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Publication number: BE446169A
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Description


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  Echangeur de chaleur et son procédé de fabrication. 



    @   
La présente invention se rapporte à un échangeur de chaleur en métal, comportant des surfaces de refroidissement directes et Indirectes, par exemple du type à ailettes, dans   @   ,lequel les surfaces de refroidissement   directes;sont   formées   @   par des tubes de refroidissement et les surfaces de refroidis- sement indirectes par des tôles en ailettes montées sur ces tubes. 



   Le procédé employé   jusqu'à   présent d'une manière géné- rale pour la liaison des surfaces directes et indirectes de semblables échangeurs de chaleur était la soudure autogène 

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 et/ou la soudure tendre, ce qui donne un joint de solidité suffisamment élevée et de transmission de chaleur satisfai- sante.

   Dans les échangeurs de chaleur en des métaux qui peu- vent être soudés sans difficulté à la soudure autogène ou à la soudure tendre, comme le fer, l'acier et lés alliages de ceux-ci, certains métaux non-ferreux comme le cuivre, et le laiton, etc., la fabrication ne présente pas d'autres diffi- cultés que ceelles qui sont liées à la soudure autogène ou à la soudure tendre, mais les métaux qui,ne peuvent se souder qu'avec difficulté ou pas du tout à la soudure autogène ou à la soudure tendre, par exemple les métaux légers comme l'alu- minium et ses alliages, ne pouvaient entrer en considération pour la fabrication d'échangeurs de chaleur et d'appareils analogues ou pouvaient   l'être   seulement dans une mesure limi- tée ;

   ils conviennent cependant particulièrement à cette appli- cation par suite de leur bas poids spécifique, de leur cha- leur spécifique élevée et   de:leur   résistance relativement bonne   à la   corrosion. 



   La présente invention a pour but d'une part de sim- plifier la construction et de diminuer le prix de revient de la fabrication d'échangeurs de chaleur qui sont faits en métaux soudables et d'autre part de rendre possible pour cet- te fabrication l'emploi de métaux qui sont difficiles à souder ou à braser. ce résultat est   abtenu   suivant la présente inven- tion par le fait que le joint entre les surfaces de refroidis- sement directes, par   exemple$les   tubes de refroidissement, et les surfaces de refroidissement indirectes, par exemple des tôles d'ailettes montées sur ces tubes, consiste en de la ré- sine, en particulier de la résine artificielle.

   On a constaté ce fait surprenant qu'un semblable joint ne présente pas seu-' lement une solidité suffisante mais donne également une trans- mission de chaleur suffisamment bonne entre les surfaces de refroidissement. Pour augmenter la transmission de chaleur, 

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 la résine peut être traitée par de la poudre de métal. 



   Un exige, dans beaucoup de cas, des échangeurs de chaleur de ce genre également une résistance à la corrosion et aux at- taques analogues et pour obtenir ce résultat, l' échangeur de chaleur peut'être pourvu d'un revêtement en un agent de protec- tion contre la corrosion. Dans certains cas, la résine peut servir elle-même d'agent de ce genre par le fait qu'on choisit une rés-ine à propriétés de protection contre la corrosion. Un semblable échangeur de chaleur comporte donc des joints en ré- sine et un revêtement de la même résine sur la surface des tô- les en ailettes et sur la surface extérieure des tubes de re- froidissement, éventuellement aussi à   la   surface intérieure de ceux-ci. 



   L'invention comprend également un procédé pour la fabri- cation de l'échangeur de chaleur, procédé qui consiste essen- tiellement en ce que dans le joint entre les surfaces de re-   froidissement   directes et indirectes, par exemple entre les tu- bes de refroidissement et les tôles d'ailettes, on dispose une résine, de préférence une résine artificielle qui est traitée avantageusement par de la poudre métallique. Si la résine doit servir en même temps d'agent protégeant de la corrosion, elle est appliquée non seulement dans les joints mais également sur les surfaces de l'échangeur exposées à la corrosion. 



