EP4257912A1 - Profilé fendu pour insertion de tube de circulation de fluide et échangeur de chaleur associé - Google Patents

Profilé fendu pour insertion de tube de circulation de fluide et échangeur de chaleur associé Download PDF

Info

Publication number
EP4257912A1
EP4257912A1 EP23166593.6A EP23166593A EP4257912A1 EP 4257912 A1 EP4257912 A1 EP 4257912A1 EP 23166593 A EP23166593 A EP 23166593A EP 4257912 A1 EP4257912 A1 EP 4257912A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
profile
tube
cylinder
heat exchanger
hollow cylinder
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
Application number
EP23166593.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Fabien VAN THUANG
Philippe MUFFAT-JOLY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liebherr Aerospace Toulouse SAS
Original Assignee
Liebherr Aerospace Toulouse SAS
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Aerospace Toulouse SAS filed Critical Liebherr Aerospace Toulouse SAS
Publication of EP4257912A1 publication Critical patent/EP4257912A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/14—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally
    • F28F1/20—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally the means being attachable to the element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2255/00—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes
    • F28F2255/16—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes extruded
    • 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
    • F28F2275/04—Fastening; Joining by brazing
    • 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
    • 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
    • F28F2275/10—Fastening; Joining by force joining

Definitions

  • the invention relates to a profile for a heat exchanger, the associated heat exchanger and a method of manufacturing said exchanger.
  • the invention relates to a heat exchanger which may be of the stainless steel-aluminum type or other combinations of two materials for use in an aeronautical or space context.
  • Heat exchangers used in the aeronautics or space field can take the form of an envelope, preferably made of aluminum, surrounding a tube, preferably made of stainless steel (commonly called stainless steel), in which a fluid circulates, in particular for a transfer of heat from the fluid to the outside of the envelope via the tube and the envelope.
  • the envelope can for example take the form of plates enclosing the tube.
  • the exchanger is then assembled by welding or brazing the plates forming the envelope between which the tube is arranged.
  • the assembly by brazing of elements of two materials of different nature generates differential expansions between the two materials due to their different coefficient of thermal expansion which can lead to detachment of the heat exchanger due to brazing, in particular when several pieces are necessary to grip the tube. This can call into question the mechanical strength of the exchanger and specific solutions must be put in place to manage these thermal constraints during brazing.
  • the inventors therefore sought a solution to facilitate the industrialization of heat exchangers comprising a tube surrounded by an envelope.
  • the invention aims to provide a heat exchanger profile, a heat exchanger comprising this profile and a method of manufacturing said exchanger.
  • the invention aims in particular to provide, in at least one embodiment, a profile and an exchanger having a simple and industrializable assembly.
  • the invention also aims to provide, in at least one embodiment of the invention, a profile and an exchanger compatible with a tube of great length, in particular of length greater than 3m.
  • the invention also aims to provide, in at least one embodiment of the invention, a method of manufacturing the heat exchanger limiting internal stresses to avoid deformations due to differential expansions during assembly.
  • the invention relates to a heat exchanger profile, configured to be crossed by at least one fluid circulation tube, comprising for each circulation tube a hollow cylinder comprising an interior surface configured to receive said tube circulation, the cylinder having, in the absence of mechanical constraint, a circular section of interior diameter substantially constant over its entire length and substantially equal to the exterior diameter of said circulation tube, characterized in that the profile comprises a slot extending over the entire length of the cylinder and configured to allow, by application of at least one mechanical stress on the profile, an increase or decrease in the internal diameter of the cylinder to respectively allow the insertion of the tube into the cylinder or the clamping the tube by the inner surface of the cylinder.
  • a profile according to the invention therefore allows the reception of a tube by fitting, using the presence of the slot for adjusting the internal diameter of the profile.
  • the internal diameter of the profile cylinder can be increased to allow the tube to be fitted or reduced to tighten the tube when it is in its final assembly position.
  • Insertion by fitting consists of matching one end of the tube with one of the openings formed at each end of the profile, in particular at one of the bases of the hollow cylinder of the profile, and of inserting by sliding the length of the tube through this opening until the tube is completely inserted into the profile.
  • the profile according to the invention is particularly suitable for receiving a tube of great length, for example of a length greater than 3m, the slot making it easier to assemble even when the internal diameter of the cylinder of the profile and the external diameter of the tube are substantially equal. Without the presence of the slot, fitting becomes difficult or even impossible above a certain length, in particular for a human operator.
  • the profile can also accommodate tubes of length less than or equal to 3m.
  • welding can be applied along the slot at the end of the assembly. This welding can improve the tightening or even the heat exchange between the tube and the profile, depending on the material used.
  • brazing can be carried out by prior application of a metallized layer on the tube before insertion into the profile, then brazing of the assembled exchanger.
  • the metallized layer is preferably applied by cold spraying or coldspray in English, and the final brazing makes it possible to form the solder between the tube and the hollow cylinder of the profile. Brazing does not cause the exchanger to separate since tightening is permitted by the profile. Brazing here makes it possible to improve the heat exchange between the tube and the profile.
  • the profile thus forms the envelope of the tube to form the heat exchanger. Unlike the brazing processes of the prior art described previously with several parts enclosing the tube, the assembly of such a profile with the tube to form the heat exchange does not require the application of high heat which would cause decohesion of parts forming the exchanger due to brazing.
  • the profile is for example manufactured by extrusion, and preferably in aluminum.
  • the slot is preferably present during the manufacture of the profile by extrusion but can also be created by machining subsequent to the manufacture of the profile.
  • the difference between the external diameter of the tube and the internal diameter of the cylinder is preferably less than a millimeter, preferably less than a few tenths of a millimeter, particularly if the tube to be inserted is of great length (for example longer than three meters), preferably even less than a few hundredths of a millimeter if the tube to be inserted is of short length (for example less than three meters long).
  • the increase or decrease in the internal diameter of the hollow cylinder during the application of the mechanical stress on the profile is minimal, preferably less than a millimeter, preferably less than a few tenths of a millimeter, particularly if the tube inserted is of great length (for example longer than three meters), preferably even less than a few hundredths of a millimeter if the inserted tube is of short length.
