PROCEDE DE REALISATION D'UNE AILETTE POUR ECHANGEUR DE CHALEUR, AILETTEMETHOD FOR PRODUCING A FIN IN A HEAT EXCHANGER, 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. The present invention relates to a method for producing a fin for a heat exchanger. The invention finds a particularly advantageous application in the field of heat exchangers used in the automotive industry, such as engine cooling radiators. Heat exchangers for motor vehicles are known today consisting of a bundle of tubes arranged in parallel on one or more rows, these tubes being intended for the circulation through the exchanger of a coolant, such as water. added with glycol in the case of engine cooling radiators. The water cooling the engine components heats up and must in turn be cooled. It is the role of the radiator to perform this function. For this purpose, the water to be cooled is circulated in the tubes of the radiator and is cooled by heat exchange with air, the heat exchange being effected by means of heat exchange elements 15 arranged in the tube bundle. For so-called mechanical heat exchangers, the heat exchange elements are parallel fins traversed by the circulation tubes in passage holes formed in the fins. The fins are separated two by two by a separation pitch, of the order of one millimeter, for example. The assembly can be held mechanically by crimping by means of a tool inserted inside the tubes. so as to deform the walls of the tubes and forcibly apply against the edges of the passage holes in the fins. Another way of maintaining the assembly of the tubes in the fins is to braze the edges of the through holes on the wall of the 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 2 The heat exchange between the coolant, eg brine, and the air is carried out, on the one hand, by conduction between the fins and the tubes, the effectiveness of the conduction being conditioned by the quality of the contact thermal between these two components, and, secondly, by convection of the air flowing between the fins, the effectiveness of the convection being conditioned by the permeability of the tube bundle and the turbulence of the air. The fins generally comprise, placed between two successive holes of the same row, louvre deflectors adapted to deflect the air penetrating laterally into the exchanger in the transverse direction, so as to create turbulence in the flow favorable to the efficiency of heat exchange by convection. Several techniques are known from the state of the art for obtaining a distance between the fins equal to the desired separation step. A first technique is to perforate spikes in an area between two holes for passage of tubes. The raised edges of the pips resulting from perforation determine a height that can be calibrated to the desired separation step by a stripping operation. A disadvantage of this first technique is that the stubs occupy a space on the fins which could advantageously be allocated to the baffles. shutters for better performance of the exchanger. Another disadvantage of this known technique stems from the fact that the pins, which form points of support of a fin on another, are relatively far from the through holes so that, when assembling the exchanger by crimping , the force exerted on a fin at a through hole, due to the expansion of the walls of the tube, causes a deflection and therefore a deformation of the fin which is even greater than the carrier overhang, defined by the distance between the pins, is larger. A second technique is known that makes it possible to achieve the separation step while avoiding the drawbacks that have just been noted with regard to the first technique described above. According to this second technique, the metal strip constituting the fin is perforated in a cutout having the shape of the section of the tubes, while sparing tabs around the perimeter of the cut. These tongues are then raised and 2909912 3 possibly straightened so as to bring their height to the value of the desired separation step. The tabs defining the separation step are therefore in the direct vicinity of the tubes, which, as announced, limits the disadvantages associated with the first technique mentioned above. However, a disadvantage of this second known technique is that it can not be applied to oblong shaped passage holes for narrow circulation tubes, that is to say tubes whose cross section has a dimension significantly lower than the other, especially Io less than twice the desired separation step. Indeed, in this case, the amount of material available on the metal strip is not sufficient to achieve the tabs defining the separation step. Also, an object of the invention is to provide a method for producing a fin for a heat exchanger comprising a plurality of substantially parallel fins 15 spaced apart by a separation step, said fin having at least one passage hole for a circulation tube of a heat transfer fluid which would make it possible, also for narrow circulation tubes, to have a fin separation pitch defined in the immediate vicinity of the through holes, that is to say without the disadvantages of the first mentioned technique. This object is achieved, in accordance with the invention, because said method comprises the following steps: punching two end holes through a metal strip constituting said fin, forming a slot connecting the two holes incision