WO2003046456A1 - Profils de tube pour echangeur thermique - Google Patents

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WO2003046456A1
WO2003046456A1 PCT/FR2002/004001 FR0204001W WO03046456A1 WO 2003046456 A1 WO2003046456 A1 WO 2003046456A1 FR 0204001 W FR0204001 W FR 0204001W WO 03046456 A1 WO03046456 A1 WO 03046456A1
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WO
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tube
fold
heat exchanger
strip
exchanger according
Prior art date
Application number
PCT/FR2002/004001
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English (en)
Inventor
Herveline Robidou
Ronan Cozic
Frédéric BOUCHERON
Original Assignee
Valeo Climatisation
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
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    • 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
    • F28D1/0391—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 a single plate being bent to form one or more conduits

Definitions

  • the technical sector of the present invention is that of heat exchangers and more particularly of the flat tubes which equip them.
  • These exchangers are used in particular as an evaporator, condenser or heating radiator in an air conditioning system of a motor vehicle or as a radiator in the cooling circuit of such a vehicle.
  • Heat exchangers called flat tube exchangers offering an I, ⁇ or methodical circulation, generally consist of the assembly of several flat tubes juxtaposed with each other and interconnected by an interlayer whose purpose is to promote heat exchange. Each of these tubes is formed by bending from a metal strip to define a circulation conduit through which the fluid passes. This fluid can be a coolant in the case of an evaporator or condenser or a coolant in the case of a radiator. This juxtaposition of tubes is capped at each end by a manifold generally connected by conduits to the rest of the circuit.
  • the round-trip circulation of a flat U-shaped tube is generally done by longitudinally separating the interior volume of the tube by means of a partition.
  • Patent DE 32 16 140 describes a flat tube obtained from a metal strip comprising a first part and a second part folded towards the inside of the tube to form a partition wall and thus define two circulation conduits.
  • Patent DE 195 48 495 also describes a tube of substantially similar design.
  • these tube profiles suffer from major drawbacks.
  • One of the main drawbacks is poor mechanical strength during assembly with the other components. Indeed, the assembly of tubes and other components forms a heat exchanger maintained by clamping and brazed in the oven to secure the assembly. However, the clamping effort in the longitudinal direction of the tubes causes them to twist. This twist leads to a misalignment of the strip junction and creates a significant risk of leakage with the major consequence of the complete scrap of the heat exchanger.
  • each of the two faces of the strip must be coated with a material having a lower melting point than the material constituting the strip.
  • this coating material hereinafter referred to as Clad, makes it possible to weld (by brazing) the tube to make it waterproof.
  • the object of the present invention is therefore to solve the drawbacks described above mainly by adding a leg or longitudinal beads to, on the one hand, strengthening the mechanical strength of the tube, on the other hand, overcoming the constraints dimensional tolerance in strip width, no longer having to coat Clad the internal face of the tube, and, finally, allow to create a longitudinal weld between the two parts of the tube which cooperates perfectly with the manifolds.
  • the subject of the invention is therefore a tube for a heat exchanger designed from a strip comprising a central part separating a first lateral part and a second lateral part both folded on either side of said central part towards a longitudinal axis of said strip thus defining an internal volume, an internal wall and an external wall, said first and second lateral parts each having a respective end edge, the first lateral part having a first fold and the second lateral part having a second fold both ' oriented towards the interior volume of the tube, said second fold defining a leg up to the end edge, characterized in that the leg cooperates with a docking means made on the first lateral part so that the external wall of the first ply comes into contact on the internal face of the tube opposite to said docking means to define a partition.
  • the docking means has a third fold and a fifth fold oriented towards the interior volume of the tube and a fourth fold oriented towards the external wall, said fourth fold being interposed between the third and the fifth fold.
  • the second lateral part comprises a secondary fold forming, with the second fold, a first bead capable of cooperating with the docking means.
  • the first lateral part comprises a sixth fold thus forming, with the first fold, a second bead.
  • the second bead has a seventh ply oriented towards the external wall so as to bring into contact on the internal wall of the strip a welding plate defined between the first ply and the end edge.
  • the third fold and the seventh fold are combined, and in that the fifth fold and the first fold are combined.
  • the distance between the third fold and the fourth fold is substantially equal to the leg or to the thickness of the first bead.
  • at least one of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh folds and the secondary fold are oriented at an obtuse angle.
  • the internal wall of the strip defined between the end edge and the sixth fold is in contact with the internal wall of the strip defined between the first fold and the seventh fold.
  • the internal wall of the strip defined between the end edge and the secondary fold is in contact with the internal wall of the strip defined by the second part lateral.
  • the tube has an internal height of between 0.6 mm and 3 mm, or greater than or equal to between twice the strip thickness.
  • the strip comprises at least two superimposed layers of material, one being a substrate constituted by an aluminum alloy and the other a first layer constituted by a material having a lower melting point to the material constituting the substrate.
  • the strip comprises a second layer consisting of an anti-corrosion material deposited on the substrate.
  • the first layer is on the outer wall and the second layer is on the inner wall.
  • the material constituting the substrate is of the family of Aluminum 3XXX series
  • the material of the first layer is of the family of Aluminum Series 4XXX
  • the material of the second layer is of the family of
  • a tube / spacer type heat exchanger is characterized in that it comprises at least one tube defined according to any one of the preceding characteristics.
  • This exchanger is a radiator or a condenser for a motor vehicle.
  • This exchanger is an evaporator for a ventilation, heating and air conditioning installation of a motor vehicle.
  • a very first advantage of the heat exchanger tube according to the invention lies in the increase in its mechanical strength with the direct consequence of reducing the risk of leakage and as an indirect consequence a significant reduction in the rate of reject of the heat exchangers after welding.
  • Another non-negligible advantage lies in the fact that this type of profile no longer has a Clad on the internal face of the tube and therefore advantageously makes it possible to separate the alloy layer intended for welding and the alloy layer intended to protect the tube. against corrosion or erosion.
