Brevet FR2742526A1 — publié le 19970620

Tubes Dour condenseur La présente invention concerne des tubes pour un condenseur. Un condenseur est un appareil qui sert à refroidir la vapeur d'un agent de refroidissement, tel que le Fréon (Fréon 12) et le Flon, pour la liquéfier. Un condenseur de ce type est utilisé en particulier dans un appareil de climatisation pour véhicule automobile. Dans 1 'appareil de climatisation, un évaporateur absorbe de la chaleur de l'extérieur, tandis qu'un agent de refroidissement liquide est transformé en vapeur, pour créer un effet de refroidissement, et la vapeur de l'agent de refroidissement vaporisé est comprimée par un compresseur pour atteindre une température et une pression élevées, puis envoyée à un condenseur. Dans le condenseur, l'agent de refroidissement en phase vapeur est refroidi par de l'air généré par le déplacement du véhicule et par de l'air de refroidissement fourni par un ventilateur pour prélever de la chaleur, et liquéfié. L'agent de refroidissement ainsi liquéfié passe à travers une soupape de détente pour être soumis à une détente adiabatique et pénètre dans l'évaporateur qui crée à nouveau l'effet de refroidissement. L'utilisation de cet effet de refroidissement permet de réaliser un conditionnement d'air dans le véhicule automobile. Dans le condenseur de l'appareil de climatisation susmentionné, la vapeur de l'agent de refroidissement atteint une température et une pression élevées en étant comprimée par le compresseur, ce qui signifie que les tubes du condenseur doivent offrir une excellente résistance à la pression et présenter une surface de contact importante, surface de contact grâce à laquelle les tubes du condenseur sont en contact avec l'air extérieur pour augmenter l'effet de prélèvement de chaleur. D'autre part, les différentes catégories de condenseurs comprennent des condenseurs du type à serpentin dans lesquels un seul tube extrudé pour présenter une configuration décrivant des circonvolutions et comportant de nombreux passages est utilisé pour guider, refroidir et liquéfier un agent de refroidissement en phase vapeur à haute pression, et dans lequel des ailettes sont interposées dans une relation de contact entre les circonvolutions du tube, et des condenseurs du type parallèle dans lesquels de nombreux tubes sont disposés en parallèle entre des tuyaux collecteurs et dans lesquels des ailettes sont interposées dans une relation de contact entre les tubes. Pour assurer le mélange et la dispersion d'un agent de refroidissement en phase vapeur à température et pression élevées et d'un agent de refroidissement liquéfié, le condenseur parallèle est meilleur que le condenseur à serpentin. Les tubes d'un condenseur reçoivent une pression élevée et doivent donc être résistants à la pression. Par exemple, la résistance à la pression des tubes d'un radiateur de véhicule automobile est d'environ 1 kg/cm2 alors que les tubes d'un condenseur reçoivent un agent de refroidissement en phase vapeur ayant une pression élevée de 30 kg/cm2, ce qui signifie que les tubes du condenseur doivent avoir une pression garantie de 50 à 100 kg/cm2 pour une pression d'essai de 45 kg/cm2. De plus, pour accroître l'effet de prélèvement de chaleur, les tubes doivent avoir une surface de contact plus importante avec l'air extérieur. Les tubes d'un condenseur sont alimentés avec un agent de refroidissement en phase vapeur comprimé par un compresseur, à des température et pression élevées, et doivent refroidir l'agent de refroidissement en phase vapeur pour prélever de la chaleur et liquéfier la vapeur, de sorte qu'ils doivent présenter une plus grande résistance à la pression et une surface de contact plus importante avec l'air extérieur. Compte tenu de ces considérations, la présente invention a précisément pour but de proposer des tubes pour un condenseur, tubes qui, pour avoir une meilleure résistance à la pression et une plus grande surface de contact avec l'air extérieur, comportent plusieurs nervures formées parallèlement et de manière saillante pour faire partie intégrante de la matière au niveau d'intervalles spécifiés sur