WO2009021826A1 - Echangeur de chaleur pour gaz et procede de fabrication correspondant - Google Patents

Echangeur de chaleur pour gaz et procede de fabrication correspondant Download PDF

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WO2009021826A1
WO2009021826A1 PCT/EP2008/059789 EP2008059789W WO2009021826A1 WO 2009021826 A1 WO2009021826 A1 WO 2009021826A1 EP 2008059789 W EP2008059789 W EP 2008059789W WO 2009021826 A1 WO2009021826 A1 WO 2009021826A1
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exchanger
core
extruded
housing
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Francisco Lopez Lazaro
Carlos Rodrigo Marco
Maria Teresa Catalan Contamina
Marta Ramos
Jose Ignacio Pola Gutierrez
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Valeo Termico SA
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F7/00—Elements not covered by group F28F1/00, F28F3/00 or F28F5/00
    • F28F7/02—Blocks traversed by passages for heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
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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
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1684—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits having a non-circular cross-section
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger for gas and its corresponding manufacturing method.
  • the invention is particularly applicable to the exhaust gas recirculation exchangers of an engine (Exhaust Gas Recirculation Coolers or EGRC), oil exchangers, charge air coolers or intercoolers (Charge Air Coolers or CAC), water charge air coolers and evaporators.
  • EGRC exhaust Gas Recirculation Coolers
  • CAC Charge Air Coolers
  • the two media which 'exchange heat are separated by a wall.
  • the heat exchanger itself may have different configurations: for example, it may consist of a casing within which is arranged a series of parallel ducts for the passage of gases, the refrigerant passing through the casing, outwards to the ducts; in another embodiment, the exchanger consists of a series of parallel plates which constitute the heat exchange surfaces, so that the exhaust gases and the refrigerant circulate between two plates in alternating layers.
  • connection between the conduits and the housing can be of different types.
  • the ducts are fixed by their ends between two support plates coupled in each end of the casing, the two support plates having a plurality of orifices for placement of the respective conduits. Said support plates are in turn attached to connection means with the recycling line.
  • connection means may consist of a V-shaped connection or of a peripheral connection flange or flange, depending on the design of the recycling pipe where the exchanger is mounted.
  • the support plate is integrated in one piece, the connection means forming a single connection flange.
  • the connection means may also consist of a gas reservoir disposed in one or both ends of the housing.
  • the components of the heat exchanger are made of aluminum alloy or stainless steel and obtained by a stamping process, then they are soldered in a controlled atmosphere oven (Controlled Atmosphère Brazing or CAB).
  • CAB Controlled Atmosphère Brazing
  • these components are composed of a layer having a high thickness and a high melting point, called core, and upper and lower layers having a low thickness and a low melting point, called plated. All the components in contact are introduced into the furnace whose temperature is increased to melt the layers of veneers and solder 1 exchanger.
  • the components are obtained by a process other than embossing, it is not possible to obtain the internal composition of the core and the cladding. In this case, the fact of not having clad melt makes it impossible 'furnace brazing the various components.
  • the aluminum heat exchangers are baked using at least one veneer component.
  • the object of the gas heat exchanger of the present invention is to overcome the disadvantages of the exchangers known in the art by providing a heat exchanger manufactured using of extruded aluminum components brazed in a controlled atmosphere furnace.
  • the gas heat exchanger is of the type which comprises a metal core which includes a set of parallel ducts, made from at least one extruded profile, for the purpose of the invention.
  • gas circulation with a de- heat exchange with a refrigerating fluid and is characterized in that the at least one extruded profile includes connection means for being connected to one another and / or with other extruded components of the exchanger, such as a casing which houses the core, at least one gas tank or connection means with the recycling circuit, the connection of the various components being carried out by a soldering process in a controlled atmosphere furnace .
  • the core comprises a single closed extruded profile.
  • the core comprises two extruded profiles interconnected by the connecting means.
  • connection means comprise a first zone provided with an interlocking element and a second zone provided with a space intended to receive a filling material for brazing in a controlled atmosphere oven.
  • the interlocking element is of the clip type.
  • the space intended to receive the filling material has a dimension of between 0.10 and 0.15 mm. These spaces are produced during the assembly process of the various extruded components and are further required to assemble all these components.
  • the filler is an aluminum alloy having a low melting point.
  • the core can be housed inside a housing made from at least one extruded profile, and connected to the refrigerant circuit.
  • the core and the casing are connected by at least two central extrusion ribs of short length, intended to maintain a certain distance between the core and the casing.
  • the core, the casing and the central extrusion ribs are integrated in one extruded part.
  • the core and the casing are two independent extruded plates interconnected by the central extrusion ribs provided with connecting means. Said central ribs are used for connection by soldering if it was necessary, as well as guiding between the housing and the core.
