Brevet FR2500612A1 — publié le 19820827

L'invetion se rapporte a' un procédé de fabrication d'un échangeur thermique ainsi qu'à l'échangeur thermique ainsi obtenu et plus particulièrement mais non exclusivement à un échangeur de capteur solaire. Dans les capteurs solaires connus, l'échangeur thermique consiste généralement en une tubulure soudée au dos d'une paroi conductrice de la chaleur dont la face avant est traitée de manière à absorber les rayons du soleil. Dans ces réalisations, ce n'est pas toute la paroi absorbante mais seulement sa fraction en contact avec la tubulure qui permet de conduire directement la chaleur jusqu'au fluide caloporteur circulant dans la dite tubulure. Aussi, il en résulte un rendement médiocre. Malgré ce rendement médiocre, le prix de revient d'un tel échangeur est élevé, alors qu'à contrario, sa durée de vie est relativement limitée, compte tenu des contraintes, entre le circuit du fluide et la paroi absorbante, nées des très grandes variations de température. Par ailleurs, les parois de ces échangeurs ne sont pas conçues pour rési-4er aux vents et à la flexion, et de ce fait, nécessitent une ossature de soutien venant encore majorer le coût de l'installation. Afin d'obtenir un meilleur rendement, il est connu de faire ruisseler le fluide caloporteur sur tout le dos de la paroi exposée aux rayons solaires, ce qui toutefois nécessite des installations complexes telles que des moyens de pulvérisation du fluide en haut du dos de la paroi puis de récupération en bas de celle-ci ou des moyens faisant reposer la paroi alors généralement souple sur un film de fluide caloporteur canalisé par un support. Outre leur complexité et leur prix de revient élevé, ces installations ont toutefois comme inconvénients de ne pas leur permettre de subir une épreuve de pression et d'exiger une orientation très stricte de leur paroi absorbante, ce qui en limite les applications. Un résultat que leinvention vise à obtenir est un tel édan- geur offrant le rendement optimum, tout en étant : sans exigence précise quant à son orientation, autoportant, résistant au vent, d'un prix de revient peu élevé et qui surtout, élimi nant les soudures est à l'abri de contraintes entre paroi absorbante et circuit du fluide. A cet effet, elle pour objet un échangeur du type précité, notamment caractérisé - en ce que, tout sabord, on assemble entre elles deux tôles et ce, à l'aide de moyens de pincement agissant sans in- terruption sur tous leurs bords et les autres seulement en des points répartis de place en place sur toute la surface des tôles, - en ce qu'à deux extrémités opposées,de ensemble on raccorde des tubulures dont à une extrémité, au moins une tu bulure dfintroduction d'un ###fluide entre les deux tôles et, à l'autre extrémité, au moins une tubulure d'évacuation de ce fluide d'entre les deux tôles, - en ce qu'ensuite, éventuellement en bridant les moyens de pincement des tôles l'une sur l'autre, on injecte entre les deux tôles un fluide sous pression avec-un débit et pendant un temps suffisant pour provoquer, là où les tôles ne sont pas liéePs,a7les moyens de pincement , un écartement de ces tôles jusqu'a' leur déformation non élastique. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement - figure 1 : l'échangeur vu en perspective, - figure 2 :une coupe selon II-II de la figure 1, (avant gonflage), - figures 3 à 6 : des variantes de réalisation des points de pincement, - figure 7 : une coupe selon VII-VII de la figure lo En se reportant au dessin, on voit que 11 échangeur est constitué de deux tôles 1, 2 placées l'une sur l'autres Il s'agira de tôles de matière différente selon l'utili- sation envisagée et par exemple de tôles d'acier inoxydable, ou de cuivre, ou d'acier doux d'environ cinq dixièmes de millimètres d' épaisseur. Elles auront pu, au préalable, avoir été décapées ou enduites sur au moins l'une de leur face d'un matériau de revêtement ou d'impression0 Avantageusement, dans une