FR3004973A1 - Procede et installation de fabrication d'un element d'echangeur de chaleur destine a etre brase. - Google Patents

Procede et installation de fabrication d'un element d'echangeur de chaleur destine a etre brase. Download PDF

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L'élément (12) est réalisé par profilage. Le procédé comprend une étape de graissage de l'élément (12) avant profilage et une étape de dégraissage de cet élément (12) après profilage destinée notamment à provoquer l'évaporation ou la destruction d'huile de graissage subsistant sur l'élément (12) après profilage. L'étape de dégraissage est réalisée en projetant au moins un jet de plasma (J) sur la surface de l'élément (12) après profilage. Le jet de plasma (J) est produit par une torche plasma (30) à pression atmosphérique.

Description

-1- La présente invention concerne la fabrication d'un élément d'échangeur de chaleur, par exemple pour véhicule automobile. Un échangeur de chaleur pour véhicule automobile comporte généralement un faisceau formé d'une multiplicité de tubes destinés à être parcourus par un fluide.
Les échangeurs de chaleur de ce type sont utilisés notamment dans les véhicules automobiles pour assurer soit le refroidissement du moteur, soit le chauffage de l'habitacle, soit encore le conditionnement de l'air de l'habitacle. Pour accroître les performances des échangeurs de chaleur, en particulier ceux destinés aux véhicules automobiles, il est connu de perturber l'écoulement du fluide circulant dans les tubes métalliques à l'aide d'éléments métalliques, logés dans les tubes, appelés « perturbateurs ». Les perturbateurs ont principalement pour fonctions : d'augmenter les échanges de température entre le fluide réfrigérant et le métal de l'échangeur de chaleur, et d'augmenter la résistance mécanique de l'échangeur de chaleur. Il est connu de fixer les éléments formant « perturbateurs » dans les tubes par brasage. Toutefois, la qualité du brasage doit être suffisamment bonne pour que la fixation des éléments formant « perturbateurs » dans les tubes soit résistante.
Il est connu de fabriquer des éléments pour un échangeur de chaleur tubulaire par profilage de bandes métalliques, par exemple en aluminium ou en alliage d'aluminium. Avantageusement, chaque bande métallique est revêtue d'un placage de brasure sur ses deux faces opposées. Les éléments formant « perturbateurs » sont fabriqués à partir de bandes métalliques profilées revêtues d'un placage de brasure. Dans certains cas, les tubes sont également fabriqués par pliage de bandes métalliques profilées revêtues d'un placage de brasure. On connaît déjà dans l'état la technique un procédé de fabrication d'un élément métallique d'échangeur de chaleur, dans lequel cet élément est réalisé par profilage, le procédé comprenant une étape de graissage de l'élément avant profilage et une étape de dégraissage de cet élément après profilage. L'étape de graissage permet de lubrifier les contacts entre l'élément à profiler et les différents moyens de profilage tels que des galets de formage. Le graissage est réalisé, par exemple, par pulvérisation d'huile sur l'élément. La quantité d'huile déposée sur l'élément profilé est relativement importante, par exemple comprise entre 0,5 et 2,5 g/m2. -2- Après profilage, il faut donc dégraisser les éléments profilés pour réaliser des brasages de qualité. Il convient de préférence d'éliminer entre 90 et 99 (3/0 de l'huile recouvrant l'élément profilé. Ainsi, l'étape de dégraissage est destinée à provoquer l'évaporation ou la destruction de l'huile de graissage subsistant sur l'élément après profilage. Il est connu d'obtenir l'évaporation de l'huile par chauffage de l'élément à dégraisser. Il est également connu de détruire les molécules d'huile en les brûlant au moyen d'une flamme. L'évaporation de l'huile se produit généralement lorsque sa température dépasse 200°C. Le chauffage de l'élément recouvert d'huile peut être réalisé au moyen d'air chaud ou à l'aide de moyens à induction. Lorsque l'huile s'évapore, il convient de prévoir des moyens pour extraire et traiter les vapeurs d'huile afin de respecter les normes environnementales. En cas de forte évaporation d'huile, ces moyens doivent être importants.