  • the position of at least one of the central ribs substantially coincides with the center of an intake or outlet pipe of the refrigeration fluid disposed in the housing.
  • the position of at least one of the central ribs is offset relative to the center of an intake or outlet pipe of the refrigeration fluid disposed in the housing.
  • the extruded profile of the core comprises a plurality of fins that emerge from a side wall of the profile and extend towards the opposite side wall of the profile,
  • the walls of the fins may be smooth, or the fins may include along their perimeter a series of protuberances of short length.
  • the protuberances may extend perpendicularly to the perimeter of the fins, or may extend in a direction inclined towards the perimeter of the fins.
  • the manufacturing method applied to the heat exchanger of the invention is characterized in that it consists in carrying out the following steps: a) obtaining a metal core that includes a set of parallel conduits, made from at least one extruded profile; b) extruding other components of the exchanger such as a casing which houses the core, at least one gas tank and connection means with the recycling circuit; c) assembling the extruded components; d) apply the filler in the spaces provided; and e ⁇ brazing in a controlled atmosphere furnace.
  • CAB controlled atmosphere furnace brazing
  • CAB brazing processes are suitable for the manufacture of heat exchangers manufactured by extrusion.
  • Figure 1 is an exploded perspective view of a heat exchanger manufactured with extruded components according to the invention
  • Figure 2 is a cross section of a core made with two extruded profiles coupled together, showing the connecting means before applying the filler
  • Figure 3 is an enlarged view of the connecting means of one of the extruded profiles, according to Figure 2, showing the space for receiving the filling material
  • Figure 4 is an enlarged view of the connecting means of one of the extruded profiles, according to Figure 3, showing the filling material
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a heat exchanger manufactured with extruded components according to the invention
  • Figure 2 is a cross section of a core made with two extruded profiles coupled together, showing the connecting means before applying the filler
  • Figure 3 is an enlarged view of the connecting means of one of the extruded profiles, according to Figure 2, showing the space for receiving the filling material
  • Figure 4 is an enlarged view of the connecting means of one of the extruded profiles, according to Figure 3, showing the filling
  • FIG. 5 is an enlarged view of the connection means with the two coupled extruded profiles, according to FIG. 2, and with the applied filler, in preparation for brazing in a controlled atmosphere furnace;
  • Figure 6 is a perspective view of the heat exchanger showing the core provided with the central extrusion ribs prior to insertion into the housing;
  • FIG. 7 is a perspective and exploded view of the heat exchanger of FIG.
  • Figure 8 is a cross-section of a core manufactured with a single extruded profile and integrated with a housing forming a single extruded part, according to one embodiment of the invention
  • Figure 9 is a cross section of a core made with two sections coupled together, the fins include straight protuberances, according to one embodiment of the invention
  • Figure 10 is an enlarged detail of a fin provided with straight protuberances, according to Figure 9
  • Figure 11 is a cross-section of a core made with two mutually coupled sections, the fins of which include inclined protuberances, according to another embodiment of the invention
  • Figure 12 is an enlarged detail of a fin provided with inclined protuberances, according to Figure 11
  • Fig. 13 is an enlarged view of the fins which reach the opposite wall according to Figs. 2, 9 and 11, as well as an enlarged view of the area of connection of a fin with said opposite wall.
  • the gas heat exchanger 1 comprises a metal core 2 which comprises a set of parallel ducts, made from at least one extruded profile, intended for the circulation of gas with a heat exchange. with a refrigeration fluid.
  • the exchanger 1 is of the U-shaped type, that is to say that the inlet and the outlet of the gases to be refrigerated are arranged close to each other. in the same open end 3 of the set of parallel conduits, the opposite end 4 being closed, and defining a path and a return path.
  • the open end 3 is fixed to a connection element 5 with the recycling circuit, which has a peripheral rim intended to be coupled to a housing 6; while the closed end 4 is connected to a gas tank 7.
  • the housing 6 can be made from at least one extruded profile, and is further connected to the refrigerant circuit by means of intake manifolds 8 and outlet 9 of the refrigeration fluid.
  • the connection element 5 can also be manufactured by extrusion.
  • the at least one extruded section 2 includes connecting means 10, 11, 12 intended to be assembled together and with other components of the exchanger, such as the casing 6, the gas tank 7 and the element connection 5 with the recycling circuit.
  • the connection of these components is achieved by means of a brazing process in a controlled atmosphere oven, as will be explained later.
  • the core 2 can be made by means of a closed single extruded profile, as can be seen in the figure
  • the core 2 and the casing 6 are connected by two central ribs of extrusion 11 of short length, intended to maintain a certain distance between the two components, through which the refrigeration fluid will flow.
