Brevet FR2536523A1 — publié le 19840525

"Procédé pour fabriquer un dispositif distributeur tubulaire, notamment un récipient collecteur d'échangeur de chaleur et dis- positif fabriqué suivant ce procédé". L'invention a pour objet un procédé pour fabri- quer un dispositif distributeur tubulaire, notamment un récipient collecteur pour échangeur de chaleur muni de tubes de raccorde- ment L'invention a en outre pour objet un dispositif distribu- teur tubulaire fabriqué suivant ce procédé. Suivant l'état de la technique, on fabrique des systèmes distributeurs tubulaires avec des récipients collecteurs ou des tubes collecteurs centraux en introduisant les tubes dans une paroi du récipient ou du tube collecteur qui présente des ou- vertures et en fixant ensuite ces tubes par liaison de matière, par exemple par soudage On réalise ainsi un passage du récipient collecteur vers l'intérieur du tube Les ouvertures de passage de la paroi du récipient collecteur sont réalisées avant l'introduc- tion par perçage ou érosion, ce qui constitué une opération de perçage onéreuse Le montage individuel des tubes, notamment 'Leur introduction, est relativement malcommode, notamment parce que le jeu est serré (montage à ajustement coulissant) entre le tube et l'ouverture de passage Si l'on veut effectuer un soudage impec- cable, il faut respecter des tolérances étroites entre l'ouver- ture et le tube. L'invention a pour but de créer un procédé pour fabriquer un dispositif distributeur tubulaire du type indiqué dans le préambule, ce procédé éliminant les inconvénients men- tionnés précédemment et permettant notamment un montage simple sans problème et rapide des tubes de raccordement reliés à un récipient collecteur ou à un tube collecteur. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type ci-dessus caractérisé en ce qu'on dispose plusieurs groupes de tubes, dont chacun est formé par une multiplicité de tubes es- sentiellement disposés dans un plan, l'un sur l'autre à distance, chaque fois suivant une couche en position prédéterminée des éléments rectilignes, cintrés ou annulaires profilés à l'avance, -2- étant, après la disposition de chaque groupe de tubes, posés dans la zone de l'une des extrémités des tubes perpendiculairement à ces extrémités ou suivant un angle différent de 90 ', avec une dis- position sensiblement ajustée par la forme, et en ce quuon assem- ble les éléments avec les extrémités des tubes et entre eux de façon étanche aux fluides. Suivant un mode de réalisation du procédé con- forme à l'invention, il est avantageux qu'après la pose d'un grou- pe de tubes et d'un élément profilé à l'avance suivant, on ob- ture les zones d'assemblage de façon étanche aux fluides, de pré- férence par liaison de la matière On obtient ainsi,-par couches, une construction robuste d'une paroi d'un récipient collecteur ou d'un tube collecteur. Suivant une variante de réalisation de l'invention, il peut être prévu de disposer tous les groupes de tubes et tous les éléments profilés à l'avance et de n'obturer qu'ensuite toutes les zones d'assemblage de façon étanche aux fluides On peut ainsi constituer initialement, dans sa structure, le dispositif distribu- teur tubulaire et corriger encore sa position le cas échéant On effectue seulement ensuite, à l'aide d'un procédé d'assemblage ap- proprié, la liaison indémontable des éléments individuels de fa- çon étanche aux fluides et statiquement rigide Il est par consé- quent évident qu'il suffit d'une seule étape du procédé d'assem- blage lors de la fabrication d'un système distributeur tubulaire unique La fabrication est ainsi simplifiée encore davantage. Les éléments individuels, rectilignes, cintrés ou annulaires, sont, par un procédé approprié, profilés à l'avance d'une façon appropriée telle que des ouvertures de passage pour les différents tubes sont formées à l'aide de deux éléments po- sés l'un sur l'autre Chaque partie profilée individuelle présente en conséquence un profil ouvert avec des évidements ou des enco- ches correspondant à la demi-section de la forme extérieure du tube Des procédés de façonnage précis appropriés sont constitués, par exemple, par l'estampage, le matriçage, le laminage etc 3- En variante, on peut aussi utiliser d'autres procédés, notamment le rabotage, le fraisage, le moulage, pour effectuer à l'avance le profilage des éléments On peut aussi, conformément à l'invention envisager des procédés par érosion. Lors du profilage des éléments effectué dl 1 la- vance, on peut judicieusement réaliser des nervures, des bossages, ainsi que des structures de surface pour le centrage ou l'orie=ta- tion On peut aussi réaliser des structures de surface favorables à la technique de l'assemblage. Dans les éléments, on