  • the slot cannot therefore be opened sufficiently to allow the tube to be forced into place by passing through the slot, in particular when the profile is made of metal.
  • the minimal increase in the internal diameter of the hollow cylinder is, however, sufficient to allow insertion by fitting by sliding the tube through an opening in the hollow cylinder, as described previously.
  • the profile comprises at least two bearing surfaces on either side of the hollow cylinder, configured to receive at least one tool allowing the application of said at least one mechanical stress on the profile.
  • the support surfaces are adapted to tooling specifically dedicated to the application of the mechanical stress(es) applied to the profile.
  • the tooling can act on the entire length of the profile, in particular when the tube to be fitted is of great length.
  • the invention also relates to a heat exchanger characterized in that it comprises a profile according to the invention and at least one fluid circulation tube, and configured to allow heat exchange between the fluid circulating in the tube and the profile.
  • An exchanger according to the invention therefore comprises a profile according to the invention, can be assembled without risk of separation due to brazing, and can be manufactured for tubes of great length, in particular greater than 3m. Contact between the profile and the tube is maximized thanks to the release of mechanical stresses on the profile at the end of fitting the tube.
  • the resulting exchanger is simpler to manufacture and more solid.
  • a surface treatment of the tube or profile is possible, in particular before assembling the exchanger or after assembly, for example an OAS (Anodic Sulfuric Oxidation) treatment, TCS PACS, physical deposition treatment in vapor phase, otherwise called PVD (for Physical Vapor Deposition in English) and chemical vapor deposition treatment, otherwise called CVD (for Chemical Vapor Deposition in English).
  • the invention relates in particular to a heat exchanger comprising a profile and at least one tube for circulating a fluid and configured to allow heat exchange between the fluid circulating in the tube and the profile, the profile being configured to be crossed by each fluid circulation tube, comprising for each circulation tube a hollow cylinder comprising an interior surface configured to receive said circulation tube, the cylinder having, in the absence of mechanical constraint, a circular section of interior diameter substantially constant over its entire length and substantially equal to the exterior diameter of said circulation tube, characterized in that the profile comprises a slot extending over the entire length of the cylinder and configured to allow, by application of at least one mechanical stress on the profile, an increase or decrease in the internal diameter of the cylinder to respectively allow the insertion of the tube into the cylinder or the clamping of the tube by the interior surface of the cylinder, and in that the tube is previously covered with a metallized layer before its insertion into the cylinder, said metallized layer being configured for brazing the tube and the cylinder when the tube is inserted into the cylinder.
  • a method according to the invention is easily industrializable thanks to the use of appropriate tooling for the application of the mechanical stress(es), and preferably the use of tooling for fitting the tube into the profile.
  • the process is also simpler, cheaper and more reliable.
  • the tools are particularly adapted to allow the application of the mechanical stress over a large part or even the entire length of the profile, in order to facilitate insertion by fitting the tube.
  • the manufacturing process comprises a final step of welding the tube and the profile along the length of the slot in the profile.
  • the manufacturing process comprises a preliminary step of applying a metallized layer to the tube, and a final step of brazing the heat exchanger so that the layer metallized forms a solder between the tube and the hollow cylinder of the profile.
  • the invention also relates to a profile, a heat exchanger and a manufacturing method characterized in combination by all or part of the characteristics mentioned above or below.
  • FIG. 1 and the figure 2 schematically illustrate in perspective a heat exchanger 10 according to one embodiment of the invention.
  • the heat exchanger 10 comprises a profile 12, preferably made of aluminum, crossed by a tube 14, preferably made of stainless steel, allowing the circulation of a fluid, for an exchange of heat between the fluid and the profile and more generally between the fluid and the external environment of the profile.
  • the profile 12 includes a slot 16 which makes it easier to fit the tube 14 during the manufacture of the heat exchanger 10.
  • FIG. 3 schematically represents in section a profile 12 according to one embodiment of the invention, such as for example used in the heat exchanger described with reference to figures 1 and 2 .
  • the profile 12 comprises a hollow cylinder 18 for receiving the tube to form the heat exchanger.
  • FIG 4 there figure 4 , there Figure 5 and the Figure 6 schematically represent in section different stages of assembling a heat exchanger 10 using tools.
  • a single profile 12 is installed in the tooling in order to be able to fit the tube to form the heat exchanger.
  • the tool comprises several parts represented schematically, in particular a movable support portion 20, a fixed support portion 22 and a support portion 24.
  • the fixed support portion 22 maintains the profile 12 via a first support surface 12a of the profile while the movable support portion 20 can be moved to exert a mechanical stress on the profile 12 via a second support surface 12b of the profile.
  • the support portion 24 comprises an inclined surface 26 allowing the movement of a portion of the profile 12 under the effect of this mechanical stress.
  • no mechanical stress is applied to the profile 12 which is in the rest position, held in place.
  • the tooling and its different portions extend over a large part or even the entire length of the profile, in order to allow homogenization of the mechanical stress applied to the profile.
  • FIG. 5 represents a step of applying a mechanical stress to the profile and a step of inserting the tube 14 into the hollow cylinder 18 of the profile 12.
  • the mechanical stress is provided by tightening by the movable support portion 20 applying a force on the profile 12 towards the surface 22 of the support portion 24. Under the effect of this force and thanks to the presence of the slot 16, the internal diameter of the hollow cylinder 18 increases which makes it easier to insert (or fit) the tube into the profile 12 to form the exchanger.
  • the support portion 20 releases its mechanical stress and the profile returns to its rest position, as visible on the Figure 6 .
  • the interior diameter of the hollow cylinder 18 decreases and grips the tube 14 via contact between the interior surface of the hollow cylinder 18 and the exterior surface of the tube 14.
  • FIG 7 schematically represents in section the heat exchanger 10 thus assembled.
  • a weld 28 can be made at the level of the slot 16. The weld can make it possible to improve the heat exchange between the tube 14 and the profile 12.
  • the profile may have different shapes.
  • the internal diameter of the hollow cylinder of the profile may be at rest greater than, equal to or less than the external diameter of the tube, depending on the length of the tube and the difficulty of inserting it.
  • the method of manufacturing the exchanger can provide a preliminary step of applying a metallized layer to the tube, before inserting the tube into the profile, and following insertion of the tube into the profile a final step of brazing the heat exchanger so that the metallized layer forms a solder between the tube and the hollow cylinder of the profile.
  • This solder allows improving the heat exchange between the tube and the profile without detachment of the exchanger since tightening is allowed directly by the profile.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

