FR2967765A1 - ARMABLE COMPONENT AND HEAT EXCHANGER HAVING THE SAME - Google Patents
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Abstract
Le composant brasable pour la circulation d'un fluide dans un échangeur de chaleur, en particulier pour véhicule automobile, selon l'invention, comporte une âme 4 en alliage d'aluminium. Il comporte en outre une couche protectrice 8 d'aluminium pur disposée contre l'âme 4.The brazeable component for the circulation of a fluid in a heat exchanger, in particular for a motor vehicle, according to the invention, comprises a core 4 of aluminum alloy. It further comprises a protective layer 8 of pure aluminum disposed against the core 4.
Description
La présente invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleur pour véhicules automobiles destinés à échanger de la chaleur entre deux fluides, et plus particulièrement, mais pas seulement, aux échangeurs de chaleur en alliages d'aluminium utilisés pour refroidir les gaz d'échappement des moteurs thermiques de ces véhicules. The present invention relates to the field of heat exchangers for motor vehicles intended to exchange heat between two fluids, and more particularly, but not only, to heat exchangers made of aluminum alloys used to cool the exhaust gases of the thermal engines of these vehicles.
On connaît les circuits de recirculation de gaz d'échappement du moteur thermique d'un véhicule automobile (appelés EGR pour « Exhaust Gas Recirculation »). Les gaz d'échappement y sont recirculés vers l'admission du moteur où ils sont plus complètement brûlés. The recirculation circuits of the exhaust gas of the engine of a motor vehicle (called EGR for "Exhaust Gas Recirculation") are known. The exhaust gases are recirculated to the engine intake where they are more completely burned.
Le circuit de recirculation s'étend entre le circuit d'échappement du moteur thermique et le circuit d'admission et comprend généralement un échangeur thermique pour refroidir les gaz d'échappement puisque ceux-ci sont à une température maximale très élevée (400°C à 900°C). Il comporte également un canal de dérivation non refroidi, une vanne by-pass pour diriger sélectivement le flux gazeux dans l'échangeur de chaleur ou dans le conduit de dérivation et une vanne de régulation pour régler le débit du flux gazeux dans le circuit de recirculation. The recirculation circuit extends between the exhaust circuit of the engine and the intake circuit and generally comprises a heat exchanger for cooling the exhaust gases since these are at a very high maximum temperature (400 ° C. at 900 ° C). It also includes an uncooled bypass channel, a bypass valve for selectively directing the gas stream into the heat exchanger or bypass duct, and a control valve for controlling the flow rate of the gas stream in the recirculation circuit. .
Ces gaz d'échappement sont particulièrement acides et se condensent en liquide acide en particulier lorsque le moteur du véhicule est froid. Ce liquide acide contenant notamment des sulfates, des nitrates, des acides organiques, des chlorures et/ou des hydrocarbures, ils endommagent fortement les échangeurs de chaleur par corrosion. Il est ainsi courant de relever des condensats de pH inférieur à 2 avec des valeurs de chlorures de 50 ppm. Sur certains véhicules, on relève même pH 0,8 et des chlorures à 200 ppm. These exhaust gases are particularly acidic and condense into acidic liquid especially when the vehicle engine is cold. This acidic liquid containing in particular sulphates, nitrates, organic acids, chlorides and / or hydrocarbons, they strongly damage the heat exchangers by corrosion. It is thus common to record condensates with a pH of less than 2 with chloride values of 50 ppm. On some vehicles, even pH 0.8 and chlorides at 200 ppm.
Par ailleurs, l'assemblage des différents composants de ces échangeurs est réalisé au moyen d'un brasage de sorte que ces éléments sont préalablement couverts d'une couche de métal d'apport. Pendant le brasage, on observe une diffusion du silicium de la couche de métal d'apport vers le cceur des éléments. Cette modification de la composition du cceur rend les éléments d'autant plus vulnérables à la corrosion. Furthermore, the assembly of the various components of these exchangers is achieved by means of brazing so that these elements are previously covered with a layer of filler metal. During brazing, diffusion of the silicon from the solder layer towards the core of the elements is observed. This change in the composition of the heart makes the elements all the more vulnerable to corrosion.
Il existe donc un besoin pour des composants d'échangeurs qui résistent à la corrosion. There is therefore a need for heat exchanger components that are resistant to corrosion.
On connaît le document WO 2006034876 qui propose de former une couche hydrophobe sur la surface des circuits d'échange de manière à évacuer au plus vite la condensation d'eau acide sans que cette dernière ait le temps d'attaquer l'échangeur mais cette solution n'est pas satisfaisante car elle n'évite pas totalement la corrosion et diminue significativement les capacités d'échange thermique de l'échangeur. Document WO 2006034876 is known which proposes forming a hydrophobic layer on the surface of the exchange circuits so as to evacuate as quickly as possible the condensation of acidic water without the latter having time to attack the exchanger but this solution is not satisfactory because it does not completely avoid corrosion and significantly reduces the heat exchange capacity of the exchanger.