première phase d'assemblage, la bande périphérique 3 de l'une des tôles aura été relevée perpendiculairement à la dite tôle, afin d'autopositionner les tôles 1, 2 entre elles puis, dans une phase ultérieure, cette bande périphérique 3 sera rabattue sur le pourtour 4 de l'autre tôle afin d'emprisonner celle-ciO Il ne s'agit là bien sûr que d'un mode préféré de réalisation et, par exemple, il est évident que dans une variante de réalisation, les deux tôles 1, 2 pourraient avoir des dimensions équivalentes et être assemblées sur leur pourtour par pincement d'une bande rapportée. Indépendamment du pincement périphérique ainsi obtenu, les deux tôles sont encore associées entre elles de place en place par pincement, par exemple en des points répartis sur toute la surface des tôles tous les soixante millimètres dans le sens longitudinal et dans le sens transversal des tôles, mais évidemment le pas n'est pas nécessairement le même dans les deux sens. Le pincement peut s'opérer par tout moyen connu et par exemple à l'aide de rivets rapportés mais de préférence, il oe fera par combinaison des parties complémentaires formées dans les tôles elles-mêmes et par exemple au moyen de collerettes 5 poinçonnées et/ou embouties dans l'une des tôles et qui, d'une part, s'engagent dans un orifice 6 avec ou sans collerette plus ou moins longue, poinçonné et/ou embouti dans ltautre tôle et d'autre part, sont rabattues sur la périphérie 7 de cet orifice 6 de l'autre tôle. Le diamètre intérieur de ces orifices peut évidemment varier selon les utilisations envisagées ; par exemple il sera de treize millimètres. A deux extrémités opposées de cet ensemble, sont raccordées des tubulures 9, 10 dont à une extrémité au moins une tubulure 9 d'introduction de fluide entre les tôles et à ltau- tre extrémité au moins une tubulure 10 d'évacuation de ce fluide d'entre les deux tôles. De manière à dégager l'orifice de raccordement de la tôle et de la tubulure concernée, dans au moins l'une des deux tôles, une forme de cuvette 11 peut, au préalable, avoir été emboutie, et ce donc dans la zone de raccordement d'au moins certaines des tubulures. A ce stade du procédé de fabrication de l'échangeur, les deux tôles sont appliquées l'une sur l'autre par pincement tant de manière ininterrompue sur leurs bords que de place en place par des points 8 de pincement ce qui, au-delà de leur assemblage certes énergique, n'assure peut-être pas encore l'étanchéité du dit assemblage0 La phase suivante du procédé de fabrication consiste à injecter entre les deux tôles un fluide sous pression. Le débit est évidemment supérieur à l'éventuel débit de fuite dû à un défaut d'étanchéité précité et, pour éviter cet éventuel défaut les bords et les points 8 peuvent être bridés par exemple dans une presse. La pression de ce fluide, qui est par exemple de six bars et peut être maintenue un certain temps et par exemple douze minutes environ, assure, là où les tôles ne sont pas liées par le rebord 3 ou un point 8, l'écartement des deux tôles au-delà de la limite élastique ce qui provoque le gonflage de l'élément dans lequel se créent des canaux qui, selon les positions extrêmes des raccords 9, 10 et la répartition des points 8 de pincement, peuvent éventuellement se répartir en canaux principaux 13 sensiblement parallèles à la direction longitudinale de l'ensemble et en canaux secondaires 14 sensiblement perpendiculaires aux autres0 Après ce "gonflage", l'ensemble est éventuellement soumis, extérieurement et/ou intérieurement,à un traitement ou à un revêtement de tout type connu tel une galvanisation à chaud. Outre l'obtention d'un dépôt d'une pellicule de protection, ce revêtement peut avantageusement donner a'à l'étanchéité requise gracie à son infiltration dans tous les interstices entre les tôles 1, 2 autour tant des points 8 que de la périphérie 4 de l'ensemble ; le revêtement colmate ainsi les dits interstices sans donc qu'il soit nécessaire de recourir à des soudures, Par