Brevet FR2909912A1 — publié le 20080620

PROCEDE DE REALISATION D'UNE AILETTE POUR ECHANGEUR DE CHALEUR, AILETTE OBTENUE PAR UN TEL PROCEDE ET ECHANGEUR DE CHALEUR COMPORTANT UNE TELLE AILETTE La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une ailette pour échangeur de chaleur. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des échangeurs de chaleur utilisés dans l'industrie automobile, tels 5 que les radiateurs de refroidissement des moteurs. On connaît aujourd'hui des échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles constitués par un faisceau de tubes disposés parallèlement sur une ou plusieurs rangées, ces tubes étant destinés à la circulation à travers l'échangeur d'un fluide caloporteur, tel que de l'eau additionnée de glycol dans io le cas des radiateurs de refroidissement de moteurs. L'eau en refroidissant les organes du moteur s'échauffe et doit à son tour être refroidie. C'est le rôle du radiateur d'assurer cette fonction. A cet effet, l'eau à refroidir est mise en circulation dans les tubes du radiateur et se refroidit par échange thermique avec de l'air, l'échange thermique étant réalisé par l'intermédiaire d'éléments 15 d'échange de chaleur disposés dans le faisceau de tubes. Pour les échangeurs de chaleur dits à assemblage mécanique, les éléments d'échange de chaleur sont des ailettes parallèles traversées par les tubes de circulation dans des trous de passage pratiqués dans les ailettes. Les ailettes sont distantes deux à deux d'un pas de séparation, de l'ordre d'un 20 millimètre par exempleä Le maintien de l'ensemble peut être réalisé mécaniquement par sertissage au moyen d'un outil introduit à l'intérieur des tubes de manière à déformer les parois des tubes et les appliquer à force contre les bords des trous de passage ménagés dans les ailettes. Une autre façon de maintenir 25 l'assemblage des tubes dans les ailettes est de braser les bords des trous de passage sur la paroi des tubes. 2909912 2 L'échange thermique entre le fluide caloporteur, eau glycolée par exemple, et l'air est réalisé, d'une part, par conduction entre les ailettes et les tubes, l'efficacité de la conduction étant conditionnée par la qualité du contact thermique entre ces deux composants, et, d'autre part, par convection de l'air circulant entre les ailettes, l'efficacité de la convection étant conditionnée par la perméabilité du faisceau de tubes et la turbulence de l'air. Les ailettes comprennent généralement, placés entre deux trous successifs d'une même rangée, des déflecteurs à persiennes aptes à dévier l'air pénétrant latéralement dans l'échangeur suivant la direction transversale, ceci de manière à créer des turbulences dans l'écoulement favorables à l'efficacité des échanges thermiques par convection. On connaît de l'état de la technique plusieurs techniques pour obtenir une distance entre les ailettes égale au pas de séparation recherché. Une première technique consiste à perforer des picots dans une zone située entre deux trous de passage de tubes. Les bords relevés des picots résultant de la perforation déterminent une hauteur qui peut être calibrée au pas de séparation souhaité par une opération de retassage Un inconvénient de cette première technique est que les picots occupent un espace sur les ailettes qui pourrait être avantageusement alloué aux déflecteurs à persiennes pour une meilleure performance de l'échangeur. Un autre inconvénient de cette technique connue provient du fait que les picots, qui forment points d'appui d'une ailette sur unè autre, sont relativement éloignés des trous de passage de sorte que, lors de l'assemblage de l'échangeur par sertissage, l'effort exercé sur une ailette au niveau d'un trou de passage, du fait de l'expansion des parois du tube, provoque un fléchissement et donc une déformation de l'ailette qui est d'autant plus grande que le porte-à-faux, défini par la distance entre les picots, est plus grand. On connaît une deuxième technique qui permet de réaliser le pas de séparation en évitant les inconvénients qui viennent d'être relevés à propos de la première technique décrite ci-dessus. Selon cette deuxième technique, la bande métallique constituant l'ailette est perforée selon une découpe présentant la forme de la section des tubes, tout en épargnant des languettes sur le pourtour de la découpe. Ces languettes sont ensuite relevées et 2909912 3 éventuellement retassées de manière à amener leur hauteur à la valeur du pas de séparation recherché. Les languettes définissant le pas de séparation se trouvent donc à proximité directe des 'tubes, ce qui, comme annoncé, limite les inconvénients 5 liés à la première technique mentionnée