Brevet FR2769357A1 — publié le 19990409

Procédé de réalisation d'un faisceau d'échangeur de chaleur. La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un faisceau d'échangeur de chaleur, et plus particulièrement un tel procédé comprenant les étapes consistant à réaliser une pluralité de tubes et à assembler à ces tubes des ailettes. On connaît essentiellement deux types de procédés pour réaliser des échangeurs de chaleur tels que des radiateurs de refroidissement du moteur d'un véhicule automobile, ou des condenseurs d'installation de climatisation. Dans un premier procédé, des ailettes planes disposées parallèlement entre elles sont traversées par des tubes de circulation de fluide de section généralement ronde ou ovale. Le contact entre les tubes et les ailettes ainsi que leur assemblage est obtenu par expansion diamétrale des tubes. Dans un autre procédé, les tubes ont une section aplatie et les ailettes sont réalisées sous la forme de bandes de feuillard métallique ondulé. L'assemblage des tubes et des ailettes est alors obtenu par brasage. L'inconvénient de ces procédés réside essentiellement dans les opérations d'assemblage des tubes aux ailettes, coûteuses en temps et en main-d'oeuvre. Dans le procédé d'assemblage mécanique, les ailettes doivent être percées puis les tubes engagés dans les trous ainsi réalisés et expansés afin de les solidariser aux ailettes. Dans le procédé par brasage, il n'est pas possible de disposer les tubes à distance les uns des autres puis de mettre les ailettes en place. Ce sont en effet généralement les ailettes qui servent d'entretoises aux tubes. La présente invention vise à pallier cet inconvénient. A cet effet, l'invention a tout d'abord pour objet un procédé de réalisation d'un faisceau d'échangeur de chaleur comprenant les étapes consistant à réaliser une pluralité de tubes et à assembler à ces tubes des ailettes, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à - extruder un profilé métallique comprenant une rangée monobloc de tubes adjacents sensiblement parallèles entre eux, reliés par au moins un voile de matière - découper ledit voile de manière à laisser en place au moins une bande de matière formant entretoise entre chaque couple de tubes adjacents; et - insérer et fixer les ailettes entre les tubes adjacents et les entretoises. Ainsi, les tubes de l'échangeur sont assemblés dès l'extru- sion du profilé. Ils peuvent ainsi, en combinaison avec les bandes de matière qui les relient, former des logements dans lesquels les ailettes sont ultérieurement introduites. Le découpage du ou des voiles métalliques qui relient ces tubes permet d'assurer la circulation du fluide, notamment de l'air, qui balaye le faisceau. Avantageusement, le procédé selon l'invention comprend l'étape consistant à former des unités d'ailettes en feuillard métallique ondulé de hauteur légèrement inférieure à la longueur de tubes et de largeur telle que chaque unité peut être logée et maintenue à force entre deux tubes adjacents. La réalisation des unités d'ailettes est déjà connue en ellemême et utilisée dans le procédé par brasage rappelé cidessus. Toutefois, les tubes étant ici reliés entre eux par les entretoises, il est maintenant possible de simplement maintenir ces unités en place à force. On évite ainsi toute opération de brasage. La hauteur des unités d'ailette est déterminée de manière à laisser libre aux extrémités des tubes une longueur suffisante pour le montage des plaques collectrices et des boîtes à fluide. On observera ici un autre avantage de l'invention. En effet, les unités d'ailettes peuvent, étant simplement maintenues à force, être montées entre les tubes après fixation du profilé aux boîtes à fluide. Il n'est donc pas nécessaire de réserver un espace libre entre les ailettes et les boîtes pour permettre le brasage de ces dernières. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, des cloisons longitudinales divisant les tubes en une pluralité de conduits sont extrudées simultanément aux tubes et au voile. Ces cloisons longitudinales assurent la résistance des tubes aux pressions différentielles auxquelles ils sont soumis. En effet, les tubes sont soumis en compression à la pression des joints d'extrémité au niveau de leur assemblage sur les plaques collectrices. Lorsque les tubes sont aplatis, ils sont en outre soumis à des efforts de dilatation lorsque le fluide qui y circule est sous pression, comme cela est le cas dans un condenseur. Dans l'un et l'autre cas, les cloisons longitudinales forment des entretoises travaillant soit en compression soit en traction. Egalement dans un mode de réalisation particulier, des joues de fixation sont extrudées simultanément aux tubes et au voile, adjacentes