Brevet FR2464817A1 — publié le 19810320

L'invention concerne un procédé de fabrication de modules alvéolaires comprenant des rangées de canaux paral- lèles dont certaines débouchent sur les parois latérales du module, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. De nombreuses réalisations industrielles mettent en oeuvre des modules alvéolaires comprenant des rangées de canaux parallèles dans lesquels circulent généralement au moins deux fluides différents. On rencontre notamment des modules de ce type dans les échangeurs de chaleur, ainsi que dans les unités d'ultra-filtration. Dans toutes ces réalisations, les fluides circu- lent dans des canaux voisins de très faible section. La _-- séparation de ces fluides lors de leur entrée dans le modu- le et de leur sortie du module est donc difficile à réali- ser. Pratiquement, cette séparation est généralement obte- nue en décalant l'entrée et la sortie de certaines des ran- gées de canaux par rapport aux extrémités du module, de façon à accéder à ces rangées de canaux au travers des parois latérales du module. La fabrication des modules alvéolaires de ce type s'effectue actuellement en plusieurs étapes. La première étape est constituée par la fabrication du module propre- ment dit, notamment par extrusion. Cette première étape est suivie d'une étape d'usinage des extrémités du module réalisée soit mécaniquement, soit par ultrasons, et desti- née à permettre l'accès à certaines des rangées de canaux par des ouvertures ménagées dans les parois latérales externes du module. La fabrication de modules alvéolaires de ce type est donc relativement longue, délicate et coû- teuse. De plus, dans certaines applications particulières, il est souhaitable que l'accès latéral à certaines des ran- gées de canaux ne s'effectue pas au niveau des extrémités du module, mais plutÈt dans une zone relativement éloignée de ses extrémités. L'invention a pour objet un procédé permettant de fabriquer des modules alvéolaires dans lesquels certaines des rangées de canaux débouchent sur les parois latérales du module, soit au niveau des extrémités de ce dernier, soit dans une zone éloignée de ces extrémités, ce procédé étant particulièrement simple, rapide et facile à mettre en oeuvre, puisqu'il ne comprend qu'une seule étape qui se superpose à l'étape d'extrusion dans les procédés de fabri- cation classiques. L'invention a également pour objet un dispositif particulièrement adapté pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans ce but, conformément à l'invention, il est proposé un procédé de fabrication de modules alvéolaires comprenant des rangées de canaux parallèles dont certaines débouchent sur les parois latérales du module, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser le module par extrusion au moyen d'au moins deux systèmes indépendants réalisant cha- cun des rangées de canaux identiques, et à interrompre la mise en oeuvre de l'un des systèmes lorsque les rangées de canaux qu'il réalise doivent déboucher sur les parois laté- rales du module. De préférence, les canaux sont de section carrée ou rectangulaire. Selon une première variante de réalisation de l'invention, chaque système réalise alors par extrusion les parois latérales et transversales des rangées de canaux correspondantes. Selon une deuxième variante de réalisation de l'invention, un premier desdits systèmes réalise par extru- sion les parois transversales des rangées de canaux devant déboucher sur les parois latérales du module, et le second système réalise par extrusion les parois latérales et transversales des autres rangées de canaux. 2 2464817 Conformément à l'invention, il est également pro- posé un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un pre- mier système d'extrusion comportant des premiers moyens d'alimentation en matériau d'extrusion et une première fi- lière complémentaire de la section des rangées de canaux débouchant sur les parois latérales du module, et un second système d'extrusion comportant des seconds moyens d'alimen- tation en matériau d'extrusion et une seconde filière com- plémentaire de la section des autres rangées de canaux, les premiers et les seconds moyens d'alimentation étant comman- dés indépendamment les uns des autres. Selon une autre caractéristique de l'invention, la seconde filière est décalée par rapport à la première filière dans la direction définie par les canaux parallèles du module à réaliser. Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens d'alimentation en matériau d'extru- sion comprennent chacun une presse à piston poussant le matériau d'extrusion au travers de la filière correspon- dante. On décrira maintenant, à titre d'exemple non li- mitatif, un mode de réalisation particulier de l'invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective repré- sentant un module alvéolaire fabriqué conformément au pro- cédé selon la présente invention, et - la figure 2 est une vue schématique représen- tant un dispositif permettant de fabriquer le module alvéo- laire représenté sur la figure 1. Le module alvéolaire représenté sur la figure 1, désigné par la référence générale 10, comprend des rangées 12 de canaux parallèles 14 dans lesquels circule un premier fluide et des rangées 16 de canaux parallèles 