  • the core 2 and the housing 6 can be integrated in the same extruded part with the central ribs extrusion, as can be seen in Figure 8, thereby reducing the number of components.
  • the core 2 and the housing 6 may be two independent extruded parts interconnected by the central extrusion ribs 11, as can be seen in Figures 2, 9 and 11.
  • the central ribs 11 are provided with a clip-type socket (not shown) to facilitate assembly and final positioning with the casing 6 .
  • the position of the central ribs 11 may substantially coincide with the center of the intake manifolds 8 and outlet 9 of refrigeration fluid disposed in the housing 6, to thereby obtain a homogeneous distribution of the refrigerant fluid in the two halves of the housing 6; or said central ribs 11 may be offset with respect to said tubings 8 and 9 to obtain a different distribution.
  • the connecting means 10 of the extruded section 2 comprises a first zone provided with an interlocking element 10a, which in this example is of the clip type, and a second zone provided with a space 10b intended receiving a filler 12 for brazing in a controlled atmosphere furnace (CAB).
  • CAB controlled atmosphere furnace
  • the space for receiving the filling material has a size between 0.10 and 0.15 mm.
  • the filler is an aluminum alloy having a low melting point.
  • FIG. 3 shows the corresponding connection means at one end of one of the two extruded profiles 2, which include the space 10b before receiving the filler;
  • Figure 4 shows the filler material when applied;
  • FIG. 5 shows the filler applied and the connection of the two extruded profiles by clip-type engagement 10a, the core 2 being at this stage ready for brazing in the controlled atmosphere furnace.
  • FIG. 7 shows the application of filling material cords 12 to different zones of the exchanger, such as the zone of connection of the central extrusion ribs 11 with the casing 6, the connection zone of the ends of the core 2 with the connection element 5 and with the gas tank 7,
  • the extruded profile of the core 2 comprises a plurality of fins 13, which preferably emerge from a side wall of the profile 2 and extend towards the opposite side wall of the profile 2, as can be seen in FIGS. 2 and 9 to 13,
  • the walls of the fins 13 may be smooth, or the fins 13 may include along their perimeter a series of protuberances 14 of small length which can significantly increase the heat exchange. In the latter case, the extreme fins 13 of the profile 2 do not include protuberances since they constitute the walls of the same profile 2, where are arranged the connection means 10 of the two half-parts of the profile 2.
  • These protuberances 14 may extend perpendicular to the perimeter of the fins 13, in the form of teeth, as can be seen in FIGS.
  • the protuberances 14 can extend in a direction inclined towards the perimeter of the fins 13, increasing the area of contact with the gas, as can be seen In FIGS. 11 and 12, this inclined arrangement of the protuberances makes it possible to create a small turbulence in the gas flow, which, with the increase of the contact surface, considerably improves the thermal efficiency.
  • At least one fin 13 reaches the opposite wall of the section 2 creating two separate circuits respectively corresponding to the forward path and the return path, as can be seen in FIG. Figures 2, 9, 11 and 13.

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Abstract

L'échangeur de chaleur pour gaz comprend un noyau métallique (2) qui inclut un ensemble de conduits parallèles, fabriqué à partir d'au moins un profilé extrudé (2), destiné à la circulation des gaz avec un échange thermique avec un fluide de réfrigération. Il se caractérise par le fait que l'au moins un profilé extrudé (2) inclut des moyens de raccordement (10, 11, 12) destinés à être raccordés entre eux et/ou avec d'autres composants extrudés de l'échangeur, tels qu'un carter (6) qui abrite le noyau (2), au moins un réservoir à gaz (7) ou des moyens de connexion (5) avec le circuit de recyclage, le raccordement des différents composants étant réalisé par un processus de brasage dans un four à atmosphère régulée.

Description

ECHAWGEUR DE CHALEUR POUR GAZ ET PROCEDE DE FABRICATION
CORRESPONDANT
La présente invention concerne un échangeur de chaleur pour gaz et son procédé de fabrication correspondant.
L'invention s'applique particulièrement aux échangeurs de recyclage des gaz d'échappement d'un moteur (Exhaust Gas Recirculation Coolers ou EGRC) , échangeurs à huile, refroidisseurs de l'air de suralimentation ou intercoolers (Charge Air Coolers ou CAC) , refroidisseurs de l'air de suralimentation à eau et évaporateurs .
ANTECEDENTS DE L'INVENTION
Dans certains échangeurs de chaleur destinés au refroidissement de gaz, par exemple ceux utilisés dans les systèmes de recyclage des gaz d'échappement vers l'admission d'un moteur à explosion, les deux milieux qui' échangent la chaleur sont séparés par une paroi.