   Pour provoquer un bon contact entre les tubes de.refroidis- sement et les tôles d'ailettes, l'intérieur du tube de refroidis- sement peut être mis sous pression de sorte qu'on réalise une dilatation des tubes de refroidissement et que la'distance en- tre eux et les tôles d'ailettes est diminuée. Cette mesure est à recommander en particulier dans le cas où on ne fait pas d'ad- .   dition   de poudre métallique à la résine. Une semblable dilata- tion des tubes de refroidissement peut être obtenue par exemple par placement sur mandrins qui peut s'effectuer avant, pendant ou après   Inapplication   de la résine, mais le mieux seulement pendant le traitement thermique ultérieur, comme on l'a décrit   @   ci-après. 

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   Avant l'application de la résine, les surfaces de refroidissement directes et/ou indirectes peuvent être sou- mises à un traitement superficiel pour obtenir une adhérence élevée de la résine et/ou augmenter la résistance à la cor- rosion. Ce traitement superficiel peut consister par exemple en un décapage dans un liquide approprié qui rend la surface rugueuse. Le choix de ce liquide de décapage dépend entre autres de la nature du métal dont est fait l'échangeur de chaleur , comme c'est bien connu de tout homme de métier. 



   Le traitement superificiel peut consister également en une oxydation, à la suite de laquelle les surfaces'reçoivent une couche d'oxyde extrêmement mince, ce qui augmente la résis- tance à la corrosion et facilite éventuellement aussi l'ad- hérence de la résine. Dans le cas d'échangeurs de chaleur en fer, en acier ou en leurs alliages, l'oxydation peut con- sister en une phosphatation. En cas d'emploi de métaux lé- gers, comme l'aluminium, les surfaces peuvent être soumises à un traitement suivant le procédé Eloxal. 



   La nature de la résine peut varier entre autres sui- vant la nature du métal de l'échangeur de chaleur, la soli- dité que le joint doit présenter, et la protection désirée contre la corrosion etc.. Comme exemple , on peut signaler des résines naturelles de différents genres, des résines artificielles obtenues par polymérisation comme les résines vinyliques, des résines obtenues par condensation,- comme les résines phénoliques, allcyliques ou des mélanges de celles-ci entre elles ou avec d'autres substances appropriées.

   La résine peut être appliquée sur les surfaces de joint et éventuelle- , ment sur la surface de l'échangeur de chaleur sous une forme   solide,   par exemple sous la forme d'une résine artificielle thermoplastique durcissable comme la bakélite à l'état fine- ment divisé, qui est éventuellement traitée par de la poudre métallique, la jonction et l'adhérence de la résine étant 

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 provoquées à l'aide de chaleur et de pression. Ce procédé   @   peut s'employer en particulier lorsque la résine est uti-   '   lisée seulement pour les joints et qu'il ne faut pas de pro-   @   Section supplémentaire contre la corrosion, ou lorsque le ,moyen de la protection contre la corrosion est différent de la'résine elle-même.

   Dans d'autres cas, il peut être avan- tageux d'appliquer la résine à   l'état   fondu'ou sous la forme d'une solution. Ce procédé s'emploie en particulier lorsque -la résine doit servir en même tenips d'agent protégeant de la corrosion. L'application peut alors se faire d'une manière appropriée quelconque, par exemple par immersion de l'échan- geur de chaleur dans la solution ou dans la masse fondue, par enduisage, projection , etc.. En cas d'emploi d'une soè lution, le solvant est éliminé après application par le fait que l'échangeur de chaleur est soumis à un traitement par la chaleur. La température et la durée de ce traitement sont ap- propriées entre autres à la nature de la résine. 



   Si on emploie une addition de poudre métallique à la résine, la poudre peut être d'une autre nature que le métal de l'échangeur ,de chaleur,   é'est   à dire des tubes de refroi-   "dissement   et/ou des ttles d'ailettes, mais on choisit de pré- férence pour la poudre le même métal que pour l'échangeur de chaleur. 



