Brevet FR2354160A1 — publié le 19780106

La présente invention concerne un nouveau procédé de fabrication permettant de réaliser des sous-ensembles en vue de la constitution d'échangeurs de chaleur, notamment de radiateurs de chauffage et éventuellement de refroidissement de fluides liquides. Le procédé de l'invention permet, par sa mise en oeuvre, d'obtenir des sous-ensembles dans le cadre d'une fabrication pouvant s'effectuer en continu et donc à très grande vitesse. De plus, suivant le procédé de l'invention, il devient possible d'utiliser des éléments de très faible épaisseur qui normalement n'ont pas une tenue mécanique suffisante pour pouvoir être manutentionnés dans le cadre d'une fabrication habituelle d'échangeurs de chaleur. De plus, les sous-ensembles réalisés suivant l'invention présentent cette particularité que les organes qui les constituent, qui sont tous très minces et très fragiles, coopèrent entre eux pour assurer la rigidité de l'ensemble réalisé. Conformément au procédé de l'invention, on utilise deux plaques métalliques, de longueur définie, on munit sur un côto lesdites plaques de rubans ondulés s1 étendant dans le sens longitudinal desdites plaques, on forme des demi-tubes dans les plaques, lesdits demi-tubes étant séparés par des plages planes, on assemble deux demi-plaques complémentaires au niveau de leurs plages de façon que les parties en demi-tube qu'elles délimitent correspondent les unes aux autres, on tronçonne des segments du sous-produit réalisé, on empile plusieurs segments les uns avec les autres et on relie les tubes qu'ils délimitent avec des collecteurs. L'invention s'étend aussi à l'édhaqgeur obtenu par le procédé ci-dessus. Suivant cette seconde disposition de l'inven- tion, l'échangeur de chaleur comporte un faisceau constitué par un empilage de sous-ensembles comportant à chaque fois deux plaques délimitant entre elles au moins un tube, lesdites deux plaques étant munies en outre extérieurement de rubans ondulés et les sous-ensembles étant en contact mutuel par les rubans ondulés qu'ils comportent, leurs tubes étant fixés à des collecteurs. 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 annexe. La fig. I est une perspective partielle illustrant une première phase de fabrication de l'échangeur de chaleur de l'invention. La fig. 2 est une perspective illustrant une seconde phase du procédé. La fig. 3 est une perspective illustrant une troisième phase du procédé. La fig. 4 est une perspective illustrant l'échangeur réalisé. La fig. 5 est une perspective analogue à la fig. 2 d'une variante. la fig. 5 est une perspective analogue à la fig. 3 montrant une partie d'un faisceau de radiateur mettant en application la variante de la fig. 5. La fig. 7 est une perspective illustrant une variante de la première phase du procédé. les fig. 8 et 8a sont des coupes transversales schématiques illustrant des caractéristiques du procédé. Dans le procédé selon l'invention, pour la fabrication d'échangeurs de chaleur, on utilise comme éléments primaires des feuilles ou plaques I pouvant indifféremment être fabriquées en cuivre ou ses alliages, en acier inoxydable ou en aluminium et ses alliages. les plaques I présentent de préférence une épaisseur comprise entre 0,1 et 0,6 mm. les plaques 1 sont tout d'abord mises en forme pour délimiter un ou plusieurs demi-tubes 2 qui, dans l'exemple représenté, sont de section semi-circulaire, mais qui peuvent également être d'une autre forme, par exemple de section sensiblement rectangulaire ou trapézoïdale. Deux plaques 1 et la sont ensuite amenées en contact l'une avec l'autre pour que les demi-tubes 2, 2a qu'elles délimitent soient opposés. Les deux plaques sont ensuite fixées entre elles, par exemple par des soudures 3 qui peuvent être exécutées de différentes façons, En effet, les soudures peuvent être des soudures électriques exécutées à la molette, des soudures par haute fréquence ou bien les deux plaques peuvent être réunies par un brasage fort, ou plus simplement collées entre elles. Comme l'illustre la fig. If les plaques I, la assemblées délimitent, entre les tubes qu'elles forment et de part et d'autre de ceux-ci, des lages planes 4. Au moment de la fabrication, la longueur des plaques 1 peut être indéfinie, ce iui permet de former des demi-tubes de façon continue et d'assembler les laques en les raporchant l'une de l'autre tout en les faisant ensuite passer dans un mécanisme qui assure leur réunion. Une autre phase du nroc--dv e l'invention consiste â fabriquer des rubans ondulés 5 destinés à constituer des dissipateurs et a' amener ces rubans ondulés 5 sur les plages 4 des plaques 1 et à fixer les rubans ondulés sur les plages, ce qui peut être exécuté aussi par différents moyens, par exemple par une brasure qui est éventuellement une brasure tendre lorsque les plaques sont réunies entre elles par une brasure dure ou par un simple collage. Il est possible, aussi, que les rubans ondulés 5 soient réunis par une brasure forte lorsque les laques 1 sont reliées