  • Another advantage of the invention lies in the fact of designing obtuse angle folds so as to offer a certain flexibility to the tube profile at the time of its marriage with the other components of the exchanger.
  • the obtuse angle defining the folds allows a perfect distribution of the fluxing product.
  • the latter is a cleaning liquid before brazing, it is therefore essential that it can spread over all contact areas where brazing must be carried out.
  • FIG. 1 is a perspective view of a tube according to the invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view detailing more particularly the structure of the means for docking a tube according to the invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a variant of a tube according to the invention.
  • FIG. 4 is a partial view of a variant of the invention
  • FIG. 5 is a partial view in cross section illustrating more particularly another variant of the invention.
  • FIG. 6 is a partial view in cross section illustrating more particularly a third variant of the invention.
  • FIG. 1 illustrates a tube 1 for heat exchanger.
  • the use which can be made of this tube 1 is variable. Indeed, the latter can be a evaporator, radiator or condenser.
  • This type of heat exchanger generally consists of a multitude of tubes 1 juxtaposed with each other and separated by spacers. This type of exchanger is commonly called: tube / spacer exchanger.
  • the number of tubes 1 forming the exchanger is a function of a required heat exchange characteristic.
  • the tube 1 shown in this figure is generally formed by bending. starting from a strip 2. The latter is defined in width but not in length because it comes continuously from a strip dispensing roller. Tube 1 is cut to a length which is determined by thermal performance. required from the heat exchanger. As this figure shows, the tube 1 has a first lateral part 3 and a second lateral part 4 which are folded on either side of a central part 30, for example at 180 °, towards a longitudinal axis 5 of the tube . This folding can be carried out according to two stages of an intermediate folding at 90 ° or can be operated gradually so as to give a rounded shape to the sides of the tube 1 as shown in FIG. 1.
  • the second lateral part 4 has a first end edge 9 defined by the edge of the strip 2 which connects the internal wall 7 to the external wall 8 and which is equal to the thickness of the strip 2.
  • the second lateral part 4 has a second fold 10 oriented towards the interior volume 6 of the tube 1 which forms a leg 32.
  • This second fold 10 is folded again towards the interior of the tube 1 at an angle substantially equal, for example to 90 ° to form a secondary fold 12 and thus define a first bead 11.
  • This secondary fold 12 can be made in the continuity of the second fold 10 so as to form a first bead 11 in which an internal face part 7 of the strip is in contact with an opposite part of the internal face 7 of the second lateral part 4.
  • the thickness of the • first bead 11 is then substantially equal to twice the thickness of the strip 2.
  • the thickness of the first bead 11 can also be less than twice the thickness of the strip 2 using a rolling process of the first bead 11. II it should be noted that the positioning of this first bead 11 facilitates this rolling operation (not shown).
  • the thickness of the bead 11 can be less than twice the thickness by not folding the secondary fold 12.
  • the secondary fold 12 can be produced at a distance from the second fold 10. in such a way that the thickness of the first bead 11 is greater than twice the thickness of the strip 2 (not shown).
  • the second lateral part 3 of the strip 2 has a docking means 13 intended to cooperate with the first bead 11, a first fold 14 substantially at right angles oriented towards the interior volume 6 of the tube 1 and an end edge 15.
  • This docking means 13 is of substantially complementary shape to the leg 32 or to the first bead 11 in order to ensure contact over the entire length of the tube 1 and thus a perfect seal.
  • the cooperation of the leg 32 or of the first bead 11 with the docking means 13 is produced so that the first ply 14 is in contact against the internal wall 7 of the tube 1 substantially in line with the docking means 13.
  • a flat 28 defined by the distance separating the first fold 14 from the end edge 15 defines, with the length of the tube, a bearing surface favoring the welding.
  • this first fold 14 can take a slightly obtuse angle so as to allow the fluxing product to penetrate. and best impregnate the dish 28.
  • the docking means 13 breaks down as follows. It has a third fold 16, for example, at a right angle oriented towards the internal volume 6 of the tube 1 followed by a fourth fold 17 oriented towards the external wall of the strip 2.
  • oriented towards the internal volume is meant a fold which brings the two internal faces 7 of the strip arranged on either side of the fold.
  • the expression “oriented towards the external wall of the strip 2” is understood to mean any folding which brings the two external faces 8 closer to the strip disposed on either side of the fold.
  • the fourth fold 17 may be at a right angle, advantageously comprising a rounded external radius of curvature to cooperate harmoniously with the first bead 11.
  • the fold 17 has a right angle which is practically perfectly complementary with the right angle formed by the junction between the leg 32 and the end edge '9 (shown in Figure 6).
  • the fourth fold 17 is followed by a fifth fold 18 substantially at right angles so as to bring the first fold 14 resting on the internal wall 7 of the strip 2 opposite the docking means 13.
  • the strip portion separating the fifth fold 18 of the second fold 14 then defines a partition 19 inside the tube 1.
  • the interior volume 6 is then divided into two sub-volumes 6a and 6b which can be independent from each other or, in a variant of the invention, be put in communication by at least one adjournment. This postponement is achieved by holes made in the partition 19 or by removing part of said partition.
  • the tube thus defined has an internal height 31 of between 0.6 mm and 3 mm. This internal height 31 can also advantageously be between three times the thickness of strip 2 and at least five times the thickness of strip 2.
  • FIG. 3 illustrates a variant of the invention.
  • the references identical to the description in FIGS. 1 and 2 are retained.
  • This transverse representation of the tube 1 differs in the junction of the partition wall 19 on the internal wall 7 of the strip 2.
  • the first lateral part 3 has a sixth fold 20 oriented towards the internal volume 6 of the tube 1 at an angle substantially equal to 90 ° to form a second bead 21.
  • the sixth fold 20 can be made in the continuity of the first fold 14 as shown in this figure so as to form this second bead 21 in which an internal face part 7 of the strip is in contact with an opposite part of the internal face 7 of the first lateral part 3.