peut réaliser notamment des évidements arrière situés à l'extérieur de la surface profilée. De tels évidements constituent, après l'assemblage des éléments, des zones adaptées pour la rigidité et/ou la dilatation thermique. De tels évidements peuvent être prévus aussi bien dans la zone des éléments enserrant les groupes de tubes que dans les parties des éléments situées en dehors de cette zone pour adapter la rigidité de la structure du récipient collecteur for- mé par les éléments aux nécessités générales-et locales des char- ges de service. La jonction et l'assemblage par liaison de la ma- tière des éléments profilés à l'avance lors du montage du groupe de construction peuvent être effectués de différentes façons. L'assemblage des éléments de façon étanche aux fluides est effec- tué notamment par soudage par pression avec ou sans matière d'ap- port Les structures de surface profilées peuvent alors agir dans le sens du centrage, ces parties pouvant également agir favorable- ment sur le déroulement du soudage dans le cas du soudage électri - que par résistance Les tubes individuels peuvent être maintenus en position par les éléments profilés à l'avance, par action de serrage avant l'assemblage étanche aux fluides des diverses par- ties. Un autre procédé d'assemblage est constitué notam- ment par le soudage ou le brasage par diffusion. Pour assurer la disposition, stable que l'on dé- sire des différents groupes de tubes, on prévoit avantageusement des éléments de maintien et d'entretoisement supplémentaires dans la zone ou à une certaine distance des extrémités des tubes d'un groupe de tubes Par conséquent, les éléments de maintien et d'entretoisement interviennent pour que deux groupes de tubes posés l'un sur l'autre se trouvent à une distance déterminée. La disposition des divers groupes de tubes des éléments profilés à l'avance, et le cas échéant, des éléments de maintien et d'entretoisement peut se dérouler de manière automa- tisée De même, l'opération d'assemblage pour assurer l'assembla- ge étanche aux fluides des divers groupes de tubes avec les élé- ments profilés à l'avance peut être automatisée Le processus de fabrication d'un système distributeur tubulaire peut ainsi être simplifié davantage et rendu plus économique Un dispositif distributeur tubulaire fabriqué sui- vant le procédé conforme à l'invention, notamment un récipient collecteur d'échangeur de chaleur, est caractérisé en ce que la paroi du récipient ou du tube collecteur est formée par les sec- tions d'extrémité des tubes de groupes de tubes et par les élé- ments à profil ouvert réalisé à l'avance, rectilignes, cintrés ou annulaires, entourant les extrémités des tubes, les zones d'as- semblage étant obturées de façon étanche aux fluides. En conséquence, conformément à l'invention, un champ de tubes est disposé dans le fond d'un récipient collecteur ou d'un tube collecteur de façon telle que la structure soit com- plétée par couches en ajoutant des éléments en forme de bandes ou d'anneaux, les tubes appartenant à chaque couche étant emboités simultanément à chaque étape suivante On obtient ainsi une pa- roi de réservoirs essentiellement fermée Les zones d'assemblage sont obturées de façon étanche aux fluides, et statiquement résis- tantespar sections ou après le montage de la totalité du système distributeur tubulaire Les opérations malcommodes de montage et d'engagement individuels des tubes, correspondant à l'état de la technique, sont évitées conformément à l'invention En effet, le profilage de chacun des éléments effectué à l'avance, présente des évidements ouverts ou des encoches dans lesquels on peut in- -5 troduire un groupe de tubes, tandis que le groupe de tubes dis- posé n'est enserré que par le profilage effectué à l'avance d'un élément suivant Les couches peuvent être perpendiculaires à la dimension longitudinale du récipient collecteur ou faire avec elle un angle d'inclinaison différent de 90 ' L'absorption des forces dues à la pression intérieure et à la température, a lieu de préfé- rence dans la direction de la dimension longitudinale des cou- ches Suivant leur forme, (plane ou suivant la courbure de la surface latérale incurvée du tube collecteur), les bandes ou les éléments peuvent absorber la charge par flexion et/ou forces tan- gentielles. On va maintenant décrire l'invention plus en dé- tail en se référant aux dessins annexés, dans lesquels ç la f ig 1 est une vue latérale depuis l'intérieur d'un récipient collecteur, d'une paroi de ce récipient collecteur munie de tubes de raccordement suivant une structure par couches o la fig 2 est une vue en élévation schématique d'un récipient collecteur semi-fini à section sensiblement circu- laire et muni de tubes de