l'une des faces d'une plaque d'aluminium, la plaque d'aluminium sur laquelle les nervures ont été formées de manière saillante étant cintrée pour former un tuyau plat dans lequel les faces d'extrémité supérieures des nervures intérieures opposées sont aboutées les unes avec les autres, et les faces d'extrémité des deux bouts de la plaque d'aluminium sont aboutées l'une avec l'autre pour ainsi joindre les parties d'aboutement les unes aux autres. Selon un autre aspect plus spécifique, la présente invention propose des tubes pour un condenseur, comportant plusieurs nervures formées parallèlement et de manière saillante pour faire partie intégrante de la matière au niveau d'intervalles spécifiés sur l'une des faces d'une plaque d'aluminium revêtue d'une substance de brasage sur ses deux faces; la plaque d'aluminium sur laquelle les nervures ont été formées de manière saillante est cintrée pour former un tuyau plat dans lequel les faces d'extrémité supérieures des nervures intérieures opposées sont aboutées les unes avec les autres, et les faces d'extrémité des deux bouts de la plaque d'aluminium sont aboutées l'une avec l'autre; les faces d'extrémité des deux bouts de la plaque d'aluminium étant jointes l'une à l'autre par soudage, tandis que les faces d'extrémité supérieures des nervures sont chauffées dans un four pour être jointes les unes aux autres. Les buts, avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront plus clairement de la description détaillée suivante de modes de réalisation donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma montrant un appareil de refroidissement; la figure 2 est une vue frontale d'un condenseur du type parallèle; la figure 3 est une vue latérale du condenseur de la figure 2; la figure 4 est une vue frontale montrant l'aspect général d'un condenseur du type à serpentin; la figure 5 est une vue en coupe d'un tube du condenseur de la figure 4; la figure 6 est une vue en coupe d'une plaque d'aluminium utilisée pour fabriquer des tubes selon la présente invention; la figure 7 est une vue en coupe montrant plusieurs nervures formées parallèlement et de manière saillante pour faire partie intégrante de la matière au niveau d'intervalles spécifiés sur l'une des faces de la plaque d'aluminium; la figure 8 est une vue en coupe d'une plaque d'aluminium ayant une épaisseur t, est soumise à un laminage destiné à former des nervures saillantes ayant une épaisseur supérieure à l'épaisseur t; la figure 9 est une vue en coupe d'une plaque d'aluminium ayant une épaisseur t, dont la partie supérieure indiquée par une ligne en trait discontinu est soumise à un laminage destiné à former des nervures saillantes ayant une épaisseur approximativement égale à l'épaisseur t; la figure 10 est une vue en coupe d'une plaque d'aluminium ayant une épaisseur t, dont la partie supérieure indiquée par une ligne en trait discontinu est soumise à un usinage destiné à éliminer la partie hachurée, afin de former des nervures saillantes; la figure 11 est une vue en coupe d'une plaque d'aluminium cintrée au moyen d'une machine à fabriquer des tuyaux soudés par une soudure continue, pour former un tuyau plat, afin que les faces d'extrémité supérieures des nervures intérieures opposées soient aboutées les unes avec les autres et que les faces d'extrémité des deux bouts de la plaque d'aluminium soient aboutées l'une avec l'autre; la figure 12 est une vue en coupe, réalisée à une échelle agrandie, d'une plaque d'aluminium; la figure 13 est une vue en coupe, réalisée à une échelle agrandie, de la partie d'aboutement des nervures d'un tuyau plat de la présente invention; et la figure 14 est une vue réalisée à une échelle agrandie, montrant une partie de Jonction entre le tube et des ailettes selon la présente invention. Le tube de la présente invention est utilisé dans un condenseur. Le condenseur est lui-même utilisé, par exemple, dans un appareil de climatisation pour véhicule automobile. Dans 1 'appareil de climatisation représenté sur la figure 1, un évaporateur 1 absorbe de la chaleur de l'extérieur, tandis qu'un agent de refroidissement liquide est transformé