L'utilisation d'air chaud implique de faire circuler cet air chaud sur une grande longueur du trajet de défilement de l'élément à dégraisser afin d'atteindre l'objectif d'élimination d'au moins 90 (3/0 de l'huile recouvrant l'élément. L'utilisation de moyens à induction pour chauffer l'élément à dégraisser implique de prendre en compte, dans le temps de traitement, le temps de chauffage par induction du matériau métallique de l'élément (en général de l'aluminium) puis le temps de conduction de la chaleur jusqu'à l'huile en surface de l'élément. Par ailleurs, la structure des moyens d'induction est parfois difficile à définir pour certains profils de tubes où d'éléments formant « perturbateurs ». La destruction de l'huile au moyen d'une flamme limite la production de vapeurs d'huile, et donc ne requiert pas de moyens importants d'extraction et de traitement de ces vapeurs. Cependant, l'utilisation de flammes en contact avec un élément métallique à traiter peut conduire à des modifications de propriétés de cet élément, notamment lorsqu'il comporte un placage de brasure. Par ailleurs, l'utilisation de flammes pour traiter un élément profilé requiert de respecter plusieurs règles de sécurité spécifiques à cette technique concernant notamment l'état des brûleurs émettant les flammes, l'état des corps de chauffe de ces brûleurs et l'utilisation des gaz de combustion. Enfin, les phases de démarrage et d'arrêt des moyens de traitement utilisant des flammes pour détruire l'huile de graissage sont relativement longues et conduisent à une quantité élevée de mise au rebut. L'invention a notamment pour but de réaliser le dégraissage d'éléments métalliques profilés pour échangeur de chaleur sur une longueur de trajet de -3- défilement de ces éléments aussi limitée que possible et en limitant l'éventuel rebut lors des phases de démarrage et d'arrêt des moyens de traitement. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un élément métallique d'échangeur de chaleur, dans lequel cet élément est réalisé par profilage, le procédé comprenant une étape de graissage de l'élément avant profilage et une étape de dégraissage de cet élément après profilage destinée notamment à provoquer l'évaporation ou la destruction d'huile de graissage subsistant sur l'élément après profilage, caractérisé en ce que l'étape de dégraissage est réalisée en projetant au moins un jet de plasma sur la surface de l'élément après profilage.
Le jet de plasma apporte une énergie importante à l'huile recouvrant les éléments à traiter et provoque la destruction d'une partie très importante de cette huile, de façon similaire à une combustion, si bien qu'il est possible de réaliser le dégraissage d'éléments sur une longueur de trajet de défilement de ces éléments limitée. De plus, l'énergie apportée par le jet de plasma est localisée si bien qu'elle ne se répand pas dans l'installation de traitement des éléments profilés. L'installation est ainsi préservée des excès de chaleur. Par ailleurs, les jets de plasma sont généralement activés et désactivés presque instantanément, si bien que les phases de démarrage et d'arrêt des moyens de traitement sont très courtes et produisent très peu de rebut.
Enfin, comme l'huile est détruite comme dans une combustion, il y a très peu de vapeurs d'huile qui sont produites et donc les moyens d'extraction et de traitement de ces vapeurs peuvent être limités. Suivant d'autres caractéristiques optionnelles du procédé selon l'invention : le jet de plasma est produit par une torche plasma à pression atmosphérique ; le jet de plasma est dirigé sensiblement parallèlement à une direction perpendiculaire à une direction de défilement de l'élément après profilage ; l'étape de dégraissage est réalisée en projetant au moins deux jets de plasma sur la surface de l'élément, après profilage, ces deux jets étant dirigés dans des sens opposés de façon à atteindre des faces opposées de l'élément ; les deux jets dirigés dans des sens opposés sont décalés l'un par rapport à l'autre suivant la direction de défilement de l'élément après profilage ; l'étape de dégraissage est réalisée en projetant plusieurs jets de plasma émis suivant des directions sensiblement parallèles, ces jets de plasma étant répartis au moins en un premier groupe de jets de plasma, sensiblement alignés, émis dans le même sens, et au moins un second groupe de jets de plasma, sensiblement alignés, émis dans un sens opposé à celui des jets du premier groupe ; -4- entre l'étape de profilage et l'étape de dégraissage, l'élément est chauffé, par exemple par passage dans un tunnel dans lequel circule de l'air chaud ; entre l'étape de profilage et l'étape de dégraissage, l'élément est chauffé par passage dans un tunnel dans lequel circule de l'air chaud, la circulation de l'air chaud se faisant d'aval en amont par rapport à un sens de passage de l'élément dans le tunnel. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication d'un élément d'échangeur de chaleur tel que défini plus haut, l'installation comprenant, en aval de moyens de profilage par rapport à un sens de défilement de l'élément dans l'installation, des moyens de convoyage de cet élément amenant cet élément au droit d'au moins un jet de plasma destiné au dégraissage de l'élément. Suivant une caractéristique optionnelle de l'installation selon l'invention, celle-ci comprend, entre les moyens de profilage et le jet de plasma, des moyens de chauffage de l'élément. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels la figure unique est une vue schématique d'une installation pour la fabrication d'un élément d'échangeur de chaleur, selon l'invention.