L'invention vise à proposer des composants pour de tels échangeurs, capables de résister à la corrosion par exemple due à une condensation de ces gaz et qui soient particulièrement simples et économiques à fabriquer. The invention aims to provide components for such exchangers, capable of resisting corrosion for example due to a condensation of these gases and which are particularly simple and economical to manufacture.
A cet effet, l'invention propose un composant brasable pour la circulation d'un fluide dans un échangeur de chaleur, en particulier pour véhicule automobile, comportant une âme en alliage d'aluminium, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une couche protectrice d'aluminium pur disposée contre l'âme. For this purpose, the invention proposes a solderable component for the circulation of a fluid in a heat exchanger, in particular for a motor vehicle, comprising an aluminum alloy core, characterized in that it further comprises a layer protector of pure aluminum arranged against the soul.
Ainsi après brasage, c'est la couche d'aluminium pur qui est au contact des gaz corrosifs et non l'âme du composant. La couche d'aluminium a une meilleure résistance à la corrosion que l'âme du composant et sa présence empêche la diffusion du silicium du métal d'apport vers l'âme. Le composant présente une résistance à la corrosion qu'elle soit due à la circulation des gaz d'échappement, d'un liquide tel que l'eau glycolée ou d'un autre fluide. Thus after brazing, it is the pure aluminum layer which is in contact with the corrosive gases and not the core of the component. The aluminum layer has a better corrosion resistance than the core of the component and its presence prevents the diffusion of silicon from the filler metal to the core. The component has corrosion resistance due to the circulation of the exhaust gas, a liquid such as brine or other fluid.
Selon des caractéristiques de mise en ceuvre particulièrement simple et commode, tant à la fabrication qu'à l'utilisation : la couche protectrice comporte un pourcentage massique d'aluminium supérieur ou égal à 99,5% ; l'âme présente une première surface sur laquelle s'étend uniformément la couche protectrice ; l'âme présente une seconde surface, opposée à la première surface, et en ce que le composant comporte une seconde couche protectrice en aluminium pur disposée contre la deuxième surface ; les deux couches protectrices ont la même composition ; le produit de la résistance mécanique après brasage du composant par l'épaisseur de composant est supérieur ou égal à 46800 MPa.pm ; le composant présente une épaisseur comprise entre 200pm et 530pm ; l'épaisseur de la couche protectrice est comprise entre 25pm et 80pm ; la couche protectrice est disposée entre l'âme et une couche de métal d'apport pour l'assemblage par brasage du composant à un autre composant, le rapport entre l'épaisseur de la couche de métal d'apport et l'épaisseur de la couche protectrice étant compris entre 0,3 et 1 ; l'épaisseur de la couche de métal d'apport représente entre 4% et 10% de l'épaisseur totale ; ce composant est un tube ou une plaque. According to implementation characteristics particularly simple and convenient, both in manufacture and use: the protective layer has a weight percentage of aluminum greater than or equal to 99.5%; the core has a first surface on which the protective layer extends uniformly; the core has a second surface opposite the first surface, and the component comprises a second pure aluminum protective layer disposed against the second surface; the two protective layers have the same composition; the product of the mechanical strength after soldering of the component by the component thickness is greater than or equal to 46800 MPa.pm; the component has a thickness of between 200 μm and 530 μm; the thickness of the protective layer is between 25pm and 80pm; the protective layer is disposed between the core and a filler layer for soldering the component to another component, the ratio of the thickness of the filler layer to the thickness of the protective layer being between 0.3 and 1; the thickness of the filler metal layer is between 4% and 10% of the total thickness; this component is a tube or a plate.
L'invention concerne également un échangeur, en particulier pour véhicules automobiles, pour l'échange de chaleur entre un premier fluide circulant dans un premier circuit et un deuxième fluide circulant dans un deuxième circuit distinct du premier circuit, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une pluralité de composants tels que précédemment exposés, la surface du composant comportant la couche protectrice appartenant au premier circuit. The invention also relates to an exchanger, in particular for motor vehicles, for exchanging heat between a first fluid flowing in a first circuit and a second fluid flowing in a second circuit distinct from the first circuit, characterized in that it comprises in addition a plurality of components as previously exposed, the surface of the component comprising the protective layer belonging to the first circuit.