par des soudures lectriues ou à haute fréquence. Ce qui est important est que le mode de liaison entre les rubans ondulés 5 et les plaques soit exécuté a une température plus basse que la température mise en oeuvre pour relier les plaques entre elles afin gue la première liaison ne soit tas endo##agé dans le cours de l'exécution de la deuxième liaison. Pour constituer une échanrneur on tronçonne ensuite la longueur désirée, le sous-ensemble obtenu comme à la fig. 2, puis des tronçons A1, a2 ... sont empilés les uns avec les autres comme illustré par la fig. 3. Une op* > ration suivante consiste, comme l'illustre la fig. 4, à mettre en place des collecteurs 6, 6a pour relier les sousensembles empilés w1 A2... les collecteurs délimitent des collets saillants 7 qui forment des amorces de tube entrant dans les tubes formés par les plaques 1 assemblées. 4 la fig. 4, l'échangeur est coupé entre deux plaques assemblées, de sorte qu'on voit en premier plan la plaque li d'un sous-ensemble dans le demi-tube 2 duquel entrent des collets 7 des collecteurs 6, 6a. il est avantageux, ainsi que l'illustre le dessin, que les collets 7 soient tronconiques. La liaison entre les tubes des sous-ensembles et les collecteurs , 6a est avantageusement réa visée par soudure ou brasure, mais peut également être faite par collage ou par interposition d'un joint souple corre cela est bien connu dans la technique. les collecteurs , Sa ont réunis entre ew par des joues 8, 8a et ils sont recouverts finlent par es boîtes à eau 9, 9a. il est avantageux, dans le procédé de l'invention, que les rubans ondulés 5 soient fabriqués en cuivre ou en aluminium et, dans ce cas, leur épaisseur est de référence comprise entre 0,015 et 0,025 mm. les fig. 5 et 6 illustrent une variante suivant laquelle les plaques 11 sont formées pour délimiter des demi-tubes 2, respectivement 2 de section trapézoidale. Dans ce cas, les rubans ondult-s 5 sont fixés directement sur la partie plane des plaques qui délimitent les tubes. Gela permet de réduire sensiblement la largeur des plages 4 prévues entre les tubes et, -,ar conséquent, de constituer des sous-ensembles de profondeur beaucoup plus faible. Comme précédement, les plaques li et 1a sont réunies par leur plage 4 au troyen de soudures 3 ou analogue. il est avantageux, supplémentairement, avant d'assembler les deux plaques 1, 1a,#e disposer dans les tubes qu'elles forment entre elles des perturbateurs 10 qui sont collés aux plaques au moment de leur réunion ou brasés à celle-ci en même teins que les rubans ondulés 5 sont eux-même brasés. Cette disposition permet de renforcer considérablement les tubes pour que ceux-ci puissent supporter éventuellement des pressions internes élevées. La fig. 6 montre que pour constituer un faisceau d'échangeur, on empile comme trécédemment des sous-ensembles A'1, A'2... la suite des opérations pour constituer l'échangeur est la m#me que décrit dans ce qui précède. Une autre variante du procédé est illustrée par les fig. 7, 8 et Sa. Dans cette réalisation, on fixe directement les rubans ondulés 5 sur des plaques 1 de longueur indéfinie. Si l'on désire construire un échangeur dans lequel les tubes sont formés entre des rubans ondulés, alors on laisse libre entre les rubans 5 l'espace correspondant aux tubes 2. i au contraire les rubans 5 doivent être disposés comme dans la réalisation des fig. 5 et 6, alors lesdits rubans laissent libre entre eux l'espace correspondant aux plages 4. Il est possible, aussi, comme illustré aux dessins, que des segments successifs de rubans 5, Sa soient séparés par un intervalle 11, la longueur des segments 5, Sa correspondant à la hauteur des faisceaux d'échangeursà réaliser. Une seconde opération consiste à former les demi-tubes 2, Sa dans les plaques, ce qui peut être réalisé comme illustré par les fig. 8 et Sa en utilisant des jeux de molettes 12, 13, 13a permettant de former en continu par exemple deux plaques 1, la avant que celles-ci soient réunies. Comme 1t~illustre le dessin, les molettes délimitent alors desévidements 14 qui enveloppent les bandes ondulées 5. lorsque deux plaques 1, la sont réunies. (fig. 8bandes molettes 131 peuvent ensuite être utilisées pour assurer la soudure par résistance, de deux plaques, ces molettes comportant alors des parties 13' conductrices de l'électricité et des parties isolantes 13" de façon que la soudure soit effectuée seulement suivant des rubans 3a de faible largeur. les fig. 8 et Sa représentent une réalisation correspondant au mode d'exécution le plus difficile puisque, ea effet il est facile de constater, en considérant la fig. 5, que des molettes pour former les plaques li, 1 et pour effectuer les soudures 3sont de réalisation plus facile puisque alors les rubans ondulés 5 se trouvant sur la partie des plaques qui forme les tubes. Bien que cela ne soit pas représenté il est possible , lorsque les bandes ondulées sont disposées par segments successirs 5, Sa séparés par un intervalle 11, de découper les plaques 1 pour que seules les parties formant les tubes fassent saillie dans les intervalles Il tandis que les parties formant les plages entre les tubes sont éliminées. Cela permet d'engager alors les tubesdans des trous prévus dans les collecteurs 6, 6a qui n'ont plus besoin de comporter des collets 7 tronconiques comme ceux représentés à la fig. 4. Cette réalisation peut être mise en oeuvre aussi bien lorsque les bandes ondulées sont fixées après conformation des tubes qu'avant conformation desdits tubes. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation, représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y tre apportées sans sortir de son cadre. En particulier lorsque les plaques 1, la sont découpées dans les intervalles 1i pour que les tubes fassent saillie au-delà des bandes ondulées 5,il est possible de constituer les collecteurs par des barrettes successives formant des intercalaires entre les jeux successifs de plaques 5, 5desdites barrettes présentant alors dans leurs côtés latéraux des découpes de forme correspondant à celle des tubes. Des barrettes de ce genre sont décrites dans le brevet français No 76 19 611 de la Demanderesse. REVENDICATIONS 1 - procédé de fabrication d'échangeurs de chaleur, caractérisé en ce ou'on utilise deux plaques métalliques de longueur indéfinie, en ce qu'on nunit sur un côté lesdites plaques de rubans onduléS s'étendant dans le sens longitudinal desdites plaques, en ce qu'on forme des demi-tubes dans les plaques, lesdits demi-tubes tant séparés par des plages planes, en ce qu'on assemble deux demi-plaques complémentaires au niveau de leurs plages planes de façon que les parties en demitubes qu'elles délimitent correspondent les unes aux autres, en ce qu'on tronco re des segments du sous-produit ainsi réalisé, en ce qu'on exile plusieurs segments les uns avec les autres et en ce qu'on relie les tubes qu'ils délimitent avec des collecteurs. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on forme les demi-tubes dans les pliques avant de mettre en place et de fixer les bandes ondulées. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on assemble les rubans ondulés sur les plaques avant de les mettre en forme pour délimiter les demi-tubes. 4 - Procédé suivant ltune des revendications 1 à 3, caractérisé en ce sue les rubans ondulés sont fixés sur un coté des plaques, sur la partie de celles-ci délimitant des plages planes. 5 - procédé suivant l'une des revendications I à 3, caracSeri é en ce que les rubans ondulés sont fixés sur une partie des plaques qui délimitent une partie au moins de la paroi des demi-tubes. 6 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on introduit des perturbateurs dans les tubes formés par deux plaques dont les demi-tubes co#ncident. 7 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la fixation des rubans ondulés sur les plaques et la fixation de deux plaques complémentaires entre elles sont effectuées en deux opérations par un procédé d'assemblage thermique, le procédé d'assemblage thermique mis en oeuvre pour effectuer la première opération étant un procédé à plus haute température que celui pour l'exécution de la seconde opération. E procédé suivant l'une des revendications I à 7, caractérisé en ce que l'assemblage des plaques est réalisé indifféremment par soudure électrique, soudure haute fréquence, brasage fort, brasage tendre ou collage. 9 - Echangeur de chaleur pour la mise en oeuvre d procédé suivant l'une des revend-cations à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un faisceau constitue par un er.ff lage de sous-ensembles comportant à chaque fois Reux plaques délimitant entre elles au moins un tube, lesdites deux flaques étant munies, en outre, extérieurement de rubans ondulés et les sous-enser-Ijles tant en contact mutuel par les rubans ondulés qu'ils comportent, leurs tubes étant fixés à des collecteurs. 10 - Echangeur suivant la revendication 9, caractérisé en ce uJe les rubans ondulés sont fixés sur es plages planes que délimitent les sous-ensembles de part et d'autre du ou des tubes qu'elles forment ou sur une paroi plane du tube. I -changeur suivant l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les collecteurs présentent des collets introduits au moins partiellement dans les tubes des sousensembles empilés. 12 - Lchangeur suivant l'une des revendications t et 10, caractérisé en ce que des segments de tube sont formés par les plaques au-delà des bandes ondulés,lesdits segments de tubes étant insérés dans. des collecteurs monobloc ou formés par une succession debarrettes intercalées entre les plaques successives. 13 - changeur suivant l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que les plaques constitutives des tubes sont indifféremment en cuivre, alliage de ce métal, acier inoxydable, aluminium ou alliage de ce métal. 14 - Schangeur suivant l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que les rubans ondulés sont en cuivre, ou en alu inium, lesdites bandes présentant une épaisseur comprise entre 0,015 et 0,025 mm.