  • the thickness of the second bead 21 is then substantially equal to twice the thickness of the strip 2.
  • the thickness of the first bead 11 can also be less than twice the thickness of the strip 2 using a method of rolling this bead 21. It should be noted that this operation is made possible during the process for producing the tube because this bead 2 1 is particularly accessible.
  • the sixth fold 20 can be produced at a distance from the first fold 14 so that the thickness of the second bead 21 is greater than twice the thickness of the strip 2 (not shown).
  • the tube profile illustrated in this figure is particularly interesting because it has on the one hand, a first bead 11 or a leg 32 substantially parallel to the longitudinal axis 5 of the tube which offers an improvement in the mechanical strength of the tube 1 according to this axis and, on the other hand, a second bead 21 which participates in the mechanical strength on a plane perpendicular to the axis 5.
  • Figure 4 is an illustration of a variant of the invention. The difference with the previous figure is based on the orientation of the second bead 21. Indeed, that includes a seventh fold 27 oriented towards the outer wall 8 of the strip.
  • the welding plate 28 defined between the first ply 14 and the end edge 15 is brought into contact by a large surface on the internal wall 7 of the strip opposite the docking means 13.
  • Figure 5 is a representation of a variant of the invention.
  • the first and the second bead 11 and 21 can be of thickness equal to twice the thickness of the strip 2.
  • the sub-volumes 6a and 6b are directly conditioned by the thicknesses of the beads 11 and 21 and therefore by the thickness of the strip 2.
  • the internal height 31 is, in the case shown in this figure, equal to three times the thickness of strip 2.
  • the docking means 13 comprises in this variant the third fold 16 at right angles which cooperates with the first bead 11.
  • this bead has a first plate 22 which comes into contact on a second plate 23 defined after folding at 90 ° of the third fold 16.
  • the contact surface between these two plates therefore promotes the brazing of the tube 1.
  • a third plate 24 defined by the external wall 8 of the strip 2 comprised between the secondary fold- 12 and the edge end 9 comes into contact on a fourth plate 25 defined on the external wall 8 between the fourth fold 17 and the fifth fold 18.
  • the curvature profile of the fourth ply 17 is substantially identical on the external wall 8 as on the internal wall 7 strip.
  • the radius of curvature of this fourth ply 17 is less than the radius of curvature of the secondary ply 12 in order to allow perfect positioning of the first bead 11 relative to the docking means 13.
  • the two flats 22 and 23 make it possible to define with the outer wall 8 respectively of the first part 3 and the second part 4 two right angles with substantially zero radius so as to have the smallest possible soldering area and thus optimize the junction between the tube 1 and the manifolds.
  • Figure 6 is a variant of the invention described in the previous figure which illustrates the advantage provided by the invention with regard to the width tolerances of the strip 2. It can be seen here that the leg 32 cooperates perfectly with the fold 17. The tightness is however still ensured because the end edge 9 of the leg 32 is in contact on the fourth plate 25. Another difference illustrated in this figure consists in the shape of the fourth fold 17. In fact, the inner wall 7 of this fourth fold has any shape 26, advantageously rounded, while the outer wall 8 of this same fold has a radius 29 greater than zero degrees.
  • the 'strip 2 comprises at least two superimposed layers of material which are respectively a substrate consisting of an aluminum of the 3XXX series family and a first layer of Clad made of a material having a lower melting point in that of the substrate. This first layer is from the 4XXX series aluminum family.
  • the second layer consists of an anti-corrosion material from the family of aluminum series 7XXX.
  • the case of a strip with only two layers (substrate and anti-corrosion layer on the external wall) applies to an evaporator or a condenser because the Clad necessary for brazing can be provided by the other components of the exchanger, in particular the spacers.
  • the thermodynamic conditions of the automobile air conditioning system cause condensation which has a corrosive action on the evaporator.
  • This second layer makes it possible to combat this risk of external corrosion.
  • the heating radiator of the air conditioning system can be formed from tubes from a strip 2 having only two layers because the corrosive risks are low in this case.
  • the substrate and the first layer of Clad are: the substrate and the first layer of Clad. It will be understood in the description above that at least one of the first, second, third, fourth,, fifth, sixth, seventh folds respectively referenced 14, 10, 16, 17, 18, 20, 27 and the secondary fold 12 are oriented at an obtuse angle. Thus, the fluxing product can penetrate and clean the dishes and the contacts where brazing takes place. In addition, these obtuse angles participate in the flexibility of the tube thus facilitating its marriage with the other components of the heat exchanger.
  • the tube 1 described above is of course applicable to a tube of heat exchanger having a circulation of the fluid in "U", but it is easy to apply this tube to exchangers having a circulation in the form of "I" or to all other forms of traffic flow, for example methodical.
  • a tube as characterized in the present application may include ' disturbers promoting the heat exchange between the internal wall 7 and the fluid flowing in the heat exchanger. These disturbers are arranged at the level of the first lateral part 3, on the second lateral part 4 and on the central part 30. These disturbers are formed from a deformation of the internal wall 7 or of the external wall 8 of the strip 2 on the corresponding parts mentioned above.

Abstract

Tube pour échangeur thermique comprenant une partie centrale séparant deux parties latérales (3, 4) toutes deux repliées de part et d'autre de ladite partie centrale vers un axe longitudinal dudit tube définissant un volume intérieur (6), une paroi interne et une paroi externe, lesdites parties latérales (3, 4) présentant chacune une arête d'extrémité (15, 9), la première partie latérale (3) présentant un premier pli (14) et la seconde partie latérale (4) présentant un deuxième pli (10) tous deux orientés vers le volume intérieur (6) du tube, ledit deuxième pli (10) définissant jusque l'arête d'extrémité (9) une jambe (32), coopèrant avec un moyen d'accostage (13) pratiqué sur la première partie latérale (3) de telle sorte que la paroi externe du premier pli (14) vienne en contact sur la face interne du tube opposée audit moyen d'accostage (13) pour définir une cloison de séparation (19).

