Brevet FR2010889A1 — publié le 19700220

Les serpentins ou tubes utilisés dans les évaporateurs et les condenseurs pour appareils de réfrigération sont communément établis en cuivre et pourvus de raccordements en U ayant le même diamètre. Chacune de leurs extrémités gui doit être raccordée est 5 généralement élargie dans une certaine mesure à l'aide d'un mandrin ou d'un autre outil d'expansion pour ménager une douille recevant une extrémité du.raccord et une matière de soudage. L'élargissement noie les impuretés dans la paroi interne de la douille, ce qui peut être la cause d'inconvénients ou d'un, mauvais 10 fonctionnement mais ne produit pas ce résultat par suite de la combustion qui survient aux températures auxquelles le cuivre peut être soumis pendant le soudage avec ou sans matière d'apport ou le brasage. Le cuivre n'est pas toujours facile à se procurer et les tu-15 bes en aluminium constituent un succédané désirable, sauf en ce qui concerne le soudage, le brasage ou les autres difficultés de raccordement de ce genre auxquelles il donne lieu. Autrement dit, la température de soudage de 1'aluminium doit être plus basse, et les impuretés noyées par l'outil d'expansion subsistent, ce qui 20 empêche une jonction satisfaisante. Le but de l'invention est d'obvier à ces difficultés. L'invention consiste, en vue du raccordement de tubes ou serpentins à l'aide de tubes de jonction ayant un diamètre quelque peu inférieur, à procéder de telle sorte que les surfaces des 25 finissages des deux tubes à raccorder et des tubes de jonction ou de raccordement soient maintenues dans des régions associées de la jonction en vue d'assurer un jonctionnement meilleur. - Dans le dessin schématique annexé :- La fig. 1 est une vue en perspective d'un évaporateur ou d'un 30 condenseur établi par application du procédé que prévoit l'invention . La fig. 2 est une vue en plan fragmentaire dessinée à plus grande échelle de l'extrémité la plus éloignée de l'appareil que montre la fig. 1. 35 La fig. 3 est une vue en coupe longitudinale fragmentaire dessinée de même à plus grande échelle pratiquée à travers un tube à jonctionner, cette vue montrant le tube après qu'une douille y a été ménagée ou conformée. La fig. 4 est une vue fragmentaire dessinée à plus grande 69 19486 2 2010889 échelle d'un joint à douille partiellement effectué. La fig. 5 est une vue fragmentaire montrant un joint à douille complété. La fig. 6 est une vue en coupe longitudinale du joint â 5 douille que montre la fig. 5. Le procédé tel que le prévoit l'invention est représenté à propos d'un serpentin pour évaporateur ou condenseur convenant particulièrement bien à un appareil de réfrigération. Il doit cependant être entendu que ce procédé peut trouver avantageuse-10 ment son emploi chaque fois qu'on a besoin de jonctionner des tubes pour les rendre étanehes aux fluides. Cousue représenté, en particulier dans les fig. 1 et 2, un serpentin d'évaporateur ou de condenseur utilisant des tubes jonctionnés par le procédé qae prévoit l'invention et désignés 15 dans lear enseiable par 10 comprend plusieurs sections de tubes et d'ailettes parallèles généralement semblables reliées en série entre une arrivée de fluide 12 et une sortie de fluide 14 pour ménager un canal destiné à être parcouru par un fluide conveaable. La longueur et le nombre des sections du serpentin 20 peuvent varier suivant les exigences au point de vue transfert thermique de l'appareil avec lequel le dispositif est appelé à être employé. Toutefois, le serpentin représenté 10 comprend ici quatre sections, des sections typiques étant indiquées de façon générale par 16 et 16. Chaque section 16 comprend des 25 tubes parallèles allongés 18, 18 qui supportent une série longitudinale espacée de plaques ou ailettes 20,20 disposées transversalement et assurant l'échange thermique requis. Des plaques 22 et 24 reçoivent les parties terminales des tubes 18, 18 â travers elles et maintiennent les sections 16,16 dans 30 une relation généralement parallèle chacune avec l'autre extrémité et les deux autres sections qui constituent le serpentin 10. Une ou plusieurs plaques de support supplémentaires comme indiqué par 26 peuvent être prévues, si désiré, pour engager les tubes entre les ailettes, afin de donner à l'ensemble une rigidité 35 supplémentaire. Les tubes 18,18 appartenant à chaque section 16 sont jonctionnés intégralement par