raccordement s'étendant de façon dia- métralement opposée; la fig 3 est une vue similaire à la fig 2 d'un récipient collecteur semi-fini à section sensiblement rectangulaire; la fig 4 est une vue latérale schématique simi- laire à la fig 1, les éléments individuels profilés à l'avance présentant des évidements supplémentaires situés à l'extérieur du profil proprement dit, pour créer des conditions convenables de rigidité du dispositif; la fig 5 est une vue de dessus d'un élément suivant la fig 4; la fig 6 représente des possiblités de parties profilées dans la section d'éléments profilés à l'avance successifs en vue de procurer des assemblages de joint et des centrages fa- vorables; la fig 7 représente deux éléments se posant l'un sur l'autre avec une variante d'assemblage joint et de centrage -6- entre un tube et un élément, cette variante permettant de main- tenir en position le tube d'un groupe de tubes avant la fixation à demeure des éléments de façon étanche aux fluides; la fig 08 est une coupe effectuée suivant la ligne VIII-VIII de la fig 7; la f ig 9 est une coupe effectuée suivant la ligne IX-IX de la fig 070 La paroi de récipient collecteur représentée schématiquement sur la f ig 1 présente une bande de raccordement 10 S 'étendant de façon sensiblement horizontale Cette bande de raccordemnt 10 peut être constituée avec une forme circulaire, comme le montre la réalisation de la fig 2 ou avec une forme sen- siblement rectangulaire, comme le montre la réalisation de la ifig 3. La bande de raccordement 10 est profilée à l'a- vance le long de sa face supérieure en formant des évidements dans lesquels les extrémités des tubes d'un premier groupe de tubes 1 s'étendant de façon sensiblement horizontale, sont intro- duites simultanément par le haut Après introduction du premier groupe de tubes 1, le premier élément 5 profilé à l'avance est posé, cet élément étant également circulaire suivant le diamètre de la bande de raccordement 10 ou rectangulaire. On dispose ensuite de la même façon les groupes de tubes 2,2 ', 3,3 ' et 4, l'élément circulaire profilé à l'avance 5,6,7,8 ou 9, tant disposé à chaque fois avant la mise en place du groupe de tubes 2,2 ',3,3 ' ou 4 Il est clair qu'on réalise ainsi une paroi intérieure de récipient collecteur essentielle- ment fermée Les zones d'assemblage entre les tubes et les élé- ments sont obturées de façon appropriée pour être étanches aux fluides et statiquement résistantes, par exemple par soudage par pression avec ou sans matière d'apport, par soudage par diffusion ou par brasage. On peut profiler à l'avance les éléments 5,6 p 7,8, 9, par un procédé avec enlèvement de copeaux suivant la configu- ration correspondante de la demi-section des tubes L'assemblage des ensembles structurels a donc lieu à la manière d'un empilement -7 - et peut être automatisé, des organes d'entretoisement éventuelle- ment nécessaires pouvant être insérés de façon similaire entre les couches. Les fig 2 et 3 sont des vues en élévation sché- matique de récipients collecteurs ou tubes collecteurs 21 semi- finis La paroi 20 du récipient collecteur 21 est circulaire dans le cas de l'exemple de réalisation suivant la fig 2 et rec- tangulaire dans le cas de l'exemple de réalisation suivamt la fig 3. La paroi intérieure de récipient collecteur représentée dans l'exemple de réalisation suivant la fig 4 carres- pond pour l'essentiel à la structure de la paroi suivant la fig 1. Il est cependant prévu, en plus,des évidements arrière 11-situés à l'extérieur du profil proprement dit, réalisé à l'avance dans les éléments pour recevoir les différents tubes d'un groupe de- tubes A l'aide de ces évidements, on crée des régions de rigidité adaptée tout en ayant pourtant une paroi intérieure fermée pour le récipient collecteur Les évidements arrière 11 sont représen- tés le plus clairement sur la fig 5. Les divers éléments profilés à l'avance peuvent présenter une section de configuration différente pour créer des zones de jonction favorables entre les parties du montage Comme le montre la fig 6, on peut agir favorablement sur les zones de jonction individuelles par une structure de centrage superficiel- le 12,13. La jonction représentée sur la fig 7, d'un tube 2 ' avec un élément 6 profilé à l'avance prévoit des baguettes de guidage 16 en saillie comme des tenons sur le joint d'assemblage 26 de l'élément 6 Par les baguettes de guidage 16, les tubes du groupe de tubes 2 ' sont positionnés avec sécurité dans les évide- ments profilés à l'avance de l'élément 6 avant que l'élément sui- vant 7 ne soit posé par le haut Tout endommagement des tubes profilés 2 ' par écrasement entre les joints d'assemblage 25 est ainsi évité Le contour des baguettes de guidage 