Brevet FR2085294A1 — publié le 19711224

' 2085294 I>a présente invention concerne la fabrication des échangeurs de chaleur et, plus particulièrement, des radiateurs utilisés sur des véhicules tant pour le refroidissement de liquides que pour le chauffage de l'habitacle de ces véhicules.» 5 l'invention concerne ceux de ces échangeurs qui comportent un faisceau métallique et des boîtes à eau en résine synthétique thermoplastique• Jusqu'à présent, la liaison collecteur-boîte à eau, dans ceux des appareils qui comportent une boîte à eau en résine syn-10 thétique, est assurée par des moyens mécaniques, notamment des pinces qui font exercer entre chaque boîte à eau et chaque collecteur une pression maintenant écrasé Tin joint souple* l'utilisation de pinces ou moyens analogues augmente le prix de l'appareil car la réalisation de ces pinces nécessite néces-15 sairement des opérations d'usinage et l'utilisation d'une certaine quantité de matière et, en outre, leur mise en place est relativement délicate, ce qui nécessite un personnel spécialisé et tua temps d'ouvrage non négligeable» Selon l'invention, il devient possible de supprimer complè-20 tement lesdites pinces ou moyens analogues et de rendre possible, aussi, une automatisation des opérations de fabrication visant la liaison desdites boîtes à eau en résine thermoplastique et desdits collecteurs» Conformément à l'invention, on fabrique en métal tout 25 d'abord le faisceau d'échangeurs proprement dit comportant les tubes de circulation, les dissipateurs et les collecteurs, ledit faisceau étant soudé, brasé ou collé, puis on dispose sur chacun desdits collecteurs une boîte à eau en fésine synthétique thermoplastique en même temps qu'au moins un joint plastique et, fina-30 lement, on soumet au moins certaines des parties de la boîte à eau à l'action d'une pression statique combinée à celle d'ultrasons provoquant des déformations de ladite boîte à eau dans ses parties voisines de la périphérie du collecteur pour réaliser un joint à encastrement de certaines au moins des parties de ladite 35 périphérie dudit collecteur. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de- la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. 70 12535 2 2085294 La fig. 1 est une coupe-élévation partielle d'un radiateur de refroidissement faisant application de l'invention» La fig« 1 a est une coupe analogue à la fig» 1 montrant la liaison collecteur-boîte à eau après pose définitive de cette . 5 dernière. Les fig. 2 à 6a sont des coupes-élévations respectivement analogues aux fig- 1 et 1a illustrant des vatiantes* Le radiateur représenté comporte, de façon connue en soi, des tubes de circulation 1 pour un liquide à refroidir, ces tubes 10 étant reliés par leurs parois externes à des dissipateurs 2 qui peuvent indifféremment être constitués par des bandes ondulées, comme représenté, ou par des ailettes enfilées sur les tubes 1. Les extrémités des tubes débouchent dans des collecteurs 3 dont un seul est représenté au dessin. L'ensemble tubes 1 - dissipateurs 15 2 et collecteurs 3 constitue le faisceau et cet ensemble, qui est métallique, peut être réalisé de toute façon connue dans la technique, c'est-à-dire notamment avec des tubes 1 en laiton ou acier inoxydable, des dissipateurs 2 en cuivre, acier ou aluminium, des collecteurs 3 en laiton, acier inoxydable^ matière synthétique, 20 etc» Il est possible, aussi, que toutes les pièces soient fabriquées en aluminium et, de même, leur liaison peut être assurée par tous moyens connus, tels que soudure, brasage, collage, etc. Selon l'invention, ôn constitue les boîtes à eau 4 en résine synthétique thermoplastique, ces résines pouvant être constituées 25 par des polyamides, des polypropylènes, des acétates, des polystyrènes ou des polycarbonates ainsi que de nombreuses autres résines* De préférence, cependant, on choisit des résines à module d'élasticité élevée• Dans la réalisation selon la fig. 1, on conforme la boîte à 30 eau de façon qu'elle présente tout autour de sa périphérie un rebord 5 s'étendant au moins en partie au-dessus du bord