Brevet FR2144527A1 — publié le 19730216

La présente invention est relative à la fabrication des échangeurs de chaleur à faisceaux tubulaires du genre de ceux comportant des tubes séparés par des dissipateurs constitués au moyen de bandes ondulées qui sont maintenues entre des joues latérales reliant les côtés latéraux de collecteurs dans lesquels débouchent les extrémités ou pieds des tubes de circulation. Conformément à l'invention, le procédé pour la fabrication d'échangeurs de chaleur comportant des tubes séparés par des dissipateurs en forme de bandes ondulées, lesdits tubes étant engagés dans des collecteurs reliés entre eux par des joues latérales, est caractérisé en ce qu'on fait exercer une pression sur les joues latérales de façon à comprimer les dissipateurs et les tubes s'étendant entre ces joues, en ce qu'on soumet ensuite les dissipateurs à une pression s'exerçant à la fois sur leur bord d'attaque et sur leur bord de fuite, de sorte que l'ensemble de l'échangeur est dégauchi et plané, en ce qu'on dispose, de part et d'autre dudit échangeur, des fils ou rubans s'étendant de l'une à l'autre joue, ces fils ou rubans étant soudés auxdites joues avant que soit libérée la pression qui est exercée sur elles, puis en ce qu'on procède à la soudure de l'ensemble de l'échangeur. Le procédé ci-dessus est mis en oeuvre, selon l'invention, par une installation qui est caractérisée en ce qu'elle comporte des organes d'amenage de fils dévidés de bobines jusqu'à un poste auquel les échangeurs assemblés et non soudés sont euxmêmes amenés par un dispositif d'amenage à mouvement intermittent fonctionnant suivant un cycle répétitif, ledit poste comprenant des mors de serrage des joues de ltéchangeur qui s'y trouve, des plateaux de pressage des dissipateurs de ltéchan- geur et des jeux d'électrodes disposées en regard des fils amenés de part et d'autre des bords d'attaque et de fuite des dissipateurs, lesdites électrodes étant placées en alignement avec les bords latéraux des joues dudit échangeur et étant supportées par des vérins mobiles déplacés en relation de temps avec les mors de serrage des joues et les plateaux de pressage des dissipateurs. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La fig. i est une élévation, en partie schématique, d'un faisceau d'échangeur de chaleur réalisé conformément au procédé de l'invention. La fig. 2 est un schéma illustrant les différentes phases du procédé de l'installation de fabrication de l'invention. La fig. 3 est un plan, à plus grande échelle, d'une partie de l'installation de la fig. 2. La fig. 4 est une coupe-élévation longitudinale vue suivant la ligne IV-IV de la fig. 3. La fig. 5 est une coupe schématique vue suivant la ligne V-V de la fig. 4. La fig. 6 est une coupe schématique d'une autre partie de l'installation de la fig. 1. La fig. 1 montre un échangeur de chaleur, désigné dans son ensemble par A et comportant des tubes 1 entre lesquels sont disposés des dissipateurs 2 en forme de bandes ondulées serrées entre les tubes i dont les extrémités sont engagées dans des collecteurs 3 et 4 recouverts par des boites à eau 5 et 6. Latéralement, lséchangeur est bordé par des joues 7 et 8. En fin d'assemblage des tubes, dissipateurs et collecteurs cidessus, les joues 7 et 8 sont mises en place et fixées aux collecteurs 3 et 4 par des points de soudure électrique de façon que ces différentes pièces assemblées soient maintenues entre elles dans une position relative approximative devant être ensuite parfaite avant que lesdites pièces ci-dessus soient soudées ou brasées entre elles pour constituer un ensemble monobloc sur lequel les boites à eau 5 et 6 sont finalement mises en place, puis ultérieurement soudées. Etant donné que les dissipateurs 2 présentent une certaine élasticité et que les joues 7 et 8 sont reliées aux collecteurs 3 et 4 seulement à leurs extrémités par les points de soudure électrique, lesdites joues ont tendance à présenter une forme bombée, comme cela est schématisé en 8a en traits mixtes à la droite de la fig. 1. L'appareil terminé devant présenter des joues 7, 8 parfaitement planes, ce défaut doit être corrigé en même temps que les différences de positions éventuelles occupées par les dissi pateurs 2 et, en outre, l'ensemble de l'échangeur doit, le cas échéant, être dégauchi pour que toutes ses parties se présentent dans