Selon des caractéristiques de mise en ceuvre particulièrement simple et commode, tant à la fabrication qu'à l'utilisation : le premier fluide comporte des gaz d'échappement recirclués ; après brasage, le produit de la résistance mécanique du composant par l'épaisseur de l'âme du composant est supérieur ou égal à 46800 MPa.pm ; les composants sont des plaques empilées ou des tubes disposés parallèlement. According to implementation characteristics particularly simple and convenient, both in manufacture and use: the first fluid comprises recirculated exhaust gas; after brazing, the product of the mechanical strength of the component by the thickness of the core of the component is greater than or equal to 46800 MPa.pm; the components are stacked plates or tubes arranged in parallel.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, donnée à titre d'exemple préféré, mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : les figures 1 a, 1 b sont un couple de vues partielles en coupe d'un tube selon l'invention avec une couche d'aluminium pur sur la surface externe seulement, avant et après brasage ; les figures 2a, 2b sont un couple similaire à celui de la figure 1 sur lequel une couche d'aluminium pur et une couche de métal d'apport sont disposées sur la surface interne et sur la surface externe du tube ; la figure 3 est une vue en éclaté en perspective d'un échangeur selon l'invention ; la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3, l'échangeur étant monté ; la figure 5 est une vue en perspective d'une plaque avant brasage selon l'invention avec une couche d'aluminium et une couche de métal d'apport disposées sur la surface interne et sur la surface externe de la plaque ; la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 5, après brasage ; la figure 7 est une vue en perspective d'une plaque selon l'invention avec une couche d'aluminium pur sur une seule surface de la plaque et une couche de métal d'apport de chaque côté, avant brasage. The characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, given by way of a preferred but nonlimiting example, with reference to the appended drawings, in which: FIGS. 1 a, 1 b are a pair of partial views in cutting a tube according to the invention with a pure aluminum layer on the outer surface only, before and after soldering; FIGS. 2a, 2b are a pair similar to that of FIG. 1 in which a layer of pure aluminum and a layer of filler metal are disposed on the inner surface and on the outer surface of the tube; Figure 3 is an exploded perspective view of an exchanger according to the invention; Figure 4 is a view similar to that of Figure 3, the exchanger being mounted; Figure 5 is a perspective view of a pre-solder plate according to the invention with an aluminum layer and a filler layer disposed on the inner surface and the outer surface of the plate; Figure 6 is a view similar to that of Figure 5, after brazing; Figure 7 is a perspective view of a plate according to the invention with a pure aluminum layer on a single surface of the plate and a layer of filler metal on each side, before soldering.
En référence aux figures 1 et 2, on décrit un composant selon l'invention. Il s'agit ici d'un tube plat 1 destiné à appartenir à un faisceau d'échange de chaleur 2 tel que représenté à la figure 3. Le tube 1 comporte une paroi dont la section transversalement à son axe longitudinal est de forme oblongue avec deux portions plates en alternance avec deux portions arrondies, par exemple en demi-cercle. Sur les figures, on n'a pas représenté les portions arrondies. On voit sur les figures deux segments parallèles 3 des parois plates. With reference to FIGS. 1 and 2, a component according to the invention is described. This is a flat tube 1 intended to belong to a heat exchange bundle 2 as shown in FIG. 3. The tube 1 comprises a wall whose cross section transverse to its longitudinal axis is of oblong shape with two flat portions alternating with two rounded portions, for example in a semicircle. In the figures, the rounded portions are not shown. We see in the figures two parallel segments 3 of the flat walls.
L'épaisseur de la paroi du tube 1, c'est-à-dire l'épaisseur des segments 3 est comprise entre 200µm et 530µm. La paroi du tube 1 comporte une âme 4 qui est en alliage d'aluminium série 3000. The thickness of the wall of the tube 1, that is to say the thickness of the segments 3 is between 200μm and 530μm. The wall of the tube 1 comprises a core 4 which is made of 3000 series aluminum alloy.
L'intérieur 5 du tube 1 est, sur les figures 1, 2, l'espace s'étendant entre les deux segments 3. Chaque segment 3 présente une face intérieure 6 qui regarde vers 30 l'intérieur 5 du tube 1 et une face extérieure 7 opposée à la face intérieure 6. The inside 5 of the tube 1 is, in Figures 1, 2, the space extending between the two segments 3. Each segment 3 has an inner face 6 which looks towards the inside 5 of the tube 1 and a face outside 7 opposed to the inner face 6.