en vapeur, pour créer un effet de refroidissement. L'agent de refroidissement en phase vapeur est comprimé par un compresseur 2 pour avoir une température et une pression élevées, et envoyé à un condenseur 3. Dans le condenseur 3, l'agent de refroidissement en phase vapeur est refroidi par de l'air généré par le déplacement du véhicule et par de l'air de refroidissement fourni par un ventilateur (non représenté), pour prélever de la chaleur, et liquéfié. L'agent de refroidissement liquéfié passe ensuite à travers une soupape de détente 4 pour subir une détente adiabatique, et pénètre dans l'évaporateur 1 qui crée à nouveau l'effet de refroidissement. C'est l'utilisation de cet effet de refroidissement qui permet de réaliser un conditionnement d'air dans le véhicule. Dans le condenseur de l'appareil de climatisation décrit ci-dessus, l'agent de refroidissement en phase vapeur atteint une température et une pression élevées en étant comprimé par le compresseur. Des tubes formant le condenseur doivent par conséquent offrir une excellente résistance à la pression et présenter une surface de contact avec l'air extérieur importante pour augmenter l'effet de prélèvement de chaleur. Dans un condenseur du type parallèle, comme celui représenté d'une manière générale sur les figures 2 et 3, des tuyaux collecteurs 5, 6 sont disposés dans les parties supérieure et inférieure de celui- ci et reliés à un grand nombre de tubes en forme de tuyaux plats 7, tandis que des ailettes 8 sont interposées dans une relation de contact entre les tubes 7. Le numéro de référence 9 désigne une paroi de séparation entre une entrée et une sortie du tuyau collecteur 5. L'agent de refroidissement en phase vapeur qui a été admis à l'entrée du tuyau collecteur 5 et dont la température et la pression ont été augmentées par le compresseur 2, circule à travers les différents tubes 7 et est refroidi par l'air généré par le déplacement du véhicule et par l'air de refroidissement fourni par le ventilateur, pour atteindre le tuyau collecteur 6, tout en prélevant de la chaleur des tubes 7 et des ailettes 8. L'agent de refroidissement en phase vapeur qui atteint le tuyau collecteur 6 est mélangé et dispersé dans ce dernier, puis pénètre à nouveau dans les tubes 7 pour prélever à nouveau de la chaleur d'une manière similaire, et atteint le tuyau collecteur 5 dans lequel la vapeur est mélangée et liquéfiée et s'échappe par la sortie. En revanche, dans un condenseur du type à serpentin, comme celui représenté d'une manière générale sur les figures 4 et 5, un tube 11 formé d'un seul tuyau plat destiné à guider, à refroidir et à liquéfier un agent de refroidissement en phase vapeur dont la température et la pression ont été augmentées, décrit des circonvolutions. Le tube 11 consiste en une structure extrudée en aluminium et comporte de nombreux passages 13. Des ailettes 12 sont interposées dans une relation de contact entre les circonvolutions du tube 11. L'agent de refroidissement en phase vapeur qui a été admis à l'entrée et dont la température et la pression ont été augmentées par le compresseur 2, circule à l'intérieur du tube 11 unique qui comporte les nombreux passages 13, et est refroidi par l'air généré par le déplacement du véhicule et par l'air de refroidissement fourni par le ventilateur pour ensuite s'échapper par la sortie, tout en prélevant de la chaleur du tube 11 et des ailettes 12. Comme cela a été indiqué précédemment, les performances du condenseur parallèle, dans lequel l'agent de refroidissement en phase vapeur est mélangé et dispersé, sont supérieures à celles du condenseur à serpentin, en termes de prélèvement de chaleur. La méthode de fabrication des tubes pour condenseur de la présente invention va être décrite dans la partie qui suit. Tout d'abord, une plaque d'aluminium représentée en coupe sur la figure 6 et revêtue d'une substance de brasage sur ses deux faces est préparée. Puis, comme le montre la figure 7, plusieurs nervures 22 sont formées parallèlement et d'une manière saillante pour faire partie intégrante de la matière au niveau d'intervalles L1, L2, L3 spécifiés sur l'une