une position parfaite au moment où la soudure est effectuée. Selon l'invention et comme le montre la fig. 1, on dévide, à partir de bobines 10, par exemple quatre fils Il et lia (fig. 5), les fils 11 étant destinés à être placés d'un côté de l'échangeur A, tandis que les fils lia sont destinés à Outre placés de l'autre côté de cet échangeur. Les fils dévidés des bobines 10 sont amenés à passer dans des guides 12, par exemple constitués par des galets, ainsi que le montre la fig. 4, pour que ces fils soient appliqués sur les faces avant et arrière de l'échangeur ainsi que sur les joues 7 et 8, comme cela apparatt à la fig. 1. Par exemple, les fils il, lia peuvent être en acier. Les échangeurs, qui viennent d'être assemblés, sont mis en place à un poste de chargement 13 comportant un plateau 14 sur lequel passent les fils lia, comme le montre la fig. 4, éventuellement dans des rainures dudit plateau pour ne pas gêner le glissement des échangeurs. Les échangeurs peuvent être posés manuellement ou au moyen d'un organe de chargement figuré en 15 à la fig. 2 qui les amène sur le plateau 14 en les prenant à l'extrémité d'un transporteur 16. Tant ce transporteur que l'organe de chargement 15 pouvant être constitués de nombreuses façons banales dans la technique, ils n'ont pas à être décrits en détail. De part et d'autre du plateau 14, sont disposés deux drageoirs 17, 18 qui sont supportés par un mécanisme d'entraine- ment, non représenté, leur faisant effectuer un cycle répétitif comportant une course de fermeture a, une course de transfert b, une course de dégagement c et une course de retour d, ces différentes courses figurant un rectangle. Des mécanismes pour commander de cette façon les drageoirs 17, 18 peuvent être des mécanismes à pantographe ou à commande par croix de Malte, ou d'autres mécanismes encore de réalisation banale dans la technique. Les drageoirs 17, 18 sont conformés pour délimiter des encoches 17a, 18a assurant le centrage de l'échangeur A par rapport aux fils 11, 11a lorsque lesdits drageoirs effectuent leur course de fermeture a. On voit, à la fig. 3, que l'échangeur A est placé de façon que ses collecteurs 3 et 4 soient emprisonnés dans les encoches 17a, 18a. Le mouvement des drageoirs, lorsqu'ils effectuent leur course de transfert b, est synchronisé à celui de l'avance des fils 11 et lia, cette synchronisation étant assurée par exemple comme décrit dans ce qui suit. Immédiatement après les drageoirs 17, 18, sont disposés deux jeux de mors 19 et 19a qui sont montés sur un mécanisme analogue à celui de commande des drageoirs 17, 18, de sorte que lesdits mors 19 et 19a décrivent le même cycle de mouvement a', b', c', et d', le mouvement des mors étant synchronisé avec celui des drageoirs, ce qui peut être obtenu en les faisant déplacer par le même ensemble moteur. Comme cela ressort de ce qui précède, lorsque l'échangeur A est saisi par les drageoirs 17, 18 effectuant leur course a, il centre convenablement l'échangeur A par rapport aux fils 11 et lia. Pendant leur course de retrait c, un nouvel échangeur A est mis en place et cet échangeur est pris en charge par les drageoirs lorsqu'ils effectuent une nouvelle course a. Simultanément, les jeux de mors 19, 19a effectuent leur course a' et saisissent donc l'échangeur Ai qui est amené pendant la course b' à la position A2. Les mors 19, 19a présentent des parties de serrage 20 qui exercent une pression sur les joues 7, 8 de l'échangeur, de façon que ces joues soient amenées dans une position pour laquelle elles sont rigoureusement parallèles en comprimant suffisamment les dissipateurs 2. L'échangeur dans la position A2 est amené en relation avec des plaques de serrage 21, 22 (fig. 4) commandées par des vérins 23, 24, ces plaques assurant le planage de l'échangeur, ctest-à-dire qu'il est dégauchi en méme temps que les bords d'attaque et de fuite des dissipateurs 2 sont amenés ainsi dans deux plans parfaitement parallèles. Les différentes parties de l'échangeur occupent, de cette façon, une position rigoureusement convenable. De part et d'autre des plaques de serrage 21 et 22, sont prévus des jeux d'électrodes 24 dont le nombre correspond au nombre de fils 11, lia. Dans l'exemple considéré, pour lequel il existe quatre fils 11 et 11a, le nombre d'électrodes 24 est donc de huit.Ces électrodes sont déplaçables verticalement