Brevet FR2770635A1 — publié le 19990507

Echanseur de chaleur du tvoe brasé, notamment de véhicule automobile. et Procédé de fabrication L'invention concerne un échangeur de chaleur du type brasé, notamment de véhicule automobile, ainsi qu'un procédé pour sa fabrication. Elle concerne plus particulièrement un échangeur de chaleur comprenant un faisceau de tubes débouchant dans au moins une boîte collectrice, ainsi que des intercalaires ondulés disposés entre les tubes. Dans les échangeurs de chaleur connus de ce type, les tubes sont habituellement des éléments séparés, qui peuvent avoir une forme rectiligne et être reliés à deux boîtes collectrices, ou bien une forme de U et être reliés à une seule boîte collectrice. Ces tubes peuvent traverser un paquet d'ailettes et être fixés à ces dernières par un assemblage mécanique. Ils peuvent aussi être brasés à des intercalaires ondulés disposés entre eux. Ces solutions traditionnelles ont pour inconvénients de nécessiter un grand nombre de composants dont l'assemblage ne peut être effectué que par des opérations discontinues, peu compatibles avec les lignes de production automatisées. Une autre solution, telle que proposée dans la publication FR 2.737.757, utilise des éléments emboutis séparés pour former des tubes en U, ces éléments emboutis étant ensuite brasés à des intercalaires ondulés et à une boîte collectrice pour former un échangeur de chaleur. Toutefois, cette dernière solution n'est applicable qu'à des tubes en U et elle nécessite de plus des aménagements particuliers et des opérations supplémentaires pour raccorder les extrémités des tubes en U à une boîte collectrice. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités. Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur du type défini en introduction, dans lequel le faisceau de tubes est obtenu à partir d'une feuille métallique continue dans laquelle sont formées des bandes transversales qui alternent avec une paire de deux demi-empreintes dans lesquelles sont formées des demi-parties de tubes, et dans lequel cette feuille métallique est pliée transversalement en sorte que les bandes transversales sont coplanaires et définissent conjointement une face d'appui pour la boîte collectrice, que les demi-empreintes d'une même paire sont réunies le long d'un plan d'assemblage commun qui s'étend perpendiculairement au plan des bandes transversales pour former une unité tubulaire à au moins un tube et que les unités tubulaires ménagent deux à deux entre elles un espace libre propre à loger un intercalaire ondulé. Ainsi, le faisceau de tubes est obtenu à partir d'une feuille métallique continue qui est conformée, par exemple par emboutissage, et qui est ensuite repliée pour former des unités tubulaires espacées les unes des autres et destinées à accueillir entre elles des intercalaires ondulés. Les bandes transversales qui sont situées chacune entre deux unités tubulaires adjacentes définissent un plan de raccordement pour recevoir une boîte collectrice. I1 en résulte une réduction du nombre de composants nécessaires à l'élaboration de l'échangeur de chaleur, permettant son assemblage de manière continue sur des lignes de production automatisées. Selon une autre caractéristique de l'invention, les demiempreintes d'une même paire sont reliées entre elles le long d'une ligne de pliage transversale et sont reliées chacune à une bande transversale le long d'une autre ligne de pliage, parallèle à la ligne de pliage précitée. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les demi-empreintes d'une même paire sont propres à former une unité tubulaire à un seul tube en forme de U présentant deux branches réunies par un coude en U et débouchant chacune entre deux bandes transversales adjacentes. En pareil cas, l'échangeur de chaleur comporte une seule boîte collectrice reliée aux bandes transversales coplanaires. L'échangeur de chaleur de l'invention peut aussi être réalisé avec des demi-empreintes formant des tubes rectilignes, auquel cas une deuxième boîte collectrice doit être montée à l'autre extrémité du faisceau. Selon une autre caractéristique de l'invention, la feuille métallique est revêtue d'un alliage de brasure sur ses deux faces. La feuille métallique est avantageusement en une matière à base d'aluminium. Les intercalaires ondulés sont avantageusement reliés aux unités tubulaires par brasage. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les demi-empreintes de la feuille métallique sont obtenues par une technique de pressage et/ou de formage. Sous un autre aspect, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur comme défini précédemment, lequel comprend les opérations suivantes a) préparer une feuille métallique continue b) conformer la feuille métallique continue pour former des bandes transversales qui alternent avec des paires de demiempreintes dans lesquelles sont formées des demi-parties de tubes c) plier transversalement la feuille métallique en sorte que les bandes transversales sont coplanaires et définissent conjointement une face d'appui pour la boîte collectrice, que les demi-empreintes d'une même paire sont réunies le long d'un plan d'assemblage commun qui s'étend perpendiculairement au plan des bandes transversales pour former une unité tubulaire à au moins un tube et que les unités tubulaires ménagent deux à deux entre elles un espace libre d) mettre en place un intercalaire ondulé dans chaque espace libre ainsi ménagé e) disposer une boîte collectrice sur la face d'appui définie par les bandes transversales ; et f) braser ensemble la feuille métallique conformée et pliée, les intercalaires ondulés et la boîte collectrice. De façon avantageuse, la conformation de la feuille métallique de l'opération b) s'effectue par passage sous une presse et/ou formage à la molette. La boîte collectrice disposée à l'opération e) est avantageusement obtenue par profilage ou à partir d'un tube profilé étiré. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue de dessus d'un tronçon d'une feuille métallique continue, conformée mais non pliée, propre à faire partie d'un échangeur de chaleur selon l'invention - la figure 2 est une vue partielle en perspective d'une feuille métallique conformée, en cours de pliage, avant mise en place des intercalaires ondulés - la figure 3 représente le tronçon de la feuille métallique de la figure 2 après pliage et mise en place des intercalaires ondulés - la figure 4 est une vue en perspective d'un faisceau d'un échangeur de chaleur selon l'invention - la figure 5 est une vue partielle en perspective d'une boîte à fluide propre à être utilisée dans un échangeur de chaleur selon l'invention ; et - la figure 6 est une vue partielle de côté d'un échangeur de chaleur selon l'invention équipé d'une boîte collectrice selon la figure 5. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un tronçon d'une feuille métallique continue 10 qui est conformée pour définir des bandes transversales 12 qui alternent avec des paires de demi-empreintes 14. La feuille métallique 10 est réalisée avantageusement en aluminium ou en un alliage d'aluminium et est revêtue, sur ses deux faces, d'un placage en un alliage de brasure approprié. Les deux demi-empreintes 14 d'une même paire sont symétriques par rapport à une ligne transversale 16 qui s'étend perpendiculairement à la direction longitudinale de la bande et qui est destinée à constituer ultérieurement une ligne de pliage transversale. Chaque demi-empreinte 14 est conformée par passage sous presse et/ou formage à la molette pour définir respectivement les deux moitiés complémentaires d'un tube en U ayant deux branches 18 qui s'étendent parallèlement entre elles et à la direction longitudinale de la bande 10 et qui sont raccordées par un tube en U 20. Les branches 18 ont des extrémités 22 qui débouchent chacune du côté d'une bande transversale 12. Chacune des bandes transversales 12 est reliée à une empreinte adjacente 14 par des lignes transversales 24 parallèles entre elles et aux lignes 16 et destinées à constituer ultérieurement des lignes de pliage. La feuille 12 est ensuite pliée sur elle-même le long des lignes 16 et des lignes 24 comme montré à la figure 2. Les deux demi-empreintes 14 d'une même paire sont rapprochées l'une de l'autre de manière que les deux demi-tubes formés en creux tournent leurs concavités l'une vers l'autre et définissent ensuite conjointement une unité tubulaire 26 (figure 3) après pliage complet. Dans cette position, les deux demi-empreintes 14 d'une même paire sont réunies entre elles le long d'un plan d'assemblage commun P (figure 6). Après pliage complet (figure 3) les demi-empreintes de chaque paire sont rassemblées et les bandes transversales 12 forment conjointement une face plane 28 (figure 3) dans laquelle sont formées une série d'ouvertures alignées 30 et une autre série d'ouvertures alignées 32 communiquant avec les extrémités 22 des branches 18. Les lignes transversales 24 d'une bande transversale 12 sont espacées d'une distance d choisie (figure 1) pour que, après pliage de la feuille 10, les unités tubulaires 26 ménagent deux à deux entre elles un espace libre 34 (figure 2) propre à recevoir un intercalaire ondulé 36 en contact thermique avec les deux unités tubulaires 26 qui l'encadrent. On réalise ainsi un faisceau 38 (figure 3) qui est constitué de la feuille métallique 12 conformée et pliée et des intercalaires 36. La figure 4 montre un faisceau 38 analogue mais de longueur plus importante. Le faisceau 38 est destiné à recevoir une boîte collectrice 40 comme représentée à la figure 5. La boîte collectrice 40 est métallique et possède une section transversale constante. Elle peut être obtenue par profilage ou à partir d'un tube profilé étiré. La boîte collectrice 40 possède un fond 42 généralement plat prolongé latéralement par deux bords pliés 44 raccordés à deux bandes longitudinales 46 destinées à être appliquées l'une contre l'autre et terminées par deux pieds repliés 48 destinés à venir s'appliquer contre le fond 42. La boîte collectrice 40 délimite ainsi deux compartiments longitudinaux adjacents 50 et 52. Le compartiment 50 possède des ouvertures alignées 54 destinées à venir en correspondance des ouvertures 30 du faisceau 38 (figure 3) tandis que le compartiment 52 possède des ouvertures alignées 56 destinées à venir en correspondance des ouvertures 32 du faisceau 38 (figure 3). La boîte collectrice 40 est par ailleurs munie de deux tubulures 58 et 60 communiquant respectivement avec le compartiment 50 et le compartiment 52. Les différents composants de l'échangeur de chaleur une fois assemblés sont passés dans un four pour assurer leur liaison par brasage. Le double placage de brasure de la feuille 10 permet d'assurer une liaison étanche entre les demi-empreintes