16 en feorme de tenons ou des baguettes de guidage correspondantes 17 de l'élément 7 résulte de la section suivant la fig 8 et la fig 9 Les bords -8- frontaux 36 des baguettes de guidage 16 en forme de tenons peu- vent être bombés ou coniques, de sorte que le tube profilé 2 ' peut être introduit dans l'évidement profilé à l'avance de l'élé- ment 6 au moyen d'une action d'enclenchement appropriée. -9- REVENDICATIONS - ) Procédé pour fabriquer un dispositif distri- buteur tubulaire, notamment un récipient collecteur pour échan- geur de chaleur muni de tubes de raccordement, caractérisé en ce qu'on dispose plusieurs groupes de tubes ( 1,2,3,4), dont cha- cun est formé par une multiplicité de tubes essentiellement dis- posés dans un plan l'un sur l'autre à distance,chaque fois sui- vant une couche en position prédéterminée, des éléments ( 5 à 9) rectilignescintrés ou annulaires profilés à l'avance étant, après la disposition de chaque groupe de tubes ( 1 à 4), posés dans la zone de l'une des extrémités des tubes perpendiculairement à ces extrémités ou suivant un angle différent de 90, avec une disposition sensiblement ajustée par la forme, et en ce qu'on as- semble les éléments ( 5 à 9) avec les extrémités des tubes et en- tre eux de façon étanche aux fluides. 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après la pose d'un groupe de tubes ( 1,2,3,4), et d'un élément profilé à l'avance suivant ( 5,6,7,8,9), on obture les zo- nes d'assemblage de façon étanche aux fluides, de préférence par liaison de la matière. 30) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dispose tous les groupes de tubes et tous les éléments profilés à l'avance, et on obture ensuite toutes les zones d'as- semblage de façon étanche aux fluides. 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en cequ'on profile les éléments à l'a- vance par un procédé de façonnage suivant les configurations cor- respondantes de la demi-section des tubes. ) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'on profile à l'avance les élé- ments ( 5,6,7,8,9) par un procédé avec enlèvement de copeaux sui- vant la configuration correspondante de la demi-section des tubes. 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce qu'on profile les éléments à l'avance par un procédé par érosion suivant la configuration cor- respondante de la demi-section des tubes. ) Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on réalise, lors du profi- lage des éléments effectué à l'avance, des nervures, des bossages, ainsi que des structures de surface de centrage ou d'orientation ( 12,13). ) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce qu'on réalise, lors du profilage des éléments effectué à l'avance, des structures de surface ( 16,17) favorisant la technologie de jonction. 99) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce qu'on réalise dans les éléments des évidements arrière ( 11) en-dehors de la surface profilée, ces évidements créant, après la réunion des parties, des zones de ri- gidité et/ou de dilatation adaptées. 100) Procédé selon l'une quelconque des revendi- cation 1 à 9, caractérisé en ce qu'on effectue l'assemblage des parties de façon étanche aux fluides par soudage par pression avec ou sans matière d'apport. 11 ') Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 9, caractérisé en ce qu'on effectue l'assemblage des parties de façon étanche aux fluides par soudage par diffusion ou par brasage. 12 ') Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 11, caractérisé en ce qu'on dispose des éléments d'en- tretoisement supplémentaires dans la zone ou à distance de l'une des extrémités des tubes entre deux groupes de tubes. 13 ) Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 12, caractérisé en ce qu'on effectue de manière auto- matisée la mise en place des groupes de tubes, d'éléments profilés à l'avance et, le cas échéant, d'éléments d'entretoisement. 14 e) Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 13, caractérisé en ce qu'on effectue de manière auto- matisée l'assemblage étanche aux fluides des groupes de tubes avec les t éments. ) Dispositif distributeur tubulaire, notam- ment récipient collecteur ou tube collecteur d'échangeur de cha- leur muni de tubes de raccordement fabriqué suivant l'un des procédés conforme à l'invention, selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérise en ce que la paroi ( 20) du récipient collecteur ou du tube collecteur ( 21) est constituée par des sections d'extrémités de tubes de groupes de tubes ( 1 à 4) et par des éléments ( 5 à 9) rectilignes, cintrés ou annulaires à profil ouvert réalisé à l'avance entourant les extrémités des tubes, les zones d'assemblage étant obturées de façon étanche aux fluides.