FR3050020A1 - Echangeur thermique et procede de fabrication d'un echangeur thermique - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un échangeur thermique comportant un faisceau de canaux d'échange thermique dans lesquels circule un fluide de refroidissement, cet échangeur étant relié à au moins une tubulure, le procédé comportant les étapes suivantes : - fournir un connecteur (10) agencé pour être en communication fluidique avec la tubulure, ce connecteur pouvant être un composant de l'échangeur, - braser ensemble la tubulure et le connecteur en disposant un organe d'apport de matière de brasage, notamment un anneau de brasage, entre cette tubulure et ce connecteur et en appliquant une induction magnétique pour faire fondre cet organe d'apport de matière de brasage, - détecter l'évolution de la température rayonnée de l'organe d'apport de matière de brasage (42) lors de l'application de l'induction de manière à arrêter cette induction lorsque le brasage est terminé après fusion de l'organe d'apport de matière.

Description

Echangeur thermique et procédé de fabrication d’un échangeur thermique L’invention concerne un échangeur thermique et un procédé de fabrication d’un échangeur thermique.
On connait par la demande de brevet US 2011/0239696 un évaporateur qui permet un échange thermique entre le fluide réfrigérant circulant dans l’évaporateur et le flux d’air destiné à être délivré à l’intérieur de l’habitacle qui traverse l’évaporateur préalablement à sa distribution à l’intérieur de l’habitacle à travers une bouche de distribution d’air de la climatisation. L’évaporateur comporte des tubulures pour l’alimentation et le refoulement en fluide réfrigérant. L’invention vise notamment à améliorer le montage de la ou des tubulures. L’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un échangeur thermique comportant un faisceau de canaux d’échange thermique dans lesquels circule un fluide de refroidissement, cet échangeur étant relié à au moins une tubulure, notamment une tubulure en aluminium, agencée pour l’alimentation ou le refoulement du fluide de refroidissement, le procédé comportant les étapes suivantes : - fournir un connecteur agencé pour être en communication fluidique avec la tubulure, ce connecteur pouvant être un composant de l’échangeur ou être un composant déporté monté à une extrémité de la tubulure opposée à l’échangeur, - disposer une tubulure de raccordement sur le connecteur en vue de permettre une liaison fluidique, - braser ensemble la tubulure et le connecteur en disposant un organe d’apport de matière de brasage, notamment un anneau de brasage, entre cette tubulure et ce connecteur et en appliquant une induction magnétique pour faire fondre cet organe d’apport de matière de brasage, - détecter l’évolution de la température rayonnée de l’organe d’apport de matière de brasage lors de l’application de l’induction de manière à arrêter cette induction lorsque le brasage est terminé après fusion de l’organe d’apport de matière.
Un procédé de brasage / soudage par induction permet de mieux concentrer les flux thermiques à l’endroit de la brasure/soudure. Ceci peut permettre de préserver les propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion de la matière, hors de la zone de brasage, car la brasure est plus ponctuelle, plus rapide et nécessite moins d’énergie.
Les puissances des sources électriques générant un champ induit stable sont assez importantes (4 a 10 kW).
Pour réduire les temps de soudage/brasage, de plusieurs minutes à moins d’une minute, par exemple d’environ 90 secondes à 10-30 secondes, des concentrateurs peuvent être utilisés afin de concentrer le flux magnétique vers la zone de soudage/brasage et pour réduire les puissances des sources électriques. L’invention permet de bien contrôler le brasage en permettant de supprimer des défauts dus à une exposition excessive ou insuffisante à la chaleur. Le suivi de l’évolution de la température rayonnée de l’anneau de brasage permet d’arrêter l’induction au bon moment. L’invention permet également d’ajuster le temps de brasage à la température ambiante. D’une manière générale, le temps de brasage/soudage peut être optimisé grâce à l’invention. L’invention permet de conserver les propriétés mécaniques du connecteur, notamment la dureté, sur le côté opposé à la tubulure en optimisant le temps de chauffe et la température moyenne de la pièce.
Selon un aspect de l’invention, la détection de l’évolution de la température rayonnée de l’anneau de brasage est réalisée en mesurant une évolution du rayonnement infrarouge de l’anneau de brasage, rayonnement qui est représentatif de la température rayonnée.
La mesure de l’évolution de la température rayonnée de l’anneau de brasage est avantageusement réalisée à l’aide d’une caméra thermique.