L ' échangeur de chaleur proprement dit . peut avoir différentes configurations : par exemple, il peut consister en un carter à 1 ' intérieur duquel est agencée une série de conduits parallèles pour le passage des gaz, le réfrigérant passant à travers le carter, vers l'extérieur jusqu'aux conduits ; dans une autre réalisation, 1 ' échangeur consiste en une série de plaques parallèles qui constituent les surfaces d'échange de chaleur, de telle sorte que les gaz d'échappement et le réfrigérant circulent entre deux plaques, en couches alternées.
Dans le cas des échangeurs de chaleur à faisceau de conducteurs, le raccordement entre les conduits et le carter peut être de différents types. Généralement, les conduits sont fixés par leurs extrémités entre deux plaques de support accouplées dans chaque extrémité du carter, les deux plaques de support présentant une pluralité d'orifices .pour le placement des conduits respectifs. Lesdites plaques de support sont fixées à leur tour à des moyens de connexion avec la conduite de recyclage.
Lesdits moyens de connexion peuvent consister en une connexion en V ou bien en un rebord périphérique de connexion ou bride, en fonction de la conception de la conduite de recyclage où est monté l'échangeur. Dans certains cas, la plaque de support est intégrée en une seule pièce, les moyens de connexion formant une bride de connexion unique. Les moyens de connexion peuvent aussi consister en un réservoir à gaz disposé dans l'une ou dans les deux extrémités du carter..
Dans le cas des échangeurs à conduits parallèles comme dans celui des échangeurs à plaques empilées, tous les composants sont métalliques, si bien qu'ils sont assemblés par des moyens mécaniques puis brasés au four ou soudés au laser ou à l'arc pour assurer le niveau approprié d'étanchéité nécessaire requis pour leur fonctionnement .
En conséquence, le procédé de fabrication est complexe et très coûteux en raison du nombre élevé de raccordements à réaliser par brasage au four, ou par soudage au laser ou à l'arc.
Généralement, les composants de l'échangeur de chaleur sont fabriqués en alliage d'aluminium ou acier inoxydable et obtenus par un procédé d'estampage, puis ils sont raccordés par brasage dans un four à atmosphère régulée {Controlled Atmosphère Brazing ou CAB) . Quand ils sont fabriqués en aluminium, ces composants sont composés d'une couche présentant une grande épaisseur et un point de fusion élevé, appelée âme, et de couches supérieure et inférieure présentant une faible épaisseur et un point de fusion bas, appelées plaqués . Tous les composants en contact sont introduits à 1 ' intérieur du four dont on augmente la température pour faire fondre les couches de plaqués et braser ainsi 1 ' échangeur .
Si les composants sont obtenus par un procédé autre que l'estampage, il n'est pas possible d'obtenir la composition interne de l'âme et des plaqués. Dans ce cas, le fait de ne pas avoir de plaqués à faire fondre rend impossible ' le brasage au four des différents composants .
A l'heure actuelle, les échangeurs de chaleur en aluminium sont brasés au four en utilisant au moins un composant de plaqué.
Cependant, il existe des cas où il est possible de souder des composants de 1 ' échangeur réalisés avec des procédés autres que l'estampage. Afin d'augmenter l'efficacité du transfert de chaleur, on utilise des formes complexes, introduisant dans les échangeurs des composants extrudés, comme par exemple les conduits parallèles et/ou le carter.
Un autre cas particulier est celui des condenseurs dans lesquels les composants de plaqués sont minimisés. Cependant, le processus d'extrusion ne - peut pas introduire de matériaux de plaqués, et il est alors nécessaire d'avoir un ou plusieurs composants de plaqués en contact avec la partie extrudée . Dans le cas des condenseurs, les ailettes doivent être revêtues pour leur soudage ultérieur au four.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
L'objet de 1 ' échangeur de chaleur pour gaz - de la présente invention est de remédier aux inconvénients que présentent les échangeurs connus dans l'art, en fournissant un échangeur de chaleur fabriqué au moyen de composants extrudés en aluminium et brasé dans un four à atmosphère régulée.
L'échangeur de chaleur pour gaz, objet de la présente invention, est du type qui comprend un noyau métallique qui inclut un ensemble de conduits parallèles, fabriqué à partir d'au moins un profilé extrudé, destiné à la . circulation des gaz avec un échange de- chaleur avec un' fluide de réfrigération, et est caractérisé par le fait que l'au moins un profilé extrudé inclut des moyens de raccordement destinés à être assemblés entre eux et/ou avec d'autres composants extrudés de l'échangeur, tels qu'un carter qui abrite le noyau, au moins un réservoir à gaz ou des moyens de connexion avec le circuit de recyclage, le raccordement des différents composants étant réalisé par un processus de brasage dans un four à atmosphère régulée.