On a représenté sur la figure unique une installation 10 pour la fabrication d'un élément métallique 12 pour un échangeur de chaleur (non représenté). L'échangeur, qui forme par exemple un condenseur destiné à équiper un véhicule automobile, comporte des tubes fabriqués par pliage de bandes métalliques profilées, de préférence revêtues d'un placage de brasure, et des « perturbateurs » également fabriqués par pliage de bandes métalliques profilées, de préférence revêtues d'un placage de brasure. L'élément métallique 12 est, dans l'exemple illustré, une bande métallique en aluminium ou en alliage d'aluminium réalisée par profilage. Cette bande métallique est revêtue de préférence d'un placage de brasure sur ses deux faces.
L'élément 12 défile dans l'installation 10 d'amont en aval suivant une direction et un sens indiqués par la flèche F sur la figure. L'installation 10 comprend, d'amont en aval, des moyens classiques de profilage 14, des moyens de chauffage 16 à circulation d'air et des moyens de dégraissage 18.
De façon connue, avant profilage, c'est-à-dire en aval des moyens de profilage 14, l'élément 12 est traité conformément à une étape classique de graissage afin de lubrifier les contacts entre l'élément 12 à profiler et les différents moyens de profilage -5- tels que des galets de formage (non représentés). En aval des moyens de profilage 14, des moyens classiques de convoyage 20 transportent l'élément 12 à travers les moyens de chauffage 16 et les moyens de dégraissage 18.
Les moyens de convoyage 20 comprennent notamment des rouleaux de guidage 22, visibles au droit des moyens de dégraissage 18. Ces rouleaux de guidage 22 sont montés rotatifs autour d'axes X parallèles entre eux et perpendiculaires à la direction de défilement de l'élément 12 après profilage. En aval des moyens de chauffage 16, les moyens de convoyage 20 amènent l'élément 12 au droit des moyens de dégraissage 18 comprenant des moyens de formation d'au moins un jet de plasma J. Les moyens de chauffage 16 comprennent, par exemple, un tunnel 24, destiné à être traversé par l'élément 12, et des moyens 26 de production d'air chaud destiné à circuler dans le tunnel 24.
De préférence, la circulation de l'air chaud se fait d'aval en amont par rapport au sens de passage de l'élément 12 dans le tunnel 24. Les moyens 26 de production d'air chaud comprennent, par exemple, au moins une buse 28 de formation d'un jet d'air chaud dirigé de l'extrémité aval vers l'extrémité amont du tunnel 24. Sur la figure, on a représenté deux buses 28 de formation de jets d'air chaud disposées, par rapport aux moyens de convoyage 20, de façon à former les jets d'air chaud de part et d'autre de deux faces opposées de l'élément 12. Les moyens de dégraissage 18 comprennent, dans l'exemple illustré, plusieurs torches plasma à pression atmosphérique 30 destinées à former chacune un jet de 25 plasma J. On notera que chaque jet de plasma J est dirigé sensiblement parallèlement à une direction perpendiculaire à la direction F de défilement de l'élément 12 après profilage. Plus particulièrement, les torches 30 et les jets J sont répartis au moins en des 30 premier A et deuxième B groupes. Les jets de plasma J des torches 30 des premier A et deuxième B groupes sont émis suivant des directions sensiblement parallèles. Les jets J formés par les torches 30 du premier groupe A sont sensiblement alignés et émis dans le même sens. Les jets J formés par les torches 30 du 35 deuxième groupe B sont sensiblement alignés et émis dans un sens opposé à celui des jets formés par les torches 30 du premier groupe A. Les jets J formés par les torches 30 du premier groupe A et les jets J formés par -6- les torches 30 du deuxième groupe B sont donc dirigés dans des sens opposés de façon à atteindre des faces opposées de l'élément 12. De préférence, les torches 30 du premier groupe A sont décalées par rapport aux torches 30 du deuxième groupe B suivant la direction F de défilement de l'élément 12 après profilage. Dans l'exemple illustré, chaque groupe A, B comprend quatre torches à plasma 30. En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de torches 30. En particulier on pourrait prévoir une seule torche 30 par groupe de façon à former deux jets de plasma J sur l'élément 12 dirigés dans des sens opposés de façon à atteindre les faces opposées de cet élément 12, les deux jets J étant par ailleurs décalés l'un par rapport à l'autre suivant la direction F de défilement de l'élément 12 après profilage. L'installation 10 permet de mettre en oeuvre un procédé de fabrication de l'élément métallique 12 selon l'invention. Ainsi, conformément à ce procédé, on réalise tout d'abord une étape classique de graissage de l'élément 12 avant profilage, pour lubrifier les contacts