Description

Profils de tube pour éc angeur thermique
Le secteur technique de la présente invention est celui des échangeurs de chaleur et plus particulièrement des tubes plats qui les équipent. Ces échangeurs sont utilisés notamment comme évaporateur, condenseur ou radiateur de chauffage dans un système de conditionnement d'air d'un véhicule automobile ou comme radiateur dans le circuit de refroidissement d'un tel véhicule.
Les échangeurs de chaleur appelés échangeurs à tubes plats, offrant une circulation en I, en ϋ ou en méthodique, sont généralement constitués par l'assemblage de plusieurs tubes plats se juxtaposant les uns aux autres et reliés entre eux par un intercalaire dont le but est de favoriser l'échange thermique. Chacun de ces tubes est formé par pliage à partir d'un feuillard métallique pour définir un conduit de circulation dans lequel passe le fluide. Ce fluide peut être un liquide réfrigérant dans le cas d'un évaporateur ou condenseur ou un liquide de refroidissement dans le cas d'un radiateur. Cette juxtaposition de tubes est coiffée à chaque extrémité par une boîte collectrice généralement raccordée par des conduits au reste du circuit. Pour un tube plat à circulation en méthodique, la circulation aller-retour d'un tube plat en U se fait généralement en séparant longitudinalement le volume intérieur du tube au moyen d'une cloison. Les différents profils de tube plat ainsi que les procédés d'obtention de tube plat font l'objet de nombreuses publications. Le brevet DE 32 16 140 décrit un tube plat obtenu à partir d'un feuillard métallique comprenant une premier partie et une deuxième partie repliée vers l'intérieur du tube pour former une cloison de séparation et définir ainsi deux conduits de circulation. Le brevet DE 195 48 495 décrit lui aussi un tube de conception sensiblement similaire. Cependant, ces profils de tubes souffrent d'inconvénients majeurs. Un des principaux inconvénients est une mauvaise tenue mécanique lors de l'assemblage avec les autres composants. En effet, l'ensemble tubes-autres composants forme un échangeur thermique maintenu par bridage et brasé au four pour solidariser l'ensemble. Cependant, l'effort de bridage dans le sens longitudinal des tubes provoque une torsion de ces derniers. Cette torsion conduit a un mauvais alignement de la jonction du feuillard et créée un risque important de fuite avec pour conséquence majeure le rebut complet de l' échangeur thermique.
Un autre inconvénient de l'état de la technique cité ci-dessus est que la géométrie des profils de tube ainsi que les capabilités machines dépendent très largement des tolérances dimensionnelles du feuillard, en particulier sa largeur.
Un autre inconvénient de ce type de profil est que chacune des deux faces du feuillard doit être enrobée d'un matériau ayant un point de fusion inférieur au matériau constituant le feuillard. En effet, ce matériau d'enrobage, ci-après dénommé Clad, permet de souder (par brasage) le tube pour le rendre étanche .
Le but de la présente invention est donc de résoudre les inconvénients décrits ci-dessus principalement en adjoignant une jambe ou des bourrelets longitudinaux pour, d'une part, renforcer la tenue mécanique du tube, d'autre part-, s'affranchir des contraintes de tolérance dimensionnelle en largeur de feuillard, ne plus être obliger d'enrober de Clad la face interne du tube, et, pour finir, permettre de créer une soudure longitudinale entre les deux parties du tube qui coopère parfaitement avec les boîtes collectrices.
L'invention a donc pour objet tube pour échangeur thermique conçu à partir d'un feuillard comprenant une partie centrale séparant une première partie latérale et une seconde partie latérale toutes deux repliées de part et d' autre de ladite partie centrale vers un axe longitudinal dudit feuillard définissant ainsi un volume intérieur, une paroi interne et une paroi externe, lesdites première et seconde parties latérales présentant chacune une arête d'extrémité respective, la première partie latérale présentant un premier pli et la seconde partie latérale présentant un deuxième pli tous deux' orientés vers le volume intérieur du tube, ledit deuxième pli définissant jusque l'arête d'extrémité une jambe, caractérisé en ce que la jambe coopère avec un moyen d'accostage pratiqué sur la première partie latérale de telle sorte que la paroi externe du premier pli vienne en contact sur la face interne du tube opposée audit moyen d' accostage pour définir une cloison de séparation.
Selon une première caractéristique de l'invention, le moyen d'accostage présente un troisième pli et un cinquième pli orienté vers le volume intérieur du tube et un quatrième pli orienté vers la paroi externe, ledit quatrième pli étant intercalé entre le troisième et le cinquième pli .
Selon une deuxième caractéristique de l'invention, la seconde partie latérale comprend un pli secondaire formant, avec le deuxième pli, un premier bourrelet apte à coopérer avec le moyen d'accostage.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la première partie latérale comprend un sixième pli formant ainsi, avec le premier pli, un deuxième bourrelet.
Selon encore une caractéristique de l'invention, le deuxième bourrelet présente un septième pli orienté vers la paroi externe de manière à mettre en contact sur la paroi interne du feuillard un plat de soudage défini entre le premier pli et l'arête d'extrémité.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le troisième pli et le septième pli sont confondus, et en ce que le cinquième pli et le premier pli sont confondus.
La distance séparant le troisième pli et le quatrième pli est sensiblement égale à la jambe ou à l'épaisseur du premier bourrelet. Avantageusement, au moins un des premier, deuxième, troisième, quatrième, cinquième, sixième, septième plis et le pli secondaire sont orientés selon un angle obtus.
Avantageusement encore, la paroi interne du feuillard définie entre l'arête d'extrémité et le sixième pli est en contact avec la paroi interne du feuillard définie entre le premier pli et le septième pli.
