FR2836546A1 - Tube plie poue echangeur de chaleur - Google Patents

Abstract

Le tube (1) est obtenu par repliement d'une bande métallique sur elle-même pour délimiter deux canaux parallèles (4a, 4b) à faces supérieures distinctes (3a, 3b), ayant une face inférieure commune (2) et étant en contact par deux bordures de la bande. Les deux bordures sont pliées à angle sensiblement droit par rapport aux faces supérieures parallèles (3a, 3b) des canaux afin de former une cloison de séparation (6) entre les deux canaux. Pour améliorer le contact simultané entre les deux bordures de la cloison (6) et la face interne de la face inférieure (2) du tube, les extrémités des deux bordures sont diminuées en épaisseur avant pliage, pour obtenir une forme choisie sensiblement identique pour les deux extrémités. Ces tubes s'appliquent notamment aux échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles.

Description

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Tube plié pour échangeur de chaleur L'invention concerne un tube plié pour échangeur de chaleur. L'échangeur de chaleur peut être, par exemple, un radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile ou encore un condenseur de climatisation.

Les tubes pour échangeur de chaleur comportent, en général, deux faces planes parallèles reliées entre elles par deux petites faces incurvées. La section transversale de tels tubes est de forme aplatie.

Ces tubes sont destinés à être introduit dans les échangeurs de chaleur. Des trous de forme appropriée sont prévus dans des plaques collectrices pour y loger les extrémités des tubes. Les échangeurs de chaleur comportent un empilement de tels tubes, disposés en parallèle, en alternance avec des intercalaires ondulés ou des ailettes planes, qui constituent des surfaces d'échange de chaleur.

Cette association permet à un fluide caloporteur de circuler à l'intérieur des tubes pour échanger de la chaleur avec un flux d'air qui traverse l'échangeur.

Dans des modes de réalisation connus, les tubes sont réalisés par repliement d'une bande métallique sur elle-même, de sorte à former deux canaux parallèles et de même largeur, séparés par une cloison ou entretoise. Cette entretoise permet de renforcer la rigidité des tubes. Elle est formée de deux bordures de la bande, pliée chacune à angle droit sur une région centrale de la bande commune aux deux bordures. Ces deux bordures sont, en général, adossées l'une contre l'autre, en particulier sur leur partie supérieure.

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Dans certains tubes, l'entretoise vient en appui sur le côté opposé en composant un angle droit entre les extrémités des bordures et le côté opposé pour réaliser un accostage plan à plan. Il est connu que cet accostage plan à plan n'est pas le plus favorable pour l'étape de brasage.

Par ailleurs, les dispersions de fabrication au moment du profilage peuvent provoquer une différence entre les hauteurs des deux bordures de la cloison. Par suite, le contact simultané des deux bordures sur le côté opposé n'est pas réalisé, ce qui a pour conséquence des défauts de brasage.

L'accostage plan à plan peut également avoir l'inconvénient d'engendrer un manque de brasage aux endroits où le contact entre les bordures et le côté opposé est défectueux ou aux endroits où les contacts sont trop parfaits. De tels inconvénients fragilisent le tube, en causant notamment des insuffisances de tenue mécanique et de résistance à la corrosion.

C'est un but de la présente invention de fournir un tube plié pour échangeur de chaleur capable d'améliorer le contact simultané des deux bordures de la cloison avec la face opposée du tube.

C'est encore un but de l'invention de résoudre les défauts de brasage qui peuvent apparaître au niveau des bordures de la cloison.

A cet effet, l'invention propose un tube pour échangeur de chaleur obtenu par repliement d'une bande métallique sur elle-même pour former deux canaux parallèles, délimités par une face inférieure commune, correspondant à la face inférieure du tube, et par deux faces supérieures distinctes. Les deux canaux sont en contact par deux bordures de la bande, pliées à angle sensiblement droit par rapport aux faces supérieures afin de former une cloison de séparation entre

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les deux canaux. Les extrémités des deux bordures reposent sur la face interne de la face inférieure commune aux deux canaux.

Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les deux extrémités des bordures en contact avec la face interne de la face inférieure sont obtenues à partir des extrémités de la bande, l'épaisseur de ces extrémités étant diminuée avant pliage, pour obtenir une forme choisie sensiblement identique pour les deux extrémités.

En particulier, les bordures de la cloison sont adossées l'une contre l'autre sur toute leur longueur.

La diminution de l'épaisseur des extrémités de la bande croît vers les extrémités, ce qui permet de réduire la résistance à l'écrasement des extrémités.

Avantageusement, les extrémités des deux bordures sont en contact sensiblement linéaire avec la face interne de la face inférieure commune aux deux canaux.

