Brevet FR2839776A1 — publié le 20031121

SR 21328 /3B VCL1400.FRD Procede et installation pour la conformation d'un tube plie d'echangeur de chaleur L' invention se rapporte au domaine des echangeurs de chaleur, notamment pour les vehicules automobiles. Wile concerne plus particulierement un procede et une installation pour la conformation d'un tube plie pour un echangeur de chaleur tel que, par exemple, un radiateur de refroidissement d'un moteur de vehicule automobile ou un condenseur de climatisation. Dans les echangeurs de chaleur de ce type, de tels tubes entrent dans la composition de faisceaux obtenus par un empilement de tubes disposes en parallele, et dont les extremites vent reliees a une ou deux boltes collectrices. Ces tubes presentent generalement une section transversale de forme aplatie et ils possedent generalement deux grandes faces planes et paralleles reunies entre elles par deux petites faces incurvees. Ces tubes vent obtenus habituellement par deformation en continu de la section d'une bande metallique plane de largeur determinee, a l' aide dune serie de galets de profilage, encore appeles molettes, pour conferer a la bande metallique un profil donne. Le plus souvent, pendant l' operation de profilage, des regions marginales de la bande metallique vent deformees pour constituer conjointement une entretoise ou cloison pour realiser un tube a deux canaux paralleles. Cette cloison peut s'etendre sur toute la longueur du tube pour permettre une circulation d'un fluide caloporteur a co-courant dans les deux canaux. En ce cas, les extremites des tubes vent reliees a deux boltes collectrices opposees. r j i Il est connu aussi de faire circuler le fluide caloporteur a contrecourant dans les deux canaux. En ce cas, on prevoit habituellement une ou plusieurs ouvertures a l'une des extremites de la cloison pour permettre une circulation en U. Il est connu aussi de former dans le tube des reliefs en saillie, qui vent generalement diriges vers l'interieur du tube. Ces reliefs, que l'on appelle aussi "dimples" (terme anglo-saxon), ont pour fonction de perturber la circulation du fluide caloporteur et daugmenter aussi la surface d'echange. Dans les procedes et installations connus jusqu'a present, on deroule en continu la bande a partir d'une reserve, generalement une bobine, et on deforme progressivement sa section dans une machine de profilage, comprenant des galets de profilage, pour l'amener au profil voulu. En revanche, la formation des reliefs en saillie s'effectue traditionnellement au moyen d'une presse d'emboutissage au 2 0 cours d'une operation discontinue, qui est en outre distincte de lt operation de profilage. Il en resulte une interruption du cycle de fabrication, c'est- a-dire du flux de la bande metallique, entre son arrivee en provenance de la reserve et le formage du tube. L' invention a notamment pour but de surmonter les inconvenients cidessus. Wile vise en particulier a procurer un procede et une installation propres a ameliorer la fabrication des tubes plies comportant des reliefs en saillie. L' invention propose a cet effet un procede pour la conformation d'un tube plie du type defini ci-dessus, lequel comprend les operations suivantes: i a) prevoir une bande metallique plane de largeur determinee et derouler en continu ladite bande; b) former en continu des reliefs par roulage entre au moins une padre de galets de roulage; et c) deformer en continu la bande metallique dotee de ses reliefs par des galets de profilage pour conferer a la bande metallique un profil donne. Ainsi, conformement a l' invention, la formation des reliefs en saillie s'effectue en continu avant le profilage de la bande metallique. I1 en resulte pour avantage qu'il n'y a plus d' interruption du flux de la bande metallique entre son arrivee et le formage du tube. Un senl type de machine peut etre alors utilise pour realiser la conformation des reliefs et la conformation du profil du tube. Le terme "roulage" est utilise ici dans son sens habitue! en metallurgic. I1 designe une operation de mise en forme d'une piece metallique avec rotation ou passage de la piece entre deux matrices ou entre des cylindres mobiles. I1 s'agit done d'une operation en continu qui sapparente a un laminage et qui se distingue clairement d'une operation de laminage a la presse, qui est effectuee de maniere discontinue. Un autre avantage de l' invention est que les galets de roulage peuvent servir aussi dioutils pour amener la bande dans la machine profileuse, formee par les galets de profilage. Dans une forme de realisation de ['invention, la ou les padre(s) de galets de roulage vent distincts des galets de profilage utilises a l' operation c). Dans une autre forme de realisation, la ou les padre(s) de ); galets de roulage de l' operation b) constitue(nt) en meme temps des galets de profilage de l' operation c). L' operation