des faces de la plaque d'aluminium 21. La formation des nervures saillantes 22 de façon que celles-ci fassent partie intégrante de la matière ne signifie pas que des nervures faites d'une matière différente sont jointes les unes aux autres par un procédé de soudage ou par une autre méthode, mais que les nervures et les parties autres que celles-ci sont formées d'une seule pièce. Les nervures et les parties autres que celles-ci sont formées d'une seule pièce ou solidairement les unes des autres pour ainsi créer un transfert de chaleur plus efficace. Il existe trois techniques, représentées sur les figures 8 à 10, permettant de réaliser ces multiples nervures 22 formant partie intégrante de la matière, parallèlement et de manière saillante au niveau des intervalles L1, L2, L3 spécifiés sur l'une des faces de la plaque d'aluminium 21. Conformément à la première technique représentée sur la figure 8, la plaque d'aluminium 21 qui possède une épaisseur t et dont la partie supérieure est indiquée par une ligne en trait discontinu, est soumise à un laminage destiné à former les nervures 22 qui font saillie au-delà de l'épaisseur t. Conformément à la seconde technique représentée sur la figure 9, la plaque d'aluminium 21 qui possède une épaisseur t et dont la partie supérieure est indiquée par une ligne en trait discontinu, est soumise à un laminage destiné à former les nervures saillantes 22 qui possèdent une épaisseur approximativement égale à l'épaisseur t. Conformément à la troisième technique représentée sur la figure 10, la plaque d'aluminium 21 qui possède une épaisseur t et dont la partie supérieure est indiquée par une ligne en trait discontinu, est soumise à un usinage destiné à éliminer la partie hachurée sur la figure afin de former les nervures saillantes 22. La plaque d'aluminium 21 qui est munie des multiples nervures 22 formées parallèlement et de manière saillante pour faire partie intégrante de la matière au niveau des intervalles L1, L2, L3 spécifiés sur l'une de ses faces selon la méthode indiquée précédemment, est ensuite cintrée au moyen d'une machine à fabriquer des tuyaux soudés par une soudure continue, à l'aide de plusieurs rouleaux de moulage pour former un tuyau plat afin que des faces d'extrémité supérieures 23 des nervures intérieures opposées 22 soient aboutées les unes avec les autres et que des faces d'extrémité 24 des deux bouts de la plaque d'aluminium 21 soient aboutées l'une avec l'autre comme illustré sur la figure 11. L'aboutement des faces d'extrémité supérieures 23 des nervures opposées 22 les unes avec les autres signifie que, si les nervures 22 successives allant de la ligne médiane A-A de la plaque d'aluminium 21 jusqu'au bord extérieur gauche sont désignées par les références 22L1, 22L2, 22L3, et si les nervures 22 successives allant de la ligne médiane A-A de la plaque d'aluminium 21 Jusqu'au bord extérieur droit sont désignées par les références 22R1, 22R2, 22R3,..., les faces d'extrémité supérieures 23 de la nervure 22L1 et de la nervure 22R1, les faces d'extrémité supérieures 23 de la nervure 22L2 et de la nervure 22R2, et les faces d'extrémité supérieures 23 de la nervure 22L3 et de la nervure 22R3 sont respectivement aboutées les unes avec les autres. La plaque d'aluminium 21 est déformée progressivement par les rouleaux de la machine à fabriquer des tuyaux soudés, et cintrée pour former un tuyau plat. En outre, les faces d'extrémité 24 des deux bouts de la plaque d'aluminium 21 sont, simultanément à la formation des nervures, conformées pour définir un angle de 90 degrés, afin de pouvoir être suffisamment jointives pour définir une ligne de soudage complète. Les faces d'extrémité 24 aboutées aux deux bouts de la plaque d'aluminium 21 transformée en tuyau plat sont chauffées très rapidement Jusqu'à une température de soudage par un courant électrique de forte intensité & basse tension fournie par un dispositif de soudage de la machine, et soudées tout en étant pressées latéralement. De cette manière, les faces d'extrémité 24 aboutées aux deux bouts de la plaque d'aluminium 21 sont soudées par une chaleur générée par effet