FR2941394A1 - Procede de fabrication d'une plaque collectrice pour un echangeur de chaleur - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une plaque collectrice pour échangeur de chaleur à partir d'une plaque. Le procédé comporte: - au moins une étape d'emboutissage de la plaque (5) pour former des renfoncements (6) et - au moins une étape de poinçonnage des renfoncements (6) pour former des orifices (2) bordés par des collets (3). Grâce à l'invention, on peut former des plaques collectrices avec des espaces inter-tubes de faibles dimensions.

Description

Procédé de fabrication d'une plaque collectrice pour un échangeur de chaleur

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une plaque collectrice pour un échangeur de chaleur, notamment pour son utilisation dans un véhicule automobile et plus particulièrement dans un radiateur de refroidissement de véhicule automobile.

Un échangeur de chaleur, par exemple utilisé dans l'industrie automobile et plus précisément dans un moteur thermique à combustion interne de véhicule automobile, comprend des éléments d'échange de chaleur et d'écoulement de fluide dans lesquels circulent des fluides échangeant de la chaleur entre eux. Les éléments d'échange de chaleur peuvent par exemple comprendre des tubes, des plaques, des ailettes, des perturbateurs d'écoulement, etc. De nombreuses configurations structurelles sont envisageables. Par exemple, l'échangeur peut comprendre un faisceau de tubes disposés parallèlement les uns aux autres, sur une ou plusieurs rangées parallèles entre elles, ces tubes étant agencés pour transporter un premier fluide, tandis qu'un deuxième fluide s'écoule entre les tubes et échange de la chaleur avec le premier fluide au travers des parois des tubes. De nombreuses associations de fluides peuvent être envisagées, qu'il s'agisse de liquides et/ou de gaz.

Les tubes sont généralement reliés à des boîtiers de distribution de fluide: un boîtier de distribution d'entrée et un boîtier de distribution de sortie. Le premier fluide s'écoule dans les tubes depuis le boîtier de distribution d'entrée vers le boîtier de distribution de sortie. Le deuxième fluide s'écoule autour des tubes, depuis une canalisation d'entrée vers une canalisation de sortie ; des perturbateurs de l'écoulement du deuxième fluide, tels que des ailettes ou des serpentins, sont généralement montés entre les tubes.

Chaque boîtier de distribution de fluide comporte généralement une plaque collectrice de maintien des tubes et une boîte de collection de fluide, montée sur la plaque collectrice pour former avec elle le volume du boîtier. Les tubes passent au travers d'orifices ménagés dans la plaque collectrice (ou sont aboutés sur eux) et débouchent dans le volume de la boîte de collection de fluide.

Pour améliorer la compacité des échangeurs de chaleur ou, à volume constant des échangeurs, augmenter leur rendement, il faut rapprocher au maximum les tubes les uns des autres, c'est-à-dire réduire la distance inter-tubes; en effet, cela permet d'améliorer les échanges thermiques, en augmentant la densité de surface d'échange disponible par unité de volume. L'augmentation de la densité des tubes dans l'échangeur présente d'ailleurs également l'avantage de permettre des économies de matière de plaque collectrice (et donc de coût et de masse) puisque la quantité de matériau de plaque collectrice entre les tubes est réduite.

Une telle densification des tubes est particulièrement avantageuse dans les applications dans lesquelles l'eau est l'un des fluides caloporteurs, puisque l'eau présente de bonnes caractéristiques de conduction thermique et peut s'écouler dans de faibles sections tout en assurant des échanges efficaces. En particulier, il est avantageux de réduire la distance inter-tubes dans les radiateurs à eau de véhicules automobiles.

Les plaques collectrices sont généralement fabriquées grâce à un procédé de poinçonnage permettant un "découpage fin" de la plaque, conformément à une expression consacrée de l'homme du métier, suivi d'une étape de formation de collets (ou rebords) à la périphérie des orifices (un collet est une portion en saillie autour d'un orifice). Un tel procédé permet de former des orifices séparés par des portions de parois de largeur environ égales à 3mm.