c) comprend avantageusement la deformation de regions marginales de la bande metallique afin qu'elles constituent conjointement une entretoise ou cloison pour realiser un tube a deux canaux parallbles. L' invention concerne aussi une installation pour la mise en oeuvre du procede ci-dessus, qui comprend: a) des moyens pour former une reserve d'une bande metallique plane de largeur determinee et des moyens pour derouler en continu ladite bande metallique; b) au moins une padre de galets de roulage agences pour former en continu des reliefs en saillie a partir d'une face interne de la bande metallique; et c) des galets de profilage agences pour deformer en continu la bande metallique dotee de ses reliefs et pour conferer a la bande metallique un profil donne. Dans une forme de realisation de l' invention, chaque padre de galets de roulage comprend un premier gales cylindrique formant poincon muni de poincons a sa peripherie et un second gales cylindrique formant matrice et muni devidements a sa peripherie, en correspondence des poincons du premier gales. Sous un autre aspect, l' invention concerne un tube d'echangeur de chaleur obtenu par la mise en oeuvre du procede ci-dessus ou par une installation telle que definie ci-dessus. Ce tube comprend des reliefs en saillie s'etendant a partir d'une face du tube. Ces reliefs vent de preference diriges vers l'interieur du tube, mais peuvent aussi etre diriges vers l'exterieur du tube, ou encore a la fois vers l'interieur et vers ltexterieur du tube. Les reliefs en saillie peuvent comprendre des reliefs de faible profondeur s'etendant vers l'interieur du tube a partir d'une face plane du tube et qui vent sans contact avec des reliefs homologues stetendant a partir d'une face opposee du tube. Dans une autre variante, les reliefs comprennent des reliefs de grande profondeur s'etendant vers l'interieur a partir d'une face plane du tube et venant en contact avec des reliefs homologues s'etendant a partir d'une face opposee du tube. Les reliefs ainsi en contact peuvent etre reunis entre eux par brasage, ce qui ameliore encore la resistance du tube a la pression du fluide caloporteur qui le traverse. Comme deja mentionne, le tube de l' invention comprend de preference deux canaux paralleles delimites par une entretoise ou cloison constituee conjointement par des regions marginales de la bande metallique. Dans la description qui suit, faite seulement a titre d'exemple, on se refere aux dessins annexes, sur lesquels: - la Figure 1 est une vue en coupe transversale d'un tube plie d'echangeur de chaleur comprenant des reliefs en saillie; - la Figure 2 est une vue en coupe, a echelle reduite, selon la ligne II-II de la Figure 1; - - la Figure 3 est une vue en perspective d'un echangeur de chaleur comprenant des tubes tels que representes aux Figures 1 et 2; - la Figure 4 est une representation schematique d'une installation pour la conformation d'un tube plie d'echangeur de chaleur selon l' invention; la Figure 5 est une vue en perspective montrant deux galets de roulage conformes a l' invention; et - la Figure 6 est une vue partielle en coupe des deux galets de roulage de la Figure 5 dans la region ou une bande metallique est conformee. On se refere a la Figure 1 qui montre un tube 10 pour echangeur de chaleur, realise a partir d'une bande metallique 12 plane de largeur determinee, avantageusement en aluminium ou en alliage d'aluminium. Pour former le tube, la bande metallique 12 est repliee de facon a former l'enveloppe de deux canaux paralleles 14 et 16 separes entre eux par une cloison ou entretoise 18. La bande metallique 12 comprend deux grandes faces planes 20 et 22 paralleles entre elles et reunies entre elles par deux petites faces 24 et 26 de forme semi-circulaire. La bande 12 comprend une bordure 28 et une bordure 30 qui viennent se chevaucher de la maniere representee. La bordure 30 comprend une partie 32 recouverte partiellement par la bordure 28 et est prolongee par une partie 34 en forme de S aplati qui aboutit a la bordure 30. La partie 32 est brasee contre la grande face 22, du cote interieur, tandis que la partie 34 est brasee contre la grande face 20, du cote interieur de celle-ci. On forme ainsi la cloison 18 precitee. Comme on peut le voir sur la Figure 2, le tube 10 comprend une premibre extremite 36 et une deuxieme extremite 38 representees respectivement a gauche et a droite de la Figure 2. A proximite de ltextremite 38, la cloison 18 comporte au moins une ouverture 40 tdans l'exemple au nombre de cinq), qui permettent de faire communiquer les canaux 14 et 16 a proximite de l'extremite 38. Ceci permet de realiser une circulation d'un fluide caloporteur a contre-courant dans les canaux. Le fluide caloporteur penetre a l r extremite 36, comme montre par la fleche F1, traverse ensuite la cloison, a proximite de l'extremite 38, comme montre par