Du côté de la face extérieure 7, l'âme 4 comporte une première surface contre laquelle s'étend une couche 8 protectrice d'aluminium pur. Par aluminium pur, on entend un alliage d'aluminium à très haute teneur en aluminium, teneur supérieure à une valeur25 donnée de 99%. Il s'agit ici d'un alliage d'aluminium de la série 1000. La couche 8 présente une épaisseur de 40µm et ici un pourcentage d'aluminium de 99,5°/O. On the side of the outer face 7, the core 4 has a first surface against which extends a protective layer 8 of pure aluminum. By pure aluminum is meant an aluminum alloy with a very high aluminum content, a content greater than a given value of 99%. This is an aluminum alloy of the 1000 series. The layer 8 has a thickness of 40 μm and here a percentage of aluminum of 99.5%.
Avant brasage du tube 1, la couche protectrice 8 s'étend entre l'âme 4 et une couche de métal d'apport 10. L'épaisseur de la couche 10 est de 30 µm. Le métal d'apport sert au brasage du tube 1 à un autre composant du faisceau 2 par exemple des intercalaires disposés entre les tubes 1 ou encore les plaques collectrices du faisceau 2. Le brasage étant bien connu et ne faisant pas l'objet de l'invention, on ne rentrera pas ici dans une description détaillée du brasage ni de la composition du métal d'apport, étant précisé que le métal d'apport a une température de fusion inférieure à celle des composants de l'échangeur pour permettre de fixer les différents composants les uns aux autres. Prior to soldering the tube 1, the protective layer 8 extends between the core 4 and a filler metal layer 10. The thickness of the layer 10 is 30 μm. The filler metal is used for soldering the tube 1 to another component of the bundle 2, for example interleaves placed between the tubes 1 or else the collector plates of the bundle 2. The solder is well known and is not the subject of the invention. the invention, a detailed description of the brazing or the composition of the filler metal will not be included here, it being specified that the filler metal has a lower melting temperature than the components of the heat exchanger to enable the fixing the different components to each other.
Du côté de la face intérieure 6, l'âme 4 comporte, avant brasage, contre sa surface, une autre couche 10 de métal d'apport. Cette couche 10 sert au brasage du tube 1 avec des perturbateurs (non représentés) disposés à l'intérieur du tube 1. On the side of the inner face 6, the core 4 comprises, before brazing, against its surface, another layer 10 of filler metal. This layer 10 serves to braze the tube 1 with disrupters (not shown) disposed inside the tube 1.
De façon générale, l'épaisseur du composant, c'est-à-dire l'épaisseur de la paroi du tube 1, l'épaisseur de la couche 8 et l'épaisseur de la couche de métal d'apport 10 sont choisies dans les gammes et avec les relations suivantes : - le rapport entre l'épaisseur de la couche de métal d'apport 10 et l'épaisseur de la couche d'aluminium 8 est compris entre 0,3 et 1 ce qui permet d'éviter que le métal d'apport ne migre vers l'âme 4 ; - l'épaisseur de la couche de métal d'apport 10 représente entre 4°/O et 100/0 de l'épaisseur de la paroi du tube 1 ; - l'épaisseur de la couche protectrice 8 est comprise entre 25µm et 80µm ; - l'épaisseur de la paroi du tube 1 est comprise entre 200µm et 530µm. In general, the thickness of the component, that is to say the thickness of the wall of the tube 1, the thickness of the layer 8 and the thickness of the filler metal layer 10 are chosen in the ranges and with the following relations: the ratio between the thickness of the filler metal layer 10 and the thickness of the aluminum layer 8 is between 0.3 and 1, which makes it possible to avoid that the filler metal does not migrate to the core 4; the thickness of the filler metal layer 10 represents between 4% and 100% of the thickness of the wall of the tube 1; the thickness of the protective layer 8 is between 25 μm and 80 μm; the thickness of the wall of the tube 1 is between 200 μm and 530 μm.
Après brasage de l'échangeur 11 (figures 3, 4), le métal de la couche de métal d'apport 10 a migré vers les zones à braser de sorte qu'en dehors de ces zones, la couche protectrice 8 est à nu. After soldering the exchanger 11 (FIGS. 3, 4), the metal of the filler layer 10 has migrated to the areas to be brazed so that outside these areas, the protective layer 8 is exposed.
La couche 8 forme un revêtement destiné à être en contact avec le fluide et à agir comme une couche de protection sacrificielle. Ainsi, même si cette couche 8 commence à être corrodée, l'âme 4 de la paroi du tube 1 n'est pas attaquée. The layer 8 forms a coating intended to be in contact with the fluid and to act as a sacrificial protection layer. Thus, even if this layer 8 begins to be corroded, the core 4 of the wall of the tube 1 is not attacked.
Sur le tube 1 des figures 1 a, 1 b, on a donc une couche protectrice 8 sur l'extérieur du tube 1 de façon à protéger le tube 1 contre la corrosion sur l'extérieur qui pourrait intervenir sous l'effet du passage d'un fluide. On the tube 1 of FIGS. 1a, 1b, there is therefore a protective layer 8 on the outside of the tube 1 so as to protect the tube 1 against corrosion on the outside which could intervene under the effect of the passage of a fluid.
