Brevet FR2079270A1 — publié le 19711112

La présente invention concerne un procédé de fabrication de sections allongées, muniqsde moyens d'agrandissement de surfaces, pour éléments d'échange de chaleur dans des échangeurs de chaleur destinés au refroidissement ou au 5 chauffage et notamment à des véhicules à moteur, ainsi qu'installation pour la mise en oeuvre du procédé. Il est déjà connu d'utiliser des sections d'éléments d'échangeurs de chaleur, allongées,pour fabriquer des échangeurs de chaleur destinés au refroidissement ou 10 au chauffage et notamment pour des véhicules à moteur. Dans ce cas, les sections sont munies sur leur longueur d'éléments d'agrandissement ou d'élargissement de surfaces ayant la forme de bandes métalliques pliées transversalement par rapport à l'axe longitudinal, ces bandes étant en contact métallique 15 avec le profil de base. La présente invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication de sections métalliques allongées, du type indiqué ci-dessus,muniesde moyens d'agrandissement de surfaces, pour constituer des éléments d'echangeurs 20 de chaleur applicables pour le refroidissement et le chauffage, et notamment destinés à des véhicules à moteur.. Le procédé selon la présente invention est essen -tiellement caractérisé en ce qu'on fait avancer un profil de base, métallique, de longueur choisie, "suivant une direction 25 longitudinale,avec au moins une bande métallique qui a été pliée de façon permanente dans la direction transversale par rapport à son axe longitudinal, et on guide cette bande pour amener les sommets des ondulations d'un coté en contact avec le profil de base qui avance, de façon que les sommets des 30 ondulations se lient en permanence par une liaison métallique au profilé de base, puis on découpe le profil de base muni des moyens d'agrandissement de surface, suivant des dimensions choisies, pour constituer les éléments d'échangeurs de chaleur terminés. 3 5 La présente invention concerne également une ins tallation pour la fabrication de sections allongées d'éléments d'échangeurs de chaleur, mettant en oeuvre le procédé décrit ci-dessus. L'installation selon l'invention se caractérise essentiellement en ce qu'elle comprend des moyens d'alimenta-40 tion des profils de base dans la direction longitudinale de 71 03980 2 2079270 ceux-ci, suivant un chemin de déplacement distinct et des moyens pour faire avancer une bande métallique ondulée, en même temps que le profil de base, pour amener la bande ondulée en contact avec le profil de base, ainsi que des moyens pour lier métalli-5 quement la bande ondulée au profil de base et des moyens pour découper le profil de base muni de la bande ondulée, suivant des longueurs choisies. La description se rapporte à un mode de réalisation représenté schématiquement dans le dessin annexé,dans lequel 10 l'unique figure est une vue en plan d'un mode de réalisation d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Un mode de réalisation de l'installation selon l'invention comprend deux cylindres d'introduction 10, 11 15 dont l'un est entraîné par un moteur 12 par une transmission appropriée telle que, par exemple* une transmission 13 à courroie ou chaîne. Les cylindres 10 et 11 sont réalisés pour amener un profilé allongé 14, de préférence à une vitesse déterminée, dans la direction de la flèche A. Le profil de base peut être 20 plein ou creux. Les profils de base fabriqués en continu par des procédés connus tel que, par exemple, 1'extrusion ou la mise en forme 'd'un matériau en bande,- sous la forme de profils de base, peuvent être directement reliés à l'installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, sans sortir du 25 cadre de celle-ci. Cependant, pour des raisons d'encombrement, il est souvent avantageux de réaliser et de traiter au préalable des matériaux sous forme de profils de base, qu'ils soient creux ou pleins, dans des opérations séparées. On amène alors les 30 profilés de base, terminés, au lieu de stockage à un poste d'alimentation où on les. introduit entre les cylindres 10 et 11. En relation avec la description donnée ci-après, on admet que le matériau l4, constituant le profil de base, est in-35 troduit dans la direction représentée par la flèche A, dans les dessins, et que ce profil ait été muni au préalable d'un revêtement de soudure approprié. Selon la présente invention, il est préférable que le matériau à l'aide duquel sont faits les profils comporte du cuivre ou un alliage de cuivre qui présente 40 des avantages du point de vue de la thermique et de la soudure, 71 03980 3 2079270 quoi que le choix du métal ne soit pas limité à celui-ci et qu'il puisse être élargi pour porter sur d'autres métaux convenant pour le présent contexte. Dans le mode de réalisation donné à titre d'exemple, 5 le profilé lk passe dans un four de préchauffage ou zone de fusion 15 où la soudure du profil