FR2512715A1 - Procede pour le brasage d'echangeurs de chaleur par soufflage de gaz chauds et four pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Abstract

POUR BRASER UN ECHANGEUR DE CHALEUR SANS QU'IL EXISTE DE GRADIENT DE TEMPERATURE ENTRE LA FACE D'ENTREE ET LA FACE DE SORTIE DE GAZ PULSES A LA TEMPERATURE DE BRASAGE A TRAVERS L'ECHANGEUR, ON LE FAIT PASSER SUCCESSIVEMENT DANS UNE ENCEINTE 5 D'UN FOUR DANS LEQUEL LES GAZ SONT DIRIGES PAR DES AUBES 8 POUR QUE LA DIRECTION DES GAZ SOIT INVERSEE PAR RAPPORT A L'ECHANGEUR LORS DE SON DEPLACEMENT.

Description

i 2715

La présente invention concerne le brasage d'échan-

geurs de chaleur et dispositifs analogues et elle s'applique, plus particulièrement encore, au brasage dans des fours dits à atmosphère, c'est "-dire dans des fours dans lesquels on fait circuler des gaz préalablement chauffés à travers l'é- changeur qui est lui-même utilisé en tant qu'élément directeur pour le flux de gaz qui le traverse puisque la constitution

même d'un échangeur de chaleur est normalement prévue pour li-

miter, ou tout au moins contrôler, les perturbations aérodyna-

miques des gaz.

L'invention peut être mise en oeuvre pour des échan-

geurs fabriqués en des métaux quelconques mais elle trouve une

application préférée dans le brasage des échangeurs en alumi-

nium dans lesquels il est nécessaire de travailler à une tem-

pérature très élevée, très précise et très proche de la tem-

pérature de fusion du métal ou alliage de base constitutif des

parties de l'échangeur.

On sait, en effet, que les alliages d'aluminium cou-

ramment utilisés pour la fabrication des échangeurs de cha-

leur ont des températures de fusion souvent très proches de

celles des alliages de brasage.

Il est connu par ailleurs que les échangeurs soumis à la température de brasage ne doivent être maintenus à cette température que pendant un temps aussi bref que possible pour

éviter des brûlages et des diffusions par l'alliage de brasage.

Lorsqu'un échangeur est traversé par des gaz chauf-

fés à la température de brasage, ces gaz sont nécessairement

refroidis de sorte que la face d'entrée de l'échangeur est sou-

mise à une température supérieure à la face de sortie.

L'écart des températures entre la face d'entrée et

la face de sortie est évidemment d'autant plus grand que l'é-

changeur est plus épais Pour certains échangeurs très épais, il peut arriver que la brasure voisine de la face de sortie

ne soit pas convenablement traitée alors que la brasure voisi-

ne de la 'ace d'entrée est surchauffée La présente invention

vise à résoudre ce problème.

Conformément à l'invention, le procédé pour le bra-

sage des faisceaux d'échangeurs de chaleur comportant des tu-

bes assemblés à des dissipateurs,procédé dans lequel on uti-

lise les parties du faisceau de l'échangeur en tant qu'aubage pour guider un gaz pulsé chaud devant provoquer la fusion d'une brasure est caractérisé en ce que la direction des gaz par rapport à l'une et l'autre faces de l'échangeur est in- versée au moins une fois pendant le temps au cours duquel l'échangeur est soumis à un flux de gaz pour l'exécution du brasage. L'invention s'étend,en outre,à un four pour la mise en

oeuvre du procédé ci-dessous.

Conformément à cette seconde disposition de l'invention, le four de brasage du type à circulation de gaz dans lequel des faisceaux d'échangeurs sont déplacés dans un canal de

chauffage dans lequel circulent des gaz pulsés dans une di-

rection perpendiculaire aux faces de l'échangeur comporte, au moins,une cellule à l'intérieur de laquelle au moins un

échangeur de chaleur se trouve soumis à un flux de gaz tra-

versant tout d'abord l'échangeur dans un sens,puis un flux

de gaz traversant ce même échangeur dans le sens opposé.

Diverses autres caractéristiques de l'invention res-

sortent d'ailleurs de la description détaillée qlui suit.

Des modes de réalisation de l'invention sont représen-

tés,à titre d'exemples non limitatifs,au dessin annexé.

La fig 1 illustre schématiquement un faisceau d'échan-

geur de chaleur tel qu'il est placé dans un four de brasage

ainsi que des courbes caractéristiques de température.

La fig 2 est une vue en plan schématique d'un four

mettant en oeuvre l'invention.

La fig 3 est un plan schématique analogue à la fig 2

d'une autre réalisation du four.

La fig 4 est un plan schématique d'une autre variante. Au dessin, 1 désigne les tubes d'un échangeur de chaleur devant être brasés à des dissipateurs thermiques 2 figurés sous la forme d'ailettes mais pouvant, de même façon,être constitués par des bandes ondulées intercalées

entre les tubes.

