FR3121204A1 - Process for manufacturing a heat exchanger, heat exchanger obtained by such a process, floor element and floor comprising such a heat exchanger - Google Patents
Process for manufacturing a heat exchanger, heat exchanger obtained by such a process, floor element and floor comprising such a heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- FR3121204A1 FR3121204A1 FR2108234A FR2108234A FR3121204A1 FR 3121204 A1 FR3121204 A1 FR 3121204A1 FR 2108234 A FR2108234 A FR 2108234A FR 2108234 A FR2108234 A FR 2108234A FR 3121204 A1 FR3121204 A1 FR 3121204A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- wall
- heat exchanger
- welding
- main body
- pin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007799 cork Substances 0.000 claims description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 241000920340 Pion Species 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 208000031968 Cadaver Diseases 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
- B23K20/1265—Non-butt welded joints, e.g. overlap-joints, T-joints or spot welds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/1205—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using translation movement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/129—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding specially adapted for particular articles or workpieces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
- B23K20/233—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer
- B23K20/2336—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer both layers being aluminium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
- B23P15/26—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass heat exchangers or the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
- F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
- F28F9/18—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/04—Tubular or hollow articles
- B23K2101/14—Heat exchangers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
- B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
- F28D2021/0029—Heat sinks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2275/00—Fastening; Joining
- F28F2275/06—Fastening; Joining by welding
- F28F2275/062—Fastening; Joining by welding by impact pressure or friction welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Procédé de fabrication d’un échangeur (100) de chaleur comprenant : - une étape de formation d’un corps (1) principal comprenant au moins un circuit pour un fluide caloporteur, le circuit présentant deux extrémités ouvertes, - une étape de fermeture d’au moins une des deux extrémités, dans lequel l’étape de fermeture d’au moins une des deux extrémités comprend une opération de soudage par friction malaxage par transparence. Figure pour l’abrégé : figure 1Method of manufacturing a heat exchanger (100) comprising: - a step of forming a main body (1) comprising at least one circuit for a heat transfer fluid, the circuit having two open ends, - a step of closing the at least one of the two ends, wherein the step of closing at least one of the two ends comprises a friction stir welding operation by transparency. Figure for abstract: Figure 1
Description
DOMAINE DE L’INVENTIONFIELD OF THE INVENTION
La présente invention se rapporte au domaine des échangeurs de chaleurs à fluide caloporteur, plus particulièrement à des améliorations de tels échangeurs de chaleur, leur procédé de fabrication ainsi qu’à leur utilisation.The present invention relates to the field of coolant heat exchangers, more particularly to improvements of such heat exchangers, their manufacturing process and their use.
Plus précisément, l’invention se rapporte à des échangeurs de chaleur aux performances accrues grâce notamment à leur procédé de fabrication et leur conception.More specifically, the invention relates to heat exchangers with increased performance thanks in particular to their manufacturing process and their design.
ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUETECHNOLOGICAL BACKGROUND
De manière connue, dans un échangeur de chaleur, un fluide caloporteur circule dans un circuit entre deux parois de l’échangeur de chaleur, les parois permettant le transfert de chaleur entre l’environnement extérieur et le fluide caloporteur, dans un sens ou dans l’autre.In known manner, in a heat exchanger, a heat transfer fluid circulates in a circuit between two walls of the heat exchanger, the walls allowing the transfer of heat between the external environment and the heat transfer fluid, in one direction or in the 'other.
La conductivité thermique des parois assurant le transfert de chaleur est un point clé de la performance des échangeurs de chaleur. C’est pourquoi il est connu d’utiliser l’aluminium ou un alliage à base d’aluminium, pour fabriquer les parois de l’échangeur de chaleur.The thermal conductivity of the walls providing heat transfer is a key point in the performance of heat exchangers. This is why it is known to use aluminum or an aluminum-based alloy to manufacture the walls of the heat exchanger.