18 dans les- quels circule un second fluide. Les canaux 14 et 18 sont rectilignes et parallèles entre eux et ils s'étendent longitudinalement dans le module 10, de façon à déboucher à chacune des extrémités de ce dernier. Les canaux 14 et 18 sont de section carrée (comme l'illustre la figure 1) ou rectangulaire et les dimensions des côtés de ces canaux n'excèdent pas 3mm. En conséquence, la séparation des fluides circulant dans les canaux 14 et 18 au niveau des extrémités du module 10 pose des problèmes qui sont généralement résolus en décalant les extrémités des rangées des canaux 16 par rapport aux rangées de canaux 12, de façon à permettre au fluide circulant dans les ran- gées de canaux 16 d'entrer et de sortir au travers des pa- rois latérales du module 10 alors que le fluide circulant dans les rangées de canaux 12 est introduit et évacué par les extrémités de ce module. Conformément à la présente invention, les décala- ges entre les extrémités des rangées de canaux 12 et 16 sont obtenus directement au cours de l'étape de fabrication par extrusion du module 10, et non plus par des usinages supplémentaires comme c'était le cas jusqu'à présent. Comme l'illustre la figure 2, ce résultat est ob- tenu en fabriquant le module par extrusion au moyen d'un dispositif comprenant deux systèmes d'extrusion indépen- dants 20 et 22 réalisant respectivement les rangées de ca- naux 12 et 16 du module. - Plus précisément, chacun des systèmes 20 et 22 comprend des moyens d'alimentation en matériau d'extrusion indépendants, constitués dans le mode de réalisation repré- senté par deux pistons 24 et 26. Chacun des pistons 24 et 26 fait varier le volume d'une chambre 28, 30 dans chacune des- quelles le matériau d'extrusion est introduit préalablement sous forme de pain de filage. La diminution du volume de chacune des chambres 28 et 30 provoquée par le déplacement du piston 24, 26 chasse le matériau d'extrusion en pâte dans des passages 38, 40 débouchant dans deux filières 42 et 44 respectivement. La filière 42 est destinée à la fabrication par extrusion des rangées de canaux 12, et elle comprend à cet effet autant de parties distinctes que le module à réaliser comprend de rangées de canaux 12. Chaque partie de la fi- lière 42 définit des parois latérales 46 et d'extrémités (non représentées) définissant en section une forme rectan- gulaire dont les dimensions correspondent aux dimensions de chaque rangée de canaux 12 augmentée de l'épaisseur des parois de ces canaux. La filière 42 comprend de plus des masques 48 destinés à réaliser les canaux 14 proprement dits. La filière 44 est décalée par rapport à la filiè- re 42 dans la direction définie par les canaux parallèles du module à réaliser. Elle se compose essentiellement de parois extérieures rectangulaires 50 prolongeant les parois extérieures 46 de la filière 42 qui correspondent aux pa- rois latérales externes du module 10. La filière 44 com- prend également des masques 52 dont les dimensions corres- pondent aux dimensions internes des canaux 18. Selon une première variante de réalisation de l'invention (non représentée), chacune des filières 42 et 44 sert à la fois à réaliser les parois latérales et trans- versales des rangées de canaux 12 et 16 respectivement. A cet effet, l'espacement entre les parois latérales 4G de deux parties de la filière 42 destinées à réaliser deux rangées 12 voisines est supérieur à la largeur des masques 52 de la seconde filière 44 d'une valeur correspondant à l'épaisseur de chacune des parois latérales de la rangée de canaux 16 réalisée par la filière 44 entre ces deux rangées de canaux 12 voisines. Cette variante présente l'inconvé- nient de faire varier l'épaisseur des parois séparant les canaux 14 et 18 voisins, selon que les canaux 18 débouchent ou non sur les parois latérales du module. Pour cette raison, et conformément à une seconde variante de réalisation de l'invention représentée sur la figure 2, la largeur des masques 52 de la seconde filière 44 est de préférence égale à la distance séparant les pa- rois 46 de deux parties de la filière 42 réalisant deux 2464g17 rangées de canaux 12 voisines. Il en résulte que la filière 44 ne réalise que les parois transversales des rangées de canaux 16, c'est-à-dire les parois séparant chacun des ca- naux 18 d'une même rangée. L'épaisseur des parois séparant des canaux 14 et 18 voisins est alors constante à l'in- térieur du module 10. La fabrication du module alvéolaire représentée sur la figure 1 au moyen du dispositif représenté sur la figure 2 s'effectue de la façon suivante. Chacun des systèmes d'extrusion 20 et 22 peut être mis en oeuvre indépendamment l'un de l'autre, de telle sorte que la fabrication du module peut être entreprise par exemple en mettant en oeuvre uniquement le piston 24 du système 20 afin de chasser le matériau pâteux contenu dans la chambre 28 par les passages 38 jusqu'à la filière 42 de façon à réaliser des rangées de canaux 12 séparées les unes des autres d'une distance correspondant à la largeur des canaux 18 dans la variante représentée. La pâte extrudée parvenant au niveau de la filiè- re 44 est suffisamment refroidie pour ne pas fluer au ni- veau de celle-ci, et le piston 26 du second système 22 peut alors être mis en oeuvre afin