   La présente invention est décrite ci-après dans son application à la fabrication d'un radiateur d'aluminium pour moteurs à combustion interne, en particulier pour des avions, le poids minime du radiateur ayant alors une importance parti- culière. Dans le dessin annexé, on a représenté à la fig. 1, une coupe longitudinale d'une partie du radiateur et à la fig.2 une coupe dans un point de liaison entre un tube de re-   froidissement   et une tôle   d'ailette.   



   Un faisceau de tubes d'aluminium 10 à paroi mince est engagé dans des trous correspondants d'un certain nombre de 

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 tôles d'aluminium 11 pourvues d'un bord replié 12,, les tôles étant   communes   à tous les tubes 10 ou au moins à plusieurs d'entr'eux. La surface extérieure des tubes de refroidissement 
10 forme alors la surface de refroidissement directe et la surface des tôles d'ailettes 11,12 forme les surfaces de re-   froidissement   indirectes. Il prend ainsi naissance un espace libre, minime en réalité, entre les surfaces extérieures des tubes de refrvidissement 10 et le bord replié 12 des tôles d'ailettes 11.

   Les extrémités des tubes 10 sont alors enfoncées dans des trous correspondants prévus dans des tôles terminales 
13 en aluminium et y sont fixées par exemple au moyen de soudure dure d'aluminium en particulier de soudure battue, pour avoir la solidité nécessaire. Le bloc,constitué par les tubes de re-   froidissement,   les   tôles   d'ailette et les tôles terminales, peut   tre   chauffé au préalable, en totalité ou en partie, avant la soudure pour empêcher les distorsions ultérieures du bloc. 



   Le bloc de radiateur est alors plongé dans un bain d'acide chromique, ce qui produit une rugosité   et/pu,   une oxydation des surfaces et en même temps un nettoyage des joints de soudure des tôles terminales. Le bloc de radiateur est alors soulevé et après l'écoulement du liquide de décapage, il est plongé dans un bain qui consiste en une solution de résine phénoly- que contenant de la poudre d'aluminium pour former une boue. 



   Après solèvement et écoulement de l'excèc de la solution de résine, le bloc de radiateur est introduit dans un four appro- prié où il est chauffé pendant environ 2 heures à environ      
180 C. Pendant ce traitement thermique, on effectue un man- drinage des tubes de refroidissement de telle façon que l'es- pace entre les tubes de refroidissement et les bords pliés des tôles d'ailette est diminué et qu'il reste de la place pour une couche extrêmement mince de résine. Par'-le traitement par   @   la chaleur, le solvant s'évapore et la résine est durcie et cuite contre les surfaces où elle a été appliquée.

   Un fixe aux tôles terminales 13 des chambres d'amenée et-de   .départe   

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 .(non.représentées) pour l'eau de refroidissement.   @   ,, Il   se"forme   ainsi un joint 14 en résine et poudre -d'aluminium (voir à une échelle exagérée la fig.2) couvrant la minime distance entre le tube de refroidissement et le bord replié 12, ce qui assure une liaison métallique produi- sant une bonne transmission de chaleur. On. forme en outre une couche cohérentede résine bien adhérente, imprégnée de la poudre   d'aluminium,   en 15, aux surfaces extérieures des tubes'10 et des tôles d'ailette 11, pour la protection cohtre l'attaque corrosive de l'air et de l'humidité. 



   Si le radiateur est fait en un métal s'altérant facilement, comme le fer ou l'acier, on peut opérer de telle manière , lors du traitement superficiel et en parti- culier lors de l'immersion dans la solution de résine arti- ficielle, que   le liquide'   de décapage et la solution de résine ont accès également aux surfaces intérieures des tubes de refroidissement 10.   On'obtient   ainsi contre la surface in- térieure des tubes de refroidissement 10 une couche de résine 
16 pour la protection contre l'influence corrosive de   l'eau'   de refroidissement. Dans d'autres cas, par exemple lorsque les tubes- et les   tôles..sont   en métal. léger comme l'aluminium, ceci est inutile et même nuisible. Le traitement par l'acide chromique assure alors une protection suffisante contre la corrosion. 