L’échangeur de chaleur est par exemple réalisé en assemblant deux parties, par exemple par soudage, le circuit étant formé entre les deux parties. Toutefois, ce mode de réalisation nécessite de s’assurer d’une soudure de qualité pour garantir l’étanchéité et un bon transfert thermique, ce qui peut être délicat et coûteuxThe heat exchanger is for example made by assembling two parts, for example by welding, the circuit being formed between the two parts. However, this embodiment requires ensuring a quality weld to guarantee sealing and good heat transfer, which can be tricky and costly.
Une autre technique répandue est alors l’extrusion, permettant de filer en une opération les parois de l’échangeur de chaleur et les canaux du circuit pour le fluide caloporteur. Le corps ainsi obtenu est ouvert à ses deux extrémités. Ces extrémités sont ensuite fermées, de manière à former le circuit.Another widespread technique is then extrusion, making it possible to spin the walls of the heat exchanger and the channels of the circuit for the heat transfer fluid in one operation. The body thus obtained is open at both ends. These ends are then closed, so as to form the circuit.
Parmi les échangeurs de chaleur, un type particulier est la plaque froide, dont la forme aplatie, de faible épaisseur lui permet notamment d’être montée aisément par exemple sur un dispositif à refroidir tel qu’un composant électronique, des batteries, ou un circuit d’huile dans un moteur.Among the heat exchangers, a particular type is the cold plate, whose flattened shape, of low thickness allows it in particular to be mounted easily, for example on a device to be cooled such as an electronic component, batteries, or a circuit. oil in an engine.
Le document US20190288353 décrit un exemple d’un échangeur de chaleur de type plaque froide, obtenu par extrusion et soudage.Document US20190288353 describes an example of a cold plate type heat exchanger, obtained by extrusion and welding.
Le document US10359239 décrit un échangeur de chaleur comprenant un corps extrudé munis des passages pour un fluide caloporteur. Une extrémité du corps extrudé est alors fermée par un bouchon soudé par friction malaxage.The document US10359239 describes a heat exchanger comprising an extruded body provided with passages for a heat transfer fluid. One end of the extruded body is then closed by a plug welded by friction stir.
Le soudage par friction malaxage est un procédé de soudage par voie solide, sans apport de matière, ni changement à l’état liquide des matériaux, mais en mélangeant les matériaux de deux pièces à souder, réalisable à l’aide d’une machine-outil portant une tête de soudage. La soudure qui en résulte présente des caractéristiques améliorées par rapport aux techniques dites classiques de soudage, notamment en termes de résistance mécanique et d’étanchéité.Friction stir welding is a welding process by solid way, without addition of material, nor change in the liquid state of the materials, but by mixing the materials of two parts to be welded, carried out using a machine- tool carrying a welding head. The resulting weld has improved characteristics compared to so-called conventional welding techniques, particularly in terms of mechanical strength and sealing.
Le principe du soudage par friction malaxage consiste à faire pénétrer un pion de la tête de soudage par rotation et en exerçant une pression axiale à la jonction des deux pièces. Le pion est surmonté d’un épaulement, qui vient en butée contre les pièces à souder. La tête de soudage est ensuite déplacée à force le long du joint de soudure. La rotation du pion échauffe les matériaux, les rendant pâteux, et assure leur mélange au fur et à mesure du déplacement de la tête.The principle of friction stir welding consists of penetrating a pin of the welding head by rotation and by exerting an axial pressure at the junction of the two parts. The pin is surmounted by a shoulder, which comes into abutment against the parts to be welded. The weld head is then forcibly moved along the weld joint. The rotation of the pin heats the materials, making them pasty, and ensures their mixing as the head moves.
L’épaulement permet à la fois de guider le flux de matériau qui tend à s’écouler en dehors du joint de soudure et d’exercer une pression sur le joint de soudure pour garantir ses propriétés.The shoulder allows both to guide the flow of material that tends to flow outside the weld joint and to exert pressure on the weld joint to guarantee its properties.
A cet effet, il a été déterminé que le diamètre de l’épaulement doit être au moins égal à deux fois le plus grand diamètre du pion.For this purpose, it has been determined that the diameter of the shoulder must be at least equal to twice the largest diameter of the pin.