L'invention concerne un profilé (12) d'échangeur de chaleur, configuré pour être traversé par au moins un tube (14) de circulation d'un fluide, comprenant pour chaque tube (14) de circulation un cylindre (18) creux comprenant une surface intérieure configurée pour recevoir ledit tube (14) de circulation, le cylindre (18) présentant un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre extérieur dudit tube (14) de circulation. Le profilé (12) est caractérisé en ce que le profilé comprend une fente (16) s'étendant sur l'intégralité de la longueur du cylindre (18) et configurée pour permettre, par application d'au moins une contrainte mécanique sur le profilé, une modification du diamètre intérieur du cylindre (18) pour respectivement permettre l'insertion du tube dans le cylindre (18) ou le serrage du tube (14) par la surface intérieure du cylindre (18). L'invention concerne également un échangeur (10) de chaleur comprenant un tel profilé (12) et un tube (14) de circulation.

Description

    Domaine technique de l'invention
  • L'invention concerne un profilé pour un échangeur de chaleur, l'échangeur de chaleur associé et un procédé de fabrication dudit échangeur. En particulier, l'invention concerne un échangeur de chaleur pouvant être de type inox-aluminium ou autres combinaisons de deux matériaux pour une utilisation dans un contexte aéronautique ou spatial.
    • Arrière-plan technologique
  • Les échangeurs de chaleur utilisés dans le domaine aéronautique ou spatial peuvent prendre la forme d'une enveloppe, de préférence en aluminium, entourant un tube, de préférence en acier inoxydable (couramment appelé inox), dans lequel circule un fluide, en particulier pour un transfert de chaleur du fluide vers l'extérieur de l'enveloppe via le tube et l'enveloppe. L'enveloppe peut prendre par exemple la forme de plaques enserrant le tube.
  • L'assemblage de l'échangeur est ensuite réalisé par soudage ou brasage des plaques formant l'enveloppe entre lesquelles est agencé le tube.
  • L'utilisation de soudage ou de brasage pour l'assemblage de l'échangeur présente plusieurs inconvénients.
  • L'assemblage par soudage présente comme principal inconvénient une difficulté d'industrialisation pour la production de plusieurs pièces.
  • L'assemblage par brasage d'éléments de deux matériaux de nature différentes génère des dilatations différentielles entre les deux matériaux du fait de leur coefficient de dilatation thermique différents ce qui peut entraîner des décohésions de l'échangeur de chaleur dues au brasage, en particulier lorsque plusieurs pièces sont nécessaires pour enserrer le tube. Cela peut remettre en cause la tenue mécanique de l'échangeur et des solutions spécifiques doivent être mises en place pour gérer ces contraintes thermiques lors du brasage.
  • Les inventeurs ont donc cherché une solution permettant de faciliter l'industrialisation des échangeurs de chaleur comprenant un tube entouré par une enveloppe.
    • Objectifs de l'invention
  • L'invention vise à fournir un profilé d'échangeur de chaleur, un échangeur de chaleur comprenant ce profilé et un procédé de fabrication dudit échangeur.
  • L'invention vise en particulier à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un profilé et un échangeur présentant un assemblage simple et industrialisable.
  • L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un profilé et un échangeur compatible avec un tube de grande longueur, notamment de longueur supérieure à 3m.
  • L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un procédé de fabrication de l'échangeur de chaleur limitant les contraintes internes pour éviter les déformations dues aux dilatations différentielles lors de l'assemblage.
    • Exposé de l'invention
  • Pour ce faire, l'invention concerne un profilé d'échangeur de chaleur, configuré pour être traversé par au moins un tube de circulation d'un fluide, comprenant pour chaque tube de circulation un cylindre creux comprenant une surface intérieure configurée pour recevoir ledit tube de circulation, le cylindre présentant, en l'absence de contrainte mécanique, une section circulaire de diamètre intérieur sensiblement constant sur toute sa longueur et sensiblement égal au diamètre extérieur dudit tube de circulation, caractérisé en ce que le profilé comprend une fente s'étendant sur l'intégralité de la longueur du cylindre et configurée pour permettre, par application d'au moins une contrainte mécanique sur le profilé, une augmentation ou une diminution du diamètre intérieur du cylindre pour respectivement permettre l'insertion du tube dans le cylindre ou le serrage du tube par la surface intérieure du cylindre.
  • Un profilé selon l'invention permet donc la réception d'un tube par emmanchement, en utilisant la présence de la fente pour l'ajustement du diamètre intérieur du profilé. Le diamètre intérieur du cylindre du profilé peut être augmenté pour permettre l'emmanchement du tube ou diminué pour serrer le tube lorsqu'il est dans sa position finale d'assemblage. L'insertion par emmanchement consiste à une mise en correspondance d'une extrémité du tube avec une des ouvertures formées à chaque extrémité du profilé, en particulier à une des bases du cylindre creux du profilé, et à une insertion par glissement de la longueur du tube par cette ouverture jusqu'à insertion complète du tube dans le profilé.
