EP0779489A1 - Plaque collectrice d'encombrement réduit pour échangeur de chaleur - Google Patents

Plaque collectrice d'encombrement réduit pour échangeur de chaleur Download PDF

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EP0779489A1 EP96119705A EP96119705A EP0779489A1 EP 0779489 A1 EP0779489 A1 EP 0779489A1 EP 96119705 A EP96119705 A EP 96119705A EP 96119705 A EP96119705 A EP 96119705A EP 0779489 A1 EP0779489 A1 EP 0779489A1
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    • Y10S165/474—Plural parallel conduits joined by manifold with clamping member at joint between header plate and header tank with compressible seal at joint

Definitions

  • the invention relates to a collector plate intended to be assembled in leaktight manner, on the one hand to a tank-shaped fluid box to form at least one chamber capable of containing a heat transfer fluid, on the other hand to a multiplicity of tubes.
  • the plate for the circulation of the fluid, communicating with the chamber or chambers, the plate comprising a central plate extending substantially in a plane, a peripheral region defining an annular channel for receiving the peripheral edge of the fluid box and, where appropriate, a seal sealing, and a multiplicity of inclined annular collars each surrounding a passage opening for a tube formed inside the plate, the peripheral region and the collars deviating from the plate respectively towards one side and towards the other of said plan.
  • the peripheral region is connected to a marginal portion of the plate extending all around the set of collars.
  • the object of the invention is to reduce the size of the collector plate compared to this known embodiment.
  • the invention relates in particular to a manifold of the kind defined in the introduction, and provides that, in certain zones of the length of the channel, the profile of the inner side wall of the latter is connected directly to the profile of an adjacent collar, without go through the direction of said plan.
  • the invention also relates to a heat exchanger, in particular for a heating and / or cooling circuit in a motor vehicle, comprising a collecting plate as defined above, assembled in a sealed manner, on the one hand to a fluid box in the form of a tank to form at least one chamber capable of containing a heat-transfer fluid, on the other hand to a multiplicity of tubes for the circulation of the fluid, communicating with the chamber or chambers, said channel receiving the peripheral edge of the fluid box and optionally a seal, and said tubes passing through said openings and being closely surrounded by said collars.
  • the collector plate 1 shown in the figures, made of stamped metal sheet, comprises a peripheral region 2 defining an annular channel having an inner side wall 3, a bottom 4 and an outer side wall 5.
  • This channel serves to accommodate the peripheral edge 6 of a fluid box 7 in the form of a tank, as well as a seal 8.
  • the free edge 9 of the outer wall 5 is folded down by crimping on the edge 6 of the fluid box to immobilize that -this and compress the joint 8 between the edge 6 and the bottom 4 of the channel.
  • the collector plate is shown before crimping in Figures 2 to 5.
  • the heat exchanger partially illustrated in FIG. 1 also comprises a bundle of tubes 10 constituted by a row of tubes 11 each having an oblong cross section elongated in the direction of the width of the collector plate, spaced apart from each other, on most of their length, by spacers 12 in the form of corrugated strips.
  • Each tube 11 passes through an opening 13 of corresponding shape formed in the central region of the collecting plate, this opening being surrounded by an inclined collar 14.
  • the end of each tube opens into the interior volume 15 of the box fluid, the spacers 12 being located outside of this volume.
  • the inner wall 3 of the latter is connected to the ends of the collars 14 by means of a flange 16 oriented substantially perpendicularly to the longitudinal direction of the tubes.
  • the two flanges 16 form, with the valley bottoms 17 included between the collars 14, a plate extending substantially along a plane perpendicular to the aforementioned direction.
  • the plate is not entirely flat, the flanges 16 having a slightly wavy shape so as to limit the mechanical stresses during the manufacture of the collector plate.
  • the plate does not have a rim along the short sides of the peripheral channel, where the inner wall of the channel is connected directly to the outer flank of the end collar of the row to form a single inclined plane 18.
  • This arrangement decreases the size of the heat exchanger in the longitudinal direction of the collector plate twice the width of the flange 16.
  • the inclined plane 18 is more inclined relative to the general plane of the plate than the other sides of the collars 14, which further reduces this size.
  • the end collars are connected directly to the inner wall of the channel, also at their ends, according to inclined surfaces 19, so that only the intermediate collars are separated from the channel by the flanges 16.
  • the inclined plane 18 can have substantially the same inclination relative to the general plane of the plate as the other flanks of the collars and form an obtuse dihedral with the wall 3 of the channel, perpendicular to this plane.
  • Another variant provides for the direct connection of the collars to the walls of the channel, not over the entire width of the plate. manifold, but over its entire length, thereby reducing the size of the heat exchanger in the width direction.