De cette façon, il est possible d'obtenir un échangeur de chaleur fabriqué à partir de profilés d'aluminium extrudé, réduisant ainsi le nombre de points de raccordement, et pouvant être raccordé par un processus de brasage dans un four à atmosphère régulée, réduisant ainsi le temps et les coûts de fabrication.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le noyau comprend un profilé extrudé fermé unique.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le noyau comprend deux profilés extrudés raccordés entre eux par les moyens de raccordement.
Avantageusement, les moyens de raccordement comprennent une première zone pourvue d'un élément d'emboîtement et une seconde zone pourvue d'un espace destiné à recevoir une matière de remplissage pour réaliser le brasage dans un four à atmosphère régulée. De préférence, l'élément d'emboîtement est du type clip.
Avantageusement, l'espace destiné à recevoir la matière de remplissage a une dimension comprise entre 0,10 et 0,15 mm. Ces espaces sont produits durant le processus d'assemblage des différents composants extrudés et sont en outre nécessaires pour assembler tous ces composants .
De préférence, la matière de remplissage est un alliage d'aluminium présentant un point de fusion bas.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le noyau peut être logé à l'intérieur d'un carter fabriqué à partir d'au moins un profilé extrudé, et connecté au circuit du fluide de réfrigération.
Avantageusement, le noyau et le carter sont reliés par au moins deux nervures centrales d'extrusion de faible longueur, destinées à maintenir une certaine distance entre le noyau et le carter.
De préférence, le noyau, le carter et les nervures centrales d'extrusion sont intégrés en une seule pièce extrudée .
Optionnellement , le noyau et le carter sont deux plaques extrudées indépendantes raccordées entre elles par les nervures centrales d'extrusion pourvues de moyens de raccordement. Leεdites nervures centrales servent au raccordement par brasage si celui-ci était nécessaire, ainsi qu'au guidage entre le carter et le noyau .
De préférence, la position d'au moins l'une des nervures centrales coïncide sensiblement avec le centre d'une tubulure d'admission ou de sortie du fluide de réfrigération disposée dans le carter. Optionnellement, la position d'au moins l'une des nervures centrales est décalée par rapport au centre d'une tubulure d'admission ou de sortie du fluide de réfrigération disposée dans le carter.
Avantageusement, le profilé extrudé du noyau comprend une pluralité d'ailettes qui émergent d'une paroi latérale du profilé et s ' étendent vers la paroi latérale opposée du profilé,
Optionnellement, les parois des ailettes peuvent être lisses, ou bien les ailettes peuvent inclure le long de leur périmètre une série de protubérances de faible longueur.
Optionnellement aussi, les protubérances peuvent s'étendre perpendiculairement au périmètre des ailettes, ou bien peuvent s'étendre dans un sens incliné vers le périmètre des ailettes.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, dans le cas d'un échangeur de chaleur du type en forme de "U" dans lequel l'admission et la sortie du fluide à réfrigérer sont disposées l'une à proximité de l'autre dans une même extrémité ouverte de l'ensemble de conduits parallèles, l'extrémité opposée étant fermée, et définissant un chemin aller et un chemin retour, au moins une ailette atteint la paroi opposée du profilé créant deux circuits séparés correspondant respectivement au chemin aller et au chemin retour.
Conformément à un autre aspect de l'invention, le procédé de fabrication appliqué à l ' échangeur de chaleur de l'invention est caractérisé par le fait qu'il consiste à réaliser les étapes suivantes : a) obtenir un noyau métallique qui inclut un ensemble de conduits parallèles, fabriqué à partir d'au moins un profilé extrudé ; b) obtenir par extrusion d'autres composants de 1 ' échangeur tels qu'un carter qui abrite le noyau, au moins un réservoir à gaz et des moyens de connexion avec le circuit de recyclage ; c) assembler les composants extrudés ; d) appliquer la matière de remplissage dans les espaces prévus ; et e} réaliser le brasage dans un four à atmosphère régulée.
Un avantage important de l'obtention d'un noyau fabriqué avec un profilé d'aluminium extrudé, en comparaison avec d'autres échangeurs de chaleur en aluminium connus, est que l'épaisseur des ailettes et des parois peut être modifiée facilement pour chaque application, garantissant la satisfaction des impératifs de corrosion dans chaque cas.
D'autres avantages du procédé d' extrusion dans les échangeurs EGR ou CAC sont : - la simplification de la conception conformant des formes complexes dans les composants . la réduction du nombre de pièces, la simplification du processus d'assemblage, la réduction du coût global.