à au moins un des tubes d'extrémité de la rangée. Ces joues forment donc une partie du profilé qui permet ultérieurement la fixation de l'échangeur à toute structure porteuse. On remarquera qu'aussi bien les cloisons longitudinales que les joues sont réalisées moyennant uniquement un supplément de matière. Aucune opération de montage n'est nécessaire. L'invention a également pour objet un faisceau d'échangeur de chaleur comportant une pluralité de tubes métalliques assemblés à des ailettes, caractérisé par le fait qu'il comprend un ensemble monobloc de tubes reliés au moyen d'entretoises réalisées d'une seule pièce avec lesdits tubes, les ailettes étant fixées entre les tubes adjacents et lesdites entretoises. Comme cela a été vu précédemment, les ailettes peuvent être maintenues à force. Toutefois, afin d'éviter tout risque de déplacement sous l'effet des vibrations, ces ailettes peuvent comporter en outre des saillies coopérant avec des renfoncements ménagés entre les tubes et les entretoises. Egalement comme cela a été vu précédemment, les ailettes peuvent être réalisées en feuillard métallique ondulé. Dans un mode de réalisation particulier, le faisceau selon l'invention comprend des cloisons longitudinales divisant les tubes en une pluralité de conduits, ces cloisons étant d'une seule pièce avec ledit ensemble monobloc. Le faisceau peut également comprendre des joues de fixation d'une seule pièce avec cet ensemble monobloc. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, deux modes de réalisation de l'invention, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue partielle en élévation d'un échangeur de chaleur dans une première phase de fabrication; - la figure 2 est une vue de dessus de l'échangeur de chaleur de la figure 1; - la figure 3 est une vue similaire à la figure 1 dans une étape ultérieure de fabrication; - la figure 4 est une vue de l'échangeur de chaleur des figures précédentes une fois terminé, en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 2; - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 4; - la figure 6 est une vue d'un échangeur de chaleur réalisé selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, en cours de fabrication; et - la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 6. La première étape du procédé selon l'invention consiste à extruder un profilé métallique tel que celui représenté aux figures 1 et 2. Ce profilé est composé d'un ensemble de tubes 1 adjacents sensiblement parallèles entre eux. Les tubes 1 ont ici une section transversale aplatie et sont divisés en deux conduits 2a et 2b par une cloison médiane longitudinale 3. Les tubes 1 sont disposés en rangée et les tubes adjacents sont reliés, dans leur partie centrale, par un voile 4 formé dans le prolongement des cloisons 3. Le voile 4 se prolonge au-delà du tube d'extrémité la de la rangée pour le relier à une joue de fixation 5 ici en forme de U. Cette joue 5 forme ainsi deux ailes 6 permettant la fixation de l'échangeur de chaleur. Après extrusion, le profilé qui vient d'être décrit est découpé à la longueur, et éventuellement à la largeur, convenables. Le voile 4 est ensuite découpé par poinçonnage comme montré à la figure 3. Cette découpe ne laisse subsister que des bandes étroites 7, délimitant entre elles et entre les tubes 1 des fenêtres 8 pour l'écoulement de l'air à travers l'échangeur de chaleur dans la direction perpendiculaire au plan de la figure 3. On observera que cette découpe laisse libre l'extrémité 9 des tubes 1. En outre, l'extrémité de la joue de fixation 5 est également découpée jusqu'au niveau de la dernière bande 7a. Le profilé ainsi découpé forme l'ossature de l'échangeur de chaleur. Un feuillard métallique est replié sur lui-même et découpé de manière à former des unités d'ailettes 10. Ces unités sont ensuite introduites dans les logements délimités par les tubes 1 adjacents et les bandes 7. Cette introduction est faite à force, les bandes 7 servant d'entretoises déterminant l'écartement entre deux tubes 1 adjacents. Les ailettes 10 étant introduites à force sont maintenues en place en contact avec les tubes 1 sans qu'aucune opération de brasage ne soit nécessaire. Toutefois, afin d'éviter tout glissement des ailettes lorsque l'échangeur de chaleur est soumis à des vibrations, des saillies 11 en forme de béquet sont prévues lors de la découpe des ailettes 10. Lors de la mise en place de ces ailettes, les saillies 11 s'engagent dans des renfoncements 12 (figure 2) formés à la jonction des tubes 1 et du voile 4. D'autres saillies 13 sont formées du côté extérieur des ailettes 10 pour envelopper les tubes 1 et aider ainsi au maintien des ailettes. L'échangeur de chaleur est terminé de façon