Brevet FR2480654A1 — publié le 19811023

Procédé et appareil pour fabriquer des échangeurs de chaleur, tels que dews radiateurs pour automobile. La présente invention concerne les échangeurs de chaleur et elle a trait à un procédé et un appareil pour leur fabrication. On connait parfaitement bien des échangeurs de chaleur qui comprennent une pluralité de tubes dans une matrice qui commu- nique avec un collecteur supérieur consistant en une enveloppe de collecteur supérieur et une plaque tubulaire, les tubes étant logés dans des ouvertures de la plaque tubulaire et étant fixés à cette dernière. Des radiateurs automobiles ayant cette structure sont courants. On plonge à la main l'enveloppe de réservoir supérieure dans un bain de soudure de manière à former un cordon de soudure autour d'un rebord à l'endroit du bord de ce dernier. L'opération de plongée est une opération délicate et le contrôle de la quantité de soudure utilisée ainsi que de sa répartition est limité et est fonction de l'expérience et de la dextérité de l'opérateur. On dépose ensuite manuellement du flux sur l'enveloppe soit au trempé soit à la brosse et on assemble cette enveloppe à une plaque tubulaire d'un bloc-radiateur, le rebord de l'enveloppe du collecteur étant placé dans un rebord à profil en U de la plaque tubulaire. On bloque ensuite l'ensemble et on le chauffe dans un dispositif à brûleur de manière à faire fondre la soudure de telle sorte qu'elle se répartisse d'elle-même le long du joint entre l'enveloppe et la plaque tubulaire. On refroidit ensuite le radiateur de manière à solidifier la soudure et on cesse d'appliquer la force de blocage. Une automatisation de ce procédé est difficile étant donné qu'il est peu commode d'obtenir de façon sûre un cordon de soudure satis- faisant par trempage automatique du bord du collecteur tout en utilisant une quantité économique de soudure. La présente invention procure un procédé de fabrication d'échangeurs de chaleur comportant une enveloppe de collecteur supérieur et une plaque tubulaire, le joint entre l'enveloppe et ladite plaque tubulaire comprenant un rebord à profil en U qui est formé sur un desdits éléments constitutifs et qui reçoit un rebord formé sur l'autre desdits éléments constitutifs, le procédé susvisé comprenant les opérations consistant à aplatir l'une contre l'autre ladite enveloppe de collecteur et ladite plaque tubulaire à l'endroit desdits rebords, à chauffer lesdits rebords et à ajouter de la soudure audit joint. On comprendra que le terme "soudure" comprend n'importe quel alliage qui peut être ajouté au joint dans un état fondu et qui se solidifie en refroidissant de manière à souder le joint, ce terme n'étant donc pas limité à des soudures tendres et dures. De préférence, le procédé comprend l'opération consistant à aplatir les rebords de manière que la soudure puisse être aspirée le long du joint par une action de capillarité. La soudure peut être ajoutée au joint sous la forme de morceaux qui fondent pendant le chauffage et s'écoulent à l'état liquide le long du joint, ou bien de la soudure fondue peut être ajoutée au joint déjà chauffé. De préférence, le joint comprend des parties qui sont agencées de manière à recevoir et à contenir la soudure avant que celle-ci s'écoule le long du joint. De préférence, le procédé comprend l'opération consistant à distribuer une quantité prédéterminée de flux audit joint. Le flux peut être ajouté au joint à des endroits séparés et s'écouler le long du joint. La présente invention s'étend en outre à un appareil pour fabriquer un échangeur de chaleur, cet appareil comprenant un moyen pour supporter un assemblage d'échangeur de chaleur, un moyen pour aplatir l'un contre l'autre les rebords d'une enveloppe de collecteur supérieur et d'une plaque tubulaire, et un moyen pour chauffer le joint entre lesdits rebords. L'appareil peut comprendre un moyen pour distribuer de la soudure audit joint, de préférence une quantité prédéterminée de soudure soit en morceaux soit sous une forme fondue. De préférence, le moyen d'aplatissement est conçu de manière à aplatir le rebord sur une distance notable de manière à former un joint aplati le long duquel la soudure s'écoule par action capillaire. L'appareil peut être constitué par plusieurs postes o s ont exécuté es des opérations différentes, le moyen de support permettant à l'échangeur de chaleur d'être déplacé entre ces postes. De préférence, le moyen de support comprend un moyen pour propulser l'échangeur de chaleur entre des postes. On va maintenant décrire un mode de