Ainsi, les processus de brasage au four à atmosphère régulée (CAB) présentent les avantages suivants :
Un plus grand nombre de raccordements simultanés . - Un faible coût des investissements moyens,
- Une plus grande capacité et une plus grande souplesse . En conséquence, les processus de brasage CAB conviennent à la fabrication d'échangeurs de chaleur fabriqués par extrusion.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Afin de faciliter la description de ce qui a été exposé ci-dessus, nous joignons des dessins dans lesquels, schématiquement et à titre d'exemple non limitatif uniquement, nous représentons au moins un cas pratique de réalisation de 1 ' échangeur de chaleur pour gaz de l'invention, dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective et éclatée d'un échangeur de chaleur fabriqué avec des composants extrudés selon l'invention ; la figure 2 est une coupe transversale d'un noyau fabriqué avec deux profilés extrudés accouplés entre eux, montrant les moyens de raccordement avant d'appliquer la matière de remplissage ; la figure 3 est une vue agrandie des moyens de raccordement de l'un des profilés extrudés, selon la figure 2, montrant 1 ' espace destiné à recevoir la matière de remplissage ; la figure 4 est une vue agrandie des moyens de raccordement de l'un des profilés extrudés, selon la figure 3, montrant la matière de remplissage ; la figure 5 est une vue agrandie des moyens de raccordement avec les deux profilés extrudés accouplés, selon la figure 2, et avec la matière de remplissage appliquée, en préparation au brasage dans un four à atmosphère régulée ; la figure 6 est une vue en perspective de 1 ' échangeur de chaleur montrant le noyau pourvu des nervures centrales d' extrusion avant son introduction dans le carter ; la figure 7 est une vue en perspective et éclatée de 1 ' échangeur de chaleur de la figure 1, qui montre sσhématiquement les cordons de matière de remplissage qui doivent être appliqués sur les différents composants extrudés avant leur brasage dans un four à atmosphère régulée ; la figure 8 est une coupe transversale d'un noyau fabriqué avec un profilé extrudé unique et intégré avec un carter formant une pièce unique extrudée, selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 9 est une coupe transversale d'un noyau fabriqué avec deux profilés accouplés entre eux, dont les ailettes incluent des protubérances droites, selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 10 est un détail agrandi d'une ailette pourvue de protubérances droites , selon la figure 9 ; la figure 11 est une coupe transversale d'un noyau fabriqué avec deux profilés accouplés entre eux, dont les ailettes incluent des protubérances inclinées, selon un autre mode de réalisation de 1 ' invention ; la figure 12 est un détail agrandi d'une ailette pourvue de protubérances inclinées, selon la figure 11 ; et la figure 13 est une vue agrandie des ailettes qui atteignent la paroi opposée selon les figures 2, 9 et 11, ainsi qu'une vue agrandie de la zone de raccordement d'une ailette avec ladite paroi opposée.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION PREFERES
Relativement aux figures 1 à 7, 1 ' échangeur de chaleur 1 pour gaz comprend un noyau métallique 2 qui comporte un ensemble de conduits parallèles, fabriqué à partir d'au moins un profilé extrudé, destiné à la circulation de gaz avec un échange de chaleur avec un fluide de réfrigération .
Dans le mode de réalisation illustré, 1 ' échangeur 1 est du type en forme de "U", c'est-à-dire que l'admission et la sortie des gaz à réfrigérer sont disposées à proximité l'une de l'autre dans une même extrémité ouverte 3 de l'ensemble de conduits parallèles, l'extrémité opposée 4 étant fermée, et définissant un chemin aller et un chemin retour. L'extrémité ouverte 3 est fixée à un élément de connexion 5 avec le circuit de recyclage, lequel présente un rebord périphérique destiné à être accouplé à un carter 6 ; tandis que l'extrémité fermée 4 est raccordée à un réservoir à gaz 7.
Le carter 6 peut être fabriqué à partir d'au moins un profilé extrudé, et il est de plus connecté au circuit du fluide de réfrigération au moyen de tubulures d'admission 8 et de sortie 9 du fluide de réfrigération. L'élément de connexion 5 peut aussi être fabriqué par extrusion.
L ' au moins un profilé extrudé 2 inclut des moyens de raccordement 10, 11, 12 destinés à être assemblés entre eux et avec d'autres composants de l'échangeur, tels que le carter 6, le réservoir à gaz 7 et l'élément de connexion 5 avec le circuit de recyclage. Le raccordement de ces composants est réalisé au moyen d'un processus de brasage dans un four à atmosphère régulée, comme on l'expliquera plus loin.
Le noyau 2 peut être fabriqué au moyen d'un profilé extrudé unique fermé, comme on peut le voir à la figure
8, ou il peut comprendre deux profilés extrudés raccordés entre eux par les moyens de raccordement 10 comme on peut le voir aux figures 2, 9 et 11 , Ces deux profilés extrudés s'emboîtent parfaitement et peuvent être identiques ou non.