les fleches F2, et ressort ensuite du tube au niveau de l'extremite 36, comme montre par les fleches F3. Le tube comporte des reliefs en saillie 42 et 44 qui sont, dans l'exemple, diriges vers l'interieur du tube, c'est-a-dire vers l'interieur des canaux 14 et 16. Les reliefs 42 vent de faible profondeur et vent sans contact entre eux. Ainsi, les deux reliefs 42 montres du cOte gauche de la Figure 1 ne viennent pas en contact mutuel. Les reliefs 44 vent de plus grande profondeur et ils viennent en contact entre eux, comme on le volt respectivement a droite et a gauche de la Figure 1. Le role de ces reliefs 42 et 44 est de faire office de perturbateurs pour l'ecoulement du fluide caloporteur et aussi d' augmenter la surface d'echange. Par ailleurs, les reliefs 44, qui vent en contact mutuel, vent avantageusement brases entre eux, ce qui augmente la resistance du tube a la pression du fluide caloporteur qui le traverse. On se refare maintenant a la Figure 3 qui montre un echangeur de chaleur 46 comprenant une serie de tubes 10 selon l' invention dont les extremites 36 vent recues dans les trous (non visibles) d'une plaque collectrice 48, laquelle est coiffee par une bote collectrice 50 comportant deux compartiments longitudinaux 52 et 54. Le compartiment 52, formant compartiment dentree, comporte une tubulure 56 pour ['admission dun fluide caloporteur, comme montre par les flaches F1. Ce compartiment 52 alimente conjointement les tubes et permet au fluide caloporteur de circuler dans ceux-ci a contre-courant, comme montre par la fleche F2. Ensuite, le fluide est recu dans le compartiment 54, formant compartiment de sortie, lequel est muni d'une tubulure de sortie 58, par lequel le fluide caloporteur est evacue, comme montre par la flache F3. Les extremites 38 des tubes vent fermees par une plaque de fermeture 60 ou par pincage des extremites 38. On se refere maintenant a la Figure 4 qui represente schematiquement une installation 62 pour la conformation d'un tube plie d'echangeur de chaleur selon l' invention. Cette installation comprend une bobine 64 formant reserve de la bande metallique 12. Celle-ci est deroulee en continu de la droite vers la gauche sur la figure, comme montre par la flache F4. En sortant de la bobine 64, la bande passe d'abord au travers diun dispositif d'amenee 66 qui peut constituer aussi un dispositif de traction et qui permet de positionner la bande avant sa conformation. Cette bande passe ensuite au travers d'une machine de profilage 68 composee d'une serie de padres de galets propres a deformer en continu la section de la bande pour lui conferer un profil donne. Ce profil peut etre, par exemple, celui montre a la Figure 1. Mais d'autres types de profile vent envisageables, avec ou sans cloison interne. La bande passe tout d'abord entre une padre de galets de roulage 70a et 70b, qui seront decrits en detail en reference aux Figures 5 et 6. Cette padre de galets permet de former au prealable, dans la bande, des reliefs en saillie analogues ou non aux reliefs 42 et 44 decrits precedemment. Dans l'exemple, on prevoit une seule padre de galets de roulage, mais il est possible aussi, en variante, d'en prevoir plusieurs. Apres roulage, la bande passe entre une serie de padres de galets de profilage 72a et 72b, 74a et 74b, 76a et 76b, etc. Ces galets de profilage vent classiques en eux-memes et permettent de deformer la section de la bande, en continu, pour l'amener au profil voulu. Le nombre de ces padres de galets de profilage est generalement eleve et il est typiquement compris entre 10 et 20. Dans l'exemple de la Figure 4, les galets de roulage 70a et 70b ont uniquement pour fonction d'imprimer des reliefs dans la bande 12, sans modifier le profil de la bande. Ces galets de roulage 70a et 70b vent done distincts des galets de profilage 72a et 72b, etc. Dans une variante de realisation, non representee, les galets de roulage 70a et 70b pourraient aussi jouer une fonction de profilage. Ainsi, ces galets non seulement impriment des reliefs dans la bande, mais aussi commencent a modifier le profil de celle-ci. On se refere maintenant aux Figures 5 et 6, sur lesquelles on retrouve les galets de roulage 70a et 70b. Ces galets, encore appeles molettes, comprennent des parois cylindriques respectives 78a et 78b et tournent autour d' axes paralleles respectifs 80a et 80b. Dans l'exemple, ces deux galets tournent autour d' axes horizontaux et vent superposes dans un plan vertical, perpendiculairement a la direction d'avancement de la bande. Le gales 78a, qui est dispose en dessous, forme un poincon et il est muni de poincons 82 a sa peripherie. Le gales 78b, qui est dispose au-dessus, constitue un gales formant matrice et il est muni devidements 84 a sa peripherie. Lorsque les deux galets vent entralnes en rotation, en sens oppose, comme montre par les fleches F5 et F6 sur la Figure 5, les