périphérique du collecteur 3. Le rebord 5 est prolongé par un bord tombé 6 qui délimite un premier épaulement interne 7, destiné à permettre l'emboîtement précis du bord périphérique du collecteur 35 3 et un second épaulement interne 8 disposé dans le même plan vertical que le rebord 5. ^n jonc 9 est prévu pour être emboîté partiellement dans le bord inférieur de la boîte à eau en prenant appui contre 1'épaulement 8* Le jonc 9 peut être continu, c'est-à-dire formé -par un anneau ou être constitué en plusieurs tron-40 çons• Comme le montre le dessin, le jonc 9 présente sur son 70 12535 3 2085294- dessus une nervure mince 10 qui est disposée, ainsi, en regard du collecteur 3. Lorsque la boîte à eau 4 est mise en place sur le collecteur 3 avec interposition d'un jbiïit souple 11," par exemple en élas-5 tomère ou simplement constitué par une colle à base de résine synthétique, il existe entre la nervure 10 et la paroi en regard du collecteur 3 un petit espace comme cela est représenté a la fig. 1 ; de plus, le jonc fait saillie en dessous de la boîte à eau* 10 Pour assurer la fixation définitive de la boîte à eau 4 sur le collecteur 3, on pince ladite boîte à eau et le jonc au moyen de mâchoires 13, 14 conformées de façon correspondante au rebord 5 et audit jonc 9* les mâchoires 13 et 14 sont fortement serrées pour exercer sur le joitc et la boîte à eau une pression de l'ordre de 15 10 à 50 kg/cm2 selon la nature de la résine synthétique constituant tant ladite boîte à eau que ledit jonc* Ensuite, on fait agir sur l'une au moins des mâchoires 13 ou M des ultra-sons, c'est-à-dire que l'une des mâchoires est reliée à un générateur de vibrations vibrant à line fréquence de l'ordre de 20.000 Hz ou plus* 20 Pour faciliter la mise en place, notamment de la mâchoire 14, celle-ci peut être constituée en deux ou plus de deux éléments* Le temps pendant lequel l'une des mâchoires est soumise aux ultra-sens dépend de la nature de la résine synthétique et aussi de la distance séparant les extrémités des deux mâchoires* 0e temps est 25 généralement de l'ordre de 4 à 6 secondes* l'action des ultrasons a, ainsi que cela est connu, pour effet de produire dans les plans de joint du jonc 9 et de la boîte à eau un échauffement provoquant la fusion de la matière synthétique et, paî conséquent, provoquant une soudure qui est favorisée du fait de la pression 30 exercée par lesdites mâchoires 13 et 14» Comme le montre la fig* 1a, en fin d'opération, le jonc 9 fait partie intégrante de la boîte à eau 4 et la nervure 10 est déformée pour constituer une lèvre 10a pinçant le collecteur 3 contre le joint 11* 35 Les fig* 2 et 2à illustrent une lègère variante selon la quelle on conforme le premier épaulement 7a de la boîte à eau pour qu'il formé un logement destiné à contenir un joint m a et aussi pour qu'il forme une nervure 15 dirigée vers le collecteur 3» Dans ce cas, le jonc 9a peut présenter sensiblement une section 40 rectangulaire, " 1Tépâulern'ènt Sa eb&tre lequel il prend appui étant 70 12535 4 « 2085294 prévu, comme précédemment, de façon à ménager un espace entre le collecteur et la nervure 15 et de façon aussi que ledit jonc fasse saillie en dessous du bord extrême de la boîte à eau 4. Comme précédemment et ainsi que le montre la fig» 2a, lorsque 5 le jonc et la boîte à eau ont été soumis à la pression et l'action des ultra-sons par les mâchoires 13, 14, alors le jonc 9a fait partie intégrante de la boîte à eau 4 et la nervure 15 forme une lèvre 15a appliquée sur le collecteur et fermant complètement le logement dans lequel est disposé le joint 7a» 10 Selon la variante des fig» 3 et 3a, la boite à eau 4 forme toujours le rebord 5, mais les épaulements précédemment décrits sont remplacés par une gorge 16 formée tout autour de sa périphérie» Cette gorge sert à la mise en place du bord supérieur d'un jonc 17 présentant sensiblement la forme de la lettre L et 15 délimitant un logement 18 pour la mise en place d'un joint 19» Ainsi que le montre la fig» 3a, lorsque le rebord 5 et le jonc 17 ont été soumis à l'action des mâchoires 13 et 14 exerçant, d'une part, une pression statique, et, d'autre part, transmettant des ultra-sons, alors le jonc 17 est soudé à la boîte à eau 4 dont 20 il fait partie intégrante et en même temps ce jonc est remonté pour que le collecteur 3 prenne appui contre le dessous de la boîte à eau 4, le joint 19 étant alors complètement renfermé dans le logement 18. Une disposition voisine apparaît aux fig» 4 à 4b mais, dans 25 ce cas, la boîte à eau 4 délimite une encoche périphérique interne 20 s'étendant en partie en dessous du rebord 5. 