Toutefois, un tel procédé est impossible à mettre en oeuvre pour obtenir des portions de parois entre les orifices de dimensions inférieures à 1,5mm (c'est-à-dire pour obtenir une distance inter-tubes inférieure à 1,5mm). En effet, un procédé de fabrication d'une plaque collectrice sur la base d'un découpage fin par poinçonnage comporte les étapes suivantes : poinçonnage d'une pluralité d'orifices sur la plaque puis étirage du bord de ces orifices pour former les collets à la périphérie des orifices. Or, l'étape d'étirage du bord des orifices est délicate, en particulier si les orifices sont rapprochés les uns des autres. En effet, pour mettre en oeuvre cet étirage, on fait passer dans chaque orifice un poinçon de dimensions plus grandes que celles de l'orifice, pour forcer la matière autour de l'orifice à se déformer et à former les collets. Si la distance entre les orifices est trop faible, le passage du poinçon d'étirage entraîne une altération de la matière pouvant aller jusqu'à sa déchirure ou sa rupture. C'est pourquoi il est impossible en pratique de former des plaques collectrices permettant de fabriquer des échangeurs dont la distance inter-tubes est inférieur à 1,5mm. L'invention vise à proposer un procédé de fabrication d'une plaque collectrice pour échangeur de chaleur, qui permette de former des orifices rapprochés entourés par des collets, tout en préservant l'intégrité du matériau dont est formée la plaque. 10 A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une plaque collectrice pour échangeur de chaleur à partir d'une plaque, caractérisé par le fait qu'il comprend: - au moins une étape d'emboutissage de la plaque pour former des 15 renfoncements et - au moins une étape de poinçonnage des renfoncements pour former des orifices bordés par des collets.

Grâce à l'étape d'emboutissage précédant l'étape de poinçonnage, le 20 matériau dont est formée la plaque est préformé et précontraint, ce qui améliore sa résistance au poinçonnage subséquent. Il est ainsi possible de réduire la distance entre les orifices de la plaque collectrice c'est-à-dire de réduire la distance inter-tubes de l'échangeur et donc d'augmenter la densité de tubes par unité de volume, ce qui permet, soit d'augmenter le nombre de tubes contenu 25 dans l'échangeur (et donc d'augmenter, à volume constant, le rendement de l'échangeur), soit de réduire le volume de l'échangeur, à nombre de tubes égal.

Selon une forme de réalisation préférée, la plaque est métallique.

30 Selon une forme de réalisation préférée, les renfoncements comportant un fond, on poinçonne le fond des renfoncements.

En particulier, les fonds des renfoncements étant bordés par des parois, lesdites parois forment les collets une fois les fonds des renfoncements 35 poinçonnés.5 Selon une forme de réalisation préférée, on forme des renfoncements à fond plat. Il est ainsi plus simple de les poinçonner pour former les orifices.

Selon une forme de réalisation préférée, le procédé comporte une 5 deuxième étape d'emboutissage avant l'étape du poinçonnage. La déformation est ainsi d'autant plus progressive.

Selon une forme de réalisation préférée, la deuxième étape d'emboutissage remplit une fonction de laminage des collets pour en réduire 10 l'épaisseur. On réduit ainsi encore plus l'espace inter-tubes sans abîmer le matériau qui est d'abord déformé avant d'être de nouveau embouti et laminé et enfin poinçonné.

Selon une forme de réalisation préférée, le procédé comporte une étape 15 d'étirage des collets après l'étape de poinçonnage. On obtient ainsi des collets à parois parfaitement droites et d'épaisseur encore amincie.

Selon une forme de réalisation préférée, on forme des orifices de forme elliptique. Une telle forme des orifices (et donc de la section des tubes) facilite 20 l'écoulement du fluide à l'entrée et à la sortie des tubes et améliore donc les performances de l'échangeur. Par ailleurs, la surface d'échange disponible étant plus importante qu'avec des orifices circulaires, l'encombrement de l'échangeur est réduit.