Selon un aspect de l’invention, la tubulure et le connecteur sont réalisés à base d’aluminium.
Le connecteur peut être une bride d’interface sur l’échangeur. En variante, le connecteur peut être un bloc monté à une extrémité des tubulures. L’organe d’apport de matière présente une forme annulaire. Cet organe peut par exemple être un anneau de brasage. L’organe peut être un fil.
Selon un aspect de l’invention, cet organe d’apport de matière comporte un métal, par exemple comporte un alliage Si/AI.
Selon un aspect de l’invention, l’induction magnétique est générée par un générateur d’induction.
Selon un aspect de l’invention, ce générateur comporte un concentrateur de flux, lequel est à distance de la tubulure et du connecteur lors de l’application de l’induction.
Selon un aspect de l’invention, le générateur d’induction comporte une nappe inférieure en U mis en place autour du connecteur lors de l’étape d’induction.
Selon un aspect de l’invention, la nappe inférieure en U se prolonge de chaque côté vers le haut par un coude en U orienté vers l’intérieur du connecteur, chaque coude se prolongeant par un bras rectiligne parallèle à une arête supérieure du connecteur.
Un ou deux concentrateurs peuvent être montés sur les nappes qui génèrent l’induction. Ces concentrateurs peuvent par exemple se faire face mutuellement. L’invention a encore pour objet un échangeur thermique, notamment pour un système de climatisation, notamment de véhicule automobile, cet échangeur thermique étant obtenu à l’aide du procédé décrit ci-dessus.
Selon un aspect de l’invention, l’échangeur est un évaporateur ou un condenseur pour le système de climatisation, ou tout autre dispositif d’échange thermique tel qu’un refroidisseur d’eau ou « chiller >> en anglais. L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemples non limitatifs en référence au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 illustre, schématiquement et partiellement, un évaporateur selon un exemple de réalisation de l’invention, - la figure 2 illustre, schématiquement et partiellement, un générateur d’induction pour la mise en oeuvre du procédé selon l’invention, - la figure 3 illustre schématiquement la mise en oeuvre du procédé de la figure 2, et - la figure 4 est un schéma bloc des étapes du procédé de la figure 3.
On a représenté sur la figure 1 un échangeur thermique 1 selon l’invention. Cet échangeur thermique peut être notamment utilisé en tant qu’évaporateur d’une boucle de climatisation d’un véhicule automobile. dans laquelle circule un premier fluide, tel qu’un fluide réfrigérant à l’état supercritique, tel que du C02 notamment. L’échangeur thermique 1 est par exemple destiné à conditionner un deuxième fluide, tel que le flux d’air à destination de l’habitacle du véhicule automobile, par échange thermique avec le fluide réfrigérant circulant dans l’échangeur thermique. L’échangeur thermique 1 est par exemple placé à l’intérieur d’un boîtier de climatisation généralement situé dans l’habitacle du véhicule.
Lorsque la boucle de climatisation fonctionne de façon à refroidir le flux d’air à destination de l’habitacle, le fluide réfrigérant s’évaporant au sein de l’échangeur thermique 1 travaillant en évaporateur capte de l’énergie calorique du flux d’air à destination de l’habitacle, afin de permettre le passage du fluide réfrigérant d’une phase liquide à une phase gazeuse.
Selon l’exemple illustré, l’échangeur thermique 1 comprend un faisceau de tubes ou canaux d’échange thermique 3 empilés.
Le faisceau présente en outre deux plaques de fermeture 5 de part et d’autre des tubes d’échange thermique 3, c’est-à-dire aux extrémités longitudinales du faisceau. Au moins l’une des plaques de fermeture 5 présente au moins un orifice qui débouche dans un embout 47 ou 49 pour l’alimentation ou le refoulement en fluide réfrigérant.
Dans le cas où le fluide réfrigérant est du C02, les plaques de fermeture 5 sont absentes.
Sur ces embouts 47 et 49 côte à côte, se raccordent respectivement des tubulures 7 et 9.
Ces tubulures 7, 9 se raccordent, à leurs extrémités opposées à l’échangeur 1, à un bloc 10 généralement en aluminium formant un connecteur au sens de l’invention, comme illustré sur la figure 2.
Les tubulures 7 et 9 et le connecteur 10 sont réalisés à base d’aluminium L”induction magnétique est générée par un générateur d’induction 20, visibles sur les figures 2 et 3.