sécurité, un contrôle de résistance et d'étanchéité à une pression de référence, par exemple imposée par un cahier des charges ou une norme, est faite puis, si nécessaire, l'ensemble peut subir un autre traitement de surface et, par exemple être noirci comme dans le cas d'un échangeur so- laire, puisqu'en ce cas au moins l'une de ses tôles les cons tituera directement la paroi absorbante. Le fluide caloporteur 15 qui peut être de tout type compatible avec le matériau formant ou tapissant l'intérieur de l'échangeur circule d'une extrémité à l'autre de l'ensemble, en empruntant les canaux 13 et 14 dont les intersections provoquent une turbulence du dit fluide, apte à favoriser l'é- change avec au moins l'une des tôles. Un autre avantage des canaux 13, 14 est de conférer à l'élément une raideur suffisante pour éviter sa flexion. L'élément est donc autoportant et résiste au vent. Les applications de cet échangeur sont nombreuses. Outre l'utilisation comme capteur de la chaleur solaire déjà évoquée plus haut, il peut inversement servir de radiateur ou même servir de coupelle de séchage voir même de refroidissement dans une installation dont l'un des fluides "caloporteur et à réchauffer ou "refroidisseur et à refroidir" arriverait sur l'une des tôles d'où il s'échapperait par les orifices des points 8 de pincement. Dans tous les cas le rendement est optimum car l'échan- ge s'opère directement au travers de l'une des tôles 1, 2 canalisant le fluide, donc sans autre paroi intermédiaire, et la surface totale des éventuels orifices des points 8 de pincement ne représente toujours qu'une faible fraction de la surface totale de la tôle0 REVENDICATIONS lo Procédé de fabrication d'un échangeur thermique CARACTERISE - en ce que, tout d'abord, on assemble entre elles deux tôles (1, 2) et ce, à l'aide de moyens de pincement agissant les uns sans interruption sur tous leurs bords et les autres seulement en des points (8) répartis de place en place sur toute la surface des tôles, - en ce qu'à deux extrémités opposées de l'ensemble, on raccorde des tubulures (9, 10) dont à une extrémité au moins une tubulure (9) d'introduction de fluide entre les deux tôles (î, 2) et, à l'autre extrémité au moins une tubulure (10) d'évacuation de ce fluide d'entre les deux tôles (1, 2), - en ce qu'ensuite, éventuellement en bridant les moyens de pincement des tôles l'une sur autre, on injecte#entre les deux tôles (1, 2) un fluide sous pression, avec un débit et pendant un temps suffisants pour provoquer, là où les tôles ne sont pas liées par les moyens de pincement, un écartement des deux tôles jusqu'à leur déformation non élastique0 20 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ensemble reçoit sur au moins l'une des faces intérieure et extérieure un produit de revêtement qui, outre la protection de la surface, colmate tous les interstices0 30 Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'échangeur est ensuite, à titre de contrôle, soumis à une épreuve de résistance et d'étanchéité sous une pression de référence. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'échangeur est ensuite soumis a' un traitement de surface. Se Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qulen vue de réaliser les points de pincement (8), des parties complémentaires (5, 8 formées dans les tôles elles-mêmes puis engagées les unes (5) dans les autres (6) et écrasées. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que pour réaliser le moyen (3) de pincement des tôles à leur périphérie, on relève la bande périphérique (3) de l'une des tôles, laquelle bande périphérique (3) en venant ceinturer l'autre tôle, l'autoposition- ne puis on rabat la dite bande (3) sur le pourtour (4) de cette autre tôle. 7. Echangeur caractérisé en ce qu'il est obtenu selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 6, 8. Echangeur selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il est constitué exclusivement d'un ensemble ainsi obtenu.