Dans le cas de la fabrication de l’échangeur de chaleur, il en résulte que pour pouvoir souder le bouchon à l’extrémité, comme dans US10359239, l’épaulement doit pouvoir reposer totalement à l’extrémité en question. A cet effet, l’épaisseur des parois du corps extrudé doit être suffisante, et dépend donc de l’épaisseur du bouchon : l’épaisseur des parois doit être au moins égale à la moitié de l’épaisseur du bouchon.In the case of the manufacture of the heat exchanger, it follows that in order to be able to weld the cap to the end, as in US10359239, the shoulder must be able to rest completely on the end in question. For this purpose, the thickness of the walls of the extruded body must be sufficient, and therefore depends on the thickness of the stopper: the thickness of the walls must be at least equal to half the thickness of the stopper.
Or, afin d’améliorer le rendement de transfert de chaleur, les parois doivent être les plus minces possibles.However, in order to improve the heat transfer efficiency, the walls must be as thin as possible.
Ainsi, selon un premier aspect, l’invention se rapporte à un procédé de fabrication d’un échangeur de chaleur comprenant notamment :
- une étape de formation d’un corps principal comprenant au moins un circuit pour un fluide caloporteur, le circuit présentant deux extrémités ouvertes,
- une étape de fermeture d’au moins une des deux extrémités.
- a step of forming a main body comprising at least one circuit for a heat transfer fluid, the circuit having two open ends,
- a step of closing at least one of the two ends.
L’étape de fermeture d’au moins une des deux extrémités comprend une opération de soudage par friction malaxage par transparence réalisée à l’aide d’au moins une tête de soudage présentant un pion de soudage surmonté d’un épaulement, l’opération de soudage comprenant :
- la traversée par le pion de soudage d’une première paroi jusqu’à ce que l’épaulement vienne en butée contre une surface extérieure de ladite première paroi, le pion ayant alors également pénétré au moins une deuxième paroi, au moins la première comprenant une paroi du corps principal ;
- le déplacement de la tête de soudage par guidage de l’épaulement sur la surface extérieure le long d’un chemin de soudure déterminé ;
- le retrait du pion (14).
- the crossing by the welding pin of a first wall until the shoulder comes into abutment against an outer surface of the said first wall, the pin having then also penetrated at least one second wall, at least the first comprising a main body wall;
- moving the weld head by guiding the shoulder on the outer surface along a determined weld path;
- the withdrawal of the pawn (14).
La technique de soudage par friction malaxage assure une fermeture étanche aux extrémités du corps principal. En l’appliquant par transparence, l’épaisseur de ses parois peut être considérablement réduite, cette réduction n’étant pas limitée par exemple par l’épaisseur d’un bouchon. Les performances en termes de conductivité thermique pour l’échangeur de chaleur s’en trouvent améliorées.The Friction Stir Welding technique ensures a tight seal at the ends of the main body. By applying it transparently, the thickness of its walls can be considerably reduced, this reduction not being limited for example by the thickness of a cork. Performance in terms of thermal conductivity for the heat exchanger is improved.
Le procédé pourra comprendre l’une ou l’autre des caractéristiques suivantes, considérées seules ou en combinaison.The process may include any of the following features, considered alone or in combination.
Ainsi, selon un mode de réalisation, l’étape de formation du corps principal peut comprendre une opération d’extrusion. Le corps principal comprenant des canaux formant le circuit du fluide caloporteur peut ainsi être formé à moindre coût et simplement, en grande quantité, par extrusion puis découpe.Thus, according to one embodiment, the step of forming the main body may comprise an extrusion operation. The main body comprising channels forming the heat transfer fluid circuit can thus be formed at lower cost and simply, in large quantities, by extrusion and then cutting.
