Brevet FR2757615A1 — publié le 19980626

Tube laminé, notamment pour un échangeur de chaleur de véhicule automobile L'invention concerne le domaine des changeurs de chaleur, notamment de véhicule automobile. Cette invention concerne plus particulièrement les tubes, utilisés dans certains échangeurs de chaleur, et comprenant une paroi métallique (ou âme) comportant une partie centrale, qui présente des aces interne et externe parallèles entre elles, et terminée par deux bords longitudinaux parallèles entre eux. La paroi métallique est destinée à être pliée, avec réunion des bords longitudinaux, de façon à délimiter par sa face interne une cavité fermée de hauteur donnée dans laquelle peut circuler un fluide, par exemple frigorigène. Dans certains échangeurs de chaleur de technologie dite "tube-intercalaire", les tubes doivent être subdivisés en canaux (au moins deux) pour permettre un meilleur échange thermique. De tels tubes sont habituellement fabriqués par extrusion. Or, ce procédé de fabrication requiert un outillage qui, malgré son coût élevé, ne permet pas d'obtenir une bonne maîtrise des tolérances géométriques. En conséquence, un but de l invention est de procurer un tube pour échangeur de chaleur qui ne présente pas les inconvénients précités. L'invention propose à cet effet un tube du type décrit en introduction, dans lequel la face interne comporte au moins deux nervures longitudinales, d'épaisseur choisie, et réalisées en des endroits choisis de sorte qu'une fois la cavité formée elles soient en appui contre la plaque métallique. Dans ces positions, les nervures forment des cloisons de séparation longitudinales qui délimitent des sous-cavités (au moins deux) dans la cavité. I1 en résulte que l'on forme directement, par pliage, puis soudage, des tubes multi-canaux, sans qu'il soit nécessaire de faire appel à un outillage de coût élevé, et avec une bonne maîtrise des tolérances géométriques. Selon une autre caractéristique de l'invention, les nervures sont réalisées par laminage de la paroi métallique. Dans une première forme de réalisation de l'invention, les nervures longitudinales ont une épaisseur sensiblement égale à la moitié de la hauteur de la cavité et sont réalisées en des endroits choisis, de sorte au'une fois la cavité formée, elles soient placées tête-bêche l'une contre l'autre. I1 en résulte que chacune des cloisons de séparation est formée par un couple de nervures. Ainsi, dans le cas où les nervures sont réalisées par laminage de la plaque métallique, pour réaliser un tube à N canaux, on utilise un outil muni d'un profil capable de former 2N - 2 nervures. Dans un premier mode de réalisation, les bords longitudinaux, qui sont terminés par des faces d'extrémité, sont laminés de façon à former deux demi-nervures de largeur sensiblement égale à la moitié de la largeur d'une nervure et destinées à être réunies par leur face d'extrémité respective lors du pliage de façon à former l'une des nervures. Dans ce premier mode de réalisation, les bords longitudinaux sont réunis en un endroit choisi sur l'un des deux grands côtés du tube. Dans un second mode de réalisation, les bords longitudinaux sont laminés de façon à former deux nervures longitudinales destinées à être placées tête-bêche l'une contre l'autre pour fermer la cavité. Dans ce second mode de réalisation, les bords longitudinaux sont réunis sur l'un des deux petits côtés du tube. Dans une deuxième forme de réalisation de l'invention, les nervures longitudinales ont une épaisseur sensiblement égale à la hauteur de la cavité et sont réalisées en des endroits choisis, de sorte qu'une fois la cavité formée, elles soient placées de façon intercalée, chaque nervure venant en appui cotre la face interne de la plaque métallique. Ainsi, chacune des cloisons de séparation est formée par une seule nervure. Dans le cas où les nervures sont réalisées par laminage de la plaque métallique, pour réaliser un tube à N canaux, on utilise un outil muni d'un profil capable de former N-1 nervures. Dans un mode de réalisation préféré, les deux bords longitudinaux sont dépourvus de nervures et viennent en appui lors du pliage contre une nervure intermédiaire. De préférence, cette nervure intermédiaire est plus large que les autres nervures, pour contribuer à un meilleur appui des deux bords longitudinaux lors du pliage. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la face interne est recouverte de Drasure de façon à permettre la solidarisation des nervures lors d'un passage dans un four. Préférentiellement, les nervures longitudinales s'étendent sur toute la longueur de la paroi. Bien entendu, des nervures partielles (d'extension longitudinale inférieure à la longueur du tube) permettant des communications locales entre canaux d'un même tube peuvent être réalisées, par exemple à l'aide d'un outil approprié lors de l'étape de laminage. Toujours de façon préférentielle, 'épaisseur de la paroi métallique avant laminage est sensiblement égale à la hauteur totale d'une nervure. L'invention s'applique plus particulièrement aux tubes réalisés en aluminium, ou aans un alliage d'aluminium. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective schématique d'une paroi de tube avant traitement; - la figure 2 illustre la paroi de la figure 1 après laminage, dans un premier mode de réalisation; - la figure 3 illustre, dans une vue en coupe transversale, la paroi de la figure 2 après pliage; - la figure 4 illustre la paroi de la figure 1 après laminage et pliage, dans un second mode de réalisation, et dans une vue en coupe transversale; - la figure 5 est une vue en coupe transversale d'une paroi de tube avant traitement; - la figure 6 est une vue en coupe transversale de la paroi de la figure 5 après traitement; et - la figure 7 est une vue d'extrémité de la paroi de la figure 6 après pliage, correspondant à une deuxième forme de réalisation de l'invention. Les échangeurs de chaleur comprennent classiquement des tubes montés entre deux boîtes collectrices et dans lesauels circule un fluide, comme par exemple un fluide frigorigène. L'invention concerne des tubes destinés à certains échangeurs de chaleur, et plus particulièrement aux condenseurs réalisés dans une technologie dite "tube-intercalaire", mais bien entendu, il pourrait s'agir d'un autre type d'échangeur de chaleur. Pour réaliser un tube selon l'Invention, on part d'une plaque métallique 1 (ou âme), de préférence réalisée en aluminium, et plus préférentiellement encore dans un alliage d'aluminium du type connu par l'homme du métier sous le nom de série 4000. La plaque métallique (ou âme) 1 présente une forme initiale parallélépipédique, et plus précisément rectangulaire. Elle comporte par conséquent deux côtés parallèles entre eux de petites dimensions, dits côtés transversaux 2, et deux côtés parallèles entre eux de grandes dimensions comparées à celles des côtés transversaux 2, dits côtés longitudinaux 3. La plaque métallique 1 présente une épaisseur initiale eO. Elle comporte une partie centrale 4 oui présente une face interne 5 (face supérieure sur la figure 1) et une face externe 6 (face inférieure sur cette même figure 1). Cette partie centrale 4 est terminée de part et d'autre par deux bords longitudinaux parallèles entre eux 7 et 8 munis chacun d'une face d'extrémité plane 9 et 10. La plaque métallique 1 est destinée à être pliée de façon à délimiter par sa face interne 5 une cavité fermée 11 (voir figure 3). Plus précisément, selon l'invention, la cavité 11 est subdivisée en sous-cavités de sorte que les tubes, une fois finis, soient subdivisés en canaux (au moins deux) 12 à 14. Pour ce faire, on réalise dans une première étape des nervures longitudinales 15 et 16 de hauteur h (voir figure 2). Préférentiellement, ces nervures longitudinales sont obtenues par laminage de la plaque métallique 1 illustrée sur la figure 1. Du fait du laminage, l'épaisseur initiale eO de la plaque métallique 1 diminue fortement et atteint une valeur el, qui est inférieure à l'épaisseur initiale eO. Dans l'exemple, la hauteur totale h des nervures longitudinales 15 et 16 est sensiblement égale à l'épaisseur initiale eO. La hauteur totale h précitée est à compter à partir de la face externe 6 de la plaque métallique 1 (figure 2). Les nervures longitudinales 15 et 16 sont réalisées en des endroits choisis de sorte qu'après repliement de la plaque métallique 1 laminée elles coopèrent deux à deux dans une position tête-bêche. Dans l'exemple illustré sur la figure 2, les nervures longitudinales 15 et 16 sont placées symétriquement les unes par rapport aux autres, de part et d'autre d'un plan de symétrie, défini par les axes X-X et Y Y, et perpendiculaire au plan définissant la plaque métallique 1 avant transformation. Ainsi, en repliant la plaque métallique 1 au niveau de l'axe Y-Y, sur un peu moins de 1800, la nervure longitudinale 15 la plus proche de l'axe Y-Y d'un côté du plan de symétrie, va venir se positionner tête-bêche contre la nervure longitudinale 16 la plus proche de ce même axe Y-Y de l'autre côté du plan de symétrie. il en va de même pour la nervure longitudinale 15 la plus éloignée de l'axe Y-Y qui va venir se placer tête-bêche contre la nervure longitudinale 16 correspondante placée symétriquement de l'autre côté de l'axe Y-Y. De préférence, mais cela n'est pas obligatoire, on peut également former des rainures longitudinales d'extrémité au niveau des bords longitudinaux 7 et 8, également par laminage. Ces nervures longitudinales d'extrémités 17 et 18 présentent une hauteur égale à la hauteur h des autres rainures longitudinales 15 et 16. Ainsi, lors du repliement de la plaque métallique, la rainure longitudinale d'extrémité 17 va se retrouver placée