Brevet FR2554033A1 — publié le 19850503

La présente invention se rapporte à un procédé de brasage d'échangeurs de chaleur en aluminium, qui compor'cent respectivement un boîtier ferme muni de raccords d t admisslon et d'évacuation de premier et second fluides respectifs d'échange thermique, ainsi que des e2énents en forme de plaques reliés les uns aux autres à 1'intérieur dudit boltier pour former des cavités isoles hermétiquement les unes des autres, communiquant avec lesdits raccords et recevant les- dits fluides d'échange thermique. Jusqu'à present, dans de tels échangeurs de chaleur compacts en aluminium, présentant des cavités séparées les unes des autres par des éléments en forme de plaques dans un boîtier ferme, la fabrication par brasage soulevait des difficultés, parce qu'il n'était pas possible de garantir également à coup sûr une liaison étanche aux liquides entre les éléments en forme de plaques situés dans ledit boîtier fermé vers l'extérieur. Ainsi, il était certes possible de déposer sans problème le flux nécessaire au brasage dans les zones accessibles de l'extérieur, mais pas dans les zones situées à l'intérieur du boîtier, par exemple dans les zones de contact des éléments en forme de plaques.L'immersion des échangeurs de chaleur dans un bain de flux ne suffit pas pour assurer également un apport réel de flux dans toutes les zones devant etre brasées à l'intérieur du boîtier, car, dans de tels espaces clos, il peut facilement se former des bulles d'air qui empêchent ensuite l'irrigation par du flux des zones concernes. En outre, des difficultés semblables apparaissent lors de l'élimination du flux xcéden- ta ire et de la neutralisation des échangeurs thermiques brasés. L'invention a par conséquent pour objet de proposer un procédé de brasage d'échangeurs de chaleur de ce type, qui garantisse dans une large mesure la production d'un échangeur thermique bras étanche aux licmidesS par le fait que le flux est amène à COUp sur à toutes les zones de brasage concernées, et que l'excédent est éliminé efficacement. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que, lors d'une première étape, toutes les parties de l'échangeur de chaleur sont solidarisées par emboitement et reliées pour former une unité de montage ; que, lors d'une deuxième étape, un flux liquide est déposé au moins sur les zones de l'unité de montage devant etre solidarisées par brasage, ce dépôt de flux étant assuré, dans les zones de brasage situées à l'intérieur du boîtier, par une circulation par pompage dudit flux à travers les cavités, en utilisant les raccords de circulation des deux fluides d'échange thermique ; que, lors d'une troisième étape, le flux excédentaire est éliminé par centrifugation de la surface de l'unité de montage et par insufflation d'air à travers les cavités, en utilisant les raccords de circulation des fluides d'échange thermique pour le raccordement à des conduits d'air comprimé ; que, lors d'une quatrième étape, les échangeurs de chaleur sont brasés dans une atmosphère de cuisson au four à l'air libre ; et que, lors d'unecinquième étape, ces échangeurs de chaleur dont le brasage est achevé sont neutralisés, après leur refroidissement, en pulvérisant un agent liquide de neutralisation sur la surface desdits échangeurs et en faisant circuler par paage cet agent de neutralisation à travers lesdites cavités, en utilisant les raccords de circulation des deux fluides d'échange thermique. Ainsi, conformément à l'invention, tant pour délivrer le flux que pour éliminer l'excédent de ce flux et, enfin, pour délivrer également l'agent de neutralisation, on tire parti de la présence des raccords d'arrivée et de sortie des deux fluides d'échange thermique prévus sur l'échangeur de chaleur, d'une manière telle que le fluide de travail en circulation (qu'il s'agisse du flux,d'air comprimé ou de l'agent de neutralisation) parcoure de part en part par pompage les cavités formées par et entre les éléments en forme de plaques.Etant donné que, de la sorte, les deux cavités (c'est-à-dire aussi bien la cavité destinée au premier fluide