25 Une telle forme elliptique est spécialement avantageuse pour les échangeurs dits "de type mécanique". Dans ces derniers, les éléments de l'échangeur sont fixés les uns aux autres par sertissage, par opposition aux échangeurs dits brasés dont les éléments sont brasés entre eux. Plus précisément, l'extrémité d'un tube d'un échangeur de type mécanique est évasée à son 30 extrémité (généralement grâce à un poinçon) pour comprimer un joint entre cette extrémité et le collet bordant l'orifice de la plaque collectrice au travers duquel passe le tube, assurant ainsi la fixation et l'étanchéité du tube à la plaque collectrice. La forme elliptique, incurvée, facilite la compression du joint.

35 La plaque collectrice est de préférence spécifiquement destinée à être montée dans un échangeur de chaleur comportant des tubes d'écoulement de fluide débouchant dans une boîte de collection de fluide à travers des orifices de la plaque collectrice, cette dernière remplissant une fonction de maintien des tubes.

Le procédé de l'invention s'applique particulièrement bien à la fabrication de plaques collectrices pour échangeurs de chaleur de type mécanique et présente pour elles des avantages particuliers, outre les avantages spécifiques détaillés ci-dessus. Un échangeur de type mécanique comporte généralement des ailettes (ou plaques ou bandes ou lames) plates montées entre les tubes pour perturber l'écoulement du fluide avec lequel le fluide s'écoulant dans les tubes échange de la chaleur;. Les tubes sont fixés aux ailettes par montage à force dans les ailettes, les tubes étant déformés par une pièce (qui est une sorte de poinçon, désigné par l'homme du métier par le terme "olive") qui déforme les parois des tubes pour les presser sur les parois des orifices des ailettes au-travers desquelles ils passent et ainsi les fixer à force dans ces orifices. Typiquement, les échangeurs de ce type comportent des tubes de section elliptique dont le grand axe mesure environ 1 à 2 cm. C'est dans ce type d'échangeurs que la distance inter-tubes est généralement la plus faible.

Si l'invention est particulièrement avantageuse pour cette application, elle s'applique bien entendu à d'autres types d'échangeurs, en particulier aux échangeurs brasés et à ceux qui comportent des serpentins pour la perturbation de l'écoulement du fluide passant entre les tubes. En particulier, l'invention peut avantageusement être appliquée à des plaques collectrices avec des orifices de forme élancée (typiquement rectangulaires avec une longueur de 8 à 12cm) et des parois fines les séparant (pouvant être inférieures à 3mm, voir à 1 mm), comme celles qu'on peut trouver dans des échangeurs brasés tels que des refroidisseurs d'air de suralimentation de véhicule automobile ou des refroidisseurs de gaz d'échappement recirculés.

Le procédé de l'invention s'applique particulièrement bien à la fabrication de plaques collectrices pour échangeurs de chaleur dans lesquels l'un et/ou l'autre des fluides caloporteur est l'eau, et plus particulièrement aux refroidisseurs d'air par eau, l'eau étant meilleur conducteur thermique que l'air et ne souffrant pas d'une faible distance inter-tubes. A la limite, il peut d'ailleurs ne pas y avoir de perturbateurs entre les tubes, les échanges se faisant suffisamment efficacement, ce qui autorise des distances inter-tubes encore plus faibles.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée de la plaque collectrice de l'invention, en référence aux planches de dessins annexées, sur lesquelles: - la figure 1 représente une vue schématique de face d'une portion d'une plaque collectrice fabriquée par le procédé de l'invention; - les figures 2a à 2e sont des représentations schématiques en coupe, dans le plan I-I de la figure 1, des différentes étapes de la forme de réalisation préférée du procédé de l'invention pour la fabrication d'une plaque collectrice présentant une première configuration de distance inter-tubes et - les figures 3a à 3e sont des représentations schématiques en coupe, dans le plan I-I de la figure 1, des différentes étapes de la forme de réalisation préférée du procédé de l'invention pour la fabrication d'une plaque collectrice présentant une deuxième configuration de distance inter-tubes.

Un échangeur de chaleur et en particulier un radiateur de refroidissement d'air par eau comporte, de manière classique, des éléments d'échange de chaleur, un carter de réception de ces éléments, un boîtier de distribution d'entrée d'eau et un boîtier de distribution de sortie d'eau. Les éléments d'échange comportent des tubes de guidage de l'eau. L'espace entre les tubes définit un canal d'écoulement de l'air, dans lequel sont montés des perturbateurs de cet écoulement d'air (par exemple des intercalaires ondulés). Il s'agit en l'espèce d'un radiateur de type mécanique, c'est-à-dire comportant des perturbateurs sous forme d'ailettes dans lesquels les tubes sont emmanchés à force, comme expliqué plus haut. Bien entendu, l'invention s'applique également à d'autres types d'échangeurs.