Dans un mode de réalisation de l'invention, les extrémités de la bande sont biseautées.

En particulier, ces extrémités sont en forme de pointe.

La face interne de la face inférieure comporte deux régions en contact avec les deux bordures, chacune de ces régions ayant une largeur inférieure à l'épaisseur du tube.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'épaisseur des extrémités de la bande est diminuée en repoussant la matière des bords vers les extrémités.

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En complément, les extrémités de la bande, après diminution d'épaisseur, comportent du placage.

La bordure la plus longue subit un écrasement plus important que l'autre bordure, après pliage, ce qui permet de compenser une différence de hauteur des bordures.

En particulier, la bordure la plus longue est raccourcie par écrasement. La bordure la plus courte est en contact avec la face inférieure du tube après écrasement.

L'invention propose également un procédé pour la conformation d'un tube échangeur de chaleur, tel que décrit ci-dessus. Le procédé comprend les opérations suivantes : a) prévoir une bande métallique plane ayant deux bords longitudinaux parallèles, et introduire la bande dans un poste de profilage, b) diminuer simultanément l'épaisseur des bords longitudinaux en les repoussant pour obtenir une forme choisie, sensiblement identique pour chaque bord, c) déformer en continu et identiquement chacune des régions extrêmes de la bande, par pliage, pour réaliser deux bordures planes formant un angle sensiblement droit avec la région centrale de la bande, d) déformer en continu la région centrale de la bande, par pliage, jusqu'à ce que chacune des bordures se raccorde sensiblement perpendiculairement à une partie de la région centrale de la bande, formant face inférieure du tube, de sorte que les deux bordures s'adossent l'une contre l'autre et que l'une au moins de leurs extrémités ayant la forme choisie, se raccorde à la face interne inférieure par contact,

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e) écraser les bordures sur la face inférieure interne du tube, pour amener les bordures en contact sur cette région et pour égaliser leur hauteur, f) braser le tube, pour maintenir la conformation du tube.

L'invention a pour principal avantage de permettre un contact linéaire de meilleure qualité entre la cloison et la face opposée du tube et de diminuer sensiblement la différence de hauteur entre les deux bordures.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexes sur lesquels : - la figure 1 est une vue des extrémités des bordures d'un tube plié de l'art antérieur présentant un défaut de brasage , - la figure 2 est une vue des extrémités des bordures d'un tube plié de l'art antérieur présentant une différence de hauteur des bordures ; - les figures 3a à 3c représentent les principales étapes de réalisation d'un tube plié selon l'invention ; - la figure 4 montre des exemples d'extrémités des bordures selon l'invention ; - la figure 5 est une vue d'extrémité d'un tube selon l'invention au cours de différentes phases de pliage ; - les figures 6a et 6b illustrent la conformation d'une des extrémités du tube ;

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- la figure 7a représente une vue à échelle agrandie de la région du tube de la figure 3c comportant la cloison selon l'invention ; - la figure 7b est une vue analogue à la figure 7a, comportant un renflement saillant ; - la figure 8 est une vue analogue à la figure 7a, avec des extrémités de bordure de forme différente ; - les figures 9a à 9c montrent les différentes étapes du procédé mis en oeuvre pour réaliser le repliement des bordures et les renflements saillants ; - la figure 10 illustre une dispersion de fabrication après pliage ; - la figure 11 illustre l'écrasement en phase de calibrage pour résoudre la dispersion de fabrication ; - la figure 12 illustre l'assemblage de tubes selon l'invention dans des plaques collectrices d'échangeur de chaleur ; et - la figure 13 est une vue en perspective de tubes assemblés selon l'invention.

La figure 3c est une vue d'extrémité d'un tube pour échangeur de chaleur. Le tube 1 de la figure 3c est réalisé à partir d'une bande métallique, à bords longitudinaux, avantageusement en aluminium ou en alliage d'aluminium. La bande est soumise à des procédés métallurgiques qui permettent son pliage et son brasage afin de constituer le tube. Le pliage permet en outre de replier la bande afin de réaliser un tube dont l'intérieur est constitué de deux canaux 4a et 4b, parallèles et sensiblement identiques.

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Ces canaux sont juxtaposés et délimités par une face inférieure commune 2, correspondant à la face inférieure du tube.

En revanche, chaque canal 4a ou 4b est délimité par une face supérieure distincte 3a ou 3b. Les faces 3a et 3b sont également juxtaposées et constituent ensemble la grande face supérieure du tube.