  • Le profilé selon l'invention est particulièrement adapté pour recevoir un tube de grande longueur, par exemple de longueur supérieur à 3m, la fente permettant de faciliter l'assemblage même lorsque le diamètre intérieur du cylindre du profilé et le diamètre extérieur du tube sont sensiblement égaux. Sans la présence de la fente, l'emmanchement devient difficile voire impossible à partir d'une certaine longueur, en particulier pour un opérateur humain. Le profilé peut également recevoir des tubes de longueur inférieure ou égale à 3m.
  • Selon une première variante de l'invention, un soudage peut être appliqué le long de la fente en fin d'assemblage. Cette soudure peut améliorer le serrage voire l'échange thermique entre le tube et le profilé, selon le matériau utilisé.
  • Selon une deuxième variante de l'invention, un brasage peut être mis en oeuvre par application préalable d'une couche métallisée sur le tube avant l'insertion dans le profilé, puis brasage de l'échangeur assemblé. La couche métallisée est de préférence appliquée par projection à froid ou coldspray en anglais, et le brasage final permet de former la brasure entre le tube et le cylindre creux du profilé. Le brasage ne provoque pas de décohésion de l'échangeur puisque le serrage est permis par le profilé. Le brasage permet ici d'améliorer l'échange thermique entre le tube et le profilé.
  • Le profilé forme ainsi l'enveloppe du tube pour former l'échangeur de chaleur. Contrairement aux procédés par brasage de l'art antérieur décrit précédemment avec plusieurs pièces enserrant le tube, l'assemblage d'un tel profilé avec le tube pour former l'échange de chaleur ne nécessite pas l'application de forte chaleur qui engendrerait des décohésions de pièces formant l'échangeur dues au brasage.
  • Le profilé est par exemple fabriqué par extrusion, et de préférence en aluminium. La fente est de préférence présente lors de la fabrication du profilé par extrusion mais peut aussi être créée par usinage postérieur à la fabrication du profilé.
  • En l'absence de contrainte mécanique, le diamètre intérieur du cylindre du profilé est sensiblement égal du diamètre extérieur du tube qu'il est destiné à recevoir, c'est-à-dire de l'ordre de plus ou moins 5% du diamètre extérieur du tube qu'il est destiné à recevoir, en particulier peut être :
    • légèrement supérieur au diamètre extérieur du tube, ce qui simplifie l'emmanchement du tube, en particulier pour les tubes de grande longueur,
    • égal au diamètre extérieur du tube, la fente permettant d'augmenter le diamètre intérieur pour l'emmanchement du tube, ou
    • légèrement inférieur au diamètre extérieur du tube, la fente permettant d'augmenter le diamètre intérieur pour l'emmanchement du tube et le relâchement des contraintes mécaniques permettant un serrage du tube.
  • La différence entre le diamètre extérieur du tube et le diamètre intérieur du cylindre est de préférence inférieure au millimètre, de préférence inférieure à quelques dixièmes de millimètres notamment si le tube à insérer est de grande longueur (par exemple de longueur supérieure à trois mètres), de préférence encore inférieure à quelques centièmes de millimètres si le tube à insérer est de faible longueur (par exemple de longueur inférieure à trois mètres). De la même façon, l'augmentation ou la diminution du diamètre intérieur du cylindre creux lors de l'application de la contrainte mécanique sur le profilé est minime, de préférence inférieure au millimètre, de préférence inférieure à quelques dixièmes de millimètres notamment si le tube inséré est de grande longueur (par exemple de longueur supérieure à trois mètres), de préférence encore inférieure à quelques centièmes de millimètres si le tube inséré est de faible longueur. La fente ne peut ainsi pas être ouverte suffisamment pour permettre de forcer la mise en place du tube en passant par la fente, en particulier lorsque le profilé est en métal. L'augmentation minime du diamètre intérieur du cylindre creux est toutefois suffisante pour permettre l'insertion par emmanchement en faisant glisser le tube par une ouverture du cylindre creux, comme décrit précédemment.
  • Avantageusement et selon l'invention, le profilé comprend au moins deux surfaces d'appui de part et d'autre du cylindre creux, configurées pour recevoir au moins un outillage permettant l'application de ladite au moins une contrainte mécanique sur le profilé.
  • Selon cet aspect de l'invention, les surfaces d'appui sont adaptées à un outillage spécifiquement dédié à l'application de la ou les contraintes mécaniques appliquées sur le profilé. L'outillage peut agir sur l'ensemble de la longueur du profilé, en particulier lorsque le tube à emmancher est de grande longueur.