paires. Spécifiquement, chaque tube 18 est jonctionné à une extrémité à un autre tube 18 appartenant à la même section par une partie intégrante 28 à coude en 69 19486 3 2010889 U comme le montre la fig. 1. A son autre extrémité, chaque tube 18 est relié à une extrémité d'un tube de raccordement 30 de forme générale en U à la hauteur d'un joint à douille désigné dans son ensemble paf 32. L'autre extrémité de ce tube de rac-5 cordement 30 est jonctionnée à un autre tube appartenant à une section voisine d'un autre joint 32. Les tubes 18,18 et leurs tubes de raccordement associés 30,30 sont établis, de préférence, en aluminium et dans la description des opérations qui fait suite, l'invention est décrite à propos de son application parti-10 culière à un procédé de jonctionnement des extrémités de tubes en aluminium. Le serpentin 10 est assemblé en supportant les diverses plaques et ailettes 20 suivant une relation alignée et espacée tandis que les divers tubes sont enfoncés à travers elles. Les 15 tubes 18,18 à jonction intégrante sont engagés par paires à travers la plaque de support 22 et comportent des parties terminales 34,34 qui s'étendent sur une certaine distance au delà de la plaque de support 24. Il est préférable que les ailettes et les tubes soient maintenus selon une relation assemblée en 20 permanence par expansion des tubes après que les ailettes ont été placées sur eux. Cette opération (ïexpansion peut être exécutée par exemple en appliquant un fluide sous pression aux tubes. Si désiré, les plaques de support 22,24 et 26 peuvent également être assemblées en permanence avec les tubes par cette opération 25 d'expansion. Chaque tube de raccordement 30 possède des extrémités ayant un diamètre suffisamment plus faible que les extrémités des tubes à jonctionner de telle sorte que chaque extrémité du tube de raccordement puisse être engagée dans une extrémité associée 30 d'un tube à jonctionner. Si l'on désire obtenir un joint soudé en aluminium comme dans le cas représenté, il est préférable que le diamètre externe du tube de raccordement 30 soit plus petit de 0,25 iram S 0,75 mm que le diamètre interne de chaque tube associé 18 à jonctionner, afin d'assurer la formation d'un joint 35 sain. Des opérations progressives d'établissement d'un joint à douille typique 32 sont représentées dans les fig. 3 à 6. Une douille 36 est tout d'abord produite dans la partie terminale 34 en ménageant un congé ou bourrelet 38 dirigé radialement 69 19486 4 2010889 vers l'intérieur sur le tube 18 à quelque distance de son extrémité. Ce congé est obtenu en produisant par lamiLnage ou façonnage line rainure externe 40 dans la paroi du tube 18 soit pendant, soit après que le tube a été assemblé avec les diverses '5 ailettes et plaques de support. La douille 36 comporte une lèvre 42 qui est obtenue par application d'un outil convenable à l'extrémité du tube 18 pour élargir ou évaser légèrement son extrémité ouverte de telle sorte que l'extrémité du tube de raccordement 30 puisse y être aisément engagée. 10 II convient de remarquer ici que la douille 30 est confor mée sans exposer sa paroi intérieure au delà de la Lèvre 42 pour venir en contact avec un outil conformateur ou expanseur ou analogue. Ainsi, la paroi intérieure de la douille 36 conserve sa surface de finissage. Il convient de remarquer en outre que chaque 15 partie terminale du tube de raccordement 30 conserve également sa surface de finissage étant donné qu'aucune opération de conformation n'est exécutée sur elle. Un fini de ce genre est généralement exempt d'impuretés noyées et n'a pas besoin de subir un nettoyage par action d'un abrasif avant le soudage. Dans la mise 20 en oeuvre du présent procédé, de semblables opérations de nettoyage sont donc inutiles. Toutefois, en vue de l'obtention de résultats optima, il est désirable de nettoyer préalablement les surfaces à jonctionner pour les débarrasser de toutes les impuretés telles que par celles d'huile, de graisse ou autres matières 25 étrangères qui peuvent les souiller. On utilise à cet effet, de préférence, un solvant hydrocarburé convenable. Un flux ou fondant convenable est appliqué de préférence aux surfaces à jonctionner. Cette opération peut être exécutée rationnellement avant que le raccordement 30 ne soit engagé dans 30 la douille 38. Un flux ou fondant réactif du type à base de chlorure de zinc est employé ici de préférence . Le tube de raccordement 30 est engagé dans la douille 36 pour amener son extrémité en relation d'aboutement avec la paroi du congé 38 comme le montre la fig. 6. Ensuite, un anneau de 35 matière de soudage fluide thermique ou de soudure à l'aluminium 44 est appliqué à l'extrémité évasée du tube 18 et autour du tube de raccordement 30. La position de cet anneau de soudage est représentée dans la fig. 4. Etant donné que l'action capillaire de la soudure d'aluminium est généralement médiocre, il est 69 19486 5 2010889 désirable de supporter le tube 18 en position générale axiale-ment verticale avant qu'une température suffisante ne soit appliquée pour faire fondre la soudure et provoquer son écoulement dans l'espace compris entre les parties terminales associées des 5 tubes. L'étendue étroite «ntre les échelles de températures de fusion de la soudure à l'aluminium et des alliages d'aluminium fait qu'un contrôle de la température de soudage est nécessaire<> La conductibilité thermique élevée de l'aluminium exige une application 10 rapide de la chaleur afin d'assurer une température adéquate dans la région à souder. Il est préférable de maintenir une température de soudage comprise entre 385®C et 425°C environ. L'opération de soudage peut être exécutée de différentes façons, notamment à l'aide d'un chauffage par radiations, d'un chauffage 15 par résistance électrique ou grâce à l'application contrôlée d'un chalumeau. Toutefois, suivant le mode de réalisation préféré de mise ai oeuvre de l'invention, les joints 32,32 sont chauffés par application d'un dispositif de chauffage fonctionnant par induction. 20 La soudure déplace le fondant au fur et à mesure qu'il s'é coule dans le joint, ce qui fait qji'une certaine quantité du résidu de fondant demeure dans les tubes. En raison de la nature corrosive du fondant, ce résidu doit être enlevé après que le joint s'est refroidi dans une mesure suffisante pour assurer une 25 solidification étroite du fluide de la matière de soudage avec les parties terminales associées des tubes. Ce fondant résiduaire est enlevé, de préférence, en faisant circuler un liquide de lavage approprié â travers l'ensemble de tubes jonctionnës. De l'eau à une température au moins égale à 88°C est en principe 30 satisfaisante à cet effet. Toutefois, si la quantité de fondant résiduaire formée est importante, il peut être désirable de faire circuler une solution ammoniacale à 5 % à travers la tuyauterie pour assurer cette opération de nettoyage. Bien que le procédé tel que le prévoit l'invention ait été 35 décrit dans ce qui précède à propos du jonctionnement de tubes en aluminium, il doit être entendu que ce procédé peut également être utilisé avantageusement pour jonctionner des tubes constitués par d'autres matières. Plus particulièrement, le présent procédé est applicable à des constructions dans lesquelles les 69 19486 6 2010889 parties terminales du tube doivent être jonctionnées à la hauteur de joints liés et quand il est désirable que les surfaces de jonction associées qui doivent être réunies soient sensiblement exemptes d'impuretés noyées. C'est ainsi que des constructions de 5 joints établies en tube d'aluminium ou autres et fixées par une matière de liage convenable notamment, â titre d'exemple, par une résine thermodurcissable ou par un composé époxy peuvent être établies conformément â 1'invention et que ces constructions sont englobées dans sa portée. Si un composé de liaisonnement thermo- 10 durcissable est employé, une certaine température sera généralement appliquée pour faire fluer la matière de liage dans le joint et le stabiliser. Toutefois, cette température sera généralement un peu plus basse que la température appliquée quand on emploie une soudure ou une matière de soudage analogue. 15 Les modalités de mise en oeuvre peuvent être modifiées-, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques . 69 19486 7 2010889 REVENDICATIONS 1. Procédé pour jonctionner les parties terminales de deux tubes (18,30) dont l'un (30) comporte une extrémité ayant un diamètre suffisamment inférieur à celui de l'extrémité de l'autre 5 de ces tubes (18) pour permettre à l'un de ces tubes d'être engagé à l'intérieur de l'extrémité ouverte de l'autre tube (18), ce procédé consistant à titre caractéristique à façonner une douille (30) dans cet autre tube (18) en prévoyant sur lui un congé (40) dirigé radialement vers l'intérieur à quelque distance de cette 10 extrémité ouverte, à engager le tube (30) dans cette douille (36) pour amener l'extrémité de ce tube (30) en position d'aboutement avec la paroi du congé (40), puis à appliquer une matière de liai-sonnement (44) autour du tube (30) à proximité de sa partie terminale, à appliquer uie température suffisante pour faire fluer 15 cette matière (44) afin de l'obliger à s'écouler dans l'espace subsistant entre les surfaces associées desdites parties terminales, et â.refroidir les extrémités des tubes afin d'assurer une solidification et une étanchéité au fluide de la matière (44) avec les parties terminales du tube associé. 20 2. Procédé suivant la revendication 1, consistant en outre à appliquer un outil à l'autre tube (18) pour évaser cette extrémité ouverte afin de permettre 1'engagement facile du tube (30). 3. Procédé suivant la revendication 2, consistant à appliquer la matière de soudage ou de liaisonnement (44) et une matière de 25 soudage thermofluide dans l'extrémité évasée de cet autre tube (18) autour de la partie terminale du tube (30). 4. Procédé suivant la revendication 3, consistant en outre à appliquer un fondant à la paroi extérieure de la surface du tube (30) et à la paxoi intérieure de l'autre tube (18) à leurs par- 30 ties terminales avant d'appliquer une température suffisante pour faire fondre la matière de soudage (44) et à faire circuler un liquide de lavage à travers les tubes jonctionnés (18,30) afin d'en éliminer le fondant excédentaire après le refroidissement des extrémités des tubes. 35 5. Procédé suivant la revendication 4, consistant en outre à supporter le tube (18) en position axialement verticale avant d'appliquer une température suffisante pour provoquer le fluage de la matière de soudage (44). 6. Procédé suivant la revendication 1, consistant à appliquer 69 19486 8 2010889 la température requise par un chauffage par induction aux parties terminales associées des tubes (18,30). 7. Procédé suivant la revendication 1, pour le jonctionnement de tubes (18,30) en aluminium, consistant à nettoyer les parties 5 terminales associées de ces tubes à l'aide d'une solution hydrocarbonée . 8. Procédé suivant la revendication 1, consistant à ménager un congé (40) dirigé radialeraent vers l'intérieur, par laminage d'une rainure externe dans le tube (18) à quelque distance de son 10 extrémité. 9. Procédé pour jonctionner les parties terminales de tubes dans un évaporateur ou un condenseur destiné à un appareil de réfrigération, ce procédé consistant à engager des tubes (18,18) généralement parallèles à travers des plaques d'échange thermique 15 (22,22) en vue de la liaison de leurs extrémités pour le passage d'un fluide, et dans lequel la jonction entre les extrémités des tubes est établie par un tube (30) généralement en forme d'U comportant des extrémités ayant un diamètre suffisamment plus petit que celui des extrémités des tubes (18,18) pour être jonctionné 20 de telle sorte que ce tube en U (30) puisse être 'eagagé dans leurs extrémités ouvertes, ce procédé consistant en outre à ménager des congés (40,40) dirigés radialement vers l'intérieur sur les tubes (18,18) à jonctionner et à quelque distance de leurs extrémités respectives pour constituer des butées d'arrêt des extré-25 mités du tube de raccordement (30) en forme d'U, puis â appliquer un outil pour évaser les extrémités ouvertes des tubes à jonctionner (18,18) afin de recevoir facilement les extrémités du tube de raccordement enU (30), à appliquer une matière de soudage thermofluide (44) dans les extrémités évasées des tubes (18,18) 30 â jonctionner autour des parties terminales du tube de raccordement en U (30), ensuite à appliquer une température suffisante pour faire fondre la matière de soudage (44) et l'amener S s'écouler dans tout espace pouvant subsister entre les parties terminales associées (18,18) des tubes à jonctionner et le tube de 35 raccordement (30), enfin à refroidir les jonctions pour assurer une solidification étanche au fluide de la matière de soudage (44) avec les parties terminales associées du tube. 10. Procédé suivant la revendication 9, consistant à ménager des congés (40,40) dirigés radialement vers l'intérieur et caractérisé en ce qu'on produit par laminage des rainures externes dans les tubes (18,18) pour les jonctionner à quelque distance de leurs extrémités respectives.