Les canaux sont séparés par une cloison 6 formant entretoise, sensiblement perpendiculaire à la face inférieure 2 du tube. Les canaux du tube sont destinés à être parcourus par un fluide caloporteur qui échange de la chaleur avec un flux d'air.

La face inférieure du tube 2 et la grande face supérieure du tube 1 sont reliés par deux petites faces incurvées 5a et 5b.

La description du tube est jusqu'ici connue des réalisations existantes. La description d'une représentation agrandie de la région A, qui entoure la cloison 6, permettra de mettre en évidence les caractéristiques et avantages de l'invention.

La figure 7a représente un agrandissement de la région A de la figure 3c. La cloison 6 est constituée de deux bordures 8a et 8b, obtenues par repliement des régions extrêmes de la bande métallique. Ce repliement est tel que les bordures 8a et 8b forment un angle sensiblement droit avec les faces supérieures 3a et 3b.

Par ailleurs, les bordures 8a et 8b sont repliées de sorte à être en outre adossées l'une contre l'autre pour former conjointement la cloison 6.

Avantageusement, les extrémités des bordures ont subi une diminution d'épaisseur avant pliage pour obtenir une forme choisie, sensiblement identique pour les deux bordures. Cette diminution en épaisseur augmente vers les extrémités des

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bordures. Comme cela sera détaillé ci-après, cette diminution d'épaisseur a notamment pour but de diminuer la résistance à l'écrasement des extrémités des bordures.

La conformation des extrémités consécutive à la diminution d'épaisseur permet d'obtenir une forme choisie. Les figures 7a et 8 représentent deux exemples de conformations où les extrémités 9a et 9b ont une forme pointue à 45.. Dans la suite, à titre d'exemple non limitatif, la description sera faite en référence à une extrémité biseautée et plus particulièrement en référence à une forme pointue à 45..

Les extrémités 9a et 9b des bordures sont repliées pour venir en butée contre la face inférieure interne 2. Le repliement de la bande métallique est réalisé de sorte que la face inférieure 2 et la face supérieure du tube soient parallèles, et donc de manière que les bordures 8a et 8b de la cloison forment également un angle sensiblement droit avec la face inférieure du tube.

La conformation particulière de la cloison 6 du tube réduit la zone de contact entre les bordures et la face inférieure du tube par rapport aux réalisations existantes. En effet, dans des réalisations existantes les bordures 8a et 8b ont des extrémités de section rectangulaire, qui n'ont pas subi de diminution avant pliage. La zone de contact entre les bordures 8a et 8b est plus grande, mais la forme des extrémités ne permet pas de pallier les dispersions de fabrication fréquentes et incommodantes pour la tenue mécanique du tube et pour la corrosion.

Les figures 1 et 2 montrent des exemples de dispersions de fabrication qui se produisent avec des bordures ayant des extrémités qui n'ont pas été diminuées en épaisseur. La figure 1 représente un brasage non conforme, et plus précisément un manque de brasage indiqué en 95, au niveau d'un

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contact défectueux. La figure 2 représente une différence de hauteur entre les bordures 9a et 9b de la cloison, qui nuit à la qualité du contact entre les bordures et la face inférieure interne du tube.

L'extrémité des bordures selon l'invention permet de résoudre ces problèmes de dispersion de fabrication. Les figures 6a et 6b montrent un exemple de conformation des extrémités de la bande métallique avant pliage. En référence à la figure 6a, la bande 11 est introduite dans le poste de profilage entre des galets 101. En référence à la figure 6b, des galets 102 viennent alors repousser la matière pour former les pointes 9a et 9b. La forme des pointes est définie par la géométrie des galets 102.

Le repoussage permet de conserver du placage 10 sur l'extrémité des pointes. Ainsi, de manière avantageuse, les extrémités des bordures de la cloison 6 comportent du placage, ce qui constitue un facteur important d'amélioration du contact entre les extrémités et la face interne de la face inférieure du tube, lors du brasage.

Par ailleurs, au cours du repoussage, la bande de section rectangulaire se centre d'elle-même à l'entrée dans le poste de profilage sous l'effort de formage. Par suite, les variations de hauteur des deux bordures diminuent sensiblement.

La figure 3a représente la bande métallique 11 après repoussage des extrémités pour obtenir des formes en pointe. Après avoir conformé les extrémités, le tube est profilé de manière classique jusqu'au poste de calibrage en hauteur. La conformation de la bande métallique est réalisée au cours des étapes de la figure 5.

