaux allongés pour définir un passage s'étendant dans une direction longitudinale, lesdites plaques opposées ondulant dans une structure transversale pour définir des creux (21) généralement parallèles inclinés obliquement par rapport à la direction longitudinale, les creux (21) dé la première plaque opposée étant angulairement disposés pour croiser les creux (21) opposés de ladite seconde plaque, à une distance maximale entre les points de croisement des creux (21) ne dépassant pas 5,08mm (0,2 inches) et lesdits creux se croisant étant jointifs à tous les points de croisement.
2) Condenseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les angles formés par le croisement des creux des plaques opposées est de l'ordre de 20 à
170°.
170°.
3) Condenseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bords jointifs s'étendant longitudinalement des plaques allongées comprennent une dimension transversale de moins de 3,17mm (0,125 inches).
4) Condenseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites plaques allongées (19,20) ont une épaisseur de matériau de l'ordre de 0,30 à 0,76mm (0,012 à 0,030 inches).
5) Condenseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bosses entre les creux (21) opposés ont une section transversale généralement rectangulaire.
6) Condenseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les bosses et creux sont disposés à
distance du bord longitudinal jointif desdites plaques allongées.
distance du bord longitudinal jointif desdites plaques allongées.
7) Condenseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les bords longitudinaux (24,25) desdites plaques allongées sont jointifs pour former un passage (26) s'étendant longitudinalement en comprenant une surface généralement circulaire.
8) Condenseur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la surface généralement circulaire (26) comprend des bords (24,25) superposés desdites plaques allongées (19,20).
9) Condenseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits creux sont jointifs par brasage ou moyens de soudage.
10) Condenseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des ailettes dissipatrices d'énergie (16) s'étendant à partir des structures creuses allongées.
11) Condenseur pour automobile comprenant des structures d'échange de chaleur creuses allongées généralement rectangulaires s'étendant entre des boîtes collectrices (11,12), lesdites structures creuses comprenant une première et seconde plaques allongées opposées (19,20) en ayant une épaisseur moyenne de l'ordre de 0,30 à 0,76mm (0,012 à 0,030 inches) jointive le long des bords longitudinaux allongés (24,25) pour définir un passage s'étendant dans une direction longitudinale, lesdites plaques allongées opposées ondulant dans une section transversale pour définir des bosses et creux généralement parallèles disposés angulairement de manière oblique à la direction longitudinale, avec les creux (21) de la première plaque opposée et angulairement disposés pour croiser les creux (21) de la seconde plaqué opposée à une distance maximale entre les points des creux se croisant (29) de pas plus que 5,08mm (0,2 inches) et en étant jointives dans tous les croisements.
12) Procédé pour élaborer un condenseur automobile selon la revendication 1, comprenant :
formation de plaques allongées ondulant dans une section transversale et ayant une pluralité de bosses généralement parallèles séparées par des creux et disposées angulairement de manière oblique par rapport aux bords longitudinaux des plaques ; arrangement desdites plaques de telle sorte que les apex des creux de la première plaque soient disposés pour croiser les apex des creux de la seconde plaque à une distance maximale entre les points des creux se croisant de pas plus grande que 5,08mm (0,2 inches) : jonction des apex des creux de ladite première et seconde plaques et des bords longitudinaux desdites plaques pour former une structure d'échange thermique tubulaire ; assemblage de la première extrémité de ladite structure d'échange thermique à une première boîte collectrice ; et liaison de la seconde extrémité de ladite structure d'échange thermique à une seconde boîte collectrice pour former un condenseur automobile.
formation de plaques allongées ondulant dans une section transversale et ayant une pluralité de bosses généralement parallèles séparées par des creux et disposées angulairement de manière oblique par rapport aux bords longitudinaux des plaques ; arrangement desdites plaques de telle sorte que les apex des creux de la première plaque soient disposés pour croiser les apex des creux de la seconde plaque à une distance maximale entre les points des creux se croisant de pas plus grande que 5,08mm (0,2 inches) : jonction des apex des creux de ladite première et seconde plaques et des bords longitudinaux desdites plaques pour former une structure d'échange thermique tubulaire ; assemblage de la première extrémité de ladite structure d'échange thermique à une première boîte collectrice ; et liaison de la seconde extrémité de ladite structure d'échange thermique à une seconde boîte collectrice pour former un condenseur automobile.
13) Structure d'échange thermique creuse comprenant des premiere et seconde plaques allongées opposées réunies le long de leurs bords longitudinaux allongés pour définir un passage s'étendant dans une direction longitudinale, lesdites plaques opposées ondulant dans une structure transversale pour définir des bosses et creux généralement parallèles disposés angulairement obliques par rapport à la direction longitudinale, avec les creux de la première plaque opposée étant angulaire disposés pour croiser les creux de ladite seconde plaque à une distance maximale entre les points des creux se croisant de pas plus que 5,08mm (0,2 inches) et lesdits creux se croisant étant réunis à
tous les points de croisement.
tous les points de croisement.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/417,049 US4932469A (en) | 1989-10-04 | 1989-10-04 | Automotive condenser |
| US417,049 | 1989-10-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2037901A1 true CA2037901A1 (fr) | 1991-04-05 |
Family
ID=23652357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA002037901A Abandoned CA2037901A1 (fr) | 1989-10-04 | 1990-10-03 | Condenseur pour automobile et methode pour sa realisation |
Country Status (7)
| Country | Link |
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