par des vérins de manoeuvre 25 et elles sont reliées à un poste de soudure qui délivre un courant de soudage lorsque les électrodes 24 pressent les fils 11 et 11a sur les bords latéraux des joues 7, 8 maintenues entre les mors 20. Les fils 11, 11a sont ainsi soudés électriquement aux joues et sont parfaitement rendus solidaires de l'échangeur à partir du moment où ils occupent la position A2. Le mouvement des électrodes 24 et des plaques de pressage 21, 22 est évidemment convenablement synchronisé pour libérer l'échangeur A2 avant le début d'une nouvelle course c' des jeux de mors 19, 19a qui libèrent ledit échangeur A2. Pour déplacer ensuite l'échangeur A2 et l'amener à la position AD, on prévoit, comme le montre la fig. 6, des butées d'entrainement 26 portées par un câble ou une chaine 27 et guidées sur certains tronçons au moins dans des glissières 28. Les butées d'entrainement 26 prennent appui contre l'une des joues de l'échangeur, en l'occurrence la joue 7, pour assurer l'avance d'un pas, par exemple entre la position A2 et A3 de l'échangeur. L'entrainement du câble ou de la chaine 27 est avantageusement assuré par le même ensemble moteur que celui qui entre les drageoirs 17, 18 et les mors 19, 19a, de sorte que l'amplitude du mouvement d'avance provoqué par les bu tées d'entrainement 26 est la même que celle de la longueur de la course b des drageoirs, ou b' des mors.Etant donné que les fils 11, lla sont à ce moment soudés à l'échangeur A2, on voit que ltentrainement desdits fils lia a la même amplitude que celle de l'avance des échangeurs, ce qui assure la synchronisation dont il est question plus haut. A la position A3, l'échangeur repose sur un plateau 29 qui se trouve devant l'embouchure de guides 30 visibles aux fig. 3 à 5. Ces guides, ainsi que le montre la fig. 5, sont, par exemple, de simples cornières prenant appui contre les angles des joues de l'dchangeur qui est donc, de ce fait, protégé de toute déformation tendant à le gauchir, ces joues étant, par ailleurs, maintenues de façon rigoureusement parallèle par les fils 11 et lia qui y sont soudés. Les guides 30 conduisent les échangeurs au fur et à mesure de leur avance dans un bac de fluxage 31 dans lequel ils passent et à la sortie duquel sont prévus des dispositifs habi tuels d'égouttage et, éventuellement, de soufflage, comme cela est schématisé en 32. Certaines parties au moins des pièces de l'échangeur ayant été recouvertes de soudure dès avant leur assemblage, lesdits échangeurs sont conduits toujours par les guides et alors qu'ils sont toujours entraînés par les fils 11, ila dans un four 33 faisant fondre ladite soudure. Le four est normalement suivi par une cavité de refroidissement 34, de sorte qu'à la sortie de celle-ci les échangeurs, amenés à la position A4 (fig. 2), sont complètement soudés et, par conséquent, constituent un ensemble monobloc qui est devenu indéformable. Les guides 30 sont conformés à la sortie de la cavité de refroidissement 34, ainsi que cela est schématisé en 30a, de façon à faire pivoter les échangeurs au fur et à mesure de leur avance pour les amener en position verticale, c'est-à-dire que les échangeurs sont tournés d'un quart de tour. Dans cette position, celui des collecteurs 3 ou 4, qui se trouve à la partie supérieure, est amené en dessous d'un dispositif 35 projetant la soudure à l'intérieur dudit collecteur, c'est-à-dire réalisant un shoopage de celui-ci. A la sortie du dispositif de shoopage 35, les échangeurs passent dans un four 36 suivi d'une cavité de refroidissement 37 faisant fondre la soudure qui vient d'être déposée, de sorte que la soudure des pieds des tubes 1 est assurée à l'intérieur du collecteur venant d'être shoopé. Les guides font ensuite tourner de nouveau les échangeurs, par exemple en 30b, c'est-à-dire en aval du four 36 d'un demitour, cette rotation s'effectuant avantageusement dans le sens opposé à la précédente afin que les fils il ne soient, à chaque fois, torsadés que pour une rotation de 900 des échangeurs. Après cette nouvelle rotation, c'est le second collecteur 4 ou 3 qui se trouve à la position haute, l'échangeur étant toujours vertical. Il est ainsi amené dans un second dispositif de shoopage 35a suivi par un four 36a et une capacité de refroidissement 37a, ce qui fait que l'autre extrémité des pieds de tubes est soudée dans le second