Joule, de sorte que la soudure de la partie de Jonction des faces d'extrémité 24 se présente sous la forme d'une ligne droite, lorsqu'on la considère dans la direction axiale de la face extérieure du tuyau plat. Après l'opération de soudage et une fois les bavures de soudage éliminées des faces intérieure et extérieure du tuyau plat, celui-ci passe à travers un dispositif de refroidissement et est conformé par un rouleau de moulage aux dimensions spécifiées. La plaque 21 utilisée et représentée en coupe sur la figure 12 est faite d'aluminium et comporte sur chacune de ses deux faces une couche d'aluminium plus silicium représentant environ 10 % de son épaisseur t, couche d'aluminium plus silicium dont le point de fusion est de 540 à 570 OC, alors que le point de fusion de l'aluminium est de 650 OC. Après que les faces d'extrémité 24 aboutées des deux bouts de la plaque d'aluminium 21 ont été soudées par la machine à fabriquer des tuyaux soudés, le tuyau plat est introduit dans un four pour être chauffé. A ce moment-là, comme le montre la figure 13, les deux faces d'extrémité 23 des nervures 22, qui comportent la couche d'aluminium plus silicium mentionnée ci-dessus, dont le point de fusion est inférieur à celui de l'aluminium de sorte que la couche fond avant l'aluminium, sont ainsi contraintes à fondre et à se souder. Pour que la jonction soit complète, il est utile d'appliquer une pression de part et d'autre des faces d'extrémité. Des tubes 25 ainsi fabriqués sont assemblés avec des ailettes 26 de telle façon que, lorsque les tubes 25 entre lesquels les ailettes 26 ont été interposées dans une relation de contact sont introduits dans un four pour être chauffés, une substance de brasage 27 appliquée préalablement sur la face du tube 25 pénètre entre le tube 25 et l'ailette 26 par capillarité, comme illustré sur la figure 14, pour ainsi réaliser une liaison entre les deux éléments. A la lumière de la description ci-dessus, on se rend compte que les tubes de la présente invention offrent une plus grande résistance à la pression et présentent une surface de contact plus importante avec l'air extérieur. Bien que la description précédente ait porté sur différents modes de réalisation de la présente invention, celle-ci n'est bien entendu pas limitée aux exemples particuliers décrits et illustrés ici, et l'homme de l'art comprendra aisément qu'il est possible d'y apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Tubes pour un condenseur, caractérisés en ce que plusieurs nervures (22) sont formées parallèlement et de manière saillante pour faire partie intégrante de la matière au niveau d'intervalles (L1, L2, L3) spécifiés sur l'une des faces d'une plaque d'aluminium (21), et en ce que la plaque d'aluminium (21) sur laquelle les nervures (22) ont été formées de manière saillante est cintrée pour former un tuyau plat dans lequel les faces d'extrémité supérieures (23) des nervures intérieures opposées (22) sont aboutées les unes avec les autres, et les faces d'extrémité (24) des deux bouts de la plaque d'aluminium (21) sont aboutées l'une avec l'autre, pour ainsi joindre les parties d'aboutement les unes aux autres. 2. Tubes pour un condenseur, caractérisés en ce que plusieurs nervures (22) sont formées parallèlement et de manière saillante pour faire partie intégrante de la matière au niveau d'intervalles (L1, L2, L3) spécifiés sur l'une des faces d'une plaque d'aluminium (21) revêtue d'une substance de brasage (27) sur ses deux faces; en ce que la plaque d'aluminium (21) sur laquelle les nervures (22) ont été formées de manière saillante est cintrée pour former un tuyau plat dans lequel les faces d'extrémité supérieures (23) des nervures intérieures opposées (22) sont aboutées les unes avec les autres, et les faces d'extrémité (24) des deux bouts de la plaque d'aluminium (21) sont aboutées l'une avec l'autre; et en ce que les faces d'extrémité (24) des deux bouts de la plaque d'aluminium (21) sont jointes l'une à l'autre par soudage, tandis que les faces d'extrémité supérieures (23) des nervures (22) sont chauffées dans un four pour être jointes les unes aux autres.