Sur le tube 1 de la figure 2a, 2b, la deuxième surface de l'âme du côté de la face intérieure 6 du tube 1 est revêtue d'une deuxième couche protectrice 8. Cette deuxième couche 8 s'étend entre l'âme 4 et une autre couche de métal d'apport 10. Le brasage a lieu à l'extérieur du tube et à l'intérieur du tube, par exemple avec des perturbateurs entre les tubes et à l'intérieur des tubes. Grâce à la présence des couches de protection 8 sur l'extérieur et sur l'intérieur du tube 1, celui-ci est protégé contre la corrosion qui pourrait intervenir sous l'effet du passage de fluide entre les tubes et dans les tubes. On the tube 1 of Figure 2a, 2b, the second surface of the core on the side of the inner face 6 of the tube 1 is coated with a second protective layer 8. This second layer 8 extends between the core 4 and another layer of filler metal 10. Brazing takes place outside the tube and inside the tube, for example with interferers between the tubes and inside the tubes. Thanks to the presence of the protective layers 8 on the outside and on the inside of the tube 1, it is protected against corrosion that could occur under the effect of the passage of fluid between the tubes and in the tubes.
Après brasage, la résistance mécanique de la paroi du tube 1 multipliée l'épaisseur de l'âme 4 est supérieure à 46800 MPa.pm. After brazing, the mechanical strength of the wall of the tube 1 multiplied the thickness of the core 4 is greater than 46800 MPa.pm.
Un exemple d'utilisation des tubes des figures 2a, 2b, est illustré sur les figures 3 et 4. L'échangeur représenté 11 comporte deux rangs de tubes plats 1. Le faisceau 2 est 20 disposé dans un carter 12. An example of use of the tubes of FIGS. 2a, 2b is illustrated in FIGS. 3 and 4. The exchanger shown 11 comprises two rows of flat tubes 1. The bundle 2 is disposed in a housing 12.
L'échangeur 11 comprend un circuit destiné à la circulation des gaz EGR avec échange de chaleur avec un fluide de refroidissement. The exchanger 11 comprises a circuit for the circulation of EGR gas with heat exchange with a cooling fluid.
25 Le carter 12, qui est de section sensiblement rectangulaire et se trouve fermé en une de ses extrémités, loge en son intérieur le faisceau 2 de tubes 1 qui, dans le cas présent, est du type en forme de « U », c'est-à-dire que l'entrée 13 et la sortie 14 des tubes 1 sont disposées d'un même côté à l'extrémité ouverte 15 du carter 12. The casing 12, which is of substantially rectangular section and is closed at one of its ends, houses inside the bundle 2 of tubes 1 which, in this case, is of the "U" -shaped type. that is to say that the inlet 13 and the outlet 14 of the tubes 1 are arranged on the same side at the open end 15 of the casing 12.
30 L'extrémité du faisceau de tubes 1 est fixée à une plaque de support 16. La plaque de support 16 présente une pluralité d'orifices 17 pour l'implantation des tubes 1 respectifs. The end of the tube bundle 1 is attached to a support plate 16. The support plate 16 has a plurality of orifices 17 for implantation of the respective tubes 1.
Le carter 12 présentent une voie d'entrée 18 et une voie de sortie (non représentée) pour le fluide de refroidissement des EGR, ici de l'eau glycolée du circuit de refroidissement moteur. The casing 12 has an inlet channel 18 and an outlet channel (not shown) for the EGR cooling fluid, here brine water of the engine cooling circuit.
Les gaz EGR entrent dans l'échangeur 11 par l'entrée 13, circulent dans les tubes 1 où ils sont refroidis puis ressortent par la sortie 15. L'eau glycolée entre par la voie d'entrée 18, baigne le faisceau 2 et sort par la voie de sortie. Les gaz EGR et l'eau glycolée échangent pour permettre un refroidissement des gaz EGR. The EGR gases enter the exchanger 11 through the inlet 13, circulate in the tubes 1 where they are cooled and exit through the outlet 15. The brine enters the inlet channel 18, bathes the beam 2 and leaves by the way of exit. EGR gases and glycol water exchange to allow cooling of the EGR gases.
L'acidité ges gaz EGR peut se situer autour de pH 2 et peut dans certains conditions atteindre un pH de 0,8 et contenir jusqu'à 200 ppm de chlorures. Avec une possible condensation au cours de la circulation dans l'échangeur, l'intérieur des tubes est soumis à des conditions corrosives dont ils sont protégés par la présence des couches protectrices 8. The acidity of the EGR gas may be around pH 2 and may under certain conditions reach a pH of 0.8 and contain up to 200 ppm of chlorides. With possible condensation during circulation in the heat exchanger, the inside of the tubes is subjected to corrosive conditions of which they are protected by the presence of the protective layers 8.
