FR2460467A1

FR2460467A1 - REINFORCED SOLIDITY HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: FR2460467A1
Application number: FR7917053A
Authority: FR
Original assignee: Francaise du Ferodo SA
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1979-06-29
Filing date: 1979-06-29
Publication date: 1981-01-23
Also published as: FR2460467B1; JPS5610698A; IT8067990A0; DE3023496A1; GB2054125A; ES251765Y; IT1129101B; ES251765U

Abstract

ECHANGEUR DE CHALEUR A FAISCEAU DE TUBES PARALLELES, DANS LESQUELS CIRCULE UN FLUIDE PRIMAIRE, PAR EXEMPLE DE L'EAU, AU CONTACT AVEC DES AILETTES DESTINEES A ETRE BALAYEES PAR UN FLUIDE SECONDAIRE, PAR EXEMPLE DE L'AIR, AU MOINS UNE EXTREMITE DES TUBES ETANT FIXEE A UN COLLECTEUR QU'ELLES TRAVERSENT, LEDIT COLLECTEUR ETANT COIFFE PAR UNE BOITE A EAU ET LIMITANT AVEC ELLE UNE CHAMBRE COLLECTRICE, DES TRANCHES COPLANAIRES D'AILETTES ETANT COIFFEES PAR UNE TRAVERSE POUR LEUR MAINTIEN, DANS LEQUEL A CHAQUE EXTREMITE DE LA TRAVERSE, UNE PIECE SOLIDAIRE DE CELLE-CI CONTRIBUE A L'ASSEMBLAGE DU COLLECTEUR ET DE LA BOITE A EAU.PARALLEL TUBE BEAM HEAT EXCHANGER, IN WHICH A PRIMARY FLUID, FOR EXAMPLE WATER, CIRCULATES IN CONTACT WITH FINS INTENDED TO BE SCREENED BY A SECONDARY FLUID, FOR EXAMPLE AIR, AT LEAST ONE END OF THE TUBES BEING ATTACHED TO A COLLECTOR WHICH THROUGH THEY, THE COLLECTOR IS COVERED BY A WATER BOX AND WITH IT LIMITING A COLLECTOR CHAMBER, COPLANAR SLICES OF FINS BEING COVERED BY A CROSS-BAR FOR THEIR MAINTENANCE, IN WHICH AT EACH END OF THE TRAVEL , A SOLIDARITY PART OF THIS CONTRIBUTES TO THE ASSEMBLY OF THE COLLECTOR AND THE WATER BOX.

Description

L'invention concerne les échangeurs de chaleur à faisceau de tubesThe invention relates to tube bundle heat exchangers

parallèles dans lesquels circule un fluide primaire, par parallels in which a primary fluid circulates, by

exemple de l'eau,et qui traversent au contact des ailettes desti- example of water, and which cross in contact with the fins intended

nées à être balayées par un fluide secondaire, par exemple de ltair, les tubes étant assemblés à au moins une deleurs extrémi- tés à un collecteur ou plaque à trous limitant avec une boite à born to be swept by a secondary fluid, for example air, the tubes being assembled at least in one end, to a collector or plate with holes limiting with a box

eau une chambre collectrice.water a collecting chamber.

On cherche à obtenir, notamment pour les véhicules automo- We are trying to obtain, in particular for motor vehicles

biles, des échangeurs de plus en plus légers sans que soit affec- biles, lighter and lighter exchangers without being affected

tée leur durée d'usage, malgré les efforts auxquels ils peuvent their useful life, despite the efforts they can

être soumis, tant du fait des vibrations qu'également de la pres- be subject to both vibration and pressure

sion de l'eau en circulation. A cet égard, se posent des questions zion of circulating water. In this regard, questions arise

non seulement d'ordre mécanique mais également relatives à l'étan- not only mechanical but also related to the

chéité de l'assemblage des pièces constitutives de l'échangeur. cost of assembling the component parts of the exchanger.