connue par le montage d'une plaque collectrice 14 et d'une boîte à fluide 15. A cet effet, la plaque collectrice 14 est percée de trous bordés par des collets 16. Elle est revêtue d'un joint d'étanchéité 17 recouvrant également l'intérieur des collets 16. La plaque collectrice 14 est ainsi montée sur le faisceau de l'échangeur par engagement de l'extrémité des tubes 1 dans les trous de la plaque. La plaque collectrice 14 est par ailleurs munie de griffes 18 à sa périphérie. Les bords de la boîte à fluide 15 forment un épaulement 19 qui est appliqué sur la bordure 20 du joint 17 et sur lequel sont rabattues les griffes 18, assurant ainsi le montage de la boîte 15 par sertissage. Le simple maintien à force de la plaque collectrice 14, et donc de la boîte à fluide 15, n'autorise pas à faire circuler dans cet échangeur de chaleur un fluide sous pression. Un tel échangeur peut trouver application par exemple comme radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile. I1 n'est toutefois pas adapté à être utilisé comme condenseur d'installation de climatisation, puisqu'un tel condenseur fonctionne sous pression. Les figures 6 et 7 montrent un autre mode de mise en oeuvre de l'invention qui permet le fonctionnement de l'échangeur sous pression. Dans ce mode de mise en oeuvre, le profilé de base est réalisé comme précédemment. On note toutefois la présence d'un plus grand nombre de cloisons transversales 22 permettant aux tubes 23 de résister à la pression interne. Par ailleurs, la plaque collectrice 24 est brasée sur l'extrémité des tubes 23 permettant ainsi à la boîte à fluide, non représentée, de résister également à la pression. Les ailettes 25 sont montées comme précédemment. On observera toutefois que, contrairement à ce qui est le cas dans l'art antérieur, ces ailettes se poursuivent jusqu'au contact de la plaque collectrice 24. Ceci est en effet possible puisqu'elles peuvent être montées après brasage de la plaque 24 et qu'il n'est donc pas nécessaire de laisser un espace libre entre cette plaque et les ailettes pour permettre le brasage. On notera que des espaces non représentés au dessin auraient pu être réservés pour la fixation d'accessoires, par exemple pour la fixation d'un groupe motoventilateur dans le cas où l'échangeur est destiné à être utilisé comme radiateur. Revendications 1 - Procédé de réalisation d'un faisceau d'échangeur de chaleur comprenant les étapes consistant à réaliser une pluralité de tubes (1) et à assembler à ces tubes des ailettes de refroidissement (10), caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à - extruder un profilé métallique comprenant une rangée monobloc de tubes adjacents sensiblement parallèles entre eux, reliés par au moins un voile de matière (4) - découper ledit voile de manière à laisser en place au moins une bande de matière (7) formant entretoise entre chaque couple de tubes adjacents ; et - insérer et fixer les ailettes entre les tubes adjacents et les entretoises 2 - Procédé selon la revendication 1, comprenant l'étape consistant à former des unités d'ailettes en feuillard métallique ondulé, de hauteur légèrement inférieure à la longueur des tubes et de largeur telle que chaque unité peut être logée et maintenue à force entre deux tubes adjacents 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel des cloisons longitudinales (3 ; 22) divisant les tubes en une pluralité de conduits (2a, 2b) sont extrudés simultanément aux tubes et aux voiles 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel des joues de fixation (5) sont extrudées simultanément aux tubes et au voile, adjacentes à au moins un des tubes d'extrémité de la rangée 5 - Faisceau d'échangeur de chaleur comportant une pluralité de tubes métalliques (1) assemblés à des ailettes de refroidissement (10), caractérisé par le fait qu'il comprend un ensemble monobloc de tubes reliés au moyen d'entretoises (7) réalisées d'une seule pièce avec lesdits tubes, les ailettes étant fixées entre les tubes adjacents et lesdites entretoises 6 - Faisceau selon la revendication 5, dans lequel les ailettes sont maintenues à force 7 - Faisceau selon la revendication 6, dans lequel les ailettes comportent des saillies (11) coopérant avec des renfoncements (12) ménagés entre les tubes et les entretoises 8 - Faisceau selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel les ailettes sont réalisées en feuillard métallique ondulé. 9 - Faisceau selon l'une quelconque des revendications 5 et 8, comprenant des cloisons longitudinales (3 ; 22) d'une seule pièce avec ledit ensemble monobloc 10 - Faisceau selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, comprenant des joues de fixation (7) d'une seule pièce avec ledit ensemble monobloc.