tête-bêche contre la rainure longitudinale d'extrémité 18, ce qui permet de refermer complètement la cavité 11 sur toute sa hauteur (côté longitudinal 3). Comme cela est illustré sur la figure 3, le positionnement tête-bêche des rainures longitudinales 15 et 16, par couple, forme à l'intérieur de la cavité 11 des cloisons transversales 17 qui subdivisent la cavité 11 en trois sous-cavités formant les canaux 12 à 14. Bien entendu, on peut ne réaliser que deux canaux, ou plus de trois canaux, par exemple quatre, en jouant sur le nombre de nervures longitudinales 15 et 16. Comme indiqué précédemment, il n'est pas nécessaire de former par laminage des rainures longitudinales d'extrémités au niveau des bords longitudinaux. En effet, ces nervures longitudinales d'extrémités 17 et 18 sont destinées à fermer la cavité 11 sur son côté longitudinal 3. Elles ne forment par conséquent que des terminaisons longitudinales qui peuvent être obtenues, par exemple, par une opération de pliage des deux bords longitudinaux 7 et 8. I1 est clair que les nervures longitudinales d'extrémité 17 et 18, obtenues par laminage, ou bien par repliement, s'étendent sur toute la longueur du tube, afin d'assurer son étanchéité. En revanche, selon les configurations choisies, les nervures longitudinales 15 et 16 réalisées au niveau de la partie centrale 4 de la plaque métallique 1 peuvent ne pas s'étendre sur toute la longueur du tube. Elles peuvent présenter, par exemple, des discontinuités locales, ou s'arrêter avant un bord transversal 2 du tube, de façon à permettre une communication entre canaux voisins. On se réfère maintenant à la figure 4 pour décrire un second mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, le repliement de la plaque métallique 1 laminée ne s'effectue plus selon l'axe de symétrie Y-Y. En conséquence, la fermeture de la cavité 11 ne se fait plus, comme dans l'exemple de la figure 2, sur un côté longitudinal 3 du tube, mais sur un côté transversal 2 en un endroit choisi. Le principe reste le même. On réalise des cloisons transversales 17 à partir de la superposition, tête-bêche l'une contre l'autre, de nervures longitudinales. Dans la mesure où la fermeture de la cavité 11 s'effectue désormais sur un côté transversal 2 du tube, l'une des nervures est constituée par la juxtaposition des deux bords longitudinaux 7 et 8 de la plaque métallique 1. Plus précisément, chaque bord longitudinal est conformé de façon à définir une deminervure longitudinales 20 ou 21 qui par juxtaposition avec l'autre demi-nervure 21 ou 20 va former une nervure longitudinale 15. De préférence, chaque demi-nervure 20 ou 21 présente une largeur sensiblement égale à la moitié de la largeur d'une nervure longitudinale entière 15 ou 16, et une hauteur h. Tout comme dans le mode de réalisation précédent, les deminervures longitudinales 20 et 21 sont de préférence réalisées par laminage, à l'aide d'un outil approprié, en même temps que les autres nervures longitudinales 15 et 16. Cependant, on peut les réaliser différemment, par exemple par un pliage approprié des bords longitudinaux 7 et 8. L'emplacement des deux demi-nervures 20 et 21 formant par juxtaposition une nervure longitudinale peut varier selon l'outil utilisé. il pourra être dans une position sensiblement centrale par rapport au plan de symétrie transversal du tube, ou décalé vers la droite ou bien vers la gauche relativement à ce plan de symétrie. Quel que soit le mode de réalisation, l'étanchéité des tubes est obtenue, de préférence, par une opération de brasage (dans un four approprié) dans laquelle les bords longitudinaux et les nervures longitudinales tête-bêches sont solidarisés entre eux. Pour ce faire, il est préférable qu'au moins la face interne et les faces d'extrémité des bords longitudinaux de la plaque métallique soient revêtues d'un placage. On se réfère maintenant à la figure 5 qui montre, vue en coupe, une plaque métallique 1, analogue à celle de la figure 1, qui présente une épaisseur eO comprise entre sa face interne 5 et sa face externe 6. La plaque métallique 1 est ensuite laminée pour produire, dans l'exemple, six nervures longitudinales parallèles entre elles, qui comprennent cinq nervures 22 et une nervure intermédiaire 23 plus large que les nervures 22. Les nervures 22 et la nervure 23 ont une hauteur totale h, comptée à partir de la face externe 6, qui est sensiblement égale à l'épaisseur initiale eO de la plaque métallique 1. Entre les nervures, la plaque métallique possède, après laminage, une épaisseur e1 inférieure à eO. La plaque métallique 1 possède, après laminage, deux bords longitudinaux 24 et 25 qui sont dépourvus de nervures. L'épaisseur (h-el) des nervures 22 et de la nervure 23 est choisie pour correspondre à la hauteur de la cavité après repliage du tube. En effet, les nervures 22 et la nervure 23 sont réalisées en des endroits