Selon un mode de réalisation, la deuxième paroi peut comprendre également une paroi du corps principal, différente de la première paroi. L’étape de fermeture comprend alors en outre une opération d’emboutissage dans laquelle la première paroi et la deuxième paroi sont amenées l’une contre l’autre, à distance du circuit du fluide caloporteur, pour fermer la au moins une extrémité. De plus, l’opération de soudage comprend la traversée par le pion de soudage de la première paroi jusqu’à ce que l’épaulement vienne en butée contre une surface extérieure, le pion ayant alors également pénétré la deuxième paroi. Ainsi, aucun bouchon n’est nécessaire, et une seule ligne de soudage permet de fermer l’extrémité du circuit. Le procédé de soudage est alors simplifié, et les coûts sont diminués.According to one embodiment, the second wall may also comprise a wall of the main body, different from the first wall. The closing step then further comprises a stamping operation in which the first wall and the second wall are brought against each other, away from the circuit of the heat transfer fluid, to close the at least one end. In addition, the welding operation includes the crossing by the welding pin of the first wall until the shoulder comes into abutment against an outer surface, the pin having then also penetrated the second wall. Thus, no cap is necessary, and only one line of welding makes it possible to close the end of the circuit. The welding process is then simplified, and the costs are reduced.
Selon un mode de réalisation, l’étape de fermeture d’au moins une extrémité peut comprendre la mise en place d’au moins un bouchon fermant l’extrémité. La deuxième paroi comprend alors le bouchon, et l’opération de soudage comprend la traversée par le pion de soudage de la première paroi jusqu’à ce que l’épaulement vienne en butée contre une surface externe de la première paroi, le pion ayant alors également pénétré le bouchon.According to one embodiment, the step of closing at least one end may comprise the fitting of at least one plug closing the end. The second wall then comprises the plug, and the welding operation comprises the crossing by the welding pin of the first wall until the shoulder comes into abutment against an external surface of the first wall, the pin then having also penetrated the plug.
Que ce soit avec ou sans bouchon, l’extrémité ainsi fermée est parfaitement étanche et la tenue mécanique de la soudure est élevée. L’épaisseur des parois du corps principal peut être particulièrement fine, sans contrainte liée aux dimensions de l’outil de soudage.Whether with or without a cap, the end closed in this way is perfectly sealed and the mechanical strength of the weld is high. The thickness of the walls of the main body can be particularly thin, without constraint linked to the dimensions of the welding tool.
Selon un mode de réalisation, l’opération de soudage peut comprendre la traversée par un pion de soudage d’une autre paroi du corps principal, opposée à la première paroi, jusqu’à ce qu’un épaulement surmontant le pion vienne en butée contre une surface externe de l’autre paroi du corps principal, le pion ayant alors également pénétré le bouchon.According to one embodiment, the welding operation may comprise the crossing by a welding pin of another wall of the main body, opposite to the first wall, until a shoulder surmounting the pin comes into abutment against an outer surface of the other wall of the main body, the pin having then also penetrated the plug.
Le soudage est alors réalisé en deux passes, augmentant la qualité de la soudure. Le fait que la deuxième passe peut malaxer des matériaux déjà malaxés pendant la première passe est sans incidence.Welding is then carried out in two passes, increasing the quality of the weld. The fact that the second pass can mix materials already mixed during the first pass is irrelevant.
Selon un mode de réalisation, le procédé peut comprendre en outre une étape d’assemblage d’au moins un embout pour l’entrée et/ou la sortie de fluide caloporteur réalisée par soudage par friction rotative. Le soudage par friction rotative facilite la mise en place des embouts sur les parois minces du corps de l’échangeur de l’échangeur, limitant les risques de détériorer et affaiblir les parois, tout en offrant une étanchéité de haute qualité.According to one embodiment, the method may further comprise a step of assembling at least one end piece for the heat transfer fluid inlet and/or outlet produced by rotary friction welding. Rotating friction welding makes it easier to fit the end pieces on the thin walls of the heat exchanger body, limiting the risk of damaging and weakening the walls, while providing a high quality seal.
Selon un mode de réalisation, le circuit de fluide caloporteur peut comprendre au moins deux canaux s’étendant entre les deux extrémités. L’étape de formation de corps principal peut alors comprendre l’usinage d’au moins une chambre de jonction des deux canaux. Le cas échéant, cet usinage est réalisé après l’étape d’extrusion, de manière à permettre une connexion entre les canaux pour que le fluide caloporteur y circule.According to one embodiment, the heat transfer fluid circuit may comprise at least two channels extending between the two ends. The main body forming step can then include the machining of at least one junction chamber of the two channels. If necessary, this machining is carried out after the extrusion step, so as to allow a connection between the channels so that the heat transfer fluid circulates therein.