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Abstract

Les flancs extérieurs (18) des collets (14) de la plaque collectrice (1) entourant les tubes (11) situés aux extrémités de la rangée se raccordent directement, selon un plan incliné (18), au canal (3-5) destiné à recevoir le bord périphérique (6) de la boîte à fluide (7), de façon à réduire l'encombrement en longueur de la plaque collectrice et par conséquent de l'échangeur de chaleur. <IMAGE>

Description

  • L'invention concerne une plaque collectrice destinée à être assemblée de façon étanche, d'une part à une boîte à fluide en forme de bac pour former au moins une chambre propre à contenir un fluide caloporteur, d'autre part à une multiplicité de tubes pour la circulation du fluide, communiquant avec la ou les chambres, la plaque comprenant une platine centrale s'étendant sensiblement selon un plan, une région périphérique définissant un canal annulaire pour recevoir le bord périphérique de la boîte à fluide et le cas échéant un joint d'étanchéité, et une multiplicité de collets annulaires inclinés entourant chacun une ouverture de passage pour un tube ménagée à l'intérieur de la platine, la région périphérique et les collets s'écartant de la platine respectivement vers un côté et vers l'autre dudit plan.
  • Dans les plaques collectrices connues, la région périphérique se raccorde à une portion marginale de la platine s'étendant tout autour de l'ensemble des collets.
  • Le but de l'invention est de réduire l'encombrement de la plaque collectrice par rapport à cette réalisation connue.
  • L'invention vise notamment une plaque collectrice du genre défini en introduction, et prévoit que, dans certaines zones de la longueur du canal, le profil de la paroi latérale intérieure de celui-ci se raccorde directement au profil d'un collet adjacent, sans passer par la direction dudit plan.
  • Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou alternatives, sont énoncées ci-après :
    • Lesdits profils se raccordant mutuellement sont situés sensiblement sur une même droite.
    • Les collets sont alignés selon une rangée et allongés chacun perpendiculairement à leur direction d'alignement.
    • Lesdits profils se raccordent directement au niveau des deux extrémités de chaque collet.
    • Chaque collet présente deux côtés longitudinaux sensiblement plans et le profil du côté extérieur plan de chacun des collets extrêmes de la rangée se raccorde directement au profil de la paroi, également plane, du canal sur toute la longueur dudit côté.
    • Ledit profil du côté extérieur plan de chacun des collets extrêmes est plus fortement incliné par rapport au plan général de la platine que les autres côtés des collets.
    • Le côté extérieur plan de chacun des collets extrêmes présente sensiblement la même inclinaison par rapport au plan général de la platine que les autres côtés des collets et forme un dièdre obtus avec la paroi du canal. Dans ce cas comme dans le précédent, la distance entre le tube d'extrémité et le canal peut être inférieure ou égale au demi-pas des tubes.
  • L'invention a également pour objet un échangeur de chaleur, notamment pour un circuit de chauffage et/ou de refroidissement dans un véhicule automobile, comprenant une plaque collectrice telle que définie ci-dessus, assemblée de façon étanche, d'une part à une boîte à fluide en forme de bac pour former au moins une chambre propre à contenir un fluide caloporteur, d'autre part à une multiplicité de tubes pour la circulation du fluide, communiquant avec la ou les chambres, ledit canal recevant le bord périphérique de la boîte à fluide et le cas échéant un joint d'étanchéité, et lesdits tubes traversant lesdites ouvertures et étant entourés étroitement par lesdits collets.
  • Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels:
    • la figure 1 est une vue en perspective partiellement arrachée montrant une plaque collectrice selon l'invention associée à une boîte à fluide et à un faisceau de tubes;
    • la figure 2 est une vue de dessus de la plaque collectrice illustrée à la figure 1; et
    • les figures 3 à 5 sont des vues partielles en coupe selon les lignes III-III, IV-IV et V-V de la figure 2.
  • La plaque collectrice 1 représentée sur les figures, réalisée en tôle métallique emboutie, comprend une région périphérique 2 définissant un canal annulaire présentant une paroi latérale intérieure 3, un fond 4 et une paroi latérale extérieure 5. Ce canal sert à loger le bord périphérique 6 d'une boîte à fluide 7 en forme de bac, ainsi qu'un joint d'étanchéité 8. Après assemblage, le bord libre 9 de la paroi extérieure 5 est rabattu par sertissage sur le bord 6 de la boîte à fluide pour immobiliser celle-ci et comprimer le joint 8 entre le bord 6 et le fond 4 du canal. La plaque collectrice est représentée avant sertissage aux figures 2 à 5.
  • L'échangeur de chaleur partiellement illustré à la figure 1 comprend également un faisceau de tubes 10 constitué par une rangée de tubes 11 ayant chacun une section transversale oblongue allongée dans la direction de la largeur de la plaque collectrice, écartés les uns des autres, sur la majeure partie de leur longueur, par des intercalaires 12 sous forme de bandes ondulées. Chaque tube 11 traverse une ouverture 13 de forme correspondante ménagée dans la région centrale de la plaque collectrice, cette ouverture étant entourée par un collet incliné 14. Ainsi, l'extrémité de chaque tube débouche dans le volume intérieur 15 de la boîte à fluide, les intercalaires 12 étant situés à l'extérieur de ce volume.
  • De façon connue, le long de chacun des deux grands côtés du canal périphérique 3-5 de contour rectangulaire, la paroi intérieure 3 de celui-ci se raccorde aux extrémités des collets 14 par l'intermédiaire d'un rebord 16 orienté sensiblement perpendiculairement à la direction longitudinale des tubes. Les deux rebords 16 forment, avec les fonds de vallées 17 comprises entre les collets 14, une platine s'étendant sensiblement selon un plan perpendiculaire à la direction précitée. En réalité, la platine n'est pas tout à fait plane, les rebords 16 ayant une forme légèrement ondulée de façon à limiter les contraintes mécaniques lors de la fabrication de la plaque collectrice.
  • Selon l'invention, la platine ne comporte pas de rebord le long des petits côtés du canal périphérique, où la paroi intérieure du canal se raccorde directement au flanc extérieur du collet extrême de la rangée pour former un plan incliné unique 18. Cette disposition diminue l'encombrement de l'échangeur de chaleur dans la direction longitudinale de la plaque collectrice de deux fois la largeur du rebord 16. En outre, le plan incliné 18 est plus incliné par rapport au plan général de la platine que les autres flancs des collets 14, ce qui réduit encore cet encombrement. Compte tenu du rayon des arrondis formés par le canal 3-5 dans les angles de la plaque collectrice, les collets d'extrémités se raccordent directement à la paroi intérieure du canal, également à leurs extrémités, selon des surfaces inclinées 19, de sorte que seuls les collets intermédiaires sont séparés du canal par les rebords 16. En variante, comme indiqué en trait interrompu à la figure 3, le plan incliné 18 peut présenter sensiblement la même inclinaison par rapport au plan général de la platine que les autres flancs des collets et former un dièdre obtus avec la paroi 3 du canal, perpendiculaire à ce plan.
  • Une autre variante prévoit le raccordement direct des collets aux parois du canal non pas sur toute la largeur de la plaque collectrice, mais sur toute sa longueur, réduisant ainsi l'encombrement de l'échangeur de chaleur dans la direction de la largeur.