d'échange thermique que celle prévue pour le second de ces fluides) sont alimentées par le fluide de travail considéré, on permet à coup sur à ce fluide de travail de parvenir à toutes les zones de contact des éléments constitutifs devant être solidarisées par brasage. La formation de bulles air est empêchée dans une large mesure du Eais wue le fluide de travail circule par posxlpage à travers les ca- vités et que, pour l'essentiel, il parcourt les mêmes trajets que ceux empruntés par les fluides d'échange thermique lors de l'utilisation des échangeurs de chaleur. Il s'est avéré qu'un procédé de ce type permet de simplifier notablement la fabrication de tels échangeurs de chaleur compacts en aluminium, par ce que la production a lieu en une seule et unique passe, c'est-à-dire sans qu'il faille tout d'abord braser les parties individuelles propre ment dites avant de les solidariser par la suite. Le procédé conformément a' l'invention assure en même temps une haute qualité du brasage et un rebut modeste L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple nullement limitatif, en regard du dessin annexé sur lequel la figure 1 est une élévation latérale de l'échangeur de chaleur en aluminium ; et la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 1. Sur le dessin, la référence numérique 1 désigne globalement un échangeur de chaleur consistant en de ltalurainium et prévu, par exemple, pour le refroidissement par eau d'une huile utilisée dans un moteur à combustion interne ou dans une transmission de véhicule. L'échangeur I comporte un boi- tier externe qui comprend deux parties 2 et 3 et possède, en tout, quatre raccords 4 à 7 assurant l'arrivée et la sortie des deux fluides d'échange thermique. Par exemple,les deux raccords 4 et 5 sont prévus en tant que raccords d'arrivée et de sortie de l'huile, tandis que les raccords 6 et 7 reliés au boîtier externe oS 3 servent de raccords dBarri=Jee et de sortie de l'eau de refroidissement. Alors que les raccords 6 et 7 pour l'eau de refroidissement sont respectivement installés sur 1-L périphérie du boîtier externe 2, 3, les raccords 4 et 5, consistant en des tubes d'aluminium, traversent les deux parties 2 et 3 dudit boîtier par des trous traversants qui sont délimités par des collerettes annulaires 15 et lo. Ces collerettes annulaires 15 et 16 sont calées avec un jeu relativement faible sur des zones circonférentielles externes étagées 19 et 20 des raccords tubulaires 4 et 5 t, dans la position de montage illustrée sur le dessin, la collerette annulaire 15 située à droite sur la figure 2 est appliquée contre un épaulement annulaire 17. es raccords tubulaires 4 et 5 présentent chacun un alésage longitudinal central 14 par l'intermédiaire duquel, lorsque l'échangeur de chaleur 1 est en service, l'un des fluides d'échange thermique (donc l'huile dans ce cas) est respectivement délivré ou évacué, l'une des deux extrémités de cet alésage étant commodément obturée par un bouchon. Des perçages transversaux 13, répartis régulièrement sur la périphérie des raccords tubulaires 4 et 5 au voisinage du boîtier externe 2, 3, font communiquer l'alésage longitudinal 14 avec des cavités 12 formées par des éléments 8 et 9 en forme de plaques, qui se présentent par paires respectives et sont enfilés sur lesdits raccords tubulaires 4 et 5. Chacun de ces éléments 8 et 9 présente un évidement interne 21 à l'aide duquel il est emmanché sur la zone circonférentielle externe centrale 19 des raccords 4 et 5. Lesdits éléments 8 et 9 sont de réalisations respectivement identiques et comprennent une partie plane 22 sur leur bord externe, une première partie évasée 23 dans une région radiale moyenne, ainsi qu'une seconde partie évasée 24 à proximité de l'évidement 21. Grâce à la disposition spéculaire de deux éléments respectifs 8 et 9 en forme de plaques, dans laquelle les parties marginales planes 22 se touchent, il est donné naissance à des cavités annulaires 12 qui communiquent respectivement, par l'intermédiaire des perçages transversaux 13, avec les alésages longitudinaux 14 formés dans les raccords tubulaires 