réalisation à titre d'exemple en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est un schéma séquentiel d'un procédé selon la présente invention; - la figure 2 est une coupe transversale d'un radiateur tubulaire à ailettes selon la présente invention; - la figure 3 est une vue de côté du radiateur de la figure 2 et les figures 4 et 5 sont des vues en coupe agrandies d'un joint entre le collecteur et la plaque tubulaire du radiateur des figures 2 et 3 avant et après aplatissement, respectivement. La figure 1 montre la séquence d'opérations effectuées dans un procédé selon la présente invention. Ces opérations peuvent être exécutées facilement de façon automatique avec un appareil qui supporte et transporte les éléments constitutifs de radiateur linéairement entre des postes munis de dispositifs servant à exécuter les diverses phases telles qu'une distribution d'une quantité prédéterminée de flux, etc, comme on va le décrire ci-après. Une enveloppe 11 (figures 2 et 3) d'enveloppe de collecteur et un bloc-radiateur 12, comprenant une plaque tubulaire 13 soudée à une pluralité de tubes qui sont destinés à communiquer avec l'espace intérieur du collecteur supérieur du radiateur à l'état fini, sont tout d'abord assemblés. Un rebord 14 (figure 4) s'étendant autour du bord inférieur du collecteur supérieur est logé dans un rebord 15 à profil en U s'étendant autour du bord de la plaque tubulaire. Des morceaux de soudure d'une taille prédéterminée sont ensuite disposés à chaque extrémité du joint, entre l'enveloppe de collecteur supérieur et des prolongements 16 du rebord 15 orientés vers le haut. Les rebords 14 et 15 sont ensuite aplatis de manière que l'espace compris entre ceux-ci se trouve réduit et que le rebord enserre étroitement le rebord 14 de manière à retenir l'enveloppe de collecteur sur la plaque tubulaire, comme on peut le voir sur la figure 5. Ensuite, une quantité prédéterminée de flux liquide est distribuée par des buses (non représentées) dans les parties d'extrémité du joint dont la profondeur est augmentée par les prolongements 16 à l'endroit o les morceaux de soudure sont disposés. Le flux s'écoule alors le long du joint dans le rebord 15 à profil en U. L'ensemble de radiateur avec la soudure et le flux ajouté peut transporter jusqu'à un poste à brûleur une pluralité de jets de gaz enflammés et dirigés sur le joint, comme dans une disposition similaire de brûleurs connus. La soudure fond et, dans son état fondu, s'écoule le long du joint en étant au moins partiellement attirée par l'action capillaire, les forces capillaires étant importantes grâce au f a i b 1 e intervalle compris entre les rebords aplatis. L'application du chauffage est prolongée pendant un temps prédéterminé pour que la soudure pui sse à coup sûr s'écouler autour du joint complet de manière qu'une étanchéité vis-à-vis de l'air et vis-à-vis de l'eau soit créée entre l'enveloppe du collecteur et le bloc-radiateur. Le radiateur est ensuite transporté jusqu' à un poste de refroidissement et est finalement déchargé, comme dans les procédés classiques de fabrication. Par rapport à un procédé de fabrication classique connu jusqu'à présent, il n'est donc pas nécessaire d'exercer une force de blocage entre l'enveloppe du collecteur et le bloc-radiateur pour positionner initialement ces éléments de façon correcte et pour empêcher ensuite leur séparation jusqu'à ce que la soudure se soit solidifiée. Il en est ainsi en raison du fait que, en premier lieu, l'assemblage des rebords ne se trouve pas compromis par la présence d'un cordon de soudure d'épaisseur variable et, en second lieu, l'aplatissement du joint empêche automatiquement une sépa- ration des éléments. De ce fait, on évite également l'endommagement des joints" tubes/plaques tubulaires qui se produit parfois dans le radiateur par suite du blocage. En outre, il n'est plus nécessaire de plonger l'enveloppe du collecteur en vue de recueillir la soudure à l'endroit du jointet la soudure est maintenant appliquée en une quantité prédéterminée et relativement faible du fait que les inter- valles entre les rebords sont plus petits que dans les joints de la technique antérieure. En outre, le fait que la soudure est appliquée après Iàssemblage de l'enveloppe de collecteur et du bloc-radiateur, le rebord 14 est toujours logé de façon correcte dans le rebord 15 tandis que la résistance mécanique finale du joint se trouve accrue à la fois par l'adhérence mécanique des rebords aplatis l'un contre l'autre ainsi que par le volume plus faible de soudure entre ces rebords. L'utilisation