et permet d'assurer une liaison avec les intercalaires ondulés 36. Ces derniers sont formés à partir d'une feuille métallique qui, en principe, ne nécessite pas de placage de brasure. Les bandes transversales 12 sont brasées à la boîte collectrice 40. Cette dernière est avantageusement revêtue d'un alliage sur l'une au moins de ses faces pour assurer la liaison des bandes longitudinales 46 entre elles et des pieds 48 contre le fond 42. Les compartiments 50 et 52 de la boîte collectrice 40 sont fermés à leurs extrémités par des plaques transversales analogues à la plaque 62 représentée à la figure 6. L'échangeur de chaleur ainsi réalisé peut être utilisé notamment dans l'industrie automobile pour constituer soit un radiateur de refroidissement d'un moteur, soit un radiateur de chauffage de l'habitacle, soit un condenseur d'un appareil de climatisation. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemples et s'étend à d'autres variantes. En particulier, l'échangeur de l'invention pourrait être réalisé avec des demi-empreintes définissant chacune un ou plusieurs tubes rectilignes s'étendant dans la direction longitudinale de la feuille métallique. En pareil cas, il est nécessaire de prévoir une autre boîte collectrice à l'extrémité du faisceau à l'opposé des bandes transversales 12. Cette autre boîte collectrice doit être réalisée de manière différente étant donné que les bandes transversales 12 servant d'appui à la boîte collectrice ne sont présentes qu'à une extrémité du faisceau. Revendications 1. Echangeur de chaleur du type brasé, comprenant un faisceau de tubes débouchant dans au moins une boîte collectrice, ainsi que des intercalaires ondulés disposés entre les tubes, caractérisé en ce que le faisceau de tubes (38) est obtenu à partir d'une feuille métallique continue (10) dans laquelle sont formées des bandes transversales (12) qui alternent avec des paires de demi-empreintes (14) dans lesquelles sont formées des demi-parties de tubes, et en ce que cette feuille métallique (10) est pliée transversalement en sorte que les bandes transversales (12) sont coplanaires et définissent conjointement une face d'appui (28) pour la boîte collectrice (40), que les deux demi-empreintes (14) d'une même paire sont réunies le long d'un plan d'assemblage commun (P) qui s'étend perpendiculairement au plan des bandes transversales (12) pour former une unité tubulaire (26) à au moins un tube, et que les unités tubulaires (26) ménagent deux à deux entre elles un espace libre (34) propre à loger un intercalaire ondulé (36). 2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les demi-empreintes (14) d'une même paire sont reliées entre elles le long d'une ligne de pliage transversale (16) et sont reliées chacune à une bande transversale (12) le long d'une autre ligne de pliage (24) parallèle à la ligne de pliage précitée (16). 3. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les deux demi-empreintes (14) d'une même paire sont propres à former une unité tubulaire (26) à un seul tube en forme de U présentant deux branches (18) réunies par un coude en U (20) et débouchant chacune entre deux bandes transversales adjacentes (12). 4. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une seule boîte collectrice (40) reliée aux bandes transversales coplanaires (12). 5. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la feuille métallique (10) est revêtue d'un placage de brasure sur ses deux faces. 6. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la feuille métallique (10) est en une matière à base d'aluminium. 7. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les intercalaires ondulés (36) sont reliés aux unités tubulaires (26) par brasage. 8. Echangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les demi-empreintes (14) de la feuille métallique (12) sont obtenues par une technique de pressage et/ou de formage. 9. Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes : a) préparer une feuille métallique continue (10) ; b) conformer la feuille métallique continue (10) pour former des bandes transversales (12) qui alternent avec des paires de demi-empreintes (14) dans lesquelles sont formées des demi-parties de tubes c) plier transversalement la feuille métallique en sorte que les bandes transversales (12) sont coplanaires et définissent conjointement une face d'appui (28) pour la boîte collectrice (40), que les demi-empreintes (14) d'une même paire sont réunies le long d'un plan d'assemblage commun (P) qui s'étend perpendiculairement au plan des bandes transversales (12) pour former une unité tubulaire (26) à au moins un tube et que les unités tubulaires (26) ménagent deux à deux entre elles un espace libre (34) ; d) mettre en place un intercalaire ondulé (36) dans chaque espace libre (34) ainsi ménagé e) disposer une boîte collectrice (40) sur la face d'appui (28) définie par les bandes transversales (12) ; et f) braser ensemble la feuille métallique (10) conformée et pliée, les intercalaires ondulés (36) et la boîte collectrice (40). 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la conformation de la feuille métallique (10) de l'opération b) s'effectue par passage sous une presse et/ou formage à la molette. 11. Procédé selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que la boîte collectrice (40) disposée à l'opération e) est obtenue par profilage ou à partir d'un tube profilé étiré.