4 et 5.Lesdites cavités 12 peuvent par ailleurs emprisonner des chicanes 10 produisant des turbulences, qui sont sensiblement discoldales,sont réalisées en tôle emboutie , présentent des saillies ondulées et sont destinées à améliorer le transfert thermique sur ce côté de l'échangeur de chaleur recevant de l'huile. Une cavité 1 15 .ece- vant de l'eau de refroidissement et communiquant avec les raccords 6 et 7, subsiste entre le boîtier externe formé des deux parties 2, 3 et les éléments 8 et 9 en forme de plaques dont la cohésion est assurée par paires (trois paires successives de ces éléments étant, par exemple, proues dans la forme de réalisation illustrée). Comme mentionné ci-avant, les parties individuelles de cet échangeur de chaleur doivent consister en de l'aluminium ou en un alliage d'aluminium, et la jonction entre ces parties individuelles doit être assurée par brasage fort. Lors de la fabrication de cet échangeur de chaleur conformément au procédé selon l'invention, toutes les pièces individuelles dudit échangeur sont, dans une première étape du procédé, solidarisées par emboîtement et reliées pour former une unité rigide de montage. A cette fin, on procède successivement aux opérations suivantes : tout d'abord, la partie 2 du boîtier est enfilée sur les deux raccords tubulaires 4 et 5 ; ensuite, trois paires en tout d'éléments 8 et 9 en forme de plaques, entre lesquels sont intercalées les chicanes 10, sont emmanchées sur les zones circonférentielles externes 19 desdits raccords tubulaires 4 et 5 pour finir, après l'insertion des raccords 6 et 7 dans les ouvertures du boîtier prévues à cet effet, ltautro partie 3 dudit boîtier est emboîtée.Par exemple, pour maintenir à demeure ces éléments constitutifs dans la position de monta- ge illustrée sur le dessin (dans laquelle les pièces individuelles sont dtroitement juxtaposées et les parties 2 et 3 du boîtier se chevauchent périphériquement) les faces frontales 18 des raccords tubulaires 4 et 5 reçoivent des pièces matées qui bloquent axiale-ient les el.éments constitutifs dans la position représentée, en vue des étapes suivantes de fabrication. Lors de l'étape consécutive du procédé, on effectue un apport du flux pouvant avoir lieu, par pulvérisation ou par immersion dans un bain de flux, dans les zones de brasage du boîtier 2, 3 accessibles de l'extérieur, c'est-àdire dans les zones de chevauchement de sa périphérie, au voisinage des brides recevant les raccords 6 et 7, ainsi que sur les collerettes 15 et 16 reposant sur les raccords tubulaires 4 et 5.Pour permettre également un apport du flux dans les zones de brasage situées à l'intérieur du boitier externe 2, 3, on utilise les raccords 4,5 et 6, 7 pour pomper ledit flux à travers les cavités 11 et 12 communiquant avec lesdits raccords, ces derniers étant reliés, par l'intermédiaire de conduites souples, à des pompes correspondantes refoulant le flux, Dans ce cas, l'une respective des deux paires de raccords 4, 5 et 6, 7 autorise l'arrivée du flux, l'autre paire assurant sa sortie. Après que, de la manière décrite ci-avant, une quantité suffisante de flux a été pompée à travers les cavités 11 et 12 de l'unité de montage constituant l'échangeur de chaleur 1 (cette alimentation des deux cavités 11 et 12 s'étant traduite par le fait que les zones de brasage situées à l'intérieur du boîtier 2, 3 ont également été irriguées de part et d'autre par du flux, et le pompage de part en part ayant exclu dans une large mesure la formation de bulles d'air), les unités de montage constituant les échangeurs sont tout d'abord stockées provisoirement de façon que le flux excédentaire puisse s'écouler. Ensuite, dans une étape successive du procédé, le flux excédentaire (c'est-à-dire superflu) est éliminé en exécutant une centrifugationdesunités de montage dans un dispositif de centrifugation. A-lnsi,l'excédent de flux présent à la surface du boîtier est dispersé par centrifugation. Pour pouvoir également éliminer les excédents de flux présents dans les zones internes de brasage, des conduits délivrant de l'air comprimé sont reliés aux