  • L'invention concerne également un échangeur de chaleur caractérisé en ce qu'il comprend un profilé selon l'invention et au moins un tube de circulation d'un fluide, et configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide circulant dans le tube et le profilé.
  • Un échangeur selon l'invention comprend donc un profilé selon l'invention, peut être assemblé sans risques de décohésions dues au brasage, et peut être fabriqué pour des tubes de grande longueur, en particulier supérieure à 3m. Le contact entre le profilé et le tube est maximisé grâce au relâchement des contraintes mécaniques sur le profilé à la fin de l'emmanchement du tube. L'échangeur obtenu est plus simple à fabriquer et plus solide. Un traitement de surface du tube ou du profilé est possible, en particulier préalablement à l'assemblage de l'échangeur ou après l'assemblage, par exemple un traitement d'OAS (Oxydation Anodique Sulfurique), TCS PACS, de traitement dépôt physique en phase vapeur, autrement appelés PVD (pour Physical Vapor Deposition en anglais) et de traitement dépôt chimique en phase vapeur, autrement appelé CVD (pour Chemical Vapor Déposition en anglais).
  • Avantageusement, l'invention concerne en particulier un échangeur de chaleur comprenant un profilé et au moins un tube de circulation d'un fluide et configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide circulant dans le tube et le profilé, le profilé étant configuré pour être traversé par chaque tube de circulation d'un fluide, comprenant pour chaque tube de circulation un cylindre creux comprenant une surface intérieure configurée pour recevoir ledit tube de circulation, le cylindre présentant, en l'absence de contrainte mécanique, une section circulaire de diamètre intérieur sensiblement constant sur toute sa longueur et sensiblement égal au diamètre extérieur dudit tube de circulation, caractérisé en ce que le profilé comprend une fente s'étendant sur l'intégralité de la longueur du cylindre et configurée pour permettre, par application d'au moins une contrainte mécanique sur le profilé, une augmentation ou une diminution du diamètre intérieur du cylindre pour respectivement permettre l'insertion du tube dans le cylindre ou le serrage du tube par la surface intérieure du cylindre, et en ce que le tube est préalablement recouvert d'une couche métallisée avant son insertion dans le cylindre, ladite couche métallisée étant configurée pour un brasage du tube et du cylindre lorsque le tube est inséré dans le cylindre.
  • L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur selon l'invention par insertion d'au moins un tube de circulation d'un fluide dans un profilé selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes, pour chaque tube :
    • une étape d'application d'une contrainte mécanique sur le profilé pour agrandir le diamètre intérieur du cylindre creux du profilé,
    • une étape d'insertion du tube dans le profilé,
    • une étape de relâchement de la contrainte mécanique sur le profilé pour réduire le diamètre intérieur du cylindre creux du profilé et serrer la surface intérieure du cylindre creux avec la surface extérieure du tube
  • Un procédé selon l'invention est facilement industrialisable grâce à l'utilisation d'un outillage approprié pour l'application de la ou des contraintes mécaniques, et de préférence l'utilisation d'un outillage pour l'emmanchement du tube dans le profilé. Le procédé est également plus simple, moins cher et plus fiable.
  • L'outillage est en particulier adapté pour permettre l'application de la contrainte mécanique sur une grande partie voire toute la longueur du profilé, afin de faciliter l'insertion par emmanchement du tube.
  • Avantageusement et selon une première variante de l'invention, le procédé de fabrication comprend une étape finale de soudage du tube et du profilé sur la longueur de la fente du profilé.
  • Avantageusement et selon une deuxième variante de l'invention, le procédé de fabrication comprend une étape préliminaire d'application d'une couche métallisée sur le tube, et une étape finale de brasage de l'échangeur de chaleur de sorte à ce que la couche métallisée forme une brasure entre le tube et le cylindre creux du profilé.
  • L'invention concerne également un profilé, un échangeur de chaleur et un procédé de fabrication caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.
    • Liste des figures
  • D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles :
    • [Fig. 1] est une vue schématique en perspective d'un échangeur de chaleur selon un mode de réalisation de l'invention ;
    • [Fig. 2] est une vue schématique en perspective d'un mélangeur statique d'un dispositif de mélange selon un mode de réalisation de l'invention ;
    • [Fig. 3] est une vue schématique en coupe d'un profilé selon un mode de réalisation de l'invention ;
    • [Fig. 4] est une vue schématique en coupe d'un profilé selon un mode de réalisation de l'invention installé dans un outillage ;