entre l'élément 12 et les différents organes de profilage. Puis, on réalise le profilage de l'élément 12 à l'aide des moyens 14. Ensuite, après profilage, on réalise une étape de dégraissage de l'élément 12 afin de provoquer l'évaporation ou la destruction de l'huile de graissage subsistant sur l'élément 12 après profilage. De préférence, entre l'étape de profilage et l'étape de dégraissage, on réalise une étape de chauffage de l'élément 12 en le faisant passer à travers les moyens de chauffage 16, notamment à travers le tunnel 24 dans lequel circule de l'air chaud. Le chauffage de l'élément 12 par les moyens 16 est limité de façon à limiter l'évaporation de l'huile, ce chauffage ayant pour but d'optimiser l'efficacité de l'étape de dégraissage qui suit. L'étape de dégraissage est réalisée en projetant au moins un jet de plasma J sur la surface de l'élément 12 après profilage et chauffage. Dans l'exemple illustré, au cours du défilement de l'élément 12 dans l'installation 10, une première face de cet élément 12 est soumise à quatre jets de plasma successifs (premier groupe A de torches 30) puis une deuxième face, opposée à la première face, de l'élément 12 est soumise à quatre jets de plasma successifs (deuxième groupe B de torches 30). En aval des moyens de dégraissage 18, l'élément 12 est relativement propre (plus de 90 (3/0 de l'huile le recouvrant lors du profilage a été supprimée) si bien qu'il est apte à être brasé efficacement.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un élément métallique (12) d'échangeur de chaleur, dans lequel cet élément (12) est réalisé par profilage, le procédé comprenant une étape de graissage de l'élément (12) avant profilage et une étape de dégraissage de cet élément (12) après profilage destinée notamment à provoquer l'évaporation ou la destruction d'huile de graissage subsistant sur l'élément (12) après profilage, caractérisé en ce que l'étape de dégraissage est réalisée en projetant au moins un jet de plasma (J) sur la surface de l'élément (12) après profilage.
  2. 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel le jet de plasma 10 (J) est produit par une torche plasma (30) à pression atmosphérique.
  3. 3. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le jet de plasma (J) est dirigé sensiblement parallèlement à une direction perpendiculaire à une direction de défilement de l'élément (12) après profilage.
  4. 4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, dans lequel l'étape de dégraissage est réalisée en projetant au moins deux jets de plasma (J) sur la surface de l'élément (12), après profilage, ces deux jets étant dirigés dans des sens opposés de façon à atteindre des faces opposées de l'élément (12).
  5. 5. Procédé de fabrication selon la revendication 4, dans lequel les deux jets 20 dirigés dans des sens opposés sont décalés l'un par rapport à l'autre suivant la direction de défilement de l'élément (12) après profilage.
  6. 6. Procédé de fabrication selon la revendication 4, dans lequel l'étape de dégraissage est réalisée en projetant plusieurs jets de plasma (J) émis suivant des directions sensiblement parallèles, ces jets de plasma (J) étant répartis au moins en 25 un premier groupe (A) de jets de plasma (J), sensiblement alignés, émis dans le même sens, et au moins un second groupe (B) de jets de plasma (J), sensiblement alignés, émis dans un sens opposé à celui des jets (J) du premier groupe (A).
  7. 7. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, entre l'étape de profilage et l'étape de dégraissage, 30 l'élément (12) est chauffé, par exemple par passage dans un tunnel (24) dans lequel circule de l'air chaud.
  8. 8. Procédé de fabrication selon la revendication 7, dans lequel, entre l'étape de profilage et l'étape de dégraissage, l'élément (12) est chauffé par passage dans un tunnel (24) dans lequel circule de l'air chaud, la circulation de l'air chaud se faisant-8- d'aval en amont par rapport à un sens de passage de l'élément (12) dans le tunnel (24).
  9. 9. Installation pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication d'un élément (12) d'échangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'installation (10) comprenant, en aval de moyens de profilage (14) par rapport à un sens de défilement de l'élément (12) dans l'installation, des moyens (20) de convoyage de cet élément (12) amenant cet élément (12) au droit d'au moins un jet de plasma (J) destiné au dégraissage de l'élément (12).
  10. 10. Installation selon la revendication 9 pour la mise en oeuvre du procédé selon 10 la revendication 7 ou 8, comprenant, entre les moyens de profilage (14) et le jet de plasma (J), des moyens (16) de chauffage de l'élément (12).
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