21 désigne un profilé qui peut, par exemple, être fabriqué par extrusion et qui est coupé à la longueur du périmètre du collecteur 3» Ce profilé forme, de préférence sur son dessus, au 30 moins une nervure 22 et il délimite dans son côté latéral un logement 23 destiné à emboîter le bord du collecteur 3 et à contenir un joint, par exemple, une colle ou un joint en élastomère» Comme le montre la fig» 4, la hauteur du profilé- 21 est supérieure à la profondeur de l'encoche 20. 35 La fig» 4b montre que, pour assurer le montage, on met tout d'abord en place le profilé 21 autour du collecteur 3, puis on coiffe l'ensemble par la boîte à eau 4, ce qui assure le maintien du profilé 21 après quoi, comme dans les exemples précédents, on soumet le profilé 21 et la boîte à eau 4 à l'action des mâchoires 70 12535 5 f 2085294 13, 14. L'application des ultra-sons a pour effet de faire fondre progressivement la nervure 22 et la partie d'appui correspondante de la boîte à eau, de sorte qu'en fin de traitement, le profilé est complètement inclus dans l'encoche 2,0 comme cela est repré-5 senté à la fig. 4a* Les fig» 5 et 5a illustrent un développement de l'invention selon lequel la boîte à eau est formée pour délimiter toujours le rebord 5 et pour délimiter une nervure interne périphérique 24 ménageant avec un bord tombé 25 un logement 26 pour un joint 27 10 devant prendre appui sur le collecteur 3. De préférence, le bord tombé 25 présente une paroi externe 28 en forme de chanfrein. Lorsqu'on applique la pression au moyen des mâchoires 13, 14 et que l'on soumet l'une d'elles à l'action d'ultra-sons, alors il a été constaté, de façon surprenante, qu'on obtient une déformation 15 du bord tombé 25 qui est plié en dessous du collecteur 3 pour former un bourrelet 25a comme montré à la fig* 5a, ce bourrelet amenant le collecteur 3 contre la nervure 24 qui est elle-même déformée, de sorte que le logement 26 est réduit et que le joint 27 est pressé fermement contre le bord du collecteur. 20 Dans les modes d'exécution décrits dans ce qui précède, on a considéré que le bord périphérique du collecteur 3 était plan. Toutefois, il est possible aussi que ce collecteur forme soit un bord montant, soit un bord descendant. Dans ce cas, au moment de l'application des ultra-sons, ledit bord montant ou descendant du 25 collecteur pénètre dans la matière soit de la boîte à eau 4, soit du jonc ou autre profilé et on obtient ainsi un ancrage supplémentaire. Les fig* 6 et 6a illustrent encore une autre variante selon laquelle la boîte à eau 4 forme toujours un logement 26 pour un 30 joint 27 devant être serré sur le collecteur 3, ce logement étant délimité dans le dessous plan de ladite boîte à eau# dessous à partir duquel font saillie des ergots 29 dont le dessous est, par exemple, concave* En prévoyant que la mâchoire 14a présente un dessus sensible-35 ment en forme de Oi , alors au moment de l'application des ultrasons et après mise en place des ergots 29 dans des trous 30 du collecteur 3, on obtient que la partie desdits ergots 29 qui se trouve en dessous du collecteur soit déformée à la manière d'une tête de rivet comme cela est représenté en 29_a à la fig* 6. 70 12535 6 ! 