La paroi interne du feuillard définie entre l'arête d'extrémité et le pli secondaire est en contact avec la paroi interne du feuillard définie par la seconde partie latérale .
Selon une caractéristique de l'invention, le tube présente une hauteur interne comprise entre 0,6 mm et 3 mm, ou supérieure ou égale à entre deux fois l'épaisseur de feuillard.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le feuillard comprend au moins deux couches de matériau superposées, l'une étant un substrat constitué par un alliage d'aluminium et l'autre une première couche constituée par un matériau ayant un point de fusion inférieur au matériau constituant le substrat.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le feuillard comprend une deuxième couche constitué par un matériau anti-corrosion déposé sur le substrat. Avantageusement, la première couche est sur la paroi externe et la deuxième couche est sur la paroi interne.
Le matériau constituant le substrat est de la famille des Aluminiums série 3XXX, le matériau de la première couche est de la famille des Aluminiums série 4XXX et le matériau de la deuxième couche est de la famille des
Aluminiums série 7XXX.
Un échangeur de chaleur du type tubes/intercalaires est caractérisé en ce qu' il comprend au moins un tube défini selon l'une quelconques des caractéristiques précédentes. Cet échangeur est un radiateur ou un condenseur pour véhicule automobile.
Cet échangeur est un évaporateur pour une installation de ventilation, chauffage et climatisation d'un véhicule automobile . Un tout premier avantage du tube d' échangeur thermique selon l'invention réside dans l'augmentation de sa tenue mécanique avec pour conséquence directe une réduction des risques de fuite et comme conséquence indirecte un abaissement notable du taux de rebut des échangeurs thermique après soudage.
Un autre avantage réside dans la possibilité de faire des bourrelets plies dont la largeur ne pollue pas les procédés de fabrication. Consécutivement, les tolérances de largeur du feuillard peuvent donc être beaucoup plus larges .
Un autre avantage non négligeable réside dans le fait que ce type de profil ne présente plus de Clad sur la face interne du tube et permet donc avantageusement de séparer la couche d'alliage destinée au soudage et la couche d'alliage destinée à protéger le tube contre la corrosion ou l'érosion.
Un autre avantage de l'invention réside dans le fait de concevoir des plis à angle obtus de manière à offrir une certaine flexibilité au profil de tube au moment de son mariage avec les autres composants de l' échangeur.
Un autre avantage découle de cette caractéristique structurelle. En effet, l'angle obtus définissant les plis permet une parfaite répartition du produit de fluxage. Ce dernier est un liquide de nettoyage avant brasage, il est donc essentiel que celui-ci puisse se répandre sur toutes les zones de contacts ou le brasage doit être opéré.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
-la figure 1 est une vue en perspective d'un tube selon 1' invention,
-la figure 2 est une vue en coupe transversale détaillant plus particulièrement la structure du moyen d'accostage d'un tube selon l'invention,
-la figure 3 est une vue en coupe transversale d'une variante d'un tube selon l'invention,
-la figure 4 est une vue partielle d'une variante de l'invention,
-la figure 5 est une vue partielle en coupe transversale illustrant plus particulièrement une autre variante de l'invention,
-la figure 6 est une vue partielle en coupe transversale illustrant plus particulièrement une troisième variante de l'invention.
La figure 1 illustre un tube 1 pour échangeur thermique. L'utilisation qui peut être faite de ce tube 1 est variable. En effet, ce dernier peut être un évaporateur, un radiateur ou un condenseur. Ce type d' échangeur thermique est généralement constitué d'une multitude de tubes 1 juxtaposés les uns aux autres et séparés par des intercalaires. On appelle communément ce type d' échangeur : échangeur tubes/intercalaires. Le nombre de tubes 1 formant l' échangeur est fonction d'une caractéristique d'échange thermique requise.
Le tube 1 représenté sur cette figure est généralement formé par pliage . en partant d'un feuillard 2. Ce dernier est défini en largeur mais pas en longueur car il provient de manière continue d'un rouleau distributeur de feuillard. Le tube 1 est coupé à une longueur qui est déterminée par les performances thermiques . requises de l' échangeur thermique. Comme le montre cette figure, le tube 1 présente une première partie latérale 3 et une seconde partie latérale 4 qui sont repliées de part et d'autre d'une partie centrale 30, par exemple à 180°, vers un axe longitudinal 5 du tube. Ce pliage peut être opéré selon deux étapes d'un pliage intermédiaire à 90° ou peut être opéré progressivement de manière à donner une forme arrondie aux côtés du tube 1 tel que représenté sur la figure 1. Ce pliage des deux parties latérales 3 et 4 permet de définir globalement un volume intérieur β du tube 1 qui servira de conduit de circulation du fluide ainsi qu'une paroi interne 7 léchée par le fluide circulant dans l' échangeur et une paroi externe 8 en contact avec le milieu extérieur, par exemple l'air. La seconde partie latérale 4 présente une première arête d' extrémité 9 définie par la tranche du feuillard 2 qui relie la paroi interne 7 à la paroi externe 8 et qui est égale à l'épaisseur du feuillard 2.
On se reporte maintenant à la figure 2 qui illustre l'idée principale de l'invention. La seconde partie latérale 4 présente un deuxième pli 10 orienté vers le volume intérieur 6 du tube 1 qui forme une jambe 32. Ce deuxième pli 10 est replié à nouveau vers l'intérieur du tube 1 selon un angle sensiblement égal, par exemple, à 90° pour former un pli secondaire 12 et définir ainsi un premier bourrelet 11. Ce pli secondaire 12 peut être fait dans la continuité du deuxième pli 10 de manière à former un premier bourrelet 11 dans lequel une partie de face interne 7 du feuillard est en contact avec une partie opposée de la face interne 7 de la seconde partie latérale 4. Ainsi, l'épaisseur du • premier bourrelet 11 est alors sensiblement égale à deux fois l'épaisseur du feuillard 2. L'épaisseur du premier bourrelet 11 peut être aussi inférieur à deux fois l'épaisseur du feuillard 2 en utilisant un procédé de laminage du premier bourrelet 11. II est à noter que le positionnement de ce premier bourrelet 11 facilite cette opération de laminage (non représenté). L'épaisseur du bourrelet 11 peut être inférieur à deux fois l'épaisseur en ne repliant pas le pli secondaire 12. En effet, seul la jambe 32 d'une longueur au moins égale à une fois l'épaisseur du feuillard (cette longueur est définit entre la paroi externe 8 de la seconde partie 4 et l'arête d'extrémité 9 peut suffire pour l'objet de l'invention. Par contre, le pli secondaire 12 peut être réalisé à distance du deuxième pli 10. de telle sorte que l'épaisseur du premier bourrelet 11 soit supérieur à deux fois l'épaisseur du feuillard 2 (non représenté).