L'eau glycolée a également une action corrosive dont l'extérieur des tubes est protégé grâce aux couches protectrices 8 situées sur l'extérieur. The brine also has a corrosive action, the outside of the tubes is protected by the protective layers 8 located on the outside.
Selon une variante de réalisation correspondant aux figures 1 a, 1 b, seul le fluide circulant à l'extérieur des tubes a une action corrosive de sorte que seul l'extérieur des tubes est protégé par une couche protectrice 8. According to an alternative embodiment corresponding to FIGS. 1 a, 1 b, only the fluid flowing outside the tubes has a corrosive action so that only the outside of the tubes is protected by a protective layer 8.
Selon une autre variante, on prévoit des couches protectrices seulement à l'intérieur des tubes avec des couches de métal d'apport seulement à l'extérieur des tubes. De façon générale, on prévoit une couche protectrice sur au moins l'une des surfaces intérieure ou extérieure des tubes. According to another variant, protective layers are provided only inside the tubes with filler metal layers only on the outside of the tubes. In general, a protective layer is provided on at least one of the inner or outer surfaces of the tubes.
Selon une autre variante, on ne prévoit pas de métal d'apport à l'intérieur du tube. 30 Concernant la fabrication des tubes 1, on commence par se procurer l'âme 4 sous la forme d'un feuillard en alliage d'aluminium de la série 3000. Ensuite on pulvérise uniformément par sprayage la couche d'aluminium 8 de la série 1000 sur l'extérieur (fig.1 a) ou sur l'extérieur et l'intérieur (fig. lb). On termine par le dépôt d'une couche de 35 métal d'apport à l'extérieur et à l'extérieur par exemple en trempant le tube 1 dans un25 bain de métal d'apport. On peut aussi injecter le métal d'apport pour former la couche à l'intérieur du tube 1. On forme le tube 1 en rabattant les deux bords de l'âme plate sur eux-mêmes. Les tubes 1 sont rendus étanches lors du brasage de l'échangeur 11. According to another variant, no filler metal is provided inside the tube. With regard to the manufacture of the tubes 1, the core 4 is first obtained in the form of an aluminum alloy strip of the 3000 series. Then the aluminum layer 8 of the 1000 series is uniformly sprayed. on the outside (fig.1 a) or on the outside and the inside (fig lb). This is followed by the deposition of a layer of filler metal outside and outside, for example by soaking the tube 1 in a bath of filler metal. It is also possible to inject the filler metal to form the layer inside the tube 1. The tube 1 is formed by folding the two edges of the flat core on themselves. The tubes 1 are sealed during brazing of the exchanger 11.
Selon une variante de réalisation, on réalise l'âme 4 du tube 1 par extrusion. Ensuite on pulvérise uniformément par sprayage la couche d'aluminium 8 de la série 1000 sur l'extérieur du tube 1 ou sur l'extérieur et l'intérieur. On termine par le dépôt d'une couche de métal d'apport sur l'extérieur et l'intérieur du tube 1. According to an alternative embodiment, the core 4 of the tube 1 is produced by extrusion. The aluminum layer 8 of the 1000 series is then uniformly spray-sprayed on the outside of the tube 1 or on the outside and the inside. We end by depositing a layer of filler metal on the outside and inside of the tube 1.
Dans les deux cas, à l'intérieur des tubes 1 peuvent être disposés des perturbateurs ou turbulateurs qui perturbent la circulation du fluide dans les tubes pour améliorer le transfert de chaleur. In both cases, inside the tubes 1 can be arranged disrupters or turbulators that disrupt the flow of fluid in the tubes to improve the heat transfer.
On décrit maintenant un autre mode de réalisation en référence aux figures 5 à 8. Pour les éléments similaires, on garde la même numérotation augmentée de 100. Le composant selon l'invention est ici une plaque 101 qui comporte une âme 104 dont les deux faces sont revêtues d'une couche protectrice 108 (figure 5, 6). Selon une variante seule une surface de la plaque 101 est revêtue d'une couche protectrice (figure 7). Another embodiment will now be described with reference to FIGS. 5 to 8. For similar elements, the same numbering is increased by 100. The component according to the invention is here a plate 101 which comprises a core 104 whose two faces are coated with a protective layer 108 (Figure 5, 6). In a variant only one surface of the plate 101 is coated with a protective layer (Figure 7).