poincons 82 viennent se placer en correspondence des evidements 84, ce qui permet de conformer la bande 12 par roulage et de former des reliefs en saillie 42. Dans lioxemple de realisation, ces galets 42 s'etendent sur une face interne de la bande qui est tournee vers le haut. Lorsque la bande est ensuite deformee par les galets de profilage, ces reliefs vont etre tournes vers l'interieur de la bande, comme montre precedemment en reference a la Figure 1. La Figure 6 montre comment les reliefs 42 vent formes dans la bande, celle-ci etant maintenue prisonniere entre les deux galets de roulage 70a et 70b. On comprendra que l' invention est susceptible de nombreuses realisations, notamment en ce qui concerne la configuration des reliefs de roulage et la forme du profil de la bande. L' invention s' applique avant tout aux echangeurs de chaleur pour vehicules automobiles. Revendic at ions 1. Procede pour la conformation d'un tube plie d'echangeur de chaleur comportant des reliefs en saillie, caracterise en ce qu'il comprend les operations suivantes: a) prevoir une bande metallique plane (12) de largeur determinee et derouler en continu ladite bande; b) former en continu des reliefs (42; 44) par roulage entre au moins une padre de galets de roulage (70a et 70b); et c) deformer en continu la bande metallique dotee de ses reliefs (42; 44) par des galets de profilage (72a, 72b; 74a, 74b; 76a, 76b...) pour conferer a la bande metallique un profil donne. 2. Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que l' operation b) est conduite avec au moins une padre de galets de roulage (70a, 70b) distincts des galets de profilage (72a, 72b; 74a, 74b; 76a, 76b) de lt operation c). 3. Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que lioperation b) est conduite avec au moins une padre de galets de roulage (70a, 70b) qui constituent en meme temps des galets de profilage de loperation c). 4. Procede selon l'une des revendications 1 a 3, caracterise en ce que l' operation c) comprend la deformation de regions marginales (28, 30) de la bande metallique (12) afin qu'elles constituent conjointement une entretoise ou cloison (18) pour realiser un tube a deux canaux paralleles (14, 16). 5. Installation pour la mise en oeuvre du procede selon l'une des revendications 1 a 4, caracterisee en ce quielle comprend: a) des moyens pour former une reserve (64) d'une bande metallique plane (12) de largeur determinee et des moyens (66) pour derouler en continu ladite bande metallique (12); b) au moins une padre de galets d'emboutissage (70a, 70b) agences pour former en continu des reliefs (42; 44) en saillie a partir d'une face de la bande metallique (12); et c) des galets de profilage (72a, 72b; 74a, 74b; 76a, 76b...) agences pour deformer en continu la bande metallique (12) dotee de ses reliefs (42; 44) et pour conferer a la bande metallique un profil donne. 6. Installation selon la revendication 5, caracterisee en ce que la ou les padre(s) de galets de roulage (70a, 70b) vent distincts des galets de profilage (72a, 72b; 74a, 74b; 76a, 76b...) et places en amont de ceux-ci par rapport au sens de deroulement de la bande metallique (12). 7. Installation selon la revendication 5, caracterisee en ce que la ou les padre(s) de galets de roulage (70a, 70b) constitue(nt) en meme temps des galets de profilage. 8. Installation selon l'une des revendications 5 a 7, caracterisee en ce que chaque padre de galets de roulage comprend un premier gales cylindrique (78a) formant poincon et muni de poincons (82) a sa peripherie et un second gales cylindrique (70b) formant matrice et muni d'evidements (84) a sa peripherie, en correspondence des poincons (82) du premier gales. 9. Tube dechangeur de chaleur obtenu par la mise en oeuvre du procede selon l'une des revendications 1 a 4 ou par une installation (62) selon l'une des revendications 5 a 8, le tube (10) comprenant des reliefs en saillie (42; 44) s'etendant a partir d'une face (20; 22) du tube. 10. Tube d'echangeur de chaleur selon la revendication 9, caracterise en ce que les reliefs en saillie comprennent des reliefs (42) de faible profondeur s'etendant vers l'interieur du tube a partir d'une face plane (20; 22) du tube et qui vent sans contact avec des reliefs homologues s'etendant a partir d'une face opposee du tube. 11. Tube d'echangeur de chaleur selon la revendication 9, caracterise en ce que les reliefs en saillie comprennent des reliefs (44) de grande profondeur s'etendant vers l'interieur du tube a partir d'une face plane (20; 22) du tube qui viennent en contact avec des reliefs homologues stetendant a partir d'une face opposee du tube. 12. Tube d'echangeur de chaleur selon l'une des revendications 9 a 11, caracterise en ce quil comprend deux canaux paralleles (14, 16) delimites par une entretoise ou cloison (18) constituee conjointement par des regions marginales de la bande