collecteur. A la sortie de la cavité de refroidissement 37a, une boite à eau, par exemple la boite à eau 5, est mise en place sur celui des collecteurs qui se trouve à la partie supérieure. Cette mise en place peut être effectuée manuellement ou être mécani suée, ce qui ne diffère pas au sens de l'invention. La boite à eau est munie d'une quantité de soudure convenable, de sorte qu'elle est soudée au collecteur lorsqu'elle passe, ensuite, dans un four 38 qui peut, par exemple, être un four à rayonnement infrarouge. A la sortie du four 38, les guides font de nouveau tourner d'un demi-tour les échangeurs comme cela est figuré en 30, de sorte que c'est le second collecteur qui est amené à la position supérieure pour permettre la mise en place de la seconde boite à eau 6, les échangeurs passant ensuite dans un autre four de soudage 38a identique au four 38 qui assure, par conséquent, la soudure de la seconde boite à eau. Finalement, les guides 30 dont de nouveau tourner en 30d les échangeurs, mais seulement d'un quart de tour pour les ramener dans leur position initiale pour laquelle ils sont disposés horizontalement. Au fur et à mesure de l'avance, les échangeurs sont alors amenés à un poste de sciage 39 constitué de façon analogue au poste de planage décrit ci-dessus en référence aut fig. 3 et 4, ce poste de sciage comportant des drageoirs 40 réalisés comme ceux de la fig. 3 et fonctionnant de la même façon, de manière que les échangeurs amenés à la position Â5, c'est-à-dire au poste 39, soient maintenus par les drageoirs 40 lorsque sont descendues des scies ou cisailles 41 déplacées par des vérins 42. Les fils 11 et lia sont, de cette manière, coupés juste au niveau des joues de l'échangeur. A la fin de l'opération de coupe, les drageoirs 40 amènent l'échangeur qui est maintenant libéré des fils 11, 11a à une goulotte de déchargement 43. Le procédé de l'invention trouve une application préférée dans la réalisation d'échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles et, plus particulièrement, dans la réalisation de radiateurs de refroidissement pour moteurs. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation, représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y etre apportées sans sortir de son cadre. En particulier, les fils 11, 11a peuvent être remplacés par des baguettes, rubans ou autres organes allongés analogues. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la fabrication d' échangeurs de chaleur comportant des tubes séparés par des dissipatours en forte du bandes ondulées, leadits tubes étant engagés dans des collecteurs reliés entre eux par des joues latérales, dans lequel on fait exercer une pression sur les joues latérales de façon à comprimer les dissipateurs et les tubes s'étendant entre ces joues pour fixer entre elles des tiges de liaison, caractérisé en ce qu'on soumet les dissipateurs à une pression #'exerçant à la fois sur leur bord d'attaque et sur leur bord de fuite, de sorte que l'ensemble de l'échangeur est dégauchi et plané, en ce qu'on dispose de part et d'autre dudit échangeur des fils ou rubans dévi- dés de bobines pour s'étendre de l'une à l'autre ;joue, ces fils ou rubans étant soudés auxdites joues avant que soit libérée la pression qui est exercée sur elles, en ce qu'on procédé à la soudure de l'ensemble des échangeurs, puis en ce qu'on coupe les fils ou rubans reliant les échangeurs au niveau de leurs joues respectives. 2 - Prcédé pour la fabrication d'échangeurs de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits échangeurs sont maintenus relies entre eux par les fils de jonction de leurs joues pendant toutes les opérations de travail auxquel- les ils sont soumis, de sorte que les fils reliant deux échan geurs successifs assurent leur maintien à distance convenable et forment éléments de traction pour le déplacement desdits échan- geurs. 3 - Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comporte des organes d'assemblage de fils dévidés de bobines jusqu'à un poste auquel les échangeurs assemblés et non soudés sont sux-mames amenés par un dispositif d'amenage à mouvement intermittent fonctionnant suivant un cycle répétitif, ledit poste comprenant des mors de serrage des joues de 11 échangeur qui s'y trouve, des plateaux de pressage des dissipateurs de l'échangeur et des jeux d'électrodes disposés en regard des fils amenés de part et d'au tre des bords d'attaque et de fuite des dissipateurs lesdites électrodes étant placées en alignement avec les bords latéraux des joues dudit échangeur et étant supportées par des vérins mobiles déplacés en relations de temps avec les mors de serrage des joues et les plateaux de pressage des dissipateurs. 