end through said metal strip, - shaping said through hole and making a continuous collar along the through hole by lifting the metal band around the end holes and said slot, said collar continuous having a maximum height at least equal to the separation pitch. Thus, it is understood that the method of the invention allows to achieve the separation step regardless of the shape given to the passage hole, and therefore regardless of the shape of the tube, which can then be any, and especially narrow . It should also be emphasized that the invention has the advantage over the second known technique that it causes only a very small loss of material, the perforations made through the metal strip of the fins bearing only on the holes end and not on the passage holes whose section is much larger. Another advantage of the process according to the invention lies in the fact that the contact between the fins and the circulation tubes is achieved by the continuous collar, which has an increased heat exchange surface. In order to adjust the separation step to the desired value, the invention provides that said method comprises a step of calibrating said separation step by straightening said continuous collar. The invention also relates to a fin obtained by the method described above as well as an exchanger comprising at least one such fin. The invention also relates to a heat exchanger comprising a plurality of substantially parallel fins spaced two by two by a separation step, said fin having at least one passage hole for a heat transfer fluid circulation tube, remarkable in said passage hole has a continuous collar having a maximum height equal to said separation step. According to one embodiment, said passage hole is oblong. In particular, two opposite large sides of the through hole are rectilinear, or two opposite large sides of the through hole have at least one concavity. The following description with reference to the accompanying drawings, given as non-limiting examples, will make it clear what the invention consists of and how it can be achieved. Figure 1 is a perspective view of a metal fin on which are shown the various steps of the method according to the invention. Figure 2 is a partial perspective view of a fin according to the 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.Figure 3a is a top view of an oblong through-hole at a concavity shown in Figure 2. Figure 3b is a side view of the through hole of Figure 3a. Figures 4a and 4b are top views of alternate embodiments of the through hole of Figures 3a and 3b. FIG. 1 shows a fin 10, constituted in an aluminum metal strip for example, intended for the production of a heat exchanger of a motor vehicle, said heat exchanger comprising a plurality of parallel superimposed and remote fins. two to two of an interval equal to a given separation step A. FIG. 1 illustrates the steps of a method making it possible to obtain the desired separation step, without resorting to the techniques mentioned above. In the method shown in FIG. 1, the metal fin 10 is first perforated by punching a plurality of end holes 11, 12 disposed along each edge of the fin. Then, slots 20 transverse to the fin 10 are made by incision so as to connect the end holes 11, 12 of the same pair. Finally, the metal fin 10 is raised around the holes 11, 12 and the slot 20 in order, on the one hand, to form passage holes 100 for circulation tubes of a heat-transfer fluid, and on the other hand, to make a continuous collar 110 having a maximum height at least equal to the desired separation step. In a last step, this height can, if necessary, be calibrated at the separation step by a pressing operation.
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.FIG. 2 gives an example of a fin whose through holes 100 are made by applying the method according to the invention. It can be seen, in particular, that the entire available area between the passage holes 100 is entirely occupied by the deflectors 200 to louvers, without being amputated by spacing pins. This results in a better efficiency of the baffles and therefore the exchanger. The shape given to the passage holes 100 depends on the lifting tool used. It is therefore possible to obtain the desired shape by using an appropriate tool. In FIGS. 1 and 2, the passage holes 100 are of oblong shape, well adapted to narrow circulation tubes whose opposite large sides have a concavity. Figures 3a, 4a and 4b show both the slot 20 before collar formation and the contour 100, 100 'and 100 "of the hole after raising the collar, and other oblong shapes may be given to the through holes. , especially the form 100 'of Figure 4a where the opposite long sides are straight and the form 100 "of Figure 4b where the opposite large sides have a double concavity. Figures 3a and 3b show how the separation step A is determined. At the end holes 11, 12, the lifting tool of the edges of the slot 20 gives the hole 100 passage a rounded radius R. The continuous collar 110 resulting from this lifting operation then has a height maximum equal to R, so that the maximum separation step that can be obtained is: Amax = R The separation step A can be adjusted to the desired value in a final step of stripping. For the value Amax = R, the length Emin of the slot 20 to be made is given by: Emin = L ù 2R L being the length of the hole 100 for passage of the tubes.