   L'invention peut servir non seulement à la fabrication d'échangeurs de chaleur comme des radiateurs mais   enc'oreà   la      fabrication de tubes à ailettes, de condenseurs, de cylindres pour moteurs   à,combustïon   interne, etc.. 
 EMI7.1 
 



  R ë::v end i c: a t'1 o n s. 

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Claims

1.- Echangeur de chaleur en métal, comportant des surfaces de refroidissement directes et indirectes, en particulier' radiateurs pour moteurs à combustion interne de véhicules, <Desc/Clms Page number 8> de préférence d'engins de locomotion aérienne, caractérisé en ce que le joint entre des surfaces de refroidissement direc- tes, par exemple des tubes de refroidissement et des surfaces de refroidissement indirectes, par exemple des tOles d'ailet- tes engagées sur ces tubes, est fait en résine, en particulier en résine artificielle.

2.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que la résine est traitée,par de la poudre de métaux pour augmenter la transmission de chaleur dans le joint.

3. - Echangeur de chaleur suivant les revendications 1 et 2, ca- ractérisé en ce que la résine a une nature telle qu'elle est susceptible de protéger contre la corrosion.

4. - Échangeur de chaleur suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface des tôles d'ailettes et la surface extérieure des tubes de refroidissement, éventuelle- rient aussi la surface intérieure de ces derniers, présentent un revêtement en un agent préservant de la corrosion, lequel peut consister en de la résine elle-même.

5. - Echangeur de chaleur suivant les revendications 1 à 4, ca- ractérisé en ce que la poudre métallique est de la même nature que le métal des tôles d'ailettes et/ou des tubes de refroi- dissement.

6. - Procédé pour la fabrication d'un échangeur de chaleur sui- vant les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans le joint entre les surfaces de refroidissement directes et indi- rectespar exemple entre les tubes de refroidissement et les tales d'ailettes, on dispose une résine, de préférence une résine artificielle, qui est traitée avantageusement par une poudre métallique.

7. - Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la résine est disposée non-seulement dans lé'joint mais éga- 1 lement à la surface de l'échangeur.'de chaleur ou sur une partie de celle-ci. <Desc/Clms Page number 9>

8.- Procédé suivant les revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'en vue de produire un bon contact entre les tubes de re- froidissement et les tôles d'ailettes, l'intérieur du tube de refroidissement'est mis sous pression, de sorte que la distance entre ces pièces est diminuée.

9. - Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les tubes de refroidissement sont élargis au moyen de mandrins.

10.- Procédé suivant les revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'avant l'application de la résine, les surfaces de refroi- dissement directes et/ou indirectes sont soumises à un traite- ment superficiel pour faciliter l'adhérence de la résine et/ou augmenter la résistance à la corrosion.

Il.- Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les surfaces de refroidissement sont rendues rugueuses, par exemple par décapage.

12.- Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les surfaces de refroidissement sont oxydées, par exemple par traitement suivant le procédé Eloxal.

13.- Procédé suivant les revendications 6 à 12, caractérisé en ce,qu'un bloc d'échangeur de chaleur qui consiste en des tubes,de refroidissement, des tôles d'ailettes et des tales terminales, le tout en'aluminium, est immergé dans une solu- tion d'une résine-artificielle, de préférence d'une résine phénolique., à laquelle de la poudre d'aluminium est ajoutée, après quoi le solvant est éliminé par exemple par un traitement à chaud, à une température suffisamment élevée et pendant un temps suffisamment long pour assurer une bonne cuisson de la résine.

14'.- Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce qu'avant l'immersion dans la solution de résine artificielle, les tôles terminales sont reliées aux tubes de refroidissement par de la soudure dure d'aluminium, en particulier de la soudure battue, après quoi le bloc de radiateur est plongé dans un li- <Desc/Clms Page number 10> quide de décapage, tandis que l'élargissement, à produire ar- tificiellement, par exemple par mandrinage, des tubes de re- froidissement est effectué pendant la cuisson de la résine.