On a proposé, dans le but d'accroître la résistance mécani- It has been proposed, with the aim of increasing the mechanical strength

que, tant de l'échangeur lui-même que de sa fixation au véhicule, de coiffer les tranches coplanaires des ailettes d'une pièce de structure, ou traverse, destinée à contribuer à la fixation de l'échangeur sur le véhicule et également à coopérer à la fixation d'autres organes du véhicule, notamment du groupe motoventilateur that, both of the exchanger itself and of its attachment to the vehicle, to cover the coplanar edges of the fins of a structural part, or cross member, intended to contribute to the attachment of the exchanger to the vehicle and also to cooperate in fixing other parts of the vehicle, in particular the fan unit

prévu pour faire circuler le fluide secondaire à travers l'échan- designed to circulate the secondary fluid through the sample

geur. Dans un échangeur comprenant au moins une traverse coiffant geur. In an exchanger comprising at least one styling cross member

les tranches coplanaires des ailettes-et prolongée à l'une et l'au- the coplanar slices of the fins-and extended to one and the-

tre de ses extrémités de manière à s'assembler à l'un et à l'autre be from its ends so as to assemble to one and the other

des collecteurs, on réalise un entretoisement des boites à eau. collectors, bracing the water boxes.

En munissant un échangeur de chaleur de traverses entretoi- By providing a heat exchanger with cross-members

santes sur les deux longs côtés opposés du faisceau de tubes, on aboutit à une construction d'une rigidité quasi-absolue, les deux health on the two long opposite sides of the bundle of tubes, one results in a construction of an almost absolute rigidity, both

autres côtés étant constitués par les boîtes à eau. other sides being constituted by the water boxes.

Cette rigidification présente un intérêt particulier dans le cas o les tubes du faisceau traversent au moins une plaque à trous sans l'interposition de joints d'étanchéité, en déchargeant This stiffening is of particular interest in the case where the bundle tubes pass through at least one plate with holes without the interposition of seals, by discharging

l'extrémité des tubes de leur rôle de transmetteurs d'efforts. the end of the tubes of their role as transmitters of forces.

Selon l'invention, les extrémités des traverses sont assem- According to the invention, the ends of the crosspieces are assembled

blées aux collecteurs de manière à contribuer à l'assemblage des boites à eau et des collecteurs et à contribuer à l'étanchéité du montage. Pour la facilité de réalisation, le raccordement entre les collecteurs et les traverses proprement dites est effectué par wired to the collectors so as to contribute to the assembly of the water boxes and the collectors and to contribute to the sealing of the assembly. For ease of realization, the connection between the collectors and the sleepers proper is made by

246046?246046?

des pièces obtenues par découpage et pliage solidarisées avec parts obtained by cutting and folding secured with

les traverses proprement dites.the sleepers themselves.

L'invention trouve une utilisation avantageuse dans le cas o l'échangeur comprend un faisceau à une seule rangée de tubes, ce qui le rend facilement déformable. The invention finds an advantageous use in the case where the exchanger comprises a bundle with a single row of tubes, which makes it easily deformable.

Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on In the following description, given by way of example, we

se réfère aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation d'un échangeur de chaleur selon l'invention; la figure 2 est une vue en plan correspondante; la figure 3 est une vue perspective à grande échelle d'une ailette; refers to the accompanying drawings in which: Figure 1 is an elevational view of a heat exchanger according to the invention; Figure 2 is a corresponding plan view; Figure 3 is a large scale perspective view of a fin;

la figure 4 est une vue en coupe transversale d'une traver- Figure 4 is a cross-sectional view of a cross

seget

la figure 5 est une vue en élévation, à plus grande échel- FIG. 5 is an elevational view, on a larger scale.