    • [Fig. 5] est une vue schématique en coupe d'un échangeur de chaleur selon un mode de réalisation de l'invention comprenant un profilé installé dans un outillage, lors de l'emmanchement d'un tube dans le profilé ;
    • [Fig. 6] est une vue schématique en coupe d'un échangeur de chaleur selon un mode de réalisation de l'invention comprenant un profilé installé dans un outillage, à la fin de l'emmanchement du tube dans le profilé ;
    • [Fig. 7] est une vue schématique en coupe d'un échangeur de chaleur selon un mode de réalisation de l'invention.
    Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention
  • Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d'illustration et de clarté.
  • En outre, les éléments identiques, similaires ou analogues sont désignés par les mêmes références dans toutes les figures.
  • La figure 1 et la figure 2 illustrent schématiquement en perspective un échangeur 10 de chaleur selon un mode de réalisation de l'invention. L'échangeur 10 de chaleur comprend un profilé 12, de préférence en aluminium, traversé par un tube 14, de préférence en inox, permettant la circulation d'un fluide, pour un échange de chaleur entre le fluide et le profilé et plus généralement entre le fluide et l'environnement extérieur du profilé.
  • Le profilé 12 comprend une fente 16 qui permet de faciliter l'emmanchement du tube 14 lors de la fabrication de l'échangeur 10 de chaleur.
  • La figure 3 représente schématiquement en coupe un profilé 12 selon un mode de réalisation de l'invention, tel que par exemple utilisé dans l'échangeur de chaleur décrit en référence aux figures 1 et 2.
  • Le profilé 12 comprend un cylindre 18 creux permettant de recevoir le tube pour former l'échangeur de chaleur.
  • La figure 4, la figure 5 et la figure 6 représentent schématiquement en coupe différentes étapes d'assemblage d'un échangeur 10 de chaleur grâce à un outillage. Dans la figure 4, un profilé 12 seul est installé dans l'outillage afin de pouvoir emmancher le tube pour former l'échangeur de chaleur. L'outillage comprend plusieurs parties représentées schématiquement, en particulier une portion 20 d'appui mobile, une portion 22 d'appui fixe et une portion 24 de support. La portion 22 d'appui fixe maintien le profilé 12 via une première surface 12a d'appui du profilé tandis que la portion 20 d'appui mobile peut être déplacée pour exercer une contrainte mécanique sur le profilé 12 via une deuxième surface 12b d'appui du profilé. La portion 24 de support comprend une surface 26 inclinée permettant le déplacement d'une portion du profilé 12 sous l'effet de cette contrainte mécanique. Sur la figure 4, aucune contrainte mécanique n'est appliquée sur le profilé 12 qui est en position de repos, maintenu en place.
  • L'outillage et ses différentes portions s'étendent sur une grande partie voire sur la totalité de la longueur du profilé, afin de permettre une homogénéisation de la contrainte mécanique appliquée au profilé.
  • La figure 5 représente une étape d'application d'une contrainte mécanique au profilé et une étape d'insertion du tube 14 dans le cylindre 18 creux du profilé 12. La contrainte mécanique est fournie par un serrage par la portion 20 d'appui mobile appliquant une force sur le profilé 12 en direction de la surface 22 de la portion 24 de support. Sous l'effet de cette force et grâce à la présence de la fente 16, le diamètre intérieur du cylindre 18 creux augmente ce qui permet de faciliter l'insertion (ou emmanchement) du tube dans le profilé 12 pour former l'échangeur.
  • Lorsque le tube est emmanché dans le profilé à son emplacement prévu, la portion 20 d'appui relâche sa contrainte mécanique et le profilé reprend sa position de repos, comme visible sur la figure 6. Le diamètre intérieur du cylindre 18 creux diminue et serre le tube 14 via un contact entre la surface intérieure du cylindre 18 creux et la surface extérieure du tube 14.
  • La figure 7 représente schématiquement en coupe l'échangeur 10 de chaleur ainsi assemblé. Une soudure 28 peut être réalisée au niveau de la fente 16. La soudure peut permettre d'améliorer l'échange thermique entre le tube 14 et le profilé 12.
  • L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits. En particulier, le profilé peut présenter des formes différentes. En outre, le diamètre intérieur du cylindre creux du profilé peut être au repos supérieur, égal ou inférieur au diamètre extérieur du tube, selon la longueur du tube et la difficulté d'insertion de celui-ci.
  • En outre, le procédé de fabrication de l'échangeur peut prévoir une étape préliminaire d'application d'une couche métallisée sur le tube, avant l'insertion du tube dans le profilé, et suite à l'insertion du tube dans le profilé une étape finale de brasage de l'échangeur de chaleur de sorte à ce que la couche métallisée forme une brasure entre le tube et le cylindre creux du profilé. Cette brasure permet l'amélioration de l'échange thermique entre le tube et le profilé sans décohésion de l'échangeur puisque le serrage est permis directement par le profilé.