Le circuit peut en pratique comprendre une pluralité de canaux, et des chambres de jonction peuvent facilement être usinées afin de les relier en série et/ou en parallèle, l’opération de soudage par friction malaxage par transparence convenant parfaitement à n’importe quelle configuration des canaux.The circuit can in practice comprise a plurality of channels, and junction chambers can easily be machined in order to connect them in series and/or in parallel, the operation of friction stir welding by transparency being perfectly suitable for any configuration channels.
Selon un mode de réalisation, au moins le corps principal est en aluminium ou en alliage d’aluminium. Le cas échéant, le bouchon peut également être en aluminium ou en alliage d’aluminium. L’aluminium et ses alliages sont connus pour leurs capacités de conductivité thermique particulièrement adaptées aux échangeurs de chaleur, de sorte que l’échangeur de chaleur présentent des performances élevées en terme de transfert thermique. En outre, l’aluminium et ses alliages sont particulièrement adaptés à une opération d’extrusion.According to one embodiment, at least the main body is made of aluminum or an aluminum alloy. If desired, the cap can also be made of aluminum or aluminum alloy. Aluminum and its alloys are known for their thermal conductivity capabilities particularly suitable for heat exchangers, so the heat exchanger has high performance in terms of heat transfer. In addition, aluminum and its alloys are particularly suitable for an extrusion operation.
Selon un mode de réalisation, l’échangeur de chaleur est une plaque froide. En effet, la faible épaisseur des parois rend l’échangeur de chaleur particulièrement adapté à cette application.According to one embodiment, the heat exchanger is a cold plate. Indeed, the low thickness of the walls makes the heat exchanger particularly suitable for this application.
Selon un deuxième aspect, l’invention propose un échangeur de chaleur obtenu par le procédé de fabrication tel que présenté ci-dessus. Le corps principal est alors délimité par au moins une paroi d’épaisseur inférieure ou égale à 5mm, voire inférieure ou égale à 2mm.According to a second aspect, the invention proposes a heat exchanger obtained by the manufacturing process as presented above. The main body is then delimited by at least one wall with a thickness less than or equal to 5mm, or even less than or equal to 2mm.
Selon un mode de réalisation, l’épaisseur d’au moins une paroi du corps principal est inférieure à la moitié de l’épaisseur du bouchon.According to one embodiment, the thickness of at least one wall of the main body is less than half the thickness of the cap.
La faible épaisseur des parois de l’échangeur de chaleur augmente ainsi ses performances techniques, mais les coûts de fabrication ne sont pas, ou très peu, augmentés.The low thickness of the walls of the heat exchanger thus increases its technical performance, but the manufacturing costs are not, or very little, increased.
Selon un mode de réalisation, l’échangeur de chaleur peut comprendre de plus au moins un canal d’isolation, formant écran thermique entre deux surfaces principales extérieures de l’échangeur de chaleur. Cet écran thermique peut être réalisé avec tout fluide. De préférence, l’écran thermique est réalisé par de l’air, de manière à ne pas augmenter les coûts. Cet écran permet notamment de limiter l’échange de chaleur entre le fluide caloporteur du circuit de fluide caloporteur et l’environnement extérieur d’un côté de l’échangeur de chaleur, pour de meilleure performances de l’autre côté.According to one embodiment, the heat exchanger may further comprise at least one insulation channel, forming a heat shield between two main exterior surfaces of the heat exchanger. This heat shield can be made with any fluid. Preferably, the heat shield is made by air, so as not to increase the costs. This screen makes it possible in particular to limit the exchange of heat between the heat transfer fluid of the heat transfer fluid circuit and the external environment on one side of the heat exchanger, for better performance on the other side.
Selon un mode de réalisation, l’échangeur de chaleur peut comprendre un embout d’entrée du fluide caloporteur et un embout de sortie du fluide caloporteur sur le circuit, au moins l’un des embouts d’entrée et de sortie étant assemblé sur le corps par friction rotative.According to one embodiment, the heat exchanger may comprise a coolant fluid inlet fitting and a coolant fluid outlet fitting on the circuit, at least one of the inlet and outlet fittings being assembled on the body by rotary friction.