le, d'une partie-de l'échangeur montré sur la figure 1; the, of a part of the exchanger shown in Figure 1;

la figure 6 est une vue, à plus grande échelle, d'une par- FIG. 6 is a view, on a larger scale, of a part

tie de l'échangeur montré sur la figure 2; tie of the exchanger shown in Figure 2;

la figure 7 est une vue en perspective d'une pièce d'assem- FIG. 7 is a perspective view of an assembly piece

blage la figure 8 est une vue en coupe selon la ligne 8-8 de la Figure 8 is a sectional view along line 8-8 of the

figure 2, mais à plus grande échelle. Figure 2, but on a larger scale.

l'échangeur de chaleur comprend (figures 1 et 2) un fais- the heat exchanger comprises (Figures 1 and 2) a

ceau 1l de tubes parallèles 12, d'axes horizontaux, et disposés 1 liter of parallel tubes 12, of horizontal axes, and arranged

suivant une seule rangée entre un premier collecteur 13 et un se- in a single row between a first manifold 13 and a se-

cond collecteur 14, lesquels sont coiffés par une botte à eau, cond collector 14, which are capped by a water boot,

respectivement 15 et 16.15 and 16 respectively.

L'étanchéité de la traversée d'un collecteur par les extré- The tightness of the crossing of a manifold by the

mités des tubes 12 est assurée par une feuille 81,de caoutchouc ou analogue, contribuant aussi à l'assemblage à étanchéité d'un mites of the tubes 12 is provided by a sheet 81, of rubber or the like, also contributing to the sealing assembly of a

collecteur tel que 13 avec la boite à eau correspondante 15. collector such as 13 with the corresponding water box 15.

Le fluide primaire, ici de l'eau, en provenance d'une pompe, parvient à la botte à eau 16 par une tubulure supérieure 17 et il quitte l'échangeur par une tubulure inférieure 18 de la boite à eau 15. Un orifice 19, à la partie supérieure de la botte 15, est prévu pour le remplissage. Les ailettes 26, destinées à-être balayées par un fluide secondaire, ici de l'air, traversées au The primary fluid, here water, coming from a pump, reaches the water boot 16 through an upper tube 17 and it leaves the exchanger through a lower tube 18 of the water box 15. An orifice 19 , at the top of the boot 15, is provided for filling. The fins 26, intended to be swept by a secondary fluid, here air, traversed at

contact par les tubes 12, forment un empilage 23 et les collec- contact by the tubes 12, form a stack 23 and the collectors

teurs 13, 14 présentent des parties débordant-par rapport audit teurs 13, 14 have parts overhanging-with respect to said

empilage. Les tranches horizontales supérieures 25 et inférieu- stacking. The upper horizontal slices 25 and lower-

res 29 (figure 3) des ailettes 26 formant l'empilage, à contour rectangulaire, limitées par les côtés 27, 28, verticaux, sont res 29 (FIG. 3) of the fins 26 forming the stack, with rectangular contour, bounded by the vertical sides 27, 28, are

coiffées par une traverse 31 (figures 4 et 5) à section trans- capped by a cross member 31 (FIGS. 4 and 5) with cross section

versale en forme générale d'U, avec un fond 32 et des branches versale in general U shape, with a bottom 32 and branches

33 et 34.33 and 34.

Dans une réalisation, les côtés 28 et 27 des ailettes présentent, au voisinage des tranches 25 et 29, des encoches 35 et 36 de forme triangulaire dans lesquelles s'engagent des bords repliés 37 et 38 des branches 33 et 34 de la traverse 31, faisant ainsi jouer aux ailettes un r6le dans l'obtention d'une bonne In one embodiment, the sides 28 and 27 of the fins have, in the vicinity of the sections 25 and 29, notches 35 and 36 of triangular shape in which engage folded edges 37 and 38 of the branches 33 and 34 of the cross member 31, thus making the fins play a role in obtaining a good

solidité mécanique de l'échangeur. mechanical strength of the exchanger.

Du fond 32 de la traverse 31 dépend une crête ou barre 39 From the bottom 32 of the cross member 31 depends a crest or bar 39

prévue pour la fixation de l'échangeur et/ou la fixation à l'é- provided for fixing the exchanger and / or fixing to the

changeur d'autres organes, comme un-groupe motoventilateur. changer of other organs, such as a motor-fan unit.

Sur le fond 32 de la traverse 31 est fixée, avantageuse- On the bottom 32 of the cross member 31 is fixed, advantageous-

ment par soudure à l'une de ses extrémités, une pièce d'assembla- by welding at one of its ends, a piece of assembly

ge 42, en forme générale d'équerre (figures 5 à 7), qui présen- ge 42, generally in the form of a square (Figures 5 to 7), which presents

te un plancher plan 43, dont la face inférieure 44 est appliquée te a flat floor 43, the underside 44 of which is applied

sur la face supérieure 45 du fond 32, et est soudée à celui-ci. on the upper face 45 of the bottom 32, and is welded thereto.

La pièce 42 se poursuit par un bord plan 46,ou montant, perpen- The part 42 continues with a flat edge 46, or rising, perpen-

diculaire au plancher 43 et dont les tranches verticales 47 et 48 sont plus distantes l'une de l'autre que la largeur-du fond 32, la largeur du plancher 43 étant, entre ses extrémités externes perpendicular to the floor 43 and whose vertical edges 47 and 48 are more distant from each other than the width of the bottom 32, the width of the floor 43 being, between its outer ends

49 et 51, égale à celle du fond 32. 49 and 51, equal to that of the bottom 32.

Le plancher 43 de la pièce 42 est bordé par deux ailes 52 et 53, qui lui sont perpendiculaires et qui vont en s'évasant, depuis l'extrémité 51 pour l'aile 53 et seulement à proximité du montant 46 pour l'aile 52. La tranche supérieure 55 de l'aile 53 The floor 43 of the part 42 is bordered by two wings 52 and 53, which are perpendicular to it and which widen, from the end 51 for the wing 53 and only near the upright 46 for the wing 52 The upper edge 55 of wing 53

présente une partie quasi-rectiligne 56 suivie d'une partie in- has a quasi-straight portion 56 followed by an in-

curvée 57 se prolongeant par une partie rectiligne 58 transversa- curved 57 extending by a rectilinear part 58 transverse

le à laligne moyenne 59 de la traverse 38.. La rigidité de la pièce est accrue par des nervures'61 et 62 interposées entre le plancher 43 et le bord 46 et assure l'indéformabilité de l'angle qu'ils forment. Le bord 46 sé prolonge par un retour 63 en contact avec le bord 64 du collecteur 13 traversé par les extrémités des tubes et the middle line 59 of the crosspiece 38 .. The rigidity of the part is increased by ribs' 61 and 62 interposed between the floor 43 and the edge 46 and ensures the undeformability of the angle they form. The edge 46 is extended by a return 63 in contact with the edge 64 of the manifold 13 crossed by the ends of the tubes and

qui est assemblé avec la boite à eau 15 par retournement de pat- which is assembled with the water box 15 by turning the pat-

tes 66. Le retour 63 se prolonge par un rebord 67 à angle droit par rapport au retour 63, et ainsi parallèle au bord 46, et des créneaux ménagent dans le rebord 67 des pattes 68 qui viennent s'engager dans les créneaux 69 du collecteur 13 laissés libres tes 66. The return 63 is extended by a flange 67 at right angles to the return 63, and thus parallel to the edge 46, and slots provide in the flange 67 tabs 68 which engage in the slots 69 of the collector 13 left free

par les pattes 66 et ainsi contribuent à l'assemblage du collec- by the legs 66 and thus contribute to the assembly of the collection

teur 13 et de la botte à eau 15, les pattes 68 venant s'appuyer. tor 13 and the water boot 15, the legs 68 coming to bear.