Ce générateur 20 comporte deux concentrateurs de flux 39, lesquels sont à distance de la tubulure et du connecteur lors de l’application de l’induction.
Le générateur d’induction 20 comporte une nappe inférieure en U 21 mis en place autour du connecteur 10 lors du brasage.
La nappe inférieure en U 21 se prolonge de chaque côté vers le haut par un coude en U 22 orienté vers l’intérieur du connecteur, chaque coude se prolongeant par un bras rectiligne 23 parallèle à une arête supérieure 24 du connecteur 10.
Les deux concentrateurs 39, visibles schématiquement sur la figure 2, sont montés sur la nappe 21 et les bras 23. Ces concentrateurs 39 sont disposés de part et d’autre du bloc 10.
Le procédé de fabrication de l’échangeur comporte les étapes suivantes : - disposer les tubulures 7 et 9 de raccordement sur le connecteur 10 en vue de permettre une liaison fluidique, - braser ensemble les tubulures 7 et 9 et le connecteur 10 en disposant un anneau de brasage 42 à base d’un alliage Si/AI, entre la tubulure 7,9 respective et ce connecteur 10 et en initiant l’application d’une induction magnétique pour faire fondre cet anneau de brasage 42 (étape 50 de la figure 4), - détecter l’évolution de la température rayonnée de cet anneau de brasage 42 lors de l’application de l’induction (étape 51 de la figure 4), - arrêter cette induction lorsque le point de fusion cet anneau de brasage 42 est atteint et le brasage terminé (étape 52 de la figure 4).
La détection de l’évolution de la température rayonnée de l’anneau de brasage est réalisée en mesurant une variation du rayonnement infrarouge de l’anneau de brasage à l’aide d’une caméra thermique infrarouge 55, comme illustré sur la figure 3.
En particulier la caméra 55 associée à une unité de traitement de données, par exemple un ordinateur, permet d’établir une évolution de la température rayonnée (courbe 61) comme illustré sur le graphe 60 de la figure 3 sur lequel est également représentée la variation de la température in situ de l’anneau 42 (courbe 62) en fonction du temps t.
Lorsque l’induction est appliquée, la température in situ de l’anneau 42 (courbe 62) et sa température rayonnée (courbe 61) mesurée par la caméra 55 augmentent jusqu’à ce que l’anneau 42 commence à fondre. A ce moment, la température rayonnée fait un saut tandis que la température in situ se stabilise du fait du changement de phase de l’anneau 42.
Lorsque la température rayonnée (courbe 61) atteint une valeur Tl, l’induction est encore appliquée pendant une durée D prédéterminée pour terminer le brasage.
Puis les températures in situ et rayonnée entament une baisse après coupure de l’induction.

Claims (4)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de fabrication d’un échangeur thermique comportant un faisceau de canaux d’échange thermique dans lesquels circule un fluide de refroidissement, cet échangeur étant relié à au moins une tubulure, notamment une tubulure en aluminium, agencée pour l’alimentation ou le refoulement du fluide de refroidissement, le procédé comportant les étapes suivantes : - fournir un connecteur (10) agencé pour être en communication fluidique avec la tubulure, ce connecteur pouvant être un composant de l’échangeur ou être un composant déporté monté à une extrémité de la tubulure opposée à l’échangeur, - disposer une tubulure de raccordement (7 ;9) sur le connecteur en vue de permettre une liaison fluidique, - braser ensemble la tubulure et le connecteur en disposant un organe d’apport de matière de brasage, notamment un anneau de brasage (42), entre cette tubulure et ce connecteur et en appliquant une induction magnétique pour faire fondre cet organe d’apport de matière de brasage, - détecter l’évolution de la température rayonnée de l’organe d’apport de matière de brasage lors de l’application de l’induction de manière à arrêter cette induction lorsque le brasage est terminé après fusion de l’organe d’apport de matière.
  2. 2. Procédé selon la revendication précédente, la détection de révolution de la température rayonnée de l’anneau de brasage est réalisée en mesurant une évolution du rayonnement infrarouge de l’anneau de brasage, rayonnement qui est représentatif de la température rayonnée.
  3. 3. Procédé selon la revendication précédente, la mesure de révolution de la température rayonnée de l’anneau de brasage est réalisée à l’aide d’une caméra thermique (55).
  4. 4. Echangeur thermique, notamment pour un système de climatisation, notamment de véhicule automobile, cet échangeur thermique étant obtenu à l’aide du procédé selon l’une des revendications précédentes.
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