Le noyau 2 et le carter 6 sont reliés par deux nervures centrales d' extrusion 11 de faible longueur, destinées à maintenir une certaine distance entre les deux composants, par où s'écoulera le fluide de réfrigération .
Le noyau 2 et le carter 6 peuvent être intégrés dans une même pièce extrudée avec les nervures centrales d'extrusion, comme on peut le voir à la figure 8, réduisant ainsi le nombre de composants.
En variante, le noyau 2 et le carter 6 peuvent être deux pièces extrudées indépendantes raccordées entre elles par les nervures centrales d'extrusion 11, comme on peut le voir aux figures 2, 9 et 11. A la figure 6, on peut aussi voir le noyau 2 pourvu desdites nervures centrales 11 avant son introduction dans le carter 6. Dans ce cas, les nervures centrales 11 sont pourvues d'un emboîtement de type clip {non représenté) pour faciliter l'assemblage et le positionnement final avec le carter 6.
La position des nervures centrales 11 peut sensiblement coïncider avec le centre des tubulures d'admission 8 et de sortie 9 du fluide de réfrigération disposées dans le carter 6, pour obtenir ainsi une distribution homogène du fluide de réfrigération dans les deux moitiés du carter 6 ; ou bien lesdites nervures centrales 11 peuvent être décalées par rapport auxdites tubulures 8 et 9 pour obtenir une distribution différente .
Relativement aux figures 2 à 5, les moyens de raccordement 10 du profilé extrudé 2 comprennent une première zone pourvue d'un élément d'emboîtement 10a, qui dans cet exemple est du type clip, et une seconde zone pourvue d'un espace 10b destiné à recevoir une matière de remplissage 12 pour réaliser le brasage dans un four à atmosphère régulée (CAB) .
L'espace destiné à recevoir la matière de remplissage présente une dimension comprise entre 0,10 et 0,15 mm. La matière de remplissage est un alliage d'aluminium présentant un point de fusion bas .
La figure 3 montre les moyens de raccordement correspondants à une extrémité de l'un des deux profilés extrudés 2, lesquels incluent l'espace 10b avant de recevoir la matière de remplissage ; la figure 4 montre la matière de remplissage une fois appliquée ; et la figure 5 montre la matière de remplissage appliquée et le raccordement des deux profilés extrudés par l'emboîtement de type clip 10a, le noyau 2 étant à ce stade prêt à être brasé dans le four à atmosphère régulée .
On peut voir à la figure 7 l'application des cordons de matière de remplissage 12 sur différentes zones de l'échangeur, telles que la zone de raccordement des nervures centrales d'extrusion 11 avec le carter 6, la zone de raccordement des extrémités du noyau 2 avec l'élément de connexion 5 et avec le réservoir à gaz 7,
D'autre part, le profilé extrudé du noyau 2 comprend une pluralité d'ailettes 13, qui de préférence émergent d'une paroi latérale du profilé 2 et s'étendent vers la paroi latérale opposée du profilé 2, comme on le peut le constater aux figures 2 et 9 à 13,
Les parois des ailettes 13 peuvent être lisses, ou bien les ailettes 13 peuvent inclure le long de leur périmètre une série de protubérances 14 de petite longueur qui permettent d'augmenter considérablement l'échange de chaleur. Dans ce dernier cas, les ailettes 13 extrêmes du profilé 2 n'incluent pas de protubérances étant donné qu'elles constituent les parois du profilé même 2, où sont disposés les moyens de raccordement 10 des deux demi-parties du profilé 2.
Ces protubérances 14 peuvent s'étendre perpendiculairement au périmètre des ailettes 13, sous forme de dents, comme on peut le voir aux figures 9 et
10, Selon un autre mode de réalisation, les protubérances 14 peuvent s'étendre dans un sens incliné vers le périmètre des ailettes 13, augmentant la surface de contact avec le gaz, comme on peut le voir aux figures 11 et 12. Cette disposition inclinée des protubérances permet de créer une petite turbulence dans le flux de gaz, ce qui, avec l'augmentation de la surface de contact, permet d'améliorer considérablement le rendement thermique.
Dans le cas d'un échangeur de chaleur du type en forme de "U", au moins une ailette 13 atteint la paroi opposée du profilé 2 créant deux circuits séparés correspondant respectivement au chemin aller et au chemin retour, comme on peut le voir aux figures 2, 9, 11 et 13.

Claims

REVENDICATIONS
1. Echangeur de chaleur (1) pour gaz, lequel comprend un noyau métallique (2) qui inclut un ensemble de conduits parallèles, fabriqué à partir d'au moins un profilé extrudé (2), destiné à la circulation des gaz avec un échange thermique avec un fluide de réfrigération, caractérisé par le fait que 1 ' au moins un profilé extrudé (2) inclut des moyens de raccordement (10,11,12) destinés à être raccordés entre eux et/ou avec d'autres composants extrudés de l' echangeur , tels qu'un carter (6) qui abrite le noyau (2), au moins un réservoir à gaz (7) ou des moyens de connexion (5) avec le circuit de recyclage, le raccordement des différents composants étant réalisé par un processus de brasage dans un four à atmosphère régulée.