de quantités prédéterminées de flux et de soudure permet un minimum de perte et, par conséquent, un avantage du point de vue prix de revient tandis que la normalisation du procédé de fabrication sous-entend une qualité moyenne de produits plus élevée que celle que l'on pouvait obtenir jusqu'à présent. La normalisation permet également l'utilisation d'une quantité de chaleur plus faible ce qui, en outre, réduit le risque d'endommagement des joints"tubes/plaques tubulaires' On peut facilement envisager des variantes de conception telles que l'utilisation d'un brûleur à deux étages qui chauffe tout d'abord les morceaux de soudure puis à la fois les morceaux de soudure presque fondus et le joint complet pour que la soudure s'écoule à coup sûr. En outre, la soudure peut être ajoutée sous une forme fondue à l'aide d'un ajutage pendant que le joint est chauffé. Ici encore, bien que le chauffage par des brûleurs à gaz ait été men- tionné, on peut utiliser d'autres moyens de chauffage tels que, par exemple, des dispositifs de chauffage haute fréquence et à infra- rouge. Alors que l'on considère comme étant commode dans le présent cas de déplacer le radiateur entre des postes pour exécuter les opérations différentes car chaque piè ce de l'appareil peut alors être traitée continuellement, il est, bien entendu,possible de mettre en application en un seul endroit un procédé selon la présente invention. Revendications 1. Procédé pour fabriquer un échangeur de chaleur com- portant une enveloppe de collecteur supérieur et une plaque tubulaire, le joint entre ladite enveloppe et ladite plaque comprenant un rebord à profil en U qui est formé sur l'un desdits éléments constitutifs et dans lequel on place un rebord de l'autre desdits éléments consti- tutifs, caractérisé par le fait que l'on aplatit l'une contre l'autre ladite enveloppe de collecteur et ladite plaque tubulaire à l'endroit desdits rebords, on chauffe lesdits rebords et on ajoute de la soudure audit j oint. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit rebord à profil en U est formé sur ladite plaque tubulaire. 3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que lesdits rebords sont aplatis de manière à permettre à la soudure d'être aspirée le long du joint par une action capillaire. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on ajoute de la soudure au joint sous la forme de morceaux qui fondent dans le joint. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on ajoute de la soudure en fusion au joint. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on ajoute une quantité prédéterminée de soudure au joint. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on ajoute de la soudure à des parties du joint qui sont adaptées pour recevoir et contenir la soudure avant que celle-ci ne s'écoule le long du joint. 8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que lesdites parties adaptées comportent un rebord d'une hauteur augmentée. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'on ajoute une quantité prédéterminée de flux liquide audit joint. 10. Echangeur de chaleur fabriqué à l'aide du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9. 11. appareil pour fabriquer un échangeur de chaleur, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen pour supporter un assemblage d'échangeur de chaleur, un moyen pour aplatir l'un contre l'autre les rebords se trouvant sur une enveloppe de collec- teur supérieur et sur une plaque tubulaire de l'échangeur de chaleur, et un moyen pour chauffer le joint entre ladite enveloppe de collecteur et ladite plaque tubulaire. 12. Appareil suivant la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen pour distribuer la soudure au joint entre l'enveloppe de collecteur supérieur et la plaque tubulaire. 13. Appareil selon la revendication 14, caractérisé par le f ait qu'il comprend un moyen pour distribuer audit joint la soudure en fusion. 14. Appareil selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé par le fait que ledit moyen pour aplatir les rebords est conçu de manière à aplatir lesdits rebords sur la partie principale dudit joint. 15. Appareil selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé par le fait qu'il comprend plusieurs postes auxquels les différentes opérations sont exécutées, ledit moyen de support permettant à un échangeur de chaleur d'être déplacé entre lesdits postes. 16. Appareil selon la revendication 15, caractérisé par le fait que le moyen de support comprend un moyen pour déplacer l'échangeur de chaleur entre lesdits postes.