d'amener par les passages 40 le matériau d'extrusion en pâte contenu dans la chambre 30 vers la filière 44. Cette mise en oeuvre commande la réali- sation des parois transversales des canaux 18 reliant les rangées de canaux 12 voisines et formant ainsi les canaux 18. Bien entendu, si le matériau extrudé par la première filière 42 parvient au niveau de la seconde filière 44 dans un état suffisamment refroidi pour éviter tout fluage de ce matériau, sa température reste cependant suffisamment éle- vée pour que la soudure entre les parois transversales des canaux 18 et les rangées de canaux 12 s'effectue correcte- ment. Conformément à l'invention, lorsque les rangées de canaux 16 doivent déboucher sur les parois latérales du module 10, il suffit d'interrompre la mise en oeuvre du piston 26 du système d'extrusion 22 pour que le matériau en pâte contenu dans la chambre 30 ne soit plus repoussé vers la filière 44 par les passages 40, de telle sorte que seu- les les rangées de canaux 12 continuent à être fabriquées par extrusion au moyen du système 20. Les rangées de canaux 16 ou 12 peuvent ainsi déboucher à tout endroit sur les parois latérales du module. Le matériau d'extrusion utilisé peut être consti- tué par tout matériau d'extrusion classique répondant aux conditions exigées par l'utilisation de la cellule fabri- quée. De préférence, ce matériau comprend des grains d'oxy- de métallique tels que l'alumine, la magnésie, l'oxyde de titane et la silice, qui sont enrobés, par exemple, de liants organiques, de préférence thixotropiques tels que le mélange sérésine-terpinéol. D'autres liants tels que les liants à l'eau, notamment de la famille de la gomme adra- gante, ou que les liants thermoplastiques peuvent également être utilisés. Le matériau peut également être constitué à partir d'un autre corps tel qu'un oxyde mixte, un fluorure et notam- ment un fluorure alcalino-terreux, une poudre métallique ou un polymère organique. Le constituant est mélangé, de manière connue, avec un liant approprié pour que les caractéristiques physiques du mélange soient bien adaptées aux conditions d'extrusion. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exem- ple, mais en couvre toutes les variantes. Ainsi, le dispo- sitif d'extrusion peut comprendre autant de systèmes indé- pendants qu'il existe de types de rangées de canaux paral- lèles différents dans le module à réaliser, et les moyens d'alimentation en matériau d'extrusion ainsi que les filiè- res de chaque système peuvent être modifiés et remplacés par tous autres moyens connus équivalents. Par ailleurs, les rangées de canaux de types dif- férents ne sont pas nécessairement alternées-comme dans le mode de réalisation représenté, et les rangées de canaux qui débouchent à l'extrémité du module par l'une de leurs extrémités peuvent déboucher sur les parois du module par leurs autres extrémités, à condition que la filière de cha- cun des systèmes d'extrusion réalise à la fois les parois latérales et transversales des rangées de canaux correspon- dantes conformément à la première variante de réalisation de l'invention décrite précédemment. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de modules alvéolaires comprenant des rangées de canaux parallèles dont certaines débouchent sur les parois latérales du module, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser le module par extrusion au moyen d'au moins deux systèmes indépendants, réalisant chacun des rangées de canaux identiques, et à interrompre la mise en oeuvre de l'un des systèmes lorsque les rangées de canaux qu'il réalise doivent déboucher sur les parois laté- rales du module. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux sont de section carrée ou rectangu- laire. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque système réalise par extrusion les parois latérales et transversales des rangées de canaux correspon- dantes. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un premier desdits systèmes réalise par extrusion les parois transversales des rangées de canaux devant dé- boucher sur les parois latérales du module, et en ce que le second système réalise par extrusion les parois latérales et transversales des autres rangées de canaux. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce qu'il comprend un premier système d'extru- sion comportant des premiers moyens d'alimentation en maté- riau d'extrusion et une première filière complémentaire de la section des rangées de canaux débouchant sur les parois latérales du module, et un second système d'extrusion com- portant des seconds moyens d'alimentation en matériau d'ex- trusion et une seconde filière complémentaire de la section des autres rangées de canaux, les premiers et les seconds moyens d'alimentation étant commandés indépendamment les uns des autres. 6. Dispositif selon la revendication 5, carac- térisé en ce que la seconde filière est décalée par rapport à la première filière dans la direction définie par les canaux parallèles du module à réaliser. 7. Dispositif selon l'une quelconque des- revendi- cations 5 ou 6, caractérisé en ce que les moyens d'alimen- tation en matériau d'extrusion comprennent chacun une pres- se à piston poussant le matériau d'extrusion au travers de la filière correspondante.