plus haut. Cependant, un inconvénient de cette deuxième technique connue est qu'il ne peut s'appliquer à des trous de passage de forme oblongue destinés à des tubes de circulation étroits, c'est-à-dire des tubes dont la section droite présente une dimension sensiblement plus faible que l'autre, notamment Io inférieure à deux fois le pas de séparation recherché. En effet, dans ce cas, la quantité de matière disponible sur la bande métallique n'est pas suffisante pour réaliser les languettes définissant le pas de séparation. Aussi, un but de l'invention est de proposer un procédé de réalisation d'une ailette pour un échangeur de chaleur comprenant une pluralité d'ailettes 15 sensiblement parallèles distantes deux à deux d'un pas de séparation, ladite ailette comportant au moins un trou de passage pour un tube de circulation d'un fluide caloporteurä qui permettrait d'obtenir, également pour des tubes de circulation étroits, un pas de séparation des ailettes défini au voisinage immédiat des trous de passage, c'est-à-dire sans les inconvénients liés à la 20 première technique citée. Ce but est atteint, conformément à l'invention, du fait que ledit procédé comprend les étapes suivantes : - poinçonnage de deux trous d'extrémité à travers une bande métallique constituant ladite ailette, 25 - réalisation d'une fente reliant les deux trous d'extrémité par incision à travers ladite bande métallique, - mise en forme dudit trou de passage et réalisation d'un collet continu le long du trou de passage par relevage de la bande métallique autour des trous d'extrémité et de ladite fente, ledit collet continu présentant une hauteur 30 maximale au moins égale au pas de séparation. Ainsi, on comprend que le procédé de l'invention permet de réaliser le pas de séparation quelle que soit la forme donnée au trou de passage, et 2909912 4 donc quelle que soit la forme du tube, laquelle peut alors être quelconque, et notamment étroite. II faut également souligner que l'invention présente sur la deuxième technique connue l'avantage qu'elle n'entraîne qu'une très faible perte de 5 matière, les perforations effectuées à travers la bande métallique des ailettes ne portant que sur les trous d'extrémité et non sur les trous de passage dont la section est beaucoup plus grande. Un autre avantage du procédé selon l'invention réside dans le fait que le contact entre les ailettes et les tubes de circulation est réalisé par le collet io continu, ce qui présente une surface d'échange thermique accrue. Afin d'ajuster le pas de séparation à la valeur désirée, l'invention prévoit que ledit procédé comprend une étape de calibration dudit pas de séparation par retassage dudit collet continu. L'invention concerne également une ailette obtenu par le procédé décrit 15 précédemment ainsi qu'un échangeur comportant au moins une telle ailette. L'invention concerne aussi un échangeur de chaleur comprenant une pluralité d'ailettes sensiblement parallèles distantes deux à deux d'un pas de séparation, ladite ailette comportant au moins un trou de passage pour un tube de circulation d'un fluide caloporteur, remarquable en ce que ledit trou de 20 passage comporte un collet continu présentant une hauteur maximale égale audit pas de séparation. Selon un mode de réalisation, ledit trou de passage est de forme oblongue. En particulier, deux grands côtés opposés du trou de passage sont rectilignes, ou bien deux grands côtés opposés du trou de passage présentent 25 au moins une concavité. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est une vue en perspective d'une ailette métallique sur 30 laquelle sont représentées les différentes étapes du procédé conforme à l'invention. La figure 2 est une vue partielle en perspective d'une ailette conforme à l'invention. 2909912 5 La figure 3a est une vue de dessus d'un trou de passage oblong à une concavité montré sur la figure 2. La figure 3b est une vue de côté du trou de passage de la figure 3a. Les figures 4a et 4b sont des vues de dessus de variantes de 5 réalisation du trou de passage des figures 3a et 3b. Sur la figure 1 est représentée une ailette 10, constituée dans une bande métallique en aluminium par exemple, destinée à la réalisation d'un échangeur de chaleur d'un véhicule automobile, ledit échangeur de chaleur comprenant une pluralité d'ailettes parallèles superposées et distantes deux à ro deux d'un intervalle égal à un pas A de séparation donné. La figure 1 illustre les étapes d'un procédé permettant d'obtenir le pas de séparation recherché, sans avoir recours aux techniques mentionnées plus haut. Selon le procédé montré à la figure 1, l'ailette métallique 10 est d'abord 15 perforée par poinçonnage d'une pluralité de trous 11, 12 d'extrémité disposés le long de chaque bord de l'ailette. Puis, des fentes 20 transversales à l'ailette 10 sont réalisées par incision de manière à relier les trous 11, 12 d'extrémité d'une même paire. Enfin, l'ailette métallique 10 est relevée autour des trous 11, 12 et de la fente 20 afin, d'une part, de mettre en forme des trous 100 de 20 passage pour des tubes de circulation d'un fluide caloporteur, et, d'autre part, de réaliser un collet continu 110 présentant une hauteur maximale au moins égale au pas de séparation souhaité. Dans une dernière étape, cette hauteur peut au besoin être calibrée au pas de séparation par une opération de retassage. 