raccords 4, 5 et 6, 7, et les cavités Il et 12 sont parcourues de part en part par de l'air comprimé projeté. Dans ce cas, l'un respectif des raccords des paires 4, 5 et 6,7 sert de nouveau de raccord d'amenée de l'air comprimé, l'autre raccord permettant l'échappement de cet air. après que l'excédent de flux a été éliminé des zones de brasage, l'unité de montage constituant l'échangeur de chaleur et d'autres unités de ce type sone solidarisées en un ensemble achevé lors d'un cycle de brasage dans llne atmosphère de cuisson au four à l'air libre. Pour éviter des gauchissements des boîtiers des échangeurs et pour obte- nir un brasage impeccable des pièces individuelles pour constituer un assemblage fermé, il est prévu une contrainte imposée par des poids spécialement adaptés.Plusieurs unités respectives de montage constituant des échangeurs de chaleur sont alors disposées sur une plaque de support et sont introduites dans le four en étant contraintes par un poids de configuration correspondante. A l'achèvement du processus de brasage, les échangeurs de chaleur sont refroidis brus quement dans de l'eau froide, et sont ainsi amplement débarrassés de résidus de flux qui y adhèrent. On procède ensuite à un traitement ultérieur définitif en utilisant un agent de neutralisation qui, d'une part, est pulvérisé sur la surface de l'échangeur de chaleur et d'autre part, circule de nouveau par pcznpage àtravers les de cavités il et 12 en faisant usage des raccords 4, 5 et 6, 7. Une fois le processus de neutralisation achevés il peut encore etre procédé à un contrôle consécutif de l'étanchéité effectué sous pression, au cours duquel des échangeurs non étanches sont mis de côté. Dans ce cas également, l'ad mission et l'évacuation respectives de l'air comprimé ont lieu séparément par l'intermédiaire de i 'une des cle-x paires de raccords 4, 5 et 6, 7, des pressions différentes pouvant être prévues pour les cavités respectivement alimentées par l'huile et par l'eau de refroidissement. Il va de soi que d nombreuses modifications pu eut etre apportées au procédé décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVEND I CAT ON Procédé de brasage d'échangeurs de chaleur en aluminium, qui comportent respectivement un boîtier fermé muni de raccords d'admission et d'évacuation de premier et second fluides respectifs d'échange thermique, ainsi que des éléments en forme de plaques reliés les uns aux autres à l'intérieur dudit boîtier pour former des cavités isolées hermétiquement les unes des autres, communiquant avec lesdits raccords et recevant lesdits fluides d'échange thermique, procédé caractérisé par le fait que, lors d'une première étape, toutes les parties de l'échangeur de chaleur (1) sont solidarisées par emboîtement et sont reliées pour former une unité de montage ; par le fait que, lors dune deuxième étape, un flux liquide est déposé au moins sur les zones de l'unité de montage devant etre solidarisées par brasage, ce dépôt de flux étant assure, dans les zones de brasage situées à l'intérieur du boîtier (2, 3), une circulation par pompage dudit flux à travers lesdites cavités (11, 12), en utilisant les raccords (4, 5, 6, 7) de circulation des deux fluides d'échange thermique ; par le fait que, lors d'une troisième étape, l'excédent de flux est' éliminé par centrifugation de la surface de l'unité de montage et par insufflation d'air à travers les cavités (ll, 12), en utilisant les raccords (4 - 7) de circulation des fluides d'échange thermique pour le raccordement de conduits d'air comprimé ; par le fait que, lors d'une quatrième étape, les échangeurs de chaleur (1) sont brasés dans une atmosphère de cuisson au four à l'air libre ; et par le fait que, lors d'une cinquième étape, ces échangeurs de chaleur (1) dont le brasage est achevé sont neutralisés, après leur refroidissement, en pulvérisant un agent liquide de neutralisation sur la surface desdits échangeurs et en faisant circuler par pompage cet agent de neutralisation à travers lesdites cavités (11, 12), en utilisant les raccords (4 - 7) de circulation des deux fluides d'échange thermique.