Selon un mode de réalisation, l’échangeur de chaleur peut comprendre une paroi supérieure et une paroi inférieure, à distance l’une de l’autre suivant une première direction, le circuit de fluide caloporteur comprenant au moins deux canaux s’étendant suivant une deuxième direction et à distance l’un de l’autre suivant une troisième direction, la première direction, la deuxième direction et la troisième direction étant perpendiculaires entre elles.According to one embodiment, the heat exchanger may comprise an upper wall and a lower wall, at a distance from each other along a first direction, the heat transfer fluid circuit comprising at least two channels extending along a second direction and at a distance from each other in a third direction, the first direction, the second direction and the third direction being mutually perpendicular.
Selon un troisième aspect, l’invention propose un élément de plancher. Plus précisément, l’invention propose d’utiliser l’échangeur de chaleur afin de former un élément de plancher pour pack batterie. L’élément comprend un fond et des rebords s’élevant d’un côté à partir du fond. Le fond peut comprendre notamment au moins un échangeur de chaleur tel que présenté ci-dessus.According to a third aspect, the invention proposes a floor element. More specifically, the invention proposes using the heat exchanger to form a floor element for a battery pack. The element comprises a bottom and rims rising on one side from the bottom. The bottom may in particular comprise at least one heat exchanger as presented above.
Selon un mode de réalisation, l’échangeur de chaleur et les rebords sont monoblocs, c'est-à-dire qu’ils ne résultent pas d’une opération d’assemblage. Ils sont formés ensemble, par exemple par extrusion. Aucune opération d’assemblage n’étant nécessaire, l’étanchéité est parfaite.According to one embodiment, the heat exchanger and the rims are one-piece, that is to say they do not result from an assembly operation. They are formed together, for example by extrusion. As no assembly operation is necessary, the seal is perfect.
Selon un mode de réalisation, l’élément de plancher peut comprendre deux rebords longitudinaux s’étendant en vis-à-vis et deux rebords transversaux s’étendant en vis-à-vis. Les rebords longitudinaux peuvent être soudés aux rebords transversaux afin d’éviter toute fuite.According to one embodiment, the floor element may comprise two longitudinal edges extending opposite each other and two transverse edges extending opposite each other. The longitudinal flanges can be welded to the transverse flanges in order to avoid any leakage.
Selon un quatrième aspect, l’invention propose un plancher pour pack batteries. Plus précisément, l’invention propose d’utiliser l’échangeur de chaleur formant un élément de plancher de manière à faire partie d’un plancher pour pack batteries. Le pack batterie comprend alors au moins deux éléments tels que présentés ci-dessus, assemblés l’un à l’autre selon au moins un de leurs rebords. Le plancher pour pack batterie ainsi formé permet, avec une étanchéité accrue et de hautes performances thermiques, de supporter des batteries par exemple pour un véhicule tout en les refroidissant.According to a fourth aspect, the invention proposes a floor for a battery pack. More precisely, the invention proposes to use the heat exchanger forming a floor element so as to form part of a floor for a battery pack. The battery pack then comprises at least two elements as presented above, assembled to one another along at least one of their edges. The battery pack floor thus formed makes it possible, with increased sealing and high thermal performance, to support batteries for example for a vehicle while cooling them.
Selon un mode de réalisation, au moins un élément de plancher comprend peut comprendre un échangeur de chaleur comprenant au moins un canal d’isolation tel que présenté ci-dessus, le canal d’isolation étant disposé d’un côté opposé à celui des rebords, ces derniers étant disposés du côté des batteries. Ainsi, l’environnement extérieur, par exemple sous le véhicule, qui peut être à une température élevée, est isolé des circuits de fluide caloporteur formés dans le fond du pack batterie.According to one embodiment, at least one floor element comprises may comprise a heat exchanger comprising at least one insulation channel as presented above, the insulation channel being arranged on a side opposite that of the flanges , the latter being arranged on the side of the batteries. Thus, the external environment, for example under the vehicle, which may be at a high temperature, is isolated from the heat transfer fluid circuits formed in the bottom of the battery pack.