La deuxième partie latérale 3 du feuillard 2 présente un moyen d'accostage 13 destiné à coopérer avec le premier bourrelet 11, un premier pli 14 sensiblement à angle droit orienté vers le volume intérieur 6 du tube 1 et une arête d'extrémité 15.
Ce moyen d' accostage 13 est de forme sensiblement complémentaire à la jambe 32 ou au premier bourrelet 11 dans le but d'assurer un contact sur toute la longueur du tube 1 et ainsi une parfaite étanchéité. La coopération de la jambe 32 ou du premier bourrelet 11 avec le moyen d'accostage 13 est réalisée de telle sorte que le premier pli 14 soit en contact contre la paroi interne 7 du tube 1 sensiblement au droit du moyen d'accostage 13. Ainsi, un plat 28 défini par la distance séparant le premier pli 14 de l'arête d'extrémité 15 définit, avec la longueur du tube, une surface d'appui favorisant le soudage. Bien entendu, ce premier pli 14 peut prendre un angle légèrement obtus de manière à laisser pénétrer le produit de fluxage et imprégner au mieux le plat 28.
Le moyen d' accostage 13 se décompose de la manière suivante. Il présente un troisième pliage 16, par exemple, à angle droit orienté vers le volume intérieur 6 du tube 1 suivi d'un quatrième pli 17 orienté vers la paroi externe du feuillard 2. On entend par « orienté vers le volume intérieur » un pliage qui rapproche les deux faces internes 7 du feuillard disposé de part et d'autre du pli. De même, on entend par « orienté vers la paroi externe du feuillard 2 » tout pliage qui rapproche les deux faces externes 8 du feuillard disposé de part et d'autre du pli. Le quatrième pli 17 peut être à angle droit, comprenant avantageusement un rayon de courbure externe arrondi pour coopérer de manière harmonieuse avec le premier bourrelet 11. Dans le cas d'une coopération avec la jambe 32, le pli 17 présente un angle droit qui est pratiquement parfaitement complémentaire avec l'angle droit formé par la jonction entre la jambe 32 et l'arête d' extrémité ' 9 (représenté à la figure 6). Le quatrième pli 17 est suivi d'un cinquième pli 18 sensiblement à angle droit de manière à ramener le premier pli 14 en appui sur la paroi interne 7 du feuillard 2 opposé au moyen d'accostage 13. La partie de feuillard séparant le cinquième pli 18 du deuxième pli 14 définit alors une cloison de séparation 19 à l'intérieur du tube 1. Le volume intérieur 6 est alors divisé en deux sous-volumes 6a et 6b qui peuvent être indépendant l'un par rapport à l'autre ou, dans une variante de l'invention, être mis en communication par au moins un ajournement. Cet ajournement est réalisé par des trous pratiqués dans la cloison de séparation 19 ou en retirant une partie de ladite cloison. Le tube ainsi définit présente une hauteur interne 31 comprise entre 0,6 mm et 3 mm. Cette hauteur interne 31 peut aussi avantageusement être comprise entre trois fois l'épaisseur de feuillard 2 et au moins cinq fois l'épaisseur du feuillard 2.
La figure 3 illustre une variante de l'invention. Les références identiques à la description de la figure 1 et 2 sont conservées. Cette représentation transversale du tube 1 diffère dans la jonction de la cloison de séparation 19 sur la paroi interne 7 du feuillard 2. En effet, la première partie latérale 3 présente un sixième pli 20 orienté vers le volume intérieur 6 du tube 1 selon un angle sensiblement égal à 90° pour former un deuxième bourrelet 21. Le sixième pli 20 peut être fait dans la continuité du premier pli 14 comme représenté sur cette figure de manière à former ce deuxième bourrelet 21 dans lequel une partie de face interne 7 du feuillard est en contact avec une partie opposée de la face interne 7 de la première partie latérale 3. Ainsi l'épaisseur du deuxième bourrelet 21 est alors sensiblement égale à deux fois l'épaisseur du feuillard 2. Dans une variante de l'invention non représentée, l'épaisseur du premier bourrelet 11 peut être aussi inférieur à deux fois l'épaisseur du feuillard 2 en utilisant un procédé de laminage de ce bourrelet 21. Il est à noter que cette opération est rendue possible au cours du procédé de réalisation du tube car ce bourrelet 21 est particulièrement accessible. Par contre, le sixième pli 20 peut être réalisé à distance du premier pli 14 de telle sorte que l'épaisseur du deuxième bourrelet 21 soit supérieur à deux fois l'épaisseur du feuillard 2 (non représenté) . Le profil de tube illustré sur cette figure est particulièrement intéressant car il présente d'une part, un premier bourrelet 11 ou une jambe 32 sensiblement parallèle à l'axe longitudinal 5 du tube ce qui offre une amélioration de la tenue mécanique du tube 1 selon cet axe et, d'autre part, un deuxième bourrelet 21 qui lui participe à la tenue mécanique sur un plan perpendiculaire à l'axe 5. La figure 4 est une illustration d'une variante de l'invention. La différence avec la figure précédente repose sur l'orientation du deuxième bourrelet 21. En effet, celui comprend un septième pli 27 orienté vers la paroi externe 8 du feuillard. Ainsi, le plat de soudage 28 défini entre le premier pli 14 et l'arête d'extrémité 15 est mis en contact par une surface importante sur la paroi interne 7 du feuillard opposée au moyen d'accostage 13.
