ITTO960127A1

ITTO960127A1 - CONDENSER FOR AIR CONDITIONING SYSTEMS FOR VEHICLES.

Info

Publication number: ITTO960127A1
Application number: IT96TO000127A
Authority: IT
Inventors: Maurizio Parrino; Andrea Parola
Original assignee: Magneti Marelli Climat Srl
Priority date: 1996-02-26
Filing date: 1996-02-26
Publication date: 1997-08-26
Also published as: EP0791796A1; BR9700257A; TR199700141A1; CN1165096A; IT1285261B1; JPH102635A; ITTO960127A0; AR006013A1; PL318581A1

Abstract

Condensatore per impianti di condizionamento d'aria per veicoli, comprendente almeno una schiera di tubi (12) fissati ad un pacco di alette (14) sostanzialmente piane mediante espansione meccanica dei tubi (12) a seguito del loro inserimento entro fori allineati (26) delle alette (14). Il passo (P') fra le alette (14) situate alle estremità del pacco è inferiore al passo fra le alette (14) situate nella parte centrale (22) del pacco.(fig. 2).Condenser for vehicle air conditioning systems, comprising at least one row of pipes (12) fixed to a pack of fins (14) substantially flat by mechanical expansion of the pipes (12) following their insertion into aligned holes (26) fins (14). The pitch (P ') between the fins (14) located at the ends of the pack is less than the pitch between the fins (14) located in the central part (22) of the pack. (Fig. 2).

Description

"Condensatore per impianti di condizionamento d?aria per veicoli" "Condenser for vehicle air conditioning systems"

La presente invenzione riguarda uri'condensatore' * per impianti di condizionamento d?aria per veicoli. The present invention relates to a 'condenser' * for vehicle air conditioning systems.

Pi? precisamente, l'invenzione riguarda un condensatore del tipo detto ad assemblaggio meccanico, comprendente almeno una schiera di tubi fissati ad un pacco di alette sostanzialmente piane mediante espansione meccanica dei tubi a seguito del loro inserimento entro fori allineati delle alette, in cui le estremit? dei tubi sporgenti dal pacco di alette sono fissate ad una coppia di distributori tubolari. Pi? precisely, the invention relates to a condenser of the so-called mechanically assembled type, comprising at least one array of tubes fixed to a pack of substantially flat fins by mechanical expansion of the tubes following their insertion into aligned holes of the fins, in which the ends? some tubes protruding from the pack of fins are fixed to a pair of tubular distributors.

I condensatori per impianti di climatizzazione di veicoli costituiscono una classe di scambiatori di calore molto particolare, a causa delle gravose condizioni di funzionamento cui sono soggetti. Le pressioni all'interno dei tubi possono raggiungere valori dell?ordine di 30 bar, prima che un sistema di sicurezza intervenga spegnendo l'impianto. Le temperature di esercizio del condensatore raggiungono valori di picco pari a 120-140?C. Queste condizioni di lavoro differenziano in modo sostanziale le caratteristiche strutturali di un condensatore da quelle di altri tipi di scambiatori di calore presenti su un veicolo. Condensers for vehicle air conditioning systems constitute a very particular class of heat exchangers, due to the severe operating conditions to which they are subject. The pressures inside the pipes can reach values of the order of 30 bar, before a safety system intervenes by switching off the plant. The operating temperatures of the condenser reach peak values of 120-140 ° C. These working conditions substantially differentiate the structural characteristics of a condenser from those of other types of heat exchangers present on a vehicle.