25 La figure 2 donne un exemple d'ailette dont les trous 100 de passage sont réalisés en application du procédé conforme à l'invention. On peut voir, en particulier, que toute la surface disponible entre les trous 100 de passage est entièrement occupée par les déflecteurs 200 à persiennes, sans être amputée par des picots d'espacement. II en résulte une meilleure efficacité 30 des déflecteurs et donc de l'échangeur. La forme donnée aux trous 100 de passage dépend de l'outil de relevage utilisé. Il est donc possible d'obtenir la forme voulue en utilisant un outil approprié. Sur les figures 1 et 2, les trous 100 de passage sont de forme 2909912 6 oblongue, bien adaptée à des tubes de circulation étroits, dont les grands cotés opposés présentent une concavité. Les figures 3a, 4a et 4b représentent à la fois la fente 20 avant la formation du collet et le contour 100, 100' et 100" du trou après le relevage du 5 collet. D'autres formes oblongues peuvent être données aux trous de passage, notamment la forme 100' de la figure 4a où les grands côtés opposés sont rectilignes et la forme 100" de la figure 4b où les grands côtés opposés présentent une double concavité. to Les figures 3a et 3b montrent comment est déterminé le pas A de séparation. Au niveau des trous 11, 12 d'extrémité, l'outil de relevage des bords de la fente 20 donne au trou 100 de passage une forme arrondie de rayon R. Le collet continu 110 résultant de cette opération de relevage présente alors une is hauteur maximale égale à R, de sorte que le pas de séparation maximum pouvant être obtenu est : Amax = R 20 Le pas A de séparation peut être ajustée à la valeur recherchée dans une étape finale de retassage. Pour la valeur Amax = R, la longueur Emin de la fente 20 à réaliser est donnée par : 25 Emin = L ù 2R L étant la longueur du trou 100 de passage des tubes. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'une ailette pour un échangeur de chaleur, ledit échangeur comprenant une pluralité d'ailettes sensiblement parallèles distantes deux à deux d'un pas (A) de séparation, ladite ailette comportant au moins un trou (100) de passage pour un tube de circulation d'un fluide caloporteur, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes io suivantes : - poinçonnage de deux trous (11, 12) d'extrémité à travers une bande métallique (10) constituant ladite ailette, - réalisation d'une fente (20) reliant les deux trous (11, 12) d'extrémité par incision à travers ladite bande métallique (10), 15 - mise en forme dudit trou (100) de passage et réalisation d'un collet continu (110) le long du trou de passage par relevage de la bande métallique autour des trous (11, 12) d'extrémité et de ladite fente (20), ledit collet continu (110) présentant une hauteur maximale au moins égale au pas de séparation. 20 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant une étape de calibration dudit pas de séparation par retassage dudit collet continu (110). 3. Ailette pour échangeur de chaleur caractérisée en ce qu'elle est obtenue par le procédé selon l'une des revendications 1 ou 2. 4. Echangeur de chaleur caractérisé en ce qu'il comporte au moins une ailette selon la revendication 3. 5. Echangeur de chaleur comprenant une pluralité d'ailettes sensiblement 30 parallèles et distantes deux à deux d'un pas de séparation, une desdites ailettes comportant au moins un trou (100) de passage pour un tube de circulation d'un fluide caloporteur, caractérisé en ce que ledit trou de passage 25 2909912 8 comporte un collet continu (110) présentant une hauteur maximale égale audit pas de séparation. 6. Echangeur selon la revendication 5, dans laquelle ledit trou (100) de 5 passage est de forme oblongue. 7. Echangeur selon la revendication 5, dans laquelle deux grands côtés opposés du trou (100') de passage sont rectilignes. io 8. Echangeur selon la revendication 5, dans laquelle deux grands côtés opposés du trou (100 ; 100") de passage présentent au moins une concavité.