Brevet FR2491362A1 — publié le 19820409

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'échangeurs de chaleur en tales d'aluminium ou d'alliages d'aluminium, principalement en vue d'une utilisation comme radiateurs de véhicules. La fonction des différents systèmes de refroidissement consiste à évacuer de l'environnement d'un système de génération de chaleur (par exemple la chambre de combustion de moteurs)la chaleur en excès, entre autres pour permettre aux éléments et lubrifiants du moteur de rester à un niveau constant d'état d'é- chauffement, et ainsi obtenir une température des composants soumis à la sollicitation thermique qui est optimale en ce qui concerne la rentabilité, l'énergé- tique et la résistance à l'usure. Le matériau de base des échangeurs de chaleur ou des radiateurs de véhicules a été pendant longtemps le cuivre, Ces derniers temps, une évolution s'est manifestée dans deux directions : d'une part, on a cherché à augmenter la quantité de chaleur absorbée par le volume unitaire du radiateur, par exemple en augmentant les surfaces d'échange de chaleur et d'autre part on a cherché, en vue d'économiser l'énergie ou de protéger l'environnement, à réduire le poids des véhicules en utilisant des radiateurs en aluminium de plus faible poids. L'aluminium est notamment plus léger et moins cofteux que le cuivre et en meme temps il est plus léger et d'une meilleure conductibilité thermique que l'acier. L'élargissement du domaine d'utilisation de l'aluminium a commencé seulement ces derniers temps pour les échangeurs de chaleur de l'industrie automobile, bien qu'on ait utilisé dans des avions, déjà après la seconde guerre mondiale, des structures en métaux légers en vue de réduire le poids. Ces systèmes de refroidissement n'ont cependant pas pu, pour des véhicules routiers, être de mEme valeur que les structures fabriquées en cuivre, cela étant principalement imputable à des raisons technologiques, par exemple au fait que l'aluminium ne peut pas titre brasé.Enfin, les systèmes de refroidissement en aluminium utilisés dans les véhicules sur voies ferrées ont été également appliqués aux véhicules routiers Dans ces structures analogues aux radiateurs fabriqués en cuivre, le collecteur d'eau inférieur et le collecteur d'eau supe rieur sont reliés par des tubes de raccordement, appelés des tubes d'eau. Les collecteurs d'eau peuvent titre fabriqués en aluminium ou en matières plastiques. Les tubes d'eau en aluminium assurant la liaison des collecteurs peuvent, d'après l'état actuel de la technique, Etre fabriqués par les procédés suivants : - par laminage de deux bandes d'aluminium l'une contre l'autre puis par formage des tubes deau par inJection d'eau sous pression - par emboutissage puis par étirage à partir d'un tube d'aluminium ; - à partir d'une bande par pliage. Parmi les solutions précitées, le formage des tubes d'eau par injection d'eau sous pression présente l'inconvénient qu'ensuite l'eau doit btre éliminée des tubes par vaporisation et que, dans le cas de tubes d'eau de différentes sections, on doit utiliser des outils auxiliaires coûteux La fabrication des tubes d'eau par pliage d'une bande est très coûteuse et le procédé cité en second est également assez compliqué. Les ailettes augmentant la surface de radia teur sont fixées sur les tubes d'eau ainsi fabriqués par liaison mécanique ou par brasage. La présente invention a pour but de fournir un procédé qui simplifie et accélère la fabrication d'échangeurs de chaleur en tôles d'aluminium ou d'alliages d'aluminium et qui permettent ainsi une fabrication en série de bon rendement et peu coûteuse. L'invention est basée sur le fait que les différents éléments de l'échangeur de chaleur peuvent titre fabriqués également à partirde deux pièces placées l'une en regard de l'autre, dans le cas où la liaison des deux pièces peut être réalisée par un procédé rapide et peu coûteux. Ce processus d'assemblage est applicable principalement grâce aux nouvelles possibilités de brasage de l'aluminium ainsi que grâce à l'apparition de nouveaux adhésifs. Le problème posé est résolu selon l'inven- tion en ce qu'on forme par emboutissage dans la tôle d'aluminium ou d'alliage d'aluminium, servant de matériau de base dans l'échangeur de chaleur, un collecteur inférieur de liquide et un collecteur supérieur de liquide ainsi qu'au moins une cavité unitaire formant une canalisation de liaison assurant leur jonction, en ce qu'on place deux pièces embouties ainslprofilées avec leurs portions creuses l'une en regard de l'autre, en ce qu'on les relie ensemble par une liaison étanche inséparable de façon à former un élément d'échangeur de chaleur et en ce qu'on fixe les différents éléments d'échangeur de chaleur l'un avec l'autre, le long des surfaces latérales de leurs collecteurs de liquide, également par une liaison étanche inséparable. Les pièces embouties formant les différents éléments de l'échangeur de chaleur sont, conformément à la présente invention, avantageusement reliées entre elles par brasage mais la liaison de cas pièces embouties peut le cas échéant entre également réalisée par collage. Conformément à un mode avantageux de réalisée tion de l'invention, les surfaces des tubes de liaison sont pourvues, lors de l'emboutissage, de nervures augmentant leur surface. Conformément à un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, deux pièces embouties de m#me forme sont placées l'une contre l'autre avec leurs portions creuses en regard, mais cependant, cas pièces sont fi xêes dans une position de décalage angulaire relatif de 1800. Cette solution est adoptée par exemple quand la surface des tuyaux décrit une ligne ondulée. Les éléments d'échangeur de chaleur décrits ci-dessus sont collés ensemble conformément à la prda sente invention. On peut également adopter une solution dans laquelle la liaison des él#ents de l!échan- geur de chaleur est réalisée en utilisant une brasure présentant un point de fusion qui diffère de celui de la brasure utilisée pour l'assemblage des pièces embouties. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux dessins annexés dans lesquels: La Figure 1 est une vue latérale d'une pièce emboutie formant la moitié d'un élément d'echan- geur de chaleur fabriqué selon l'invention ; La Figure 2 représente une portion de la partie supérieure d'un échangeur de chaleur selon l'invention qui est constitué de trois éléments reliés entre eux ; La Figure 3 est une vue en plan de la structure représentée sur la Figure 2. Comme le montre la Figure 1, dans l'élément d'échangeur de chaleur fabriqué conformément à la présente invention, le collecteur supérieur de liquide 1 et le collecteur inférieur de liquide 2 forment avec la canalisation de liaison 3 assurant la jonction des collecteurs une cavité unitaire qui est formée en une seule opération d'emboutissage d'une tôle d'aluminium ou d'alliage d'aluminium ou bien d'une bande d'aluminium. Des ailettes 4 sont formées à partir des bords non emboutis de la tôle. La pièce emboutie ainsi profilée est assemblée par brasage, le long des surfaces des ailettes 4, avec une autre pièce emboutie d'une forme semblable, à savoir avantageusement de manière que les deux pièces embouties viennent se placer l'une contre l'autre avec leurs portions creuses en regard dans une position de décalage angulaire relatif de 1800.De cette manière, on fabrique des éléments d'é- changeur de chaleur 5 qui ont une surface de refroidissement accrue et qui comportent des canalisations de liaison 3 de profil ondulé et, respectivement sur le côté supérieur et sur le côté inférieur, un collecteur de liquide, comme le montre la Figure 2. Les canalisations de liaison 3 peuvent également être rectilignes. Les éléments d'échangeur de chaleur 5 rangés l'un à côté de l'autre et fabriqués de la manière décrite ci-dessus formant l'échangeur de chaleur final. Les différents éléments 5 de l'échangeur de chaleur sont reliés entre eux, le long des surfaces latérales 6 des collecteurs de liquides 1, 2 avantageusement par collage, et éventuellement par brasage. Les collecteurs inférieur et supérieur des différents éléments 5 de l'échangeur de chaleur sont pourvus, sur leurs deux surfaces latérales 5, d'orifices permettant l'écoulement du liquide de refroidissement 7 dans les éléments 5 de l'échangeur de chaleur. Sur la Figure 3, on a désigné par 8 la direction d'écoulement de l'air passant au travers des éléments de l'échangeur de chaleur. Les tubulures d'entrée et de sortie ou bien d'autres tubulures de raccordement peuvent avantageu sement être fixées par collage, ou éventuellement par brasage, sur une surface latérale des éléments de l'échangeur de chaleur. Les échangeurs de chaleur ainsi agencés peuvent être déjà assemblés avec l'en- cadrement de typa connu pour pouvoir etre fixés comme radiateur dans la partie correspondante d'lm véhicule automobile. Le grand avantage d'un échangeur de chaleur agencé de cette manière consiste - à la différence des solutions connues - dans l'économie de maind'oeuvre et dans la possibilité d'automatisation de la production. Egalement, son rendement est amélioré car il ne se produit aucune perte dans les zones de Jonction des ailettes et des tubes de liaison. Les échangeurs de chaleur fabriqués conformément à la présente invention peuvent être utilisés, en dehors de l'industrie automobile, par exemple pour le refroidissement des voitures de tourisme, des camions, des autobus, des véhicules sur voies ferrées, des véhicules agricoles, pour le refroidissement de l'huile des transformetteurs électriques, de dispositifs de congélation pour meubles frigorifiques, de calorifères et dans de nombreuses autres applications. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'échangeurs de chaleur constitués à partir de tôles d'aluminium ou d'alliages d'aluminium et formés par une série d'éléments reliés entre eux, notamment pour la fabrication d'échangeurs de chaleur pour l'industrie automobile, les différents éléments de l'échangeur de chaleur comportant un collecteur inférieur de liquide et un collecteur supérieur de liquide ainsi qu'au moins une canalisation de jonction assurant la liaison de cas collecteurs et étant pourvus d'ailettes augmentant leur surface, des orifices étant ménagés entre les collecteurs de liquides des différents éléments de 11 échangeur de chaleur afin de permettre l'écoulement du liquide de refroidissement, procédé caractérisé en ce qu'on forme par emboutissage dans la tôle d'aluminium ou d'alliage d'aluminium servant de matériau de base de l'échangeur de chaleur, un collecteur inférieur de liquide et un collecteur supérieur de liquide, ainsi qu'au moins une cavité unitaire formant une canalisation de liaison assurant leur jonction, en ce qu'on place deux pièces embouties ainsi profilées avec leurs portions creuses l'une en regard de l'autre, en ce qu'on les relie ensemble par une liaison inséparable de façon à former un élément d'échangeur de chaleur et en ce qu'on fixe les différents éléments d'échangeur de chaleur l'un avec l'autre, le long des surfaces latérales de leurs collecteurs de liquides, également par une liaison inséparable. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces embouties sont reliées ensemble par brasage. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces embouties sont reliées ensemble par collage. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que deux pièces embouties de meme forme sont placées l'une contre l'autre avec leurs portions creuses en regard mais sont reliées ensemble en étant décalées an gulaîrement de 1800 l'une par rapport à l'autre. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lors de ltemboutissage, les surfaces des tubes sont pourvues de nervures augmentant leur surface. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les différents éléments de l'échangeur de chaleur sont reliés ensemble par collage. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les différents composants de l'échangeur de chaleur sont reliés ensemble par brasage.