Plus précisément, les tubes d'écoulement d'eau sont ici de forme aplatie; leur section transversalement à la direction globale d'écoulement de l'eau est de forme oblongue et plus précisément elliptique. Les tubes sont assemblés parallèlement les uns aux autres, l'ensemble des tubes formant un empilement dans l'échangeur (on parle également de faisceau de tubes).

L'échangeur comporte, à chacune de ses extrémités, un boîtier de distribution d'eau; plus précisément il comporte, d'un côté, un boîtier de distribution d'entrée d'eau et, de l'autre côté, un boîtier de distribution de sortie d'eau. Les extrémités des tubes de guidage de l'eau sont connectées aux boîtiers de distribution d'eau, les tubes débouchant dans les boîtiers de distribution. Les boîtiers de distribution sont reliés à des canalisations d'un circuit d'eau dans lequel est monté l'échangeur. L'eau est introduite dans les tubes par l'intermédiaire du boîtier de distribution d'entrée et est recueillie en sortie des tubes par le boîtier de distribution de sortie.

Chaque boîtier de distribution d'eau comporte une paroi collectrice 1, dont la fonction est de maintenir les tubes en position, de guider l'écoulement d'eau entre le volume intérieur du boîtier de distribution et les tubes tout en interdisant aux écoulements d'air et d'eau de confluer. La paroi collectrice 1 est souvent dénommée par l'homme du métier par le terme de collecteur 1 et c'est sous ce terme qu'elle sera désignée par la suite. Chaque boîtier de distribution comporte par ailleurs une boîte de collection d'eau, ou boîte collectrice, formant avec le collecteur 1 le volume du boîtier.

Les divers éléments décrits ci-dessus ne sont pas représentés sur les 15 figures mais sont bien connus de l'homme du métier qui n'a pas besoin de figures pour en comprendre la structure et l'agencement.

En référence à la figure 1, le collecteur 1 se présente sous la forme d'une plaque destinée à être montée transversalement à la direction d'écoulement de 20 l'eau dans l'échangeur pour recevoir les extrémités de tubes de guidage de l'eau. En l'espèce, le collecteur 1 présente, transversalement aux tubes qu'il est destiné à supporter, une forme globalement rectangulaire avec une longueur L et une largeur 1. Le collecteur 1 et son procédé de fabrication seront décrits en référence à ces dimensions pour clarifier l'exposé de la description. Il va de soi que 25 l'invention s'applique à la fabrication de collecteurs de formes et/ou dimensions différentes, par exemple avec longueur et largeur inversées (par rapport à l'orientation des orifices), les principes du procédé de fabrication du collecteur étant inchangés. 30 Le collecteur 1 est percé d'une pluralité d'orifices 2. Chaque orifice 2 est destiné à recevoir et supporter un tube et a, à cet effet, une forme correspondant à la section d'un tube, en l'espèce une forme oblongue et plus précisément elliptique. Chaque orifice 2 est bordé par une paroi 3 ou collet 3 ou rebord 3 de rigidification du collecteur 1. De tels collets 3 permettent de garantir que les 35 dimensions des orifices 2 sont constantes et définies; en effet, les collets 3 forment des parois rigidifiées définissant (bordant) les orifices 2, c'est-à-dire qu'ils forment des moyens de rigidification de ces orifices 2. Chaque collet 3 comporte ainsi une paroi 3 sensiblement perpendiculaire au plan global de la plaque formant le collecteur 1, cette paroi s'étendant le long de la périphérie d'un orifice 2. Les collets 3 remplissent également une fonction de contention de l'extrémité des tubes 2 qui leur sont associés, les collets 3 enserrant les extrémités des tubes. Une fonction des collets 3 est ainsi de maintenir les tubes 2 en position: à cet effet, les extrémités des tubes 2 sont glissées dans ces collets 3, formant glissière pour les enserrer. Dans la forme de réalisation présentée, l'échangeur de chaleur est de type mécanique; ainsi, les extrémités de chaque tube sont évasées (par exemple à l'aide d'un poinçon) et contraintes contre les collets 3 bordant les orifices 2 au travers desquels le tube s'étend, de manière bien connue de l'homme du métier; un joint est comprimé chaque collet 3 et le tube pour assurer l'étanchéité aux fluides. Selon une autre forme de réalisation non représentée, chaque paroi de collet 3 présente une surface de contact avec la surface de l'extrémité du tube 2 qui lui est associée, permettant leur contact et leur brasage l'une avec l'autre. Les tubes 2, ainsi brasés aux collets 3 bordant les orifices 2 du collecteur 1, sont fixés en position et assurent l'étanchéité aux fluides, de manière bien connue de l'homme du métier.

Les extrémités des tubes 2 sont séparées les unes des autres par une distance correspondant à la distance inter-tubes ; l'ensemble des espaces entre les tubes 2 successifs définissent le canal d'écoulement du flux d'air entre les tubes; l'air, s'écoulant ainsi, échange de la chaleur avec l'eau au travers des parois des tubes.

Le procédé de fabrication du collecteur 1 de l'échangeur va maintenant être décrit en détails.

Les figures 2a à 2e sont des représentations schématiques des différentes étapes de ce procédé pour la fabrication d'un collecteur 1 avec une première configuration de distance inter-tubes; on voit sur ces représentations une vue en coupe d'un collecteur 1, dans le plan I-I de coupe de la figure 1 qui est un plan transversal à la largeur 1 du collecteur 1 et coupant les orifices 2 du collecteur 1 dans leur zone de proximité maximale entre orifices successifs 2; en l'espèce, les orifices 2 étant de forme elliptique avec un grand axe et un petit axe, le plan de coupe contient les petits axes des orifices 2, les orifices 2 étant disposés avec leurs grands axes parallèles et leurs petits axes alignés.

En référence à la figure 2a, le collecteur 1 est formé à partir d'une plaque plane 5 métallique sensiblement rectangulaire, présentant une longueur L, une largeur 1 et une épaisseur ep.

En référence à la figure 2b, on soumet la plaque 5 à une première opération d'emboutissage, permettant de former dans la plaque 5 des renfoncements (ou cuvettes ou baignoires) 6 de forme similaire mais de dimensions inférieures à celle des orifices 2 qui y seront ménagés. Ces renfoncements 6 forment dans leur portion de raccord avec les portions de plaque 5 qui n'ont pas été embouties des ébauches des collets qui seront formés autour des orifices 2. Cette première opération d'emboutissage permet de déformer la matière pour la conformer, la pré-contraindre et la préparer à son poinçonnage; en effet, l'angle formé par la plaque au niveau des parois des renfoncements lui procure une rigidité améliorant fortement sa tenue au poinçonnage. La matière est étirée par cette première étape d'emboutissage, qui est de préférence mise en oeuvre avec une matrice placée d'un côté de la plaque pour servir d'appui à la plaque emboutie par un poinçon appuyant de l'autre côté.

En référence à la figure 2c, on soumet la plaque 5 à une seconde opération d'emboutissage, permettant de modifier la forme des renfoncements 6 pour les conformer avec un fond plat 7 ayant sensiblement la même forme que les orifices 2 destinés à être formés dans la plaque 5, les fonds plats 7 étant reliés à la plaque 5 par des parois 3' qui ont pratiquement la forme des collets 3 destinés à être formés dans le collecteur 1. La matière est ainsi de nouveau étirée pour modifier la forme des renfoncements 6 et conformer les parois 3' dans une forme proche de leur forme finale de collets 3. Dans cette configuration, la rigidité des parois destinées à former les collets est encore plus importante et la résistance de la plaque à l'opération subséquente de poinçonnage est améliorée. On note que, du fait de la première opération d'emboutissage, il peut être possible de mettre en oeuvre la deuxième opération d'emboutissage sans utiliser de matrice de support du côté de la plaque opposé au côté où est actionné le poinçon, la rigidité procurée à la plaque par le premier emboutissage étant suffisante. Le fait de ne pas utiliser de matrice permet de former une plaque avec une distance inter-tubes plus faible, puisqu'aucune matrice ne vient imposer un minimum à cette distance.

Bien entendu, on peut souhaiter néanmoins utiliser une matrice.

En référence à la figure 2d, la plaque 5 est ensuite soumise à une opération de poinçonnage, au cours de laquelle des orifices provisoires 2' (c'est-à-dire non encore finalisés) sont percés dans les parois de fond 7 des renfoncements 6 de la plaque 5; les orifices 2' obtenus sont bordés par les parois 3' destinées à former les collets. Cette étape de poinçonnage se fait sans trop de dommages pour la matière qui avait été préalablement étirée par les opérations d'emboutissage.

Chaque paroi 3' destinée à former un collet comporte alors, le long de son extrémité libre (il s'agit de l'extrémité opposée à la zone de raccord entre la paroi 3' et la plaque 5), un épaulement (ou rebord) 8 qui s'étend sensiblement dans le plan du fond plat 7 qui a été poinçonné. En fait, il s'agit d'un résidu du fond plat 7, ce dernier ayant été découpé selon des dimensions légèrement inférieures aux dimensions finales de l'orifice 2 pour ménager une distance de sécurité par rapport aux parois 3' destinées à former les collets 3.

En référence à la figure 2e, lors d'une dernière étape, les collets 3 sont étirés, par exemple par passage d'un poinçon, pour mettre les épaulements 8 dans l'axe des parois formant les collets 3, c'est-à-dire pour former des collets 3 comportant une paroi droite. Autrement dit, on étire les collets 3 et en particulier leur portion d'extrémité pour déformer les épaulements 8 et les mettre dans l'axe des collets 3. Les collets 3 s'étendent ainsi perpendiculairement à la plaque 5 formant le collecteur 1, le long du bord des orifices 2 qui sont à leurs dimensions finales.

Les collets 3 présentent une certaine épaisseur ec. Dans la forme de réalisation préférée du procédé de l'invention, l'épaisseur e, des collets 3 est inférieure à l'épaisseur ep de la plaque 5 formant le collecteur 1 car elle a été réduite au cours des étapes d'emboutissage et de l'étape d'étirage. En particulier, la deuxième étape d'emboutissage est en l'espèce mise en oeuvre de manière à remplir une fonction supplémentaire de laminage des parois 3' destinées à former les collets 3, pour réduire leur épaisseur.

La première étape d'emboutissage provoque une légère réduction de l'épaisseur des parois 3' mais ce n'est pas sa fonction privilégiée, la première étape d'emboutissage étant prévue û surtout quand une deuxième étape d'emboutissage lui succède û pour déformer la matière et commencer à donner un angle aux parois destinées à former les collets 3 pour rigidifier la plaque; bien entendu, on pourrait vouloir étirer davantage la matière au cours de cette première étape.

Ainsi, le procédé de fabrication de la plaque 5 comporte, dans sa forme de réalisation préférée, deux étapes d'emboutissage, ce qui permet d'éviter encore mieux la formation de criques lors de la déformation de la matière et donc de former une plaque à la distance inter-tubes minimale.

La présence d'au moins une étape d'emboutissage de la matière préalablement à son poinçonnage évite d'avoir à redresser des collets 3 à partir d'une plaque percée non emboutie, puisque les collets 3 ont été préformés par l'emboutissage avant le poinçonnage. En particulier, pour la formation d'une plaque collectrice pour un échangeur brasé, les collets 3 peuvent être déjà formés dès l'étape de poinçonnage, sans qu'une étape d'étirage soit nécessaire, si le poinçonnage est suffisamment précis pour araser les parois formant les collets 3. Sinon, une simple opération d'étirage des parois 3 des collets est suffisante pour obtenir des collets finalisés 3, l'étape d'étirage permettant de surcroît de réduire leur épaisseur. Une étape de laminage des collets 3 est souhaitable pour la formation d'une plaque collectrice pour un échangeur de type mécanique, car elle permet d'obtenir des parois de collets lisses avec un bord non agressif pour le joint destiné à être comprimé entre le tube et le collet 3.

La présence d'une deuxième étape d'emboutissage permet de renforcer la résistance des parois destinées à former les collets 3 et d'ainsi diminuer encore le risque de criques, la formation des parois des collets 3 û perpendiculaires au plan initial de la plaque 5 û étant en effet obtenue en deux étapes ce qui garantie une déformation certes importante mais progressive de la matière.

Dans le cas décrit en référence aux figures 2a à 2e, les collets 3 bordant des orifices successifs 2 sont espacées les uns des autres, dans le plan I-I de la figure 1, par une distance d, qui est donc la distance minimale entre les collets 3 de deux orifices 2 successifs. La distance inter-tubes du collecteur 1 une fois formé est ainsi égale à D = d + 2. e, (voir figure 1). La distance d correspond à la cote de l'éventuelle matrice de support résistant au poinçon.

Grâce au procédé de l'invention, les distances d et ec peuvent être faibles ce qui permet de former un collecteur 1 ménageant un espace inter-tubes faible.

En référence aux figures 3a à 3e, les différentes étapes du procédé pour la fabrication d'un collecteur 1 avec une deuxième configuration de la distance inter-tubes sont schématiquement représentées. Pour simplifier l'exposé, les références utilisées pour les différents éléments de ces figures sont les mêmes que pour ceux de la figure 2; par ailleurs, la description n'est pas développée dans son intégralité puisqu'elle est en grande partie identique à la description de la forme de réalisation de la figure 2, le même procédé étant mis en oeuvre avec de simples différences dans les cotes finales du collecteur 1 formé; seules les différences notables entre les deux procédés seront précisément décrites.

Dans ce mode de réalisation, on met en oeuvre les mêmes étapes que dans le mode de réalisation précédent mais dans le but d'obtenir un collecteur 1 dont la distance minimale entre collets 3 est nulle, c'est-à-dire que la distance inter-tubes D est égale à la somme des épaisseurs ec des parois formant les collets 3 (D = 2.ec, voir figure 3e). Autrement dit, les collets 3 de deux orifices successifs sont adjacents (collés l'un à l'autre) dans la zone du collecteur 1 coupée par le plan I-I contenant les petits axes des orifices 2.

Ainsi, la plaque 5 de la figure 3a est soumise aux étapes suivantes: une première étape d'emboutissage pour former des renfoncements 6 dans la plaque 5 et former une paroi rigidifiant la plaque pour éventuellement lui permettre de résister à la deuxième étape d'emboutissage sans matrice de support (figure 3b); une deuxième étape d'emboutissage pour modifier la forme des renfoncements 6 et former des parois plates 7 au fond de ces renfoncements 6 tout en rapprochant les parois 3' qui relient ces parois de fond 7 aux parties non embouties de la plaque 5 (figure 3c) (il s'agit des parois 3' destinées à former les collets 3); une étape de poinçonnage du fond des renfoncements 6 pour la formation d'orifices provisoires 2' bordés par lesdites parois 3', les extrémités libres de ces parois 3' comportant des épaulements 8 (figure 3d) et une étape d'étirage des collets 3 pour réduire leur épaisseur et ainsi augmenter leur hauteur (dimension perpendiculaire au plan de la plaque), ainsi que pour aligner les épaulements 8 avec leur paroi et bien plaquer les uns contre les autres les collets 3 d'orifices successifs 2.

Dans la mise en oeuvre du procédé décrit en référence aux figures 3a à 3e, et comme on le voit en particulier sur la figure 3e, les parois des collets 3 des orifices successifs 2 du collecteur 1 sont rapprochées au point que la distance entre elles est nulle, c'est-à-dire que leurs parois sont en contact l'une avec l'autre au niveau des petits axes des collets 3. Obtenir une telle proximité des collets 3 est possible grâce aux étapes d'emboutissage préalables à l'étape de poinçonnage.

Grâce au procédé de l'invention, il est possible de former un collecteur 1 dont la distance inter-tubes (D = d + 2. ec) est inférieure à 1mm, pour des tubes de forme elliptique avec un grand axe de 1 à 2 cm. En particulier, mis en oeuvre conformément aux figures 3a à 3e, le procédé permet de former un collecteur 1 dont la distance inter-tubes D est égale à deux fois l'épaisseur e, de la plaque 5 formant le collecteur 1 (d=0); comme déjà précisé plus haut, l'épaisseur e, des collets 3 est inférieure à l'épaisseur ep de la plaque 5 puisqu'elle est réduite lors des étapes d'emboutissage et d'étirage; plus précisément, l'épaisseur ec des collets 3 est proportionnelle à l'épaisseur ep de la plaque 5, le coefficient de proportionnalité a étant dénommé coefficient de laminage; on a ainsi la relation ec = a.ep. Le coefficient de laminage est le coefficient de réduction d'épaisseur appliquée au matériau par le procédé.

La mise en oeuvre du procédé de l'invention implique une définition des cotes du collecteur 1. En référence à la figure 1, si l'on désigne par P le pas entre deux orifices successifs 2 dans la direction de leur petit axe et o la valeur de la dimension de ce petit axe, on note la relation suivante: P = o + d + 2.e, = o + d + 2.a.ep Le coefficient de laminage a appliqué au matériau dépend des paramètres du procédé et est borné par les caractéristiques intrinsèques du matériau. Connaissant le diamètre des tubes destinés à être emmanchés dans les orifices 2 du collecteur 1, on connaît la dimension o de ces orifices 2. En fonction de la distance d entre collets 3 (et donc la distance inter-tubes D = d + 2.a.ep) ainsi que du pas P entre les orifices 2, on peut fixer le coefficient de laminage a qu'il faut appliquer au matériau; le coefficient de laminage a présente une limite inférieure qui est la réduction maximale que l'on peut apporter au matériau et qui dépend directement de la nature du matériau; à titre d'exemple, l'aluminium peut être plus fortement laminé que l'acier.

Bien entendu, le procédé de l'invention permet de former toutes sortes de collecteurs 1, quels que soit les échangeurs de chaleur auxquels ils sont destinés. Il peut en particulier s'agir d'échangeurs de refroidissement ou de chauffage d'air par eau, d'eau par air, d'air par air, d'eau par eau ou toute autre combinaison de fluides. L'invention est particulièrement intéressante lorsqu'elle est appliquée à des échangeurs dans lesquels un liquide caloporteur est l'eau, puisque ce liquide permet l'utilisation d'une distance inter-tubes réduite.

Les orifices peuvent être de diverses formes, en particulier de forme ovale, circulaire, elliptique, plus généralement oblongue, rectangulaire à coins arrondis, etc.

Bien entendu, il pourrait être prévu plus de deux étapes d'emboutissage.

Par ailleurs, il pourrait n'être prévue qu'une seule étape d'emboutissage, permettant de former directement des renfoncements 6 à fond plat destinés à être poinçonnés, le matériau ayant été préparé à son poinçonnage par l'étape d'emboutissage.

Claims (9)

1. Revendications1- Procédé de fabrication d'une plaque collectrice (1) pour échangeur de chaleur à partir d'une plaque (5), caractérisé par le fait qu'il comprend: - au moins une étape d'emboutissage de la plaque (5) pour former des renfoncements (6) et - au moins une étape de poinçonnage des renfoncements (6) pour former des orifices (2) bordés par des collets (3).
2. 2- Procédé selon la revendication 1, dans lequel la plaque est métallique.
3. 3- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel les renfoncements (6) comportant un fond (7), on poinçonne le fond (7) des renfoncements (6).
4. 4- Procédé selon la revendication 3, dans lequel les fonds (7) des renfoncements (6) étant bordés par des parois (3'), lesdites parois (3') forment les collets (3) une fois les fonds (7) des renfoncements (6) poinçonnés. 20
5. 5- Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel les renfoncements (6) comprennent un fond plat (7).
6. 6- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 qui comporte au moins une deuxième étape d'emboutissage avant l'étape du poinçonnage.
7. 7- Procédé selon la revendication 6, dans lequel la deuxième étape d'emboutissage remplit une fonction de laminage des collets (3).
8. 8- Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 qui comporte une étape 30 d'étirage des collets (3) après l'étape de poinçonnage.
9. 9- Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel on forme des orifices (2) de forme elliptique. 25