Comme dans le mode de réalisation précédent, une couche de métal d'apport 110 est disposée sur la ou les couches protectrices 108. As in the previous embodiment, a layer of filler metal 110 is disposed on the protective layer or layers 108.
Après brasage (figure 6), les couches protectrices 108 sont à nu. After soldering (FIG. 6), the protective layers 108 are exposed.
L'échangeur 111 est un échangeur à plaques. Les plaques 101 sont empilées l'une au dessus de l'autre de façon à créer deux circuits de fluide, par exemple un circuit de gaz EGR et un circuit de fluide de refroidissement faisant circuler de l'eau glycolée du circuit de refroidissement du moteur. Dans ce cas, il s'agit des plaques 101 des figures 5, 6 qui comportent des couches de protection de chaque côté. The exchanger 111 is a plate heat exchanger. The plates 101 are stacked one above the other so as to create two fluid circuits, for example an EGR gas circuit and a cooling fluid circuit circulating brine water of the engine cooling circuit. . In this case, it is the plates 101 of Figures 5, 6 which have protective layers on each side.
L'empilement des plaques 101 permet de créer un circuit pour les gaz EGR et un circuit pour l'eau glycolée. Comme dans le mode de réalisation décrit précédemment, on retrouve des conditions à risque en matière de corrosion de sorte que les couches protectrices 108 jouent un rôle dans la protection contre la corrosion.35 Selon une variante de réalisation (fig. 7), les plaques 108 ne comportent qu'une plaque protectrice 108 sur un seul côté. Dans ce cas, on positionne les plaques 108 de façon à ce que les couches protectrices 108 de deux plaques consécutives se fassent face. On a ainsi un circuit de fluide dont les faces possèdent des couches protectrices en alternance avec un circuit dont les faces ne possèdent pas de protection particulière. Ce schéma convient à un échange de chaleur entre un fluide corrosif et un fluide peu ou pas corrosif. The stack of the plates 101 makes it possible to create a circuit for the EGR gases and a circuit for the brine. As in the previously described embodiment, corrosion-resistant conditions are found such that the protective layers 108 play a role in the protection against corrosion.35 According to an alternative embodiment (FIG. 108 comprise only a protective plate 108 on one side only. In this case, the plates 108 are positioned so that the protective layers 108 of two consecutive plates face each other. There is thus a fluid circuit whose faces have protective layers alternating with a circuit whose faces do not have any special protection. This scheme is suitable for heat exchange between a corrosive fluid and a little or no corrosive fluid.
Concernant la fabrication des plaques 101, on commence par se procurer l'âme 104 sous la forme d'un feuillard en alliage d'aluminium de la série 3000. Ensuite on pulvérise par sprayage la couche d'aluminium 108 de la série 1000. On termine par le dépôt d'une couche de métal d'apport 110. Eventuellement on crée du relief sur la plaque 101 en particulier pour créer des canaux de circulations (non représentés) et des bossages 120 ou dimples pour augmenter la surface d'échange. As regards the manufacture of the plates 101, the core 104 is first obtained in the form of an aluminum alloy strip of the 3000 series. Next, the aluminum layer 108 of the 1000 series is spray-sprayed. finishes by the deposition of a layer of filler metal 110. Possibly relief is created on the plate 101 in particular to create circulation channels (not shown) and bosses 120 or dimples to increase the exchange surface.
A titre d'exemple, un composant de 480 µm d'épaisseur comporte une âme d'alliage d'aluminium de type 3916 et de 360µm d'épaisseur, une couche protectrice d'alliage d'aluminium de type 1050 de 48µm d'épaisseur et deux couches de métal d'apport (une par face) de type 4343 et de 36µm d'épaisseur (soit en pourcentage, 750/0 pour l'âme, 100/0 pour la couche protectrice et 7,50/0 pour chaque couche de métal d'apport). La résistance mécanique du composant est de 130MPa. By way of example, a component of 480 μm in thickness comprises a core of aluminum alloy of type 3916 and 360 μm thick, a protective layer of aluminum alloy of type 1050 of 48 μm thickness. and two layers of filler metal (one per face) of type 4343 and 36μm thick (in percentage, 750/0 for the core, 100/0 for the protective layer and 7.50 / 0 for each layer of filler metal). The mechanical strength of the component is 130 MPa.