choisis, de sorte qu'une fois la cavité fermée, après pliage de la paroi (figure 7), les nervures viennent s'intercaler les unes entre les autres. il en résulte que chacune des nervures vient en appui, par son extrémité, contre la face interne de la plaque métallique S dans une région où cette face interne est dépourvue de nervures. Comme on le voit sur la figure 7, le pliage s'effectue de telle manière que les bords longitudinaux 24 et 25 viennent s'appliquer contre la nervure longitudinale 22 de plus grande largeur. Ceci permet un meilleur appui pour les bords longitudinaux 24 et 25. Ces bords longitudinaux peuvent venir en appui bord à bord ou bien ménager entre eux un intervalle réduit 26, comme montré à la figure 7. Après pliage, la cavité 11 est subdivisée en sept cavités 27 à 33. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-avant, à titre d'exemple, mais elle s'étend à d'autres variantes que pourra développer l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. Ainsi, le nombre de canaux délimités dans un tube pourra être notablement différent de celui illustré, pourvu que celui-ci soit au moins égal à deux. Revendications 1. Tube, notamment pour échangeur de chaleur de véhicule automobile, comprenant une plaque métallique (1), d'une part, comportant une partie centrale (4), présentant des faces interne (5) et externe (6) parallèles entre elles, et terminée par deux bords longitudinaux (7, 8; 24, 25) parallèles entre eux et munis chacun à'une face d'extrémité plane (9, 10), et d'autre part, susceptible d'être pliée, avec réunion des bords longitudinaux (7, 8), de façon à délimiter par sa face interne (11) une cavité (6) fermée de hauteur donnée, caractérisé en ce que la sace interne (5) comporte au moins deux nervures longitudinales (15, 16; 22, 23), d'épaisseur choisie, et réalisées en des endroits choisis de sorte qu'une fois la cavité (11) formée elles soient en appui contre la plaque métallique (1), ce qui permet de subdiviser ladite cavité (11) en au moins deux sous-cavités. 2. Tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que les nervures (15, 16; 22, 23) sont réalisées par laminage de la plaque métallique (1). 3. Tube selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les nervures longitudinales (15, 16) ont une épaisseur sensiblement égale à la moitié de la hauteur de la cavité (11) et sont réalisées en des endroits choisis de sorte qu'une fois la cavité (11) formée elles soient placées tête-bêche l'une contre l'autre. 4. Tube selon la revendication 3 prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que les bords longitudinaux (7, 8) sont laminés de façon à former deux deminervures (20, 21) de largeur sensiblement égale à la moitié de la largeur d'une nervure (15, 16) et destinées à être réunies par leur face d'extrémité respective (9, 10) lors du pliage de façon à former l'une des nervures (15, 16). 5. Tube selon la revendication 3 prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que les bords longitudinaux (7, 8) sont laminés de façon à former deux nervures (15, 16) destinées à être placées tête-bêche l'une contre l'autre pour fermer la cavité (6). 6. Tube selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face interne (5) comprend au moins quatre nervures longitudinales (15, 16), destinées à coopérer deux à deux tête-bêche pour subdiviser la cavité (6) en au moins trois sous-cavités (12-14). 7. Tube selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les nervures longitudinales (22, 23) ont une épaisseur sensiblement égale à la hauteur de la cavité (11) et sont réalisées en des endroits choisis de sorte qu'une fois la cavité (11) formée elles soient placées de façon intercalée, chaque nervure (22, 23) venant en appui contre la face interne (5) de la plaque métallique (1). 8. Tube selon la revendication 7 prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que les deux bords longitudinaux (24, 25) sont dépourvus de nervure et viennent en appui lors du pliage contre une nervure intermédiaire (23). 9. Tube selon la revendication 8, caractérisé en ce que la nervure intermédiaire (23) est plus large que les autres nervures (22). 10. Tube selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face interne (5) est recouverte de brasure de façon à permettre la solidarisation des nervures (15, 16, 17, 18) lors d'un passage dans un four. 11. Tube selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les nervures (15, 16, 17, 18) s'étendent sur toute la longueur de la plaque (1). 12. Tube selon l'une des revendications 2 à 11, caractérisé en ce que l'épaisseur (eO) de la plaque métallique (1) avant laminage est sensiblement cigale à la hauteur totale (h) d'une nervure (15, 16). 13. Tube selon i'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque métallique (1) est réalisée en aluminium, ou dans un alliage d'aluminium.