La figure 5 est une représentation d'une variante de l'invention. Comme il a été décrit auparavant, le premier et le deuxième bourrelet 11 et 21 peuvent être d'épaisseur égale à deux fois l'épaisseur du feuillard 2. Ainsi, les sous-volumes 6a et 6b sont directement conditionnés par les épaisseurs des bourrelets 11 et 21 et donc par l'épaisseur du feuillard 2. La hauteur interne 31 est, dans le cas présenté sur cette figure, égale à trois fois l'épaisseur du feuillard 2.
Cette variante diffère de la figure précédente pour les structures définies ci-après. On remarque ici que le septième pli 27 et quatrième pli 17 sont confondus. Le moyen d'accostage 13 comprend dans cette variante le troisième pli 16 à angle droit qui coopère avec le premier bourrelet 11. En effet, ce bourrelet présente un premier plat 22 qui vient en contact sur un deuxième plat 23 définie après pliage à 90° du troisième pli 16. La surface de contact entre ces deux plats favorise donc le brasage du tube 1. De la même manière, un troisième plat 24 définit par la paroi externe 8 du feuillard 2 comprise entre le pli secondaire- 12 et l'arête d'extrémité 9 vient en contact sur un quatrième plat 25 définit sur la paroi externe 8 comprise entre le quatrième pli 17 et le cinquième pli 18.
• Encore une fois, le brasage s'en trouve très nettement amélioré. De plus, ce double brasage décrit ci-dessus offre une redondance de sécurité pour lutter contre les fuites de fluide contenu dans le tube 1. On remarque aussi sur cette figure que le profil de courbure du quatrième pli 17 est sensiblement identique sur la paroi externe 8 comme sur la paroi interne 7 feuillard. Par contre, le rayon de courbure de ce quatrième pli 17 est inférieur au rayon de courbure du pli secondaire 12 afin de permettre un parfait positionnement du premier bourrelet 11 par rapport au moyen d'accostage 13. Les deux plats 22 et 23 permettent de définir avec la paroi externe 8 respectivement de la première partie 3 et de la seconde partie 4 deux angles droits à rayon sensiblement nul de manière à avoir une zone de brasage la plus faible possible et ainsi optimiser la jonction entre le tube 1 et les boîtes collectrices.
La figure 6 est une variante de l'invention décrite à la figure précédente qui illustre l'avantage apporté par l'invention en ce qui concerne les tolérances de largeur du feuillard 2. On voit ici que la jambe 32 coopère parfaitement avec le pli 17. L' étanchéité est cependant tout de même assurée car l'arête d'extrémité 9 de la jambe 32 est en contact sur le quatrième plat 25. Une autre différence illustrée sur cette figure consiste dans la forme du quatrième pli 17. En effet, la paroi__interne 7 de ce quatrième pli présente une forme quelconque 26, avantageusement arrondie, alors que la paroi externe 8 de ce même pli présente un rayon 29 supérieur à zéro degré.
Dans l'ensemble de la description ci-dessus, on remarque que seule la paroi externe 8 doit être nécessairement enrobée de Clad. En effet, toutes les zones de contact (premier, deuxième, troisième, quatrième, cinquième, sixième plis, plats 22, 23, 24, 25, etc..) où se produit le soudage présentent au moins une surface de la paroi externe 8. Ainsi, la paroi interne 7 peut être enrobée d'un matériau de protection contre la corrosion sans pollution avec le Clad. En d'autres termes, le' feuillard 2 comprend au moins deux couches de matériau superposées qui sont respectivement un substrat constitué par un aluminium de la famille série 3XXX et une première couche de Clad constitué d'un matériau ayant un point de fusion inférieur à celui du substrat. Cette première couche est de la famille des aluminiums série 4XXX. Dans le cas d'un feuillard à 3 couches, la deuxième couche est constitué par un matériau anti-corrosion de la famille des aluminiums série 7XXX. Le cas d'un feuillard à seulement deux couches (substrat et couche d' anti-corrosion sur la paroi externe) s'applique à un évaporateur ou d'un condenseur car le Clad nécessaire au brasage peut être apporté par les autres composants de l' échangeur, en particulier les intercalaires. Dans le cas mentionné ci- dessus, les conditions thermodynamiques du système de climatisation automobile provoquent une condensation qui a une action corrosive sur l' évaporateur . Cette deuxième couche permet de lutter contre ce risque de corrosion externe. De la même optique, le radiateur de chauffage de l'installation de climatisation peut être formé à partir de tubes issus d'un feuillard 2 ne présentant que deux couches car les risques corrosifs sont dans ce cas faibles. Ces deux couches sont : le substrat et la première couche de Clad. On aura compris dans- la description ci-dessus qu'au moins un des premier, deuxième, troisième, quatrième,, cinquième, sixième, septième plis respectivement référencés 14, 10, 16, 17, 18, 20, 27 et le pli secondaire 12 sont orientés selon un angle obtus. Ainsi, le produit de fluxage peut pénétrer et nettoyer les plats et les contacts ou s'effectue le brasage. De plus, ces angles obtus participent à la flexibilité du tube facilitant ainsi son mariage avec les autres composants de l' échangeur thermique. Le tube 1 décrit ci-dessus est bien entendu applicable à un tube d' échangeur thermique ayant une circulation du fluide en « U », mais il est aisé d'appliquer ce tube à des échangeurs ayant une circulation en forme de « I » ou à toutes autres formes de conduit de circulation, par exemple en méthodique. Bien entendu, la phase de retour du fluide dans le cas d'une circulation en « U » est assurée par une boîte collectrice. Dans le cas d'une circulation en méthodique, celle-ci est assurée par des trous ou ajournements prévus à une extrémité de la cloison de séparation 19. Le tube défini ci-dessus est particulièrement adapté aux radiateurs dédié au refroidissement moteur ainsi qu' aux radiateurs et évaporateurs d'une installation de climatisation d'un véhicule automobile. II est à noter qu'un tube tel que caractérisé dans la présente demande peut comporter des ' perturbateurs favorisant l'échange thermique entre la paroi interne 7 et le fluide circulant dans l' échangeur thermique. Ces perturbateurs sont disposés au niveau de la première partie latérale 3, sur la deuxième partie latérale 4 et sur la partie centrale 30. Ces perturbateurs sont formés à partir d'une déformation de la paroi interne 7 ou de la paroi externe 8 du feuillard 2 sur les parties correspondantes mentionnées ci-dessus.

Claims

REVENDICATIONS
1. Tube (1) p.our échangeur thermique conçu à partir d'un feuillard comprenant une partie centrale (30) séparant une première partie latérale (3) et une seconde partie latérale (4) toutes deux repliées de part et d'autre de ladite partie centrale vers un axe longitudinal (5) dudit feuillard définissant ainsi un volume intérieur (6) , une paroi interne (7) et une paroi externe (8), lesdites première et seconde parties latérales (3) et (4) présentant chacune une arête d'extrémité respectivement (15) et (9), la première partie latérale (3) • présentant un premier pli (14) et la seconde partie latérale (4) présentant un deuxième pli (10) tous deux orientés vers le volume intérieur (6) du tube, ledit deuxième pli (10) définissant jusque l'arête d'extrémité (9) une jambe (32), caractérisé en ce que la jambe (32) coopère avec un moyen d'accostage (13) pratiqué sur la première partie latérale (3) de telle sorte que la paroi externe (8) du premier pli (14) vienne en contact sur la face interne (7) du tube opposée audit moyen d'accostage (13) pour définir une cloison de séparation (19) .
2. Tube (1) pour échangeur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'accostage (13) présente un troisième pli (16) et un cinquième pli (18) orienté vers le volume intérieur (6) du tube et un quatrième pli (17) orienté vers la paroi externe (8), ledit quatrième pli étant intercalé entre le troisième et le cinquième pli.
3. Tube (1) pour échangeur thermique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la seconde partie latérale (4) comprend un pli secondaire (12) formant, avec le deuxième pli (10), un premier bourrelet (11) apte à coopérer avec le moyen d'accostage (13).
4. Tube (1) pour échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première partie latérale (3) comprend un sixième pli (20) formant ainsi, avec le premier pli (14), un deuxième bourrelet (21) .
5. Tube (1) pour échangeur thermique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le deuxième bourrelet (21) présente un septième pli (27) orienté vers la paroi externe (8) de manière à mettre en contact sur la paroi interne (7) du feuillard un plat de soudage (28) défini entre le premier pli (14) et l'arête d'extrémité (15) .
6. Tube (1) pour échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le troisième pli (17) et le septième pli (27) sont confondus, et en ce que le cinquième pli (18) et le premier pli (14) sont confondus.
7. Tube (1) pour échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la distance séparant le troisième pli (16) et le quatrième pli (17) est sensiblement égale à la jambe (32) ou à l'épaisseur du premier bourrelet (11).
8. Tube (1) pour échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un des premier, deuxième, troisième, quatrième, cinquième,, sixième, septième plis respectivement (14), (10), (16), (17), (18), (20), (27) et le pli secondaire (12) sont orientés selon un angle obtus.
9. Tube (1) pour échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que la paroi interne (7) du feuillard (2) définie entre l'arête d'extrémité (15) et le sixième pli (20) est en contact avec la paroi interne (7) du feuillard (2) définie entre le premier pli (14) et le septième pli (27) .
10. Tube (1) pour échangeur thermique selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi interne (7) du feuillard (2) définie entre l'arête d'extrémité (9) et le pli secondaire (12) est en contact avec la paroi interne (7) du feuillard (2) définie par la seconde partie latérale (4) .
11. Tube (1) pour échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une hauteur interne (31) comprise entre 0, 6 mm et 3 mm.
12. Tube (1) pour échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il présente une hauteur interne (31) supérieure ou égale à deux fois l'épaisseur de feuillard (2).
13. Tube (1) pour échangeur thermique selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que le feuillard (2) comprend au moins deux couches de matériau superposées, l'une étant un substrat constitué par un alliage d'aluminium et l'autre une première couche constituée par un matériau ayant un point de fusion inférieur au matériau constituant le substrat.
14. Tube (1) pour échangeur thermique selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que le feuillard (2) comprend une deuxième couche constitué par un matériau anti-corrosion déposé sur le substrat.
15. Tube (1) pour échangeur thermique selon l'une des revendications 13 à 14, caractérisé en ce que la première couche est sur la paroi externe (8) .
16. Tube (1) pour échangeur thermique selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que la deuxième couche est sur la paroi interne (7) .
17.' Tube (1) pour échangeur thermique selon la revendication 11, caractérisé en ce que le matériau constituant le substrat est de la famille des Aluminiums série 3XXX, le matériau de la première couche est de la famille des Aluminiums série 4XXX et le matériau de la deuxième couche est de la famille des Aluminiums série 7XXX.
18. Echangeur de chaleur du type tubes/intercalaires caractérisé en ce qu'il comprend au moins un tube (1) défini selon l'une quelconques des revendications précédentes .
19. Echangeur de chaleur du type tubes/intercalaires selon la revendication 18, caractérisé en ce que celui-ci est un radiateur ou un condenseur pour véhicule automobile.
20. Echangeur de chaleur du type tubes/intercalaires selon la revendication 18, caractérisé en ce que celui-ci est un évaporateur pour une installation de ventilation, chauffage et climatisation d'un véhicule automobile.
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