I condensatori prodotti secondo la tecnologia di assemblaggio mediante saldobrasatura utilizzano tubi muniti di una pluralit? di microcanali separati fra loro da setti o nervature che permettono al tubo di resistere alle pesanti condizioni di funzionamento, senza subire deformazioni permanenti o danneggiamenti con perdita di refrigerante verso l'esterno. Sebbene i condensatori di questo tipo abbiamo ottime prestazioni dal punto di vista della capacit? di scambio termico ed ottima resistenza strutturale, essi presentano l?inconveniente di un costo molto elevato . The condensers produced according to the assembly technology by brazing use tubes equipped with a plurality of of microchannels separated from each other by partitions or ribs that allow the pipe to withstand the heavy operating conditions, without undergoing permanent deformation or damage with loss of refrigerant to the outside. Although the capacitors of this type have excellent performance from the point of view of the capacit? of heat exchange and excellent structural resistance, they have the drawback of a very high cost.

I condensatori del tipo ad assemblaggio meccanico sono pi? economici di quelli saldobrasati, ma generalmente presentano una minore efficienza di scambio termico. Questo ? principalmente dovuto al fatto che, secondo la tecnologia ad assemblaggio meccanico, vengono impiegati tubi con sezione trasversale circolare, la cui forma stabile consente di resistere agli elevati livelli di pressione presenti nel sistema. La forma dei tubi per? penalizza fortemente le prestazioni di scambio termico del condensatore . Mechanical assembly type capacitors are more? cheaper than brazed ones, but generally have a lower heat exchange efficiency. This ? mainly due to the fact that, according to the mechanically assembled technology, pipes with circular cross section are used, whose stable shape allows them to withstand the high pressure levels present in the system. The shape of the pipes for? strongly penalizes the heat exchange performance of the condenser.

Il documento EP-A-0633 435 della stessa richiedente descrive un condensatore del tipo ad assemblaggio meccanico con tubi aventi sezione trasversale oblunga. Tubi di questo tipo consentono di incrementare notevolmente le prestazioni del condensatore in termini di efficienza di scambio termico. Tuttavia, i tubi a sezione oblunga presentano delle criticit? dal punto di vista della resistenza strutturale. Il suddetto documento EP-A-0633 435 risolve il problema della minor resistenza strutturale dei tubi a sezione trasversale oblunga rispetto a tubi con sezione circolare, ricorrendo ad un particolare dimensionamento dell?intero gruppo tubi-alette. Document EP-A-0633 435 by the same applicant describes a condenser of the mechanically assembled type with tubes having an oblong cross-section. Pipes of this type allow to significantly increase the performance of the condenser in terms of heat exchange efficiency. However, the oblong section tubes present some critical issues? from the point of view of structural strength. The aforesaid document EP-A-0633 435 solves the problem of the lower structural resistance of tubes with oblong cross-section compared to tubes with circular section, resorting to a particular dimensioning of the entire tube-fin group.

La struttura dello scambiatore di calore illustrato in questo documento ha dato ottimi risultati sperimentali ed ? grado di resistere alle normali sollecitazioni termiche e meccaniche che si manifestano durante l'impiego a bordo di un veicolo. The structure of the heat exchanger illustrated in this document has given excellent experimental results and? able to withstand the normal thermal and mechanical stresses that occur during use on board a vehicle.

Tuttavia, l'esperienza ha dimostrato che esistono ancora punti critici dal punto di vista della resistenza strutturale, soprattutto quando il condensatore viene sottoposto a prove di laboratorio che realizzano delle condizioni di sollecitazione molto pi? gravose di quelle che si manifestano normalmente durante l?impiego del condensatore a bordo di un veicolo. However, experience has shown that there are still critical points from the point of view of structural strength, especially when the capacitor is subjected to laboratory tests that achieve much more stress conditions. burdensome than those that normally occur during the use of the condenser on board a vehicle.

In particolare,esperienze di laboratorio hanno messo in luce la presenza di punti delicati che possono dare origine a cedimenti, soprattutto a seguito di prove di sollecitazione con pressione pulsante. Una tipica prova di questo tipo prevede di portare il condensatore ad una temperatura di circa 100<e>C e di sollecitare i tubi dall?interno con una pressione variabile alternativamente fra 5 e 30 bar con una frequenza dell'ordine di 0,5-3 Hz. In particular, laboratory experiments have highlighted the presence of delicate points that can give rise to failures, especially following stress tests with pulsating pressure. A typical test of this type foresees to bring the condenser to a temperature of about 100 <e> C and to stress the pipes from the inside with a variable pressure alternatively between 5 and 30 bar with a frequency of the order of 0.5- 3 Hz.

La presente invenzione si prefigge lo scopo di fornire perfezionamenti a condensatori del tipo ad assemblaggio meccanico e con tubi a sezione trasversale oblunga, che consentano di eliminare o ridurre rischi di cedimenti anche in condizioni di prova a pressione pulsante. The present invention aims to provide improvements to condensers of the mechanically assembled type and with tubes having an oblong cross-section, which allow to eliminate or reduce the risk of failures even in test conditions with pulsating pressure.

Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto da uno scambiatore di calore avente le caratteristiche formanti oggettidella rivendicazione principale. According to the present invention, this object is achieved by a heat exchanger having the characteristics forming the subject of the main claim.

Pi? precisamente, si ? notato che durante prove di sollecitazione con pressione pulsante, le porzioni di estremit? dei tubi comprese fra i distributori ed il pacco di alette costituiscono delle zone con elevata probabilit? di cedimento. Infatti, i tratti dei tubi situati all?interno del pacco di alette sono sottoposti ad un'azione di contenimento contro l'espansione radiale da parte dei collari delle alette. Quest'azione di contenimento manca per i tratti dei tubi compresi fra i distributori ed il pacco di alette, per cui tali tratti, quando sono soggetti ad una pressione interna pulsante, si deformano ciclicamente, dando origine a perdite di flusso refrigerante per rottura a fatica dopo un certo numero di cicli di sollecitazione. Pi? precisely, yes? noticed that during stress tests with pulsating pressure, the portions of the extremities? of the pipes between the distributors and the pack of fins constitute areas with high probability? of subsidence. In fact, the sections of the tubes located inside the pack of fins are subjected to a containment action against the radial expansion by the collars of the fins. This containment action is lacking for the sections of the pipes between the distributors and the pack of fins, so that these sections, when subjected to a pulsating internal pressure, deform cyclically, giving rise to refrigerant flow losses due to fatigue failure. after a certain number of stress cycles.

La presente invenzione risolve il problema della minore resistenza strutturale dei tratti di tubi esterni al pacco di alette, grazie ad una coppia di organi di contenimento atti a contrastare le deformazioni radiali di tali tratti di tubi. The present invention solves the problem of the lower structural resistance of the pipe sections external to the pack of fins, thanks to a pair of containment members adapted to counteract the radial deformations of these pipe sections.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti nel corso della descrizione dettagliata che segue, data a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become evident in the course of the detailed description which follows, given purely by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which:

la fig.l ? una vista prospettica schematica parzialmente esplosa di un condensatore secondo la presente invenzione, e fig.l? a partially exploded schematic perspective view of a capacitor according to the present invention, e

la fig.2 ? una vista prospettica della parte indicata dalla freccia II nella fig.l. fig. 2? a perspective view of the part indicated by the arrow II in fig.

Con riferimento alle figg.l e 2, con 10 ? indicato un condensatore per impianti di condizionamento d'aria per veicoli. Il condensatore 10 comprende una schiera di tubi 12 con sezione trasversale oblunga, nel caso specifico ovale. Ciascun tubo 12 ? inserito entro una serie di fori allineati ricavati attraverso alette sostanzialmente piane 14, fra loro sovrapposte in modo da formare un pacco. Il collegamento fra i tubi 12 e le alette 14 ? ottenuto mediante espansione meccanica dei tubi, dopo che questi sono stati inseriti con leggero gioco attraverso i fori allineati delle alette. Le estremit? dei tubi che sporgono dal pacco di alette 14 vengono collegate mediante saldobrasatura a rispettivi distributori 16 e 18. With reference to Figures 1 and 2, with 10? suitable for a condenser for air conditioning systems for vehicles. The condenser 10 comprises an array of tubes 12 with an oblong cross-section, in the specific case oval. Each tube 12? inserted into a series of aligned holes obtained through substantially flat fins 14, superimposed on each other so as to form a pack. The connection between the tubes 12 and the fins 14? obtained by mechanical expansion of the tubes, after they have been inserted with slight play through the aligned holes of the fins. The ends tubes protruding from the pack of fins 14 are connected by brazing to respective distributors 16 and 18.

Prove sperimentali di resistenza strutturale hanno dimostrato che i tratti di tubi compresi fra i distributori 16, 18 ed il pacco di alette 14, indicati con 12a e 12b nella fig.l, sono pi? esposti al rischio di rottura, soprattutto in presenza di pressione interna pulsante che determina una sollecitazione a fatica di tali tratti. Experimental tests of structural strength have shown that the lengths of tubes comprised between the distributors 16, 18 and the pack of fins 14, indicated with 12a and 12b in fig. exposed to the risk of breakage, especially in the presence of pulsating internal pressure which causes fatigue stress on these sections.

Secondo l?invenzione,per incrementare la resistenza strutturale dei tratti di estremit? 12a e 12b, si utilizzano una coppia di organi di contenimento 20 atti a contrastare le deformazioni radiali di tali tratti. According to the invention, to increase the structural resistance of the end sections? 12a and 12b, a pair of containment members 20 are used which are adapted to counteract the radial deformations of these portions.

Ciascun organo di contenimento 20 presenta una pluralit? di sedi 22 che stabiliscono un accoppiamento di forma con le superfici esterne dei tratti di tubi 12a e 12b. Ciascun organo di contenimento 20 ? formato da una coppia di flange 24 che, dopo il montaggio, vengono fissate fra loro mediante qualunque sistema di collegamento noto, ad esempio tramite viti o saldatura. Ciascuna flangia 24 presenta parti 26 delle sedi 22 che sono complementari alle parti 26 dell?altra flangia 24. Le flange 24 possono essere realizzate di materiale metallico o di materiale plastico stampato. Each containment member 20 has a plurality of of seats 22 which establish a shape coupling with the external surfaces of the pipe sections 12a and 12b. Each containment organ 20? formed by a pair of flanges 24 which, after assembly, are fixed together by any known connection system, for example by means of screws or welding. Each flange 24 has parts 26 of the seats 22 which are complementary to the parts 26 of the other flange 24. The flanges 24 can be made of metallic material or of molded plastic material.

L?organo di contenimento 20 delle deformazioni ha anche una funzione di protezione delle porzioni di estremit? dei tubi da possibili danneggiamenti durante il montaggio del condensatore finito in vettura o su un modulo preassemblato. The deformation containment organ 20 also has a function of protection of the extremity portions. of the pipes from possible damage during the assembly of the finished condenser in the car or on a pre-assembled module.

Claims

CLAIMS 1. Condenser for air conditioning systems for vehicles, comprising at least one row of tubes (12) fixed to a pack of substantially flat fins (14) by mechanical expansion of the tubes following their insertion into aligned holes (26) of the fins (14), in which the ends? of the tubes protruding from the pack of fins (14) are fixed to a pair of tubular distributors (16, 18), characterized in that it comprises a pair of containment members (20) applied on the lengths of tubes (12a, 12b) between the distributors (16, 18) and the pack of fins (14), adapted to counteract the radial deformation of these pipe sections (12a, 12b).

2. Condenser according to claim 1, characterized in that each of said containment members (20) has a plurality of elements. of seats (22) which establish a shape coupling with the external surfaces of the pipe sections (12a, 12b).

3. Condenser according to claim 2, characterized in that each of said containment members (20) comprises a pair of flanges (24) which can be coupled together, each of which has parts of said seats (22) complementary to those of the other flange.