2. Echangeur (1} selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le noyau (2) comprend un profilé extrudé fermé unique.
3. Echangeur (1) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le noyau comprend (2) deux profilés extrudés raccordés entre eux par les moyens de raccordement (10,12) .
4. Echangeur (1) selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens de raccordement (10) comprennent une première zone pourvue d'un élément d'emboîtement (10a) et une seconde zone pourvue d'un espace (10b) destiné à recevoir une matière de remplissage (12) pour réaliser le brasage dans un four à atmosphère régulée .
5. Echangeur (1) selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'élément d'emboîtement (10a) est du type clip.
6. Echangeur (1) selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'espace (10b) destiné à recevoir la matière de remplissage (12) a une dimension comprise entre 0,10 et 0,15 mm.
7. Echangeur (1} selon la revendication 4, caractérisé par le fait que . la matière de remplissage (12) est un alliage d'aluminium présentant un point de fusion bas .
8. Echangeur (1) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le noyau (2) peut "être logé à l'intérieur d'un carter (6) fabriqué à partir d'au moins un profilé extrudé, et connecté au circuit du fluide de réfrigération.
9. Echangeur (1) selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le noyau (2} et le carter (6) sont reliés par au moins deux nervures centrales d'extrusion (11) de faible longueur, destinées à maintenir une certaine distance entre le noyau (2) et le carter ( 6) .
10. Echangeur (1) selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le noyau (2), le carter (6) et les nervures centrales d'extrusion (11) sont intégrés en une seule pièce extrudée.
11. Echangeur (1) selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le noyau (2) et le carter
(6) sont deux plaques extrudées indépendantes raccordées entre elles par les nervures centrales d'extrusion (11) pourvues de moyens de raccordement.
12. Echangeur (1) selon la revendication 10 ou 11, caractérisé par le fait que la position d'au moins l'une des nervures centrales (11) coïncide sensiblement avec le centre d'une tubulure d'admission (8) ou de sortie (9) du fluide de réfrigération disposée dans le carter (6) .
13. Echangeur (1) selon la revendication 10 ou 11, caractérisé par le fait que la position d'au moins l'une des nervures centrales (11) est décalée par rapport au centre d'un tubulure d'admission (8} ou de sortie (9} du fluide de réfrigération disposée dans le carter (6) .
14. Echangeur (1) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le profilé du noyau (2) comprend une pluralité d'ailettes (13) qui émergent d'une paroi latérale du profilé (2) et s'étendent vers la paroi latérale opposée du profilé (2) .
15. Echangeur (1) selon la revendication 14, caractérisé par le fait que les parois des ailettes
(13) sont lisses.
16. Echangeur (1) selon la revendication 14, caractérisé par le fait que les ailettes (13) incluent le long de leur périmètre une série de protubérances
(14) de faible longueur.
17. Echangeur (1) selon la revendication 16, caractérisé par le fait que les - protubérances (14) s ' étendent perpendiculairement au périmètre des ailettes (13) .
18. Echangeur (1) selon la revendication 16, caractérisé par le fait que les protubérances (14) s ' étendent dans un sens incliné vers le périmètre des ailettes (13} .
19. Echangeur (1) selon l'une des revendications 14 à 18, du type en forme de "U" dans lequel l'admission et la sortie du fluide à réfrigérer sont disposées l'une à proximité de l'autre dans une même extrémité ouverte (3) de l'ensemble de conduits parallèles, l'extrémité opposée (4) étant fermée, définissant un chemin aller et un chemin retour, caractérisé par le fait qu'au moins une ailette (13) atteint la paroi. opposée du profilé (2) créant deux circuits séparés correspondant respectivement au chemin aller et au chemin retour.
20. Procédé de fabrication appliqué à 1 ' échangeur de chaleur (1) de l'invention, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à réaliser les étapes suivantes :
a) obtenir un noyau métallique (2) qui inclut un ensemble de conduits parallèles, fabriqué à partir d'au moins un profilé extrudé (2) ; b) obtenir par extrusion d'autres composants de 1 ' échangeur tels qu'un carter (6) qui abrite le noyau (2), au moins un réservoir à gaz (7) ou dés moyens de connexion (5) avec le circuit de recyclage ; c) assembler les composants extrudés ; d appliquer la matière de remplissage (12) dans les espaces prévus ; et e) réaliser le brasage dans un four à atmosphère régulée .
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