Le faisceau de l'échangeur peut aussi être muni de plaques collectrices 3 Lorsque les faisceaux d'échangeurs thermiques sont fabriqués en aluminium ou alliage de ce métal et qu'ils sont brasés au moyen d'une brasure aluminium-silicium ou aluminium-silicium-magnésium, c'est- à-dire une brasure forte, la température à laquelle le faisceau doit être porté doit correspondre à une température qui n'est que très peu inférieure à la température de fusion

du métal ou de l'alliage de base constituant l'échangeur.

L'écart de température est souvent de l'ordre de 20 à 30 'C

et la température de brasage voisine de 600 'C.

Pour permettre le brasage, et comme cela est expliqué dans ce qui précède, on utilise les caractéristiques mêmes de l'échangeur qui permettent de canaliser la circulation des gaz chauds du four du fait de la présence des tubes et des dissipateurs thermiques qui agissent comme des aubes directrices et on obtient, ainsi, une circulation très peu perturbée qui permet d'homogénéiser au mieux la température

des pièces par les gaz traversant le faisceau comme illus-

tré à la fig 1.

Il a été constaté cependant que la température entre la face d'entrée et la face de sortie du faisceau décroît de façon appréciable étant donné la chaleur absorbée par

le métal de l'échangeur.

On obtient ainsi la courbe illustrée en I. Etant donné que la température des gaz atteignant la

face d'entrée ne doit pas dépasser sensiblement la tempéra-

ture de fusion de l'alliage de brasage, on est conduit à faire circuler le faisceau dans le four, sur une distance relativement longue, dans une zone du four dans laquelle les gaz sont soufflés légèrement au-dessus de la température

de brasage.

On obtient ainsi la courbe figurée en II pour laquelle les gaz se trouvent encore à la température de brasage sur

la face de sortie du faisceau.

Ainsi que cela est expliqué dans ce qui précède, ce mode d'action est peu satisfaisant car le temps de maintien du faisceau de la température de brasage tend à provoquer des phénomènes de brûlage et de diffusion dans certaines de ses zones et il est, par conséquent, apparu important

d'obtenir la courbe figurée en III pour laquelle la tempé-

rature est égale sur la face d'entrée et sur la face de sortie, ce qui permet d'utiliser une température de gaz

correspondant juste à la température de brasage et un temps-

de chauffage réduit empêchant tout brûlage _ Pour obtenir le résultat cidessus on amène le faisceau à braser dans une cellule du four dans laquelle circulent des gaz à la température de brasage et on fait en sorte que les gaz passent successivement dans l'un et l'autre sens

à travers le faisceau de sorte que la température est par-

faitement égalisée sur l'une et l'autre des deux faces du faisceau étant donné que celles-ci sont alternativement

face d'entrée et face de sortie.

Pour mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus,

l'invention prévoit un four qui, dans-sa réalisation sui-

vant la fig 2, comporte un canal de préchauffage 4 débou-

chant dans une cellule 5 comportant à sa partie médiane des séparateurs 6, 7 Ces séparateurs sont disposés à la partie médiane et coopèrent avec des aubes fixes 8 disposées sur chacun des deux côtés La cellule 5 contient ou est mise en communication avec des organes de chauffage 9, par exemple des résistances électriques qui sont associées à des ventilateurs 10,ou autres moyens de mise en circulation

des gaz à l'intérieur de la cellule 5.

Comme l'illustre le dessin, les aubes fixes 8 dirigent les gaz pulsés à travers les organes de chauffage 9 pour que ces gaz soient amenés perpendiculairement aux faces frontales a, respectivement b, des échangeurs se trouvant

dans la cellule 5.

Le dessin montre que, dans la première partie de la cellule, c'est la face a qui est la face d'entrée tandis que,dans la seconde partie de la cellule, c'est la face b

qui devient la face d'entrée.

Les séparateurs 6, 7 sont minces ou présentent une forme aérodynamique choisie telle que les gaz ne soient que peu perturbés à leur voisinage afin qu'il n'existe pas un gradient de température entre les deux zones que ces séparateurs délimitent à l'intérieur de la cellule 5 Dans le four décrit ci-dessus, les faisceaux sont déplacés au moyen d'un transporteur 11 auquel ils sont avantageusement suspendus, ce transporteur les maintenant de manière que les gaz puissent les traverser, comme illustré par les

flèches de la fig 1.

Le mouvement du transporteur peut être continu ou discontinu Il est généralement préféré que le mouvement soit continu. La fig 3 illustre une variante selon laquelle le four comporte une cellule 5 a dans laquelle les faisceaux sont successivement amenés après être passés dans le canal de préchauffage 4 Dans cette réalisation, le transporteur 11 est muni d'un dispositif effectuant le retournement du faisceau par exemple une molette ou came 12 venant en butée avec un doigt de commande 13 qui fait effectuer,au faisceau

se trouvant dans la cellule 5 a'une rotation de 1800.

La cellule 5 a est alimentée en gaz chaud, de façon unidirectionnelle, par un ventilateur 14, l'air étant

chauffé par exemple par une résistance électrique 9.