sur la marge 71 (figure 1) de ladite botte à eau. A l'autre ex- on the margin 71 (Figure 1) of said water boot. To the other ex-

trémité de la traverse 31 est fixée une pièce 42' identique à la pièce 42. La traverse 31, ainsi munie de pièces d'extrémités 42 et 42', constitue un entretoisement entre le collecteur 13 et end of the cross member 31 is fixed a part 42 'identical to the part 42. The cross member 31, thus provided with end pieces 42 and 42', constitutes a bracing between the collector 13 and

le collecteur 14 de l'extrémité opposée de l'échangeur avec le- the manifold 14 of the opposite end of the exchanger with the-

quel coopère la botte à eau 16. La largeur des faces d'applica- which cooperates with the water boot 16. The width of the applica-

tion 72 et 72' des bords 46 et 46' qui sont au contact du fond 72 and 72 'of edges 46 and 46' which are in contact with the bottom

des collecteurs (figure 6) contribue au bon entretoisement. collectors (Figure 6) contributes to good bracing.

L'étanchéité du montage des boites à eau 15 et 16 sur les The tightness of the mounting of the water boxes 15 and 16 on the

collecteurs 13 et 14 en est accrue.collectors 13 and 14 is increased.

Une disposition analogue est prévue à la partie inférieu- A similar provision is made in the lower part.

re de l'échangeur de chaleur.re from the heat exchanger.

Dans une variante, les pattes d'assemblage 66 du collec- Alternatively, the assembly tabs 66 of the collection

teur peuvent être supprimées.can be deleted.

L'invention-s'applique également aux échangeurs de cha- The invention also applies to heat exchangers.

leur dont les tubes des faisceaux sont disposés suivant plusieurs rangées. La pièce soudée aux extrémités des traverses peut alors their whose bundle tubes are arranged in several rows. The piece welded to the ends of the sleepers can then

avoir une largeur constante, la profondeur ou largeur des collec- have a constant width, the depth or width of the collectors

teurs étant alors égale à la largeur du faisceau de tubes. teurs then being equal to the width of the tube bundle.

Elle s'applique également aux échangeurs de chaleur à tu- It also applies to heat exchangers with

bes verticaux.vertical bes.

Claims

1. Heat exchanger with a bundle of parallel tubes, in which a primary fluid, for example water, circulates in contact with fins intended to be swept by a secondary fluid, for example air, at least one end tubes being fixed to a collector which they pass through, said collector being capped by a water boot and limiting therewith a collecting chamber, coplanar sections of fins being capped by a crosspiece for their retention, characterized in that

that at each end of the crosspiece, a piece integral with it

this contributes to the assembly of the collector and the water box.

2. Heat exchanger according to claim 1, charac-

in that each end piece contributes to the tightness of the assembly.

3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, charac-

terized in that the end piece has a square shape with

a branch or floor welded to the cross member and a perpendicular edge

ring bearing against an overhanging part of the manifold.

4. Heat exchanger according to claim 3, charac-

se in that the perpendicular branch or edge is extended by a

back applied against the edge of the collector.

5. Heat exchanger according to claim 4, charac-

se in that the return is extended by a perpendicular rim,

the collector being clamped between the edge and the edge.

6. Heat exchanger according to claim 5, charac-

se in that the rim has slots limiting legs.

7. Heat exchanger according to claim 6, charac-

se in that the arrangement of the legs of the perpendicular rim is such that they find place in the slots provided by a

collector edge.

8. Heat exchanger according to claim 3, charac-

dried in that the floor of the room is extended by wings

perpendiculars favorable to rigidity.

9. Heat exchanger according to claim 3, charac-

se in that ribs interposed between the floor of the part

this and the edge ensure the undeformability of the angle formed by the

floor and edge.

10. End piece of cross member forming part of an interchange

heat gor according to one of the preceding claims.