4 - Installation suivant la revendication 3, caractérisése en ce qu'elle comporte, en aval du poste auquel les fils sont soudés aux joues, des butée d'entra#nement déplacées axialement dans un mouvement intei,nittent de meme amplitude que le mouvc#.#nt des organes d'amenage des échangeurs assemblés Jusqu'au poste de soudure des fils sur les joues, lesdites butés prenant appui contre les échangeurs sur lesquels les fils ont été soudés, de sorte que l'avance des fils pour leur amenage au poste provoo#ant leur soudure est assurée par l'avance des échangeurs au moyen deedites butées d'avance. 5 - Installation suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce qu'elle comporte, supplémentairement, à la sortie du poste de soudure des fils sur les joues, des guides pour les échangeurs reliés auxdits fils, lesdits guides menant un un fois de soudage. 6 - Instaflation suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que les guides sont constitués par des glissires maintenant l'échangeur à es quatre angles, de sorte qu'il est empêché d'autre gauchi jusqu'après exécution de La soudure dans le poste de soudage auquel il est amené. 7 - Installation suivant l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que les guides conduisent les échangeurs succe- elfe, reliés entre eux à intervalles réguliers par les fils soudés à leurs joues, à travers un poste de fluxage avant leur entrée dans le four de soudage. 8 - Installation suivant l'une des revendicatons 3 à 7, caractérisée en ce que les moyens d'amenage des échangeurs assemblés jusqu'au poste assurant la soudure des fils sur les joues comportent des drageoirs encochés entraînés dans un mouvement cyclique comportant une course au cours de laquelle deux drageoirs opposés sont amenés de part et d'autre d'un échangeur pour enserrer les collecteurs dé celui-ci, une course au cours de laquelle l'échangeur est amené entre les fils dévidés des bobines, une course d'écartement et une course de retour, lesdites courses s'effectuant suivant un mouvement rectangulaire. 9 - Installation suivant l'une des revendications 3 à 8, caractérisée en ce que les more de serrage des joues comprimant celles-ci, pour les amener dans une position pour laquelle elles sont rigoureusement parallèles5 sont commandos par un mécanisme d'avance cyclique effectuant les mêmes courses que les drageoirs, de sorte que ce sont les mors de serrage qui amènent l'échangeur au poste de soudage des fils dévidés des bobines0 10 - Installation suivant l'une des revendications 3 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte, supplémentairement, à la sortie du four de soudage des guides faisant pivoter successive- ment les échangeurs une première fois d'un quart de tour en temps que les fils qui,les reliant,tont torsades d'une même mesure, de sorte que les échangeurs sont disposés verticalement pour astre amenas successivement sous un dispositif de distribution de soudure dans le collecteur placé à la partie haute, puis dans un four de soudage des tubes dans le collecteur, lesdits guides provoquant ensuite un second retournement d'un demi-tour pour amener le second collecteur à un autre dispositif de distribrution de soudure et à un autre four de soudage, les guides conduisant ensuite les échangeurs à un mécanisme de pose d'une première balte à eau suivi d'un four de soudage de cette première boute à eau, après quoi les guides provoquent le retournement suivant ua demi-tour des faisceaux amenés à un second mécanisme de pose de. la deuxième boute à eau suivid'un second four de soudage précédant un dernier poste de retournement faisant pivoter les échangeurs d'un quart de tour pour les ramener à leur poste tion initiale avant leur passage à un poste de coupe des fils qui les relient. 11 - Installation suivant l'une des revendications 3 à 10, caractérisée en ce que les guides sont constitués pour que les retournements successifs soient effectués en sens opposé, de sorte que les fila reliant les échangeurs sont #orsadésd'une mesure n'excédant pas 900.