Claims (9)

  1. Profilé d'échangeur de chaleur, configuré pour être traversé par au moins un tube (14) de circulation d'un fluide, comprenant pour chaque tube (14) de circulation un cylindre (18) creux comprenant une surface intérieure configurée pour recevoir ledit tube (14) de circulation, le cylindre (18) présentant, en l'absence de contrainte mécanique, une section circulaire de diamètre intérieur sensiblement constant sur toute sa longueur et sensiblement égal au diamètre extérieur dudit tube (14) de circulation, caractérisé en ce que le profilé comprend une fente (16) s'étendant sur l'intégralité de la longueur du cylindre (18) et configurée pour permettre, par application d'au moins une contrainte mécanique sur le profilé, une augmentation ou une diminution du diamètre intérieur du cylindre (18) pour respectivement permettre l'insertion du tube dans le cylindre (18) ou le serrage du tube (14) par la surface intérieure du cylindre (18).
  2. Profilé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux surfaces (12a, 12b) d'appui de part et d'autre du cylindre (18) creux, configurées pour recevoir au moins un outillage (20, 22, 24) permettant l'application de ladite au moins une contrainte mécanique sur le profilé.
  3. Profilé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est fabriqué en aluminium.
  4. Profilé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est fabriqué par extrusion.
  5. Échangeur de chaleur caractérisé en ce qu'il comprend un profilé (12) selon l'une des revendications 1 à 4 et au moins un tube (14) de circulation d'un fluide, et configuré pour permettre un échange de chaleur entre le fluide circulant dans le tube (14) et le profilé (12).
  6. Échangeur de chaleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tube (14) est en acier inoxydable.
  7. Procédé de fabrication d'un échangeur (10) de chaleur selon l'une des revendications 5 ou 6 par insertion d'au moins un tube (14) de circulation d'un fluide dans un profilé (12) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes, pour chaque tube :
    - une étape d'application d'une contrainte mécanique sur le profilé (12) pour agrandir le diamètre intérieur du cylindre (18) creux du profilé,
    - une étape d'insertion du tube (14) dans le profilé (12),
    - une étape de relâchement de la contrainte mécanique sur le profilé (12) pour réduire le diamètre intérieur du cylindre (18) creux du profilé et serrer la surface intérieure du cylindre (18) creux avec une surface extérieure du tube (14).
  8. Procédé de fabrication selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend une étape finale de soudage du tube (14) et du profilé (12) sur la longueur de la fente (16) du profilé (12).
  9. Procédé de fabrication selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend une étape préliminaire d'application d'une couche métallisée sur le tube (14), et une étape finale de brasage de l'échangeur de chaleur de sorte à ce que la couche métallisée forme une brasure entre le tube (14) et le cylindre (18) creux du profilé (12).
EP23166593.6A 2022-04-04 2023-04-04 Profilé fendu pour insertion de tube de circulation de fluide et échangeur de chaleur associé Pending EP4257912A1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2203063A FR3134173B1 (fr) 2022-04-04 2022-04-04 Profilé fendu pour insertion de tube de circulation de fluide et échangeur de chaleur associé

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4257912A1 true EP4257912A1 (fr) 2023-10-11

Family

ID=81927805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23166593.6A Pending EP4257912A1 (fr) 2022-04-04 2023-04-04 Profilé fendu pour insertion de tube de circulation de fluide et échangeur de chaleur associé

Country Status (3)

Country Link
US (1) US12135171B2 (fr)
EP (1) EP4257912A1 (fr)
FR (1) FR3134173B1 (fr)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3672446A (en) * 1969-01-21 1972-06-27 Airco Inc Ambient air vaporizer
US4487256A (en) * 1980-07-10 1984-12-11 Cryomec, Inc. Cryogenic heat exchanger
US7140425B2 (en) * 2001-05-01 2006-11-28 Julian Romero-Beltran Plate-tube type heat exchanger
US20150226440A1 (en) * 2012-09-17 2015-08-13 Uponor Innovation Ab Heat-conducting plate, especially for cooling or heating a building