Dans cette réalisation, le faisceau préchauffé est

tout d'abord traversé dans un sens pendant un temps déter-

miné puis le doigt 13, actionné par un dispositif approprié non représenté, par exemple un vérin ou autre organe de commande, provoque la rotation de 1800 du faisceau de sorte que celui-ci offre son autre face au flux des gaz

pulsés.

Il est avantageux, comme l'illustre le dessin, que les gaz chauffés à la température de brasage et qui sont

placés dans la cellule 5 a soient pris par exemple à la sor-

tie du canal de préchauffage 4 pour être dirigés suivant la flèche f 1 vers la résistance de chauffage complémentaire 9, les gaz quittant l'enceinte 5 a étant, par exemple, ramenés au canal de préchauffage 4 par un ventilateur 15 sans être

à nouveau réchauffés.

A la fig 4, le four comporte des cellules successives

51 ' 52 dans lesquelles les gaz sont soufflés en sens opposés.

Les gaz ayant traversé les échangeurs sont amenés dans des cellules de reprise 51 '" 52 ' pour être amenés de nouveau aux cellules 51 ' 52 en passant par des conduits prévus au-dessus ou de préférence au-dessous des échangeurs de

sorte que lesdits gaz circulent suivant des boucles en cir-

cuit fermé.

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits en détail, car diverses modifications

peuvent y être apportées sans sortir de son cadre En parti-

culier, la cellule de brasage peut être constituée par une-

zone du canal du filcr dans laquelle les gaz à la température de brasage sont souffiés alternativement dans un sens et

dans l'autre.

Claims (4)

REVENDICAT IOINS

1 Procédé pour la brasage de faisceaux d'échan-

geurs de chaleur comportant des tubes assemblés à des dissi-

pateurs, procédé dans lequel on utilise les parties du fais-

ceau de l'échangeur en tant qu'aubage pour guider un gaz pul-

sé chaud devant provoquer la fusion d'une brasure, caractéri-

sé en ce que la direction des gaz par rapport à l'une et l'au-

tre faces de l'échangeur est inversée au moins une fois pen-

dant le temps au cours duquel l'échangeur est soumis à un flux

de gaz pour l'exécution du brasage.

2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé

en ce que l'inversion du sens de circulation du gaz par rap-

port à l'échangeur est réalisée en déplaçant l'échangeur en-

tre deux veines de gaz circulant dans des directions opposées.

3 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'inversion du sens de circulation du flux de gaz par rapport à l'échangeur est réalisée par retournement de

l'échangeur dans une veine de gaz à circulation unidimension-

nelle. 4 Four de brasage du type à circulation de gaz dans lequel des faisceaux d'échangeur sont déplacés dans un canal de chauffage dans lequel circulent des gaz pulsés dans

une direction perpendiculaire aux faces frontales de l'échan-

geur, caractérisé en ce qu'il comporte, au moins, une cel-

lule à l'intérieur de laquelle au moins un échangeur de cha-

leur se trouve soumis à un flux de gaz traversant tout d'abord l'échangeur dans un sens puis à un flux de gaz traversant ce

même échangeur dans le sens opposé.

Four de brasage suivant la revendication 4, ca- ractérisé en ce que la cellule dans laquelle l'échangeur est soumis successivement à des flux de gaz dans des directions opposées est prévue en aval d'un canal de préchauffage dans lequel circulent les échangeurs successifs déplacés par un transporteur.

6 Four de brasage suivant l'une des revendications

4 et 5, caractérisé en ce que la cellule de brasage du four

comporte à sa partie médiane des séparateurs de part et d'au-

tre desquels sont disposées des aubes directrices canalisant

un flux de gaz pulsé à travers des organes de chauffage, cha-

que échangeur étant amené & passer dans ladite cellule par

le transporteur de part et d'autre des séparateurs qui dé-

limitent deux veines d'air circulant en sens opposé.

7 Four de brasage selon l'une des revendications

4 et 5, caractérisé en ce que le four comporte une cellule de brasage dans laquelle de l'air est soufflé dans une direction constante, le transporteur de l'échangeur se trouvant dans

ladite cellule étant muni de moyens pour provoquer le retour-

nement sur 1800 de l'échangeur à l'intérieur de ladite cel-

lule.

8 Four de brasage selon l'une des revendications

4 à 7, caractérisé en ce que l'air pulsé dans la cellule dans laquelle l'échangeur est soumis à un retournement sur 1800 est pulsé dans le canal de préchauffage puis réchauffé avant d'être pulsé dans ladite cellule à partir de laquelle il est

ramené dans le canal de préchauffage.

9 Four de brasage selon l'une des revendications

4 et 5, caractérisé en ce que le four comporte des cellules successives dans lesquelles les gaz circulent en sens opposé, lesdits gaz-étant pulsés en continu pour former une boucle passant en-dessous ou au-dessus de la partie dans laquelle

circulent les échangeurs.

Four de brasage selon l'une des revendications

4 à 9, caractérisé en ce que le transporteur est indifférem-

ment du type à circulation continue ou intermittente.