Claims (8)

  1. Plaque collectrice (1) destinée à être assemblée de façon étanche, d'une part à une boîte à fluide (7) en forme de bac pour former au moins une chambre (15) propre à contenir un fluide caloporteur, d'autre part à une multiplicité de tubes (11) pour la circulation du fluide, communiquant avec la ou les chambres, la plaque comprenant une platine centrale (16, 17) s'étendant sensiblement selon un plan, une région périphérique définissant un canal annulaire (3-5) pour recevoir le bord périphérique (6) de la boîte à fluide et le cas échéant un joint d'étanchéité (8), et une multiplicité de collets annulaires inclinés (14) entourant chacun une ouverture de passage (13) pour un tube ménagée à l'intérieur de la platine, la région périphérique et les collets s'écartant de la platine respectivement vers un côté et vers l'autre dudit plan, caractérisée en ce que, dans certaines zones de la longueur du canal, le profil de la paroi latérale intérieure (3) de celui-ci se raccorde directement au profil d'un collet adjacent, sans passer par la direction dudit plan.
  2. Plaque collectrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits profils se raccordant mutuellement sont situés sensiblement sur une même droite (18).
  3. Plaque collectrice selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les collets sont alignés selon une rangée et allongés chacun perpendiculairement à leur direction d'alignement.
  4. Plaque collectrice selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits profils se raccordent directement au niveau des deux extrémités de chaque collet.
  5. Plaque collectrice selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque collet présente deux côtés longitudinaux sensiblement plans et que le profil du côté extérieur plan de chacun des collets extrêmes de la rangée se raccorde directement au profil de la paroi, également plane, du canal sur toute la longueur dudit côté.
  6. Plaque collectrice selon la revendication 5, rattachée à la revendication 2, caractérisée en ce que ledit profil du côté extérieur plan de chacun des collets extrêmes est plus fortement incliné par rapport au plan général de la platine que les autres côtés des collets.
  7. Plaque collectrice selon la revendication 5, caractérisée en ce que le côté extérieur plan de chacun des collets extrêmes présente sensiblement la même inclinaison par rapport au plan général de la platine que les autres côtés des collets et forme un dièdre obtus avec la paroi du canal.
  8. Échangeur de chaleur, notamment pour un circuit de chauffage et/ou de refroidissement dans un véhicule automobile, comprenant une plaque collectrice (1) selon l'une des revendications précédentes, assemblée de façon étanche, d'une part à une boîte à fluide (7) en forme de bac pour former au moins une chambre (15) propre à contenir un fluide caloporteur, d'autre part à une multiplicité de tubes (11) pour la circulation du fluide, communiquant avec la ou les chambres, ledit canal (3-5) recevant le bord périphérique (6) de la boîte à fluide et le cas échéant un joint d'étanchéité (8), et lesdits tubes traversant lesdites ouvertures (13) et étant entourés étroitement par lesdits collets (14).
EP96119705A 1995-12-13 1996-12-09 Echangeur de chaleur et plaque collectrice pour échangeur de chaleur Expired - Lifetime EP0779489B2 (fr)

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