2085294 i!ir,veatixon n'est pas limitée aux exemples de réalisation, représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuveat y être apportées sans sortir de son cadre- 70 12535 7 2085294 BBfEKDICATIOHS 1 _ Un procédé de fabrication d'échangeurs de chaleur du genre radiateurs, caractérisé en ce qu'on fabrique, en métal, tout d'abord le faisceau d'échangeurs proprement dit comportant les 5 tubes de circulation, les dissipateurs et les collecteurs, ledit faisceau étant soudé, brasé ou collé, puis en ce qu'on dispose sur chacun desdits collecteurs une boîte à eau en résine synthétique thermoplastique en même temps qu'au moins un joint plastique et en ce que, finalement, on soumet au moins certaines des parties 10 de la boîte à eau à l'action d'une pression statique combinée à celle d'ultra-sons provoquant des déformations de ladite boîte à eau dans ses parties voisines de la périphérie du collecteur pour réaliser un joint à encastrement de certaines au moins des parties de ladite périphérie dudit collecteur. 15 2 - -Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on conforme la boîte à eau pour qu'elle délimite une surface d'appui sur le bord du collecteur, ladite surface s*étendant en dessous d'un rebord périphérique de la boîte à eau formant surface d'appui pour une mâchoire coopérant avec une seconde mâchoire, au 20 moins en partie alignée avec la première et prenant appui contre un élément en résine synthétique thermoplastique s'étendant au moins en partie en regard de la face du collecteur qui est opposée à ladite surface d'appui. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce 25 qu'on prévoit un jonc périphérique encastré dans un logement de la boîte à eau et saillant vers la face du collecteur qui est opposée à celle dirigée vers la surface d'appui délimitée par ladite boîte à eau, ledit jonc étant encastré dans la boîte à eau pour ménager un jeu avec ledit collecteur et la pression sta-30 tique combinée aux ultra-sons étant appliquée audit jonc et à ladite boîte à eau dans leur partie encastrée pour provoquer la déformation tant de la boîte à eau que dudit jonc en annulant complètement ledit jeu et en assurant le serrage d'un joint interposé indifféremment entre ladite boîte à eau et le collecteur 35 ou entre ledit collecteur et ledit jonc. 4 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ménage indifféremment dans la boîte à eau, ou dans le jonc,. un logement périphérique bordé par une nervure qui est déformée contre le collecteur au mornant de l'application de la pression 70 12535 8 2085294 et des ultra-sons, de sorte que le joint est pressé élastique-ment sur ledit collecteur en même temps qu'il est complètement renfermé dans ledit logement» 5 - Procédé suivant la refendication 1, caractérisé en ce 5 que le jonc est fabriqué par extrusion, puis coupé à la longueur du périmètre du collecteur, ledit jonc délimitant une rainure d'encastrement pour le bord périphérique dudit collecteur et pour le logement d'au moins un joint plastique» 6 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'ôn 10 conforme ledit jonc pour qu'il délimite au moins une nervure en contact avec celle des parties de la boîte à eau contre laquelle cette nervure est serrée au moment de l'application de la pression et des ultra-sons» 7 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce 15 qu'on conforme la base de la boîte à eau pour lui faire délimiter un bord tombant à parois externes chanfreinées, ledit bord tombant emboîtant la périphérie du collecteur et les mâchoires appliquant la pression et tiananettarit les uLtia-aces agissant sur ledit bord tombé pour lui faire prendre l'aspect d'un bourrelet encas- 20 trant le collecteur. 8 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on conforme le dessous de la boîte à eau pour qu' elle délimite, d'une part, un logement pour un joint et, d'autre part, des ergots saillant à partir d'une surface d'appui, ledit 25 collecteur étant, par ailleurs, conformé pour délimiter des trous en regard des ergots, lesdits ergots étant engagés dans lesdits trous puis soumis à l'action de la pression et des ultra-sons leur faisant prendre l'aspect d'une tête de rivet. 9 _ Un échangeur constitué par un radiateur comportant un 30 faisceau échangeur métallique et des boîtes; à eau en résine thermoplastique reliées audit collecteur par le procédé suivant l'une des revendications 1 à 3. 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