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2205984A (en) * 1938-02-10 1940-06-25 Bush Mfg Company Radiator
US2342117A (en) * 1941-08-07 1944-02-22 Brown Fintube Co Heat-exchanger tube
US2867417A (en) * 1954-11-18 1959-01-06 Axlander Axel Nore Alexander Heating element
US2944138A (en) * 1957-12-23 1960-07-05 Electric Heaters Inc Electric space heater and method of manufacture
JPS568238Y2 (fr) * 1976-02-14 1981-02-23
US4241727A (en) * 1978-11-06 1980-12-30 Toti Andrew J Structural assembly, method of forming same, and elongated panel structure resulting therefrom
US4624242A (en) * 1985-08-13 1986-11-25 Examplar Solar heat transfer and storage system
US4771825A (en) * 1987-01-08 1988-09-20 Chen Hung Tai Heat exchanger having replaceable extended heat exchange surfaces
JP3010181B2 (ja) * 1996-09-02 2000-02-14 ダイヤモンド電機株式会社 放熱装置の受熱部構造
US5740772A (en) * 1996-10-18 1998-04-21 Midwest Instrument Co., Inc. Oil filter cooler
US7730617B2 (en) * 2006-11-23 2010-06-08 Cpumate Inc. Method for connecting heat-dissipating body and heat pipe and structure thereof
US8499823B1 (en) * 2008-04-18 2013-08-06 One Source Twin heat transfer tubing retention panel
EP2494299B1 (fr) * 2009-10-29 2014-09-24 Universiteit Gent Procédé pour la production d'un échangeur de chaleur
US9718111B2 (en) * 2011-02-14 2017-08-01 Douglas W. Eaton One-piece fintube solar heating element
US20130063958A1 (en) * 2011-09-12 2013-03-14 Leader Trend Technology Corp. Lamp heat dissipating device, and heat dissipating assembly thereof
SG11201602334PA (en) * 2016-03-02 2017-10-30 Eco Factory Co Ltd Heating element cover component, heating element cover, radiant cooling and heating apparatus, and air conditioning system
US20210278145A1 (en) * 2020-03-04 2021-09-09 MechEnvent LLC Beverage can cooler
WO2022133488A1 (fr) * 2020-12-17 2022-06-23 Npower Llc Dissipateur thermique de système d'échappement pour augmenter l'efficacité de moteurs à combustion interne
WO2022256650A1 (fr) * 2021-06-04 2022-12-08 Blue Frontier Inc. Inserts d'ailette d'échangeur de chaleur et de masse
FR3137443B1 (fr) * 2022-07-04 2024-06-14 Liebherr Aerospace Toulouse Sas Échangeur de chaleur à tube de circulation de fluide et protection contre les micrométéorites.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3672446A (en) * 1969-01-21 1972-06-27 Airco Inc Ambient air vaporizer
US4487256A (en) * 1980-07-10 1984-12-11 Cryomec, Inc. Cryogenic heat exchanger
US7140425B2 (en) * 2001-05-01 2006-11-28 Julian Romero-Beltran Plate-tube type heat exchanger
US20150226440A1 (en) * 2012-09-17 2015-08-13 Uponor Innovation Ab Heat-conducting plate, especially for cooling or heating a building

Also Published As

Publication number Publication date
FR3134173B1 (fr) 2024-06-14
US20230375284A1 (en) 2023-11-23
US12135171B2 (en) 2024-11-05
FR3134173A1 (fr) 2023-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017013340A1 (fr) Assemblage par liaison mécanique comportant au moins une pièce en matériau composite
FR2465942A1 (fr) Raccord pour elements tubulaires
WO2008148993A2 (fr) Procede d'assemblage entre une piece en materiau metallique et une piece en materiau composite au moyen d'une fixation
EP4257912A1 (fr) Profilé fendu pour insertion de tube de circulation de fluide et échangeur de chaleur associé
FR2800147A1 (fr) Joint metallique statique et procede de fabrication
EP1376039B1 (fr) Echangeurs multitubulaires et procédé de fabrication de ces échangeurs
EP4303517B1 (fr) Échangeur de chaleur à tube de circulation de fluide et protection contre les micrométéorites
FR3079903A1 (fr) Assemblage d'etancheite metallique pour l'etancheite entre un arbre tournant et un bati fixe
EP0698194B1 (fr) Ensemble de fixation pour un tube et son procede de fabrication
WO2007023236A1 (fr) Rivet aveugle et son procede d'enlevement
FR2696534A1 (fr) Echangeur de chaleur à tubes munis d'un évasement.
FR3121204A1 (fr) Procédé de fabrication d’un échangeur de chaleur, échangeur de chaleur obtenu par un tel procédé, élément de plancher et plancher comprenant un tel échangeur de chaleur
WO2021018759A1 (fr) Élément mâle de raccord fluidique, raccord fluidique comprenant un tel élément mâle et procédé d'assemblage d'un tel élément mâle
EP3240371B1 (fr) Composant d'assemblage d'une enceinte a vide et procede de realisation du composant d'assemblage
FR2713740A1 (fr) Procédé de fixation d'une bague d'arrêt à un embout mâle d'un tuyau.
WO2024170714A1 (fr) Procédé de fabrication d'échangeur de chaleur par projection dynamique à froid et échangeur de chaleur associé
FR3013436A1 (fr) Collecteur pour echangeur de chaleur
EP1620653B1 (fr) Procede d'assemblage d'une palette a un poussoir plein et assemblage obtenu
FR2578926A1 (fr) Dispositif de serrage pour une liaison arbre et moyeu fixes par torsion
FR2807477A1 (fr) Systeme de refroidissement de pompe a vide, et procede pour sa realisation
EP0586314A1 (fr) Procédé de fabrication de pièces en alliages coulés avec zones de renforcement
FR3055565A1 (fr) Douillage en vis-a-vis pour la reparation de trous de serrage
CH508967A (fr) Procédé de fabrication d'une enceinte étanche
EP3964485A1 (fr) Insert de moule comprenant un organe de rupture thermique pour une mise en contact d'un col de bouteille ou de flacon en verre en cours de refroidissement
FR3155869A1 (fr) Procédé de montage de deux pièces l’une sur l’autre par matage sacrificiel et assemblage ainsi réalisé

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240314

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20241127