est chauffée à l'état fondu avant que le profil ne sorte du four ou de la zone 15 par les orifices de sortie 16, en étant déplacé en continu,suivant un chemin rectiligne,dans la direction de la flèche A, 10 entre les deux cylindres d'introduction 17 et l8. Le profil passe des cylindres 17 et l8 à travers des moyens combinés de refroidissement et de maintien portant de façon globale la référence 19* Puis le produit est coupé à l'aide de moyens de découpage 20 qui fonctionnent suivant le principe des ci-15 sailles à montage volant, c'est-à-dire qui peuvent se déplacer dans les directions représentées par la double flèche B. Le moyen de découpage et le moyen de guidage, associés, peuvent être réglés par rapport à la longueur du coup. Bien plus, la vitesse du mouvement du moyen de découpage peut se régler 20 à la même valeur que la vitesse d'avance du profil de base au moment du découpage. Dans l'installation, telle que représentée, il est prévu que le profil de base l4 puisse être muni, sur ses deux côtés, de moyens d'agrandissement de surface sous la forme 25 d'une bande métallique ondulée, comportant avantageusement des métaux ayant une conductibilité thermique très élevée - Pour la mise en oeuvre, du procédé selon l'invention, on choisit une feuille ayant une épaisseur comprise, par exemple,entre 100 et 10Jfm et notamment entre 35 et 15J*m et de préférence de 25^^ 30 La bande métallique ondulée ayant une telle épaisseur extrême peut cependant être déformée. C'est pourquoi il faut la traiter mécaniquement pour éviter que l'on ait des déformations au cours du traitement et du transport à partir de l'endroit où elle rencontre le profil de base situé entre les cylindres 35 d'alimentation 17 et l8. Il ressort des dessins que des dispositifs doubles sont prévus sur chaque côté du profil lk qui avance, pour manoeuvrer et transporter la bande de matière ondulée, entre les deux cylindres 17 et 18. Les deux moyens de manoeuvre et de kO transport portent de façon globale les références I et XI. 71 03980 4 2079270 Comme ces dispositifs sont absolument identiques, quoique symétriques, on ne décrira en détails que le dispositif I,étant entendu que le fonctionnement des deux dispositifs coïncide pour tous les organes. La référence 21 se rapporte à une bande de 5 métal de préférence en cuivre ou en un alliage de cuivre et qui se déplace dans la direction de la flèche C. Cette bande qui, dans le cadre de la présente invention peut avoir une é-paisseur quelconque, adéquate, est supposée avoir dans cet exemple l'épaisseur d'une feuille. La bande 21 est introduite , 10 comme représenté dans les dessins, dans un moyen de pliage cotnpri nant deux roues dentées 22 et 23, engrenant et entraînées par un moteur 2k. Au cours de son passage entre les deux roues, la feuille est ondulée. Elle quitte les deux roues sous la forme 15 d'une bande 25 ondulée dans la direction transversale par rapport à son axe longitudinal. Puis la bande passe dans un moyen de compactage portant,de façon globale, la référence 26„ Le moyen de compactage comprend deux groupes de cylindres d'introduction. Il s'agit des cylindres 27 et 28 entraînés 20 par un moteur 29 et des cylindres 30 et 31 entraînés par un moteur 32. Les moteurs dfentraînement sont prévus pour entraîner leur paire de cylindres respective de façon que la paire de cylindres 30, 31 ait une vitesse périphérique plus faible que la paire de cylindres 27, 28. En conséquence, au cours de 25 son passage entre les deux paires de cylindres, la bande ondulée est soumise à une force de compression continue agissant dans la direction du mouvement. Cette force est due à la différence des vitesses périphériques des deux paires de cylindres» La bande ondulée 25, comprimée longitudinalement, 30 passe du moyen de compactage 26 entre une paire d'organes de guidage 33 et 3k pour aller dans l'intervalle des cylindres d'alimentation 17 et l8, l'organe de guidage 3k présentant une partie coupée 35 qui est traversée par un cylindre applica-teur 36 qui recouvre de décapant les sommets des ondulations 35 de la bande ondulée 25 qui défile. Le décapant 35 est pulvérise sur le cylindre tournant 36 par une buse adéquate 38 comme représenté dans la figure. Le cylindre transfère le décapant à la bande 25. La bande ondulée, recouverte partiellement de décapant quitte les organes de guidage 33 et 3k en étant entraî-ko née par le cylindre d'alimentation 17 qui tourne constammant 71 03980 5 2079270 dans la direction de la flèche D. La bande est guidée par ce cylindre pour arriver en contact avec le profil de base l4 qui passe entre les cylindres 17 et l8. Les sommets décapés des ondulations arrivent en contact avec la soudure fondue du 5 profil de base l4. Le profil de base et la bande ondulée passent alors dans un moyen de serrage 19 qui est essentiellement constitué de deux organes de guidage 39 et kO ayant la forme de boîtes creuses. Les surfaces de guidage de ces organes 39 et 40 sont munies de perforations 4l et 42. 10 On introduit un fluide gazeux tel que de l'air dans les boîtes à travers les buses 43 et 44 et ce fluide rencontre la bande ondulée. Le fluide gazeux refroidit la soudure et l'amène au point de solidification. Au même moment le fluide exerce une force de maintien sur chacune des deux bandes ondulées pour 15 tenir ces bandes fermement appliquées contre les côtés du profil de base. Lorsque la soudure est solidifiée, le profil de base sortant comporte, fixé de façon permanente, un développement de surface, continu, ayant la forme d'au moins une bande métallique ondulée qui est en contact métallique avec le profil de base. 20 Ce profil de base, ainsi muni de ce développement de surface, comme décrit ci-dessus,est alors découpé suivant des longueurs adéquates prédéterminées, à l'aide du dispositif de découpage 20. Ce dispositif 20 ainsi que son moyen d'entraînement peuvent se déplacer, dans la double flèche B, sur une longueur choisie et à une vitesse 25 qui est égale à la vitesse du profil de base, dans la direction d'alimentation du profil de base, au cours de la durée le la coupe. Selon la présente invention, il est également prévu de munir le profil de base d'une soudure sur toute la partie où 30 il faut que la soudure se fasse ou en des points de contact calculés, où arrivera ultérieurement la bande ondulée. En outre, la bande ondulée peut également recevoir de la soudure. Selon une variante de réalisation de l'invention, la bande ondulée peut être fabriquée dans une installation sé-35 parée ou dans une installation qui est directement reliée à celle pour la mise en oeuvre de l'invention décrite ci-dessus. Aini, il est possible de fabriquer la bande et de l'onduler au cours de deux opérations directement liées. Le profilé de base peut également être fabriqué sé-40 parement par un procédé particulier. Il peut toutefois être fa- BAD ORIGINAL 71 03980 6 2079270 briqué dans une installation reliée directement à celle de l'invention» Le profilé utilisé peut être,soit plein, soit creux. Dans ce dernier cas, le profilé peut s'obtenir5par exemple,à l'aide d'une bande métallique. utilisés en tenant compte du profil et de la bande ondulée que l'on peut relier mécaniquement l'un à l'autre de façon adéquate. Le profil de base est réalisé,de préférence,en un alliage de cuivre et notamment de cuivre et de zinc, 10 alors que la bande ondulée, qui peut être en un alliage de cuivre,est réalisée, de préférence ,en un cuivre extrêmement pur qui est métal adéquat. à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté. 15 On pourra au besoin recourir à d'autres modes et à d'autres formes de réalisation,sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 5 De plus, il est important de choisir les métaux Bien entendu, l'invention n'est pas limitée oR1GINAL 71 03980 7 2079270 REVENDICATIONS 1°) Procédé de fabrication de sections d'éléments d'échangeur de chaleur avec bandes d'agrandissement de surface ondulées, fixées sur des supports à paroi mince» procédé carac-5 térisé en ce qu'on amène en synchronisme le support et une bande pré-ondulée dans un poste où la bande est maintenue appliquée contre le support à l'aide d'une veine de fluide gazeux, et on réalise simultanément la fixation mécanique de la bande sur le support, après quoi on réalise le découpage en éléments 10 de longueur déterminée. 2°) Procédé suivant la revendication 1, pour la fabrication en série de sections d'éléments d'échangeurs de chaleur destinés au refroidissement ou au chauffage, tels que pour des moteurs de véhicules, ces échangeurs étant du type 15 comportant un profilé de base, métallique, tubulaire, muni d'un moyen d'agrandissement de sa surface s'étendant longitudinalement et qui est sous la forme d'une bande métallique ondulée transversalement par rapport à l'axe longitudinal, cette bande étant en contact intime de conductibilité de chaleur avec le profil 20 de base, procédé caractérisé en ce qu'avant la fabrication effective des sections d'éléments ou en relation avec celle-ci, on réalise des profils tubulaires à parois relativement minces, de longueur choisie, on les fait avancer de façon connue, en groupes, dans une direction, en même temps on fait avancer une bande 25 de produit extrêmement mince, qui a été ondulée de façon permanente, transversalement par rapport à son axe longitudinal, on guide la bande ondulée pour l'amener en contact avec le profil de base, on dirige un jet de fluide gazeux tel que de l'air contre la bande ondulée pour que les sommets des ondu-30 lations soient maintenus appliqués contre le profil de base et, en même temps, on réalise une liaison métallique permamente entre le profil de base et les sommets, et enfin on découpe le profil de base muni de l'élément de développement de surface, fixé de façon permanente sur sa longueur, suivant des dimensions 35 choisies pour constituer des éléments d'échangeurs de chaleur terminés. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce qu'on réalise la liaison métallique permanente entre la bande métallique ondulée et le profil de base, par une soudure 40 continue,et on utilise le fluide gazeux pour refroidir la jonction BAD ORIGINAL 71 03980 8 .2079270 réalisée entre la bande et le profil de base. 4°) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en » ce qu'on revêt le profilé de base d'une composition de soudure, et on chauffe la soudure pour la faire fondre avant d'amener la 5 bande ondulée en contact avec ce profilé de base. 5°) Procédé selon la revendication 4,* caractérisé en ce que le profilé de base est muni d'une composition de soudure au moins aux endroits de contact prévus avec la bande ondulée qui avance, et cela en même temps que le profilé avance 10 le long de son chemin de déplacement. 6°) Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le profilé de base revêtu de soudures passe dans une zone de chauffage pour fondre la soudure et la maintenir à l'état fondu au moment du contact avec la bande 15 ondulée qui avance. 7°) Procédé selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que directement après le contact de la bande ondulée et du profil de base ainsi que de la soudure prévue sur celui-ci, on presse légèrement la bande ondulée contre le 20 profil de base en dirigeant un fluide gazeux contre la bande , tout en refroidissant la soudure pour réaliser une liaison métallique permanente entre le profil de base et la bande ondulée. 8°) Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on ondule la bande dans une opération qui est 25 directement liée à la fabrication des sections d'éléments d'échangeurs de chaleur. 9°) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on réalise et on ondule la bande au cours d'opérations directement liées à la fabrication des sections d'éléments d'é-30 changeurs de chaleur. 10°) Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on utilise un profilé de base, plein, que l'on fait avancer suivant sa direction longitudinale et que l'on munit de ce moyen d'agrandissement de surface. 35 11°) Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le profilé de base et la bande ondulée comportent des métaux qui peuvent être reliés par une liaison métallique. 12°) Procédé selon la revendication 11 ,caractérisé 40 en ce que le profilé de base comprend un alliage de cuivre et 71 03980 2079270 notamment un alliage de cuivre et de zinc et la bande ondulee comprend un alliage de cuivre et de préférence du cuivre pur 13°) Procédé selon lrune des revendications 1 à 12. caractérisé en ce que la bande ondulée est une feuille de métal 5 ayant une épaisseur de l'ordre de 50-10 tnicrons.de preitieiat de 35 à 15 microns et avantageusement de 25 microns» 14°) Installation pour la mise en oeuvre du procède selon l'une des revendications là 13. du type comportant des moyens d'introduction pour introduire un profilé de base suivant 10 une direction, suivant un certain chemin de déplacement, des moyens d'introduction pour introduire,en même temps que le profilé de base, une bande métallique ondulée et l'amener en contact avec le profilé de base et l'entraîner en mouvement avec celui-ci, installation caractérisée en ce que, dans le 15 parcours de déplacement derrière la bande ondulée, elle comprend une machine soufflante qui dirige un jet de fluide gazeux contre la bande métallique ondulée qui passe de façon à maintenir cette bande en appui et avec une répartition correcte sur la surface du profilé de base, des moyens étant combinés avec la 20 machine soufflante pour réaliser successivement des liaisons métalliques entre le profilé de base et les sommets des ondulations de la bande au cours du passage du profilé de Jase et de la bande sous la machine soufflante. 15°) Installation selon la revendication l4 earae-25 térisée en ce que le moyen permettant d'établir une liaison métallique permanente entre le profilé de base et la bande ondulée comprend une zone de fusion et de chauffage de la composition de soudure prévue sur le profilé de bsise, cette zone étant située dans le chemin de déplacement du profilé de base. 30 en avant de la machine soufflante, ainsi qu'une machine soufflante qui constitue également la zone de refroidissement pour la composition de soudure. l6°) Installation selon l'une des revendications l4 et 15, caractérisée en ce que, derrière le support et la 35 zone de refroidissement combinés, elle comprend une cisaille volante, dont la course est réglable et qui peut se déplacer à la même vitesse que le profil de base, pendant la découpe. 17°) Installation selon l'une des revendications l4 à 16, caractérisée en ce que le moyen pour onduler la bande 40 est monté en liaison avec le moyen d'introduction de la bande ondulée .