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Après le repoussage vers les pointes des bords 80a et 80b de la bande, des opérations successives de pliage, représentées en pointillés, sont effectuées pour obtenir le tube 1 (indiqué en traits pleins). La bande est pliée une première fois comme indiqué sur la figure 3b pour former simultanément les bordures 8a et 8b, à partir des bords 80a et 80b de la bande. Les bordures pliées sont ensuite rapprochées l'une de l'autre, par des pliages successifs, pour constituer la cloison 6.

Ces opérations de rapprochement des bordures sont obtenues par des jeux de molettes adaptées et permettent en outre de réaliser les petites faces incurvées 5a et 5b du tube. Ces petites faces ont quasiment une forme en demi-cercle.

Les opérations se poursuivent jusqu'à ce que l'extrémité de la cloison 6 vienne en butée contre la face inférieure interne 2 du tube.

En pratique, on observe souvent une différence de hauteur Ah entre les deux bordures, comme sur la figure 10. L'autocentrage de la bande et le calibrage final permettent de supprimer cette différence de hauteur et améliorent, de ce fait, la qualité du contact. Lors du calibrage final, la face supérieure du tube subit une pression d'écrasement F, jusqu'à ce que la bordure qui n'est pas en contact avec la face inférieure 2 du tube vienne en butée contre cette face. Ce faisant, l'autre bordure est écrasée contre la face inférieure 2.

L'écrasement est rendu possible par la diminution de la résistance à l'écrasement des extrémités des bordures au cours de l'étape de repoussage. L'écrasement permet de réaliser un contact sensiblement linéaire entre les extrémités 9a et 9b des deux bordures et la face interne de la face

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inférieure 2. La figure 11 illustre le résultat de cette étape d'écrasement.

La forme en pointe des extrémités des bordures réduit la surface de contact avec la face inférieure du tube. Ceci n'a pas pour effet de créer des zones de contact défectueux, car la présence de placage sur les extrémités des bordures, due au repoussage, assure un brasage satisfaisant au niveau de ces zones.

En complément, chacune des bordures 8a et 8b pliées peut comporter un renflement saillant, indiqué en 11a et llb sur la figure 7b, qui s'étend du côté des faces externes 3a et 3b. Ce renflement saillant permet d'obtenir un prolongement des faces externes 3a et 3b. En l'absence de ce prolongement, comme cela est illustré par exemple sur la figure 7a, les bordures pliées 8a et 8b créent une dépression entre les faces externes 3a et 3b qui favorise la corrosion.

Les figures 9a à 9b montrent un exemple de conformation d'une bordure pliée présentant un renflement saillant. Cette opération débute, sur la figure 9a, par un pliage des régions extrêmes de la bande, à l'aide d'une première molette 17 et d'une première contre-molette 18 pour former un angle droit entre chaque région extrême et une partie commune de la bande. Une deuxième molette 19 et une deuxième contre-molette 20 sont utilisées pour réaliser le profil de la figure 9b comprenant l'angle droit. Ensuite, une troisième molette 21 et une troisième contre-molette 22 permettent de déformer la bande au niveau du raccordement 11a pour obtenir le renflement saillant, indiqué sur la figure 9c.

Les tube pliés 1, ainsi réalisés peuvent alors être introduits dans les fentes de deux plaques collectrices 15 sur lesquelles sont montées les boîtes collectrices de l'échangeur. L'une de ces deux plaques est représentée sur la figure

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12. La figure 13 représente également des intercalaires 16 de forme ondulée, montés sur les tubes. L'ensemble est assemblé définitivement par brasage.

La présente invention ne se limite pas à des extrémités de bordures conformées en pointe à 45.. Plusieurs formes peuvent être obtenues par repoussage comme les formes 910 à 914 de la figure 4.

De même, il est possible d'envisager d'autres techniques que le repoussage, capables de diminuer l'épaisseur des extrémités de la bande métallique, tout en conservant du placage sur les extrémités.

La présente invention peut être en outre complétée pour réduire les effets de coins dus aux angles droits formés entre la cloison et les faces inférieures et supérieures, en utilisant des conformations envisagées dans les réalisations existantes.