Selon un mode de réalisation, le plancher peut comprendre deux éléments dit d’extrémité, les deux éléments d’extrémité étant munis chacun d’un brancard. Les brancards peuvent notamment être formés pendant une étape d’extrusion, et sont alors monoblocs avec le reste de l’élément d’extrémité concerné. Il n’y a alors pas besoin d’une étape d’assemblage, facilitant la fabrication et réduisant les coûts. Le pack batterie peut ainsi être directement monté sur un véhicule par exemple.According to one embodiment, the floor may comprise two so-called end elements, the two end elements each being provided with a stretcher. The stretchers can in particular be formed during an extrusion step, and are then made in one piece with the rest of the end element concerned. There is then no need for an assembly step, facilitating manufacturing and reducing costs. The battery pack can thus be directly mounted on a vehicle for example.
Des modes de réalisation de l’invention seront décrits ci-dessous par référence aux dessins, décrits brièvement ci-dessous :Embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings, briefly described below:
Sur les dessins, des références identiques désignent des objets identiques ou similaires.In the drawings, identical references designate identical or similar objects.
Claims (20)
- une étape de formation d’un corps (1) principal comprenant au moins un circuit pour un fluide caloporteur, le circuit présentant deux extrémités (6) ouvertes,
- une étape de fermeture d’au moins une des deux extrémités (6),
- la traversée par le pion (14) de soudage d’une première paroi (9, 10, 22) jusqu’à ce que l’épaulement vienne en butée contre une surface (3, 23) extérieure de ladite première paroi (9, 10, 22), le pion (14) ayant alors également pénétré au moins une deuxième paroi (9, 10, 22, 12), au moins la première paroi (9, 10, 22) comprenant une paroi du corps (1) principal ;
- le déplacement de la tête (13) de soudage par guidage de l’épaulement (15) sur la surface (3, 22) extérieure le long d’un chemin de soudure déterminé ;
- le retrait du pion (14).
- a step of forming a main body (1) comprising at least one circuit for a heat transfer fluid, the circuit having two open ends (6),
- a step of closing at least one of the two ends (6),
- the crossing by the welding pin (14) of a first wall (9, 10, 22) until the shoulder comes into abutment against an outer surface (3, 23) of said first wall (9, 10 , 22), the pin (14) then also having penetrated at least one second wall (9, 10, 22, 12), at least the first wall (9, 10, 22) comprising a wall of the main body (1);
- moving the welding head (13) by guiding the shoulder (15) on the outer surface (3, 22) along a determined welding path;
- the withdrawal of the pawn (14).
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR2103057A FR3121059B1 (en) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | Process for manufacturing a heat exchanger and heat exchanger obtained by such a process |
FR2103057 | 2021-03-26 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR3121204A1 true FR3121204A1 (en) | 2022-09-30 |
Family
ID=76283895
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR2103057A Active FR3121059B1 (en) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | Process for manufacturing a heat exchanger and heat exchanger obtained by such a process |
FR2108234A Pending FR3121204A1 (en) | 2021-03-26 | 2021-07-29 | Process for manufacturing a heat exchanger, heat exchanger obtained by such a process, floor element and floor comprising such a heat exchanger |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR2103057A Active FR3121059B1 (en) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | Process for manufacturing a heat exchanger and heat exchanger obtained by such a process |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (2) | FR3121059B1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060096740A1 (en) * | 2004-11-10 | 2006-05-11 | Wen-Chun Zheng | Nearly isothermal heat pipe heat sink and process for making the same |
JP2014028398A (en) * | 2012-07-03 | 2014-02-13 | Nippon Light Metal Co Ltd | Method for manufacturing heat transfer plate |