Un autre exemple est un composant de 400 µm d'épaisseur comporte une âme d'alliage d'aluminium de 300µm d'épaisseur, une couche protectrice d'alliage d'aluminium de type 1050 de 401.1m d'épaisseur et deux couches de métal d'apport (une par face) de type 4343 et de 301.1m d'épaisseur (soit en pourcentage, 750/0 pour l'âme, 100/0 pour la couche protectrice et 7,50/0 pour chaque couche de métal d'apport). La résistance mécanique du composant est de 156 MPa. Another example is a 400 μm thick component comprising an aluminum alloy core 300μm thick, a protective layer of aluminum alloy type 1050 401.1m thick and two layers of metal (one per face) type 4343 and 301.1m thick (in percentage, 750/0 for the core, 100/0 for the protective layer and 7.50 / 0 for each layer of metal 'bring). The mechanical strength of the component is 156 MPa.
Un troisième exemple est un composant de 400 µm d'épaisseur comporte une âme d'alliage d'aluminium de 260µm d'épaisseur, deux couches protectrices d'alliage d'aluminium de type 1050 de 401.1m d'épaisseur (une par face) et deux couches de métal d'apport (une par face) de type 4343 et de 301.1m d'épaisseur (soit en pourcentage, 650/0 pour l'âme, 100/0 pour chaque couche protectrice et 7,50/0 pour chaque couche de métal d'apport). La résistance mécanique du composant est de 180MPa. A third example is a 400 μm thick component comprising an aluminum alloy core of 260 μm thickness, two protective layers of aluminum alloy type 1050 401.1m thick (one per side) and two layers of filler metal (one per face) of type 4343 and 301.1m thick (ie in percent, 650/0 for the core, 100/0 for each protective layer and 7.50 / 0 for each layer of filler metal). The mechanical strength of the component is 180MPa.
Pour chaque exemple le produit de la résistance mécanique par l'épaisseur de l'âme 5 après brasage est de 46800MPa.pm. For each example the product of the mechanical strength by the thickness of the core after soldering is 46800 MPa.pm.
En variante aux modes de réalisation décrits, on prévoit que le composant, tube ou plaque est obtenu sous la forme d'un sandwich multicouche laminé. As an alternative to the embodiments described, it is expected that the component, tube or plate is obtained in the form of a rolled multilayer sandwich.
10 Des variantes de réalisations englobent les différentes combinaisons que l'on peut obtenir en prévoyant une couche protectrice sur une seule face, une couche protectrice sur chaque face, une couche de métal d'apport sur une seule face, une couche de métal d'apport sur chaque face. Alternative embodiments include the various combinations that can be achieved by providing a single-sided protective layer, a protective layer on each side, a single-sided filler layer, a metal layer of contribution on each side.
15 La présence ou non d'une couche de métal d'apport est notamment liée au besoin né de la présence ou non d'intercalaires entre les tubes ou de turbulateurs dans les tubes. The presence or absence of a layer of filler metal is particularly related to the need arising from the presence or absence of spacers between the tubes or turbulators in the tubes.
Selon un autre mode de réalisation, le composant revendiqué (tube ou plaque) comporte la ou les couches protectrices tandis que ce sont les intercalaires ou 20 perturbateurs disposés entre les tubes ou les plaques (ou des turbulateurs disposés à l'intérieur des tubes) qui possèdent les couches de métal d'apport. According to another embodiment, the claimed component (tube or plate) has the protective layer or layers while it is the spacers or disrupters disposed between the tubes or plates (or turbulators arranged inside the tubes) which have the filler metal layers.
Selon un autre mode de réalisation, le composant selon l'invention est une plaque collectrice comportant une âme en alliage d'aluminium assemblée par brasage avec 25 par exemple des tubes. Cette plaque collectrice comporte une couche protectrice d'aluminium pur disposée sur la surface de l'âme du côté des tubes. According to another embodiment, the component according to the invention is a collector plate comprising an aluminum alloy core brazed together with, for example, tubes. This header plate has a protective layer of pure aluminum disposed on the surface of the core on the side of the tubes.
Selon une variante, le composant est la plaque de support 16 de l'échangeur 11. Les tubes 1 et la plaque 16 comportent alors des couches protectrices.According to one variant, the component is the support plate 16 of the exchanger 11. The tubes 1 and the plate 16 then comprise protective layers.
30 Selon un autre mode de réalisation, l'échangeur de chaleur selon l'invention comporte un premier circuit dans lequel circule un premier fluide à refroidir par exemple de l'eau glycolée, au moyen d'un deuxième fluide fluide, par exemple de l'air. Les tubes ou les plaques de l'échangeur comportent des couches protectrices seulement sur les 35 surfaces appartenant au premier circuit.5 La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté mais englobe toute variante d'exécution. 10 According to another embodiment, the heat exchanger according to the invention comprises a first circuit in which circulates a first fluid to be cooled, for example, with brine, by means of a second fluid, for example 'air. The tubes or plates of the exchanger comprise protective layers only on the surfaces belonging to the first circuit. The present invention is not limited to the embodiment described and shown but encompasses any variant embodiment. 10
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