Claims (21)

1. Revendications 1. Tube pour échangeur de chaleur (1), obtenu par repliement d'une bande métallique sur elle-même pour former deux canaux parallèles (4a, 4b), délimités par une face inférieure commune (2), correspondant à la face inférieure du tube (1), et par deux faces supérieures distinctes (3a, 3b), les deux canaux étant en contact par deux bordures de la bande (8a, 8b), les deux bordures étant pliées à angle sensiblement droit par rapport aux faces supérieures (3a, 3b) afin de former une cloison de séparation (6) entre lesdits deux canaux, les extrémités desdites deux bordures reposant sur la face interne de la face inférieure (2) commune aux deux canaux, caractérisé en ce que les deux extrémités (9a, 9b) des bordures en contact avec la face interne de la face inférieure sont obtenues à partir des extrémités de la bande, l'épaisseur de ces extrémités étant diminuée avant pliage, pour obtenir une forme choisie sensiblement identique pour lesdites deux extrémités (9a, 9b).
2. 2. Tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bordures de la cloison (8a, 8b) sont adossées l'une contre l'autre sur toute leur longueur.
3. 3. Tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que la diminution de l'épaisseur des extrémités de la bande croît vers les extrémités, ce qui permet de réduire la résistance à l'écrasement des extrémités.
4. 4. Tube selon la revendication 3, caractérisé en ce que les extrémités (9a, 9b) des deux bordures sont en contact sensiblement linéaire avec la face interne de la face inférieure (2) commune aux deux canaux.

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5. 5. Tube selon la revendication 3 caractérisé en ce que les extrémités de la bande (9a, 9b) sont biseautées.
6. 6. Tube selon l'une des revendications 3 et 5, caractérisé en ce que les extrémités (9a, 9b) sont en pointe.
7. 7. Tube selon la revendication 3, caractérisé en ce que la face interne de la face inférieure (2) comporte deux régions en contact avec les deux bordures, chacune de ces régions ayant une largeur inférieure à l'épaisseur du tube.
8. 8. Tube selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur des extrémités de la bande est diminuée en repoussant la matière des bords (80a, 80b) vers les extrémités (9a, 9b).
9. 9. Tube selon la revendication 8, caractérisé en ce que les extrémités de la bande, après diminution d'épaisseur, comportent du placage (10).
10. 10. Tube selon la revendication 9, caractérisé en ce que la bordure la plus longue subit un écrasement plus important que l'autre bordure, après pliage, ce qui permet de compenser une différence de hauteur des bordures (Ah).
11. 11. Tube selon la revendication 10, caractérisé en ce que la bordure la plus longue est raccourcie par écrasement.
12. 12. Tube selon la revendication 11, caractérisé en ce que la bordure la plus courte est en contact avec la face inférieure (2) du tube après écrasement.
13. 13. Tube selon la revendication 9 prise en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce que le placage (10) des extrémités (9a, 9b) est propre à augmenter la qualité du

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    contact entre les extrémités des bordures et la face interne de la face inférieure du tube, lors du brasage.
14. 14. Tube selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que les faces supérieures (3a, 3b) du tube sont coplanaires et forment ensemble la grande face supérieure du tube.
15. 15. Tube selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que la grande face supérieure du tube est raccordée à la face inférieure (2) du tube par deux petites faces incurvées (5a, 5b).
16. 16. Tube selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube est en aluminium ou en alliage à base d'aluminium.
17. 17. Procédé pour conformer un tube (1) pour échangeur de chaleur selon les revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes : a) prévoir une bande métallique plane ayant deux bords longitudinaux parallèles, et introduire la bande dans un poste de profilage, b) diminuer simultanément l'épaisseur des dits bords longitudinaux en les repoussant pour obtenir une forme choisie, sensiblement identique pour chaque bord, c) déformer en continu et identiquement chacune des régions extrêmes de la bande, par pliage, pour réaliser deux bordures planes (8a, 8b) formant un angle sensiblement droit avec la région centrale de la bande, d) déformer en continu la région centrale de la bande, par pliage, jusqu'à ce que chacune des bordures (8a, 8b) se raccorde sensiblement perpendiculairement à une partie de la

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    région centrale de la bande, formant face inférieure (2) du tube, de sorte que les deux bordures s'adossent l'une contre l'autre et que l'une au moins de leurs extrémités (9a, 9b) ayant la forme choisie, se raccorde à la face interne inférieure par contact, e) écraser les bordures sur la face inférieure interne du tube, pour amener lesdites bordures en contact sur cette région et pour égaliser la hauteur desdites bordures, f) braser le tube, pour maintenir la conformation du tube.
18. 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'étape a) comprend le choix d'outils de repoussage, ayant une forme qui définit la forme des extrémités des bordures.
19. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisée en ce que l'opération b) comprend le repoussage du plaquage initial des bords longitudinaux du tube, ce qui permet de conserver du placage (10) sur les extrémités (9a, 9b) des bordures.
20. 20. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'étape b) comprend l'application simultanée d'un effort sur les extrémités de la bande, ce qui permet de limiter les variations de hauteur des deux bordures par un autocentrage de la bande dans le poste de profilage.
21. 21. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'étape e) comprend le brasage des régions de la face inférieure interne en contact avec les extrémités des bordures.