EP2084388B1 (en) * | 2006-10-27 | 2017-08-16 | Valeo Systèmes de Contrôle Moteur | Egr/by pass valve unit and heat exchanger device provided with such a valve unit |
US10359239B1 (en) | 2015-01-09 | 2019-07-23 | Lockheed Martin Corporation | Heat exchange member and heat exchangers utilizing the heat exchange member |
US20190288353A1 (en) | 2018-03-16 | 2019-09-19 | Romeo Systems, Inc. | Cold plate blade for battery modules |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000074582A (en) * | 1998-08-26 | 2000-03-14 | Showa Alum Corp | Manufacture of heat pipe |
TWI571610B (en) * | 2014-07-11 | 2017-02-21 | 財團法人金屬工業研究發展中心 | Cooling plate and manufacturing method thereof |
-
2021
- 2021-03-26 FR FR2103057A patent/FR3121059B1/en active Active
- 2021-07-29 FR FR2108234A patent/FR3121204A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060096740A1 (en) * | 2004-11-10 | 2006-05-11 | Wen-Chun Zheng | Nearly isothermal heat pipe heat sink and process for making the same |
EP2084388B1 (en) * | 2006-10-27 | 2017-08-16 | Valeo Systèmes de Contrôle Moteur | Egr/by pass valve unit and heat exchanger device provided with such a valve unit |
JP2014028398A (en) * | 2012-07-03 | 2014-02-13 | Nippon Light Metal Co Ltd | Method for manufacturing heat transfer plate |
US10359239B1 (en) | 2015-01-09 | 2019-07-23 | Lockheed Martin Corporation | Heat exchange member and heat exchangers utilizing the heat exchange member |
US20190288353A1 (en) | 2018-03-16 | 2019-09-19 | Romeo Systems, Inc. | Cold plate blade for battery modules |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR3121059A1 (en) | 2022-09-30 |
FR3121059B1 (en) | 2023-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0430752B1 (en) | Heat-exchanger with a circumferential circulation | |
FR3066264B1 (en) | THERMAL EXCHANGER, IN PARTICULAR FOR THE THERMAL REGULATION OF BATTERIES, AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME | |
FR2880417A1 (en) | INTEGRATED FILTER OIL COOLER | |
EP2872847B1 (en) | Heat exchanger, particularly motor vehicle engine charge air cooler | |
EP2912396B1 (en) | Heat exchanger, particularly for a motor vehicle | |
FR3081983A1 (en) | Heat exchange device | |
EP1063487B1 (en) | Plate heat exchanger, especially for cooling oil of motor vehicles | |
FR2838509A1 (en) | PLATE HEAT EXCHANGER HAVING SURFACE FLUID PASSAGES | |
FR2878946A1 (en) | PROFILE LAMINATED METAL TUBE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME | |
FR3121204A1 (en) | Process for manufacturing a heat exchanger, heat exchanger obtained by such a process, floor element and floor comprising such a heat exchanger | |
EP2783401A1 (en) | Thermoelectric device, especially intended to generate an electric current in an automotive vehicle, and process for manufacturing said device | |
WO2018020139A1 (en) | Heat exchanger, particularly for the thermal regulation of an energy-reserve unit, and assembly formed of said exchanger and of said unit | |
EP0445006B1 (en) | Heat exchanger with circular flow | |
EP1985945A1 (en) | Internal heat exchanger for an automobile air-conditioning circuit, such circuit and method of connecting two connectors to this exchanger | |
FR2791765A1 (en) | RADIATOR FILLING SPOUT | |
WO2009021826A1 (en) | Heat exchanger for gas and corresponding method of manufacture | |
FR3034184A1 (en) | COLLECTOR BOX FOR THERMAL HEAT EXCHANGER WITH TUBE BEAM | |
EP3182814B1 (en) | Cooling circuit and electrical device comprising the cooling circuit | |
EP2402700A1 (en) | Heat exchanger | |
EP3830401B1 (en) | Heat exchanger for turbomachine | |
FR3144440A1 (en) | Rotor for an electric machine, in particular for an electric motor | |
FR3133079A1 (en) | Heat exchanger with localized deposition of a destructive oxidation layer | |
WO2019180377A1 (en) | Intake air cooling device for an internal combustion engine | |
FR2477445A1 (en) | Packing sleeve with integral heat exchanger elements - is made of number of parallel and series ducts welded into sleeve | |
FR2873801A1 (en) | Collecting box for heat exchanger, has tubular body closed at one of longitudinal ends by sealing part, and unit allowing penetration of solder and/or brazing flux in junction zone between sealing part and tubular body |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20220930 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |