WO2013113700A1 - Tube d'échangeur thermique, échangeur thermique et procédé d'obtention correspondant - Google Patents

Tube d'échangeur thermique, échangeur thermique et procédé d'obtention correspondant Download PDF

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WO2013113700A1
WO2013113700A1 PCT/EP2013/051691 EP2013051691W WO2013113700A1 WO 2013113700 A1 WO2013113700 A1 WO 2013113700A1 EP 2013051691 W EP2013051691 W EP 2013051691W WO 2013113700 A1 WO2013113700 A1 WO 2013113700A1
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WO
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heat exchanger
tube
projection
wall
metal strip
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PCT/EP2013/051691
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Christian Riondet
Jean-Marc Lesueur
Kevin Gahon
Romain DEHAINE
Damien Burgaud
Yann Pichenot
Xavier Marchadier
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/02—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
    • B21D53/06—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers of metal tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
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    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
    • F28D1/0391—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits a single plate being bent to form one or more conduits
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    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/022—Tubular elements of cross-section which is non-circular with multiple channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49391—Tube making or reforming

Definitions

  • the invention relates to a method for obtaining a heat exchanger tube, in particular for motor vehicles, a heat exchanger tube and a heat exchanger comprising a bundle of such heat exchanger tubes.
  • the heat exchangers comprise a bundle of parallel heat exchanger tubes and two manifolds having orifices in which are connected the corresponding ends of the heat exchanger tubes, by brazing.
  • the collectors are respectively provided with an inlet and an outlet for a fluid, for example a cooling fluid, passing through the heat exchanger.
  • the fluid therefore enters the heat exchanger tubes via the collectors.
  • heat exchanger tubes are obtained from a metal foil coil which, as a result of its unwinding, is progressively shaped to the desired cross section by specific folding tools. After folding, the longitudinal edges of the sheet are joined to create one or more housings in the heat exchanger tube. The heat exchanger tube can then be cut to the desired length, in sections corresponding to the final heat exchanger tubes.
  • the tubes may for example have a cross section in "B", with two large substantially plane parallel faces connected by two small curved faces.
  • a parameter to take into account when sizing the heat exchanger tubes is the mechanical stress in service.
  • the heat exchanger tubes are subjected in particular to the pressure of the circuit of which they are part.
  • One solution for increasing the mechanical strength of the heat exchanger tube is to form a spacer between the two large parallel faces.
  • the metal strip can be folded on itself by joining two opposite edges to form an internal partition.
  • the internal partition separates the tube into two fluid circulation channels.
  • the internal partition abuts on a flat face facing the two channels.
  • Another parameter to take into account when sizing tubes is the efficiency of the desired heat exchange.
  • an inner interlayer inside the tubes.
  • This inner interlayer for example of undulating shape, disrupts the flow of fluid in the tubes by increasing the exchange surface.
  • This inner spacer is also used to modify the internal pressure of the tubes. For arranging the inner spacer in the heat exchanger tube, it is possible, for example, to leave a gap between the internal wall and the facing flat face. The inner spacer thus travels the two channels of the tube.
  • the manufacturer may wish to use two internal dividers, that is one per circulation channel, or not to use an internal spacer.
  • the gap between the internal wall and the facing flat face is not filled, and the tube loses in mechanical strength.
  • the subject of the invention is a process for obtaining a tube heat exchanger having two fluid circulation channels separated by an internal partition formed by joining opposite edges of a metal strip, said opposite edges respectively having an end facing an inner wall of the tube at a zone junction, comprising the following steps:
  • the metal strip is locally stamped to obtain a projection at the junction zone
  • the metal strip is folded to form said heat exchanger tube with two fluid circulation channels by joining the ends of the opposite edges at the stamped inner wall so that the projection is directed towards the inside of the tube heat exchanger.
  • the projection is positioned in contact with the ends of the opposite edges.
  • the metal strip is sized so as to create a gap between the ends of the opposite edges and the inner wall of the tube at the junction zone, and in which
  • the difference is between 30 ⁇ and 200 ⁇ , preferably between 50 ⁇ and 70 ⁇ .
  • the height of the projection is less than the distance
  • the height of the projection is chosen so that the distance between the projection and the ends is less than ⁇ .
  • the ends and the projection are brazed together.
  • the invention also relates to a heat exchanger tube having two fluid circulation channels separated by an internal partition (formed by joining opposite edges of a metal strip, said opposite edges respectively having an end facing a internal wall of the tube at a junction zone, the inner wall having a projection directed towards the inside of the tube at the junction zone, in which another aspect of the tube the inner wall of the projection is in contact with the ends.
  • the thickness of the metal strip is between 0.15 mm and 0.35 mm, preferably between 0.20 mm and 0.27 mm.
  • the subject of the invention is also a heat exchanger, in particular for a motor vehicle, comprising a bundle of heat exchanger tubes.
  • the main advantage of the invention is that it makes it possible to adapt the shape of a heat exchanger tube to fill the space between the internal partition and the facing face of the tube without having to modify the height of its internal partition. .
  • the method described is simple and inexpensive and allows the tube to maintain good mechanical strength.
  • FIG. 1 partially and schematically represents a heat exchanger
  • FIG. 2 represents a perspective view of the heat exchanger tube obtained by means of the method described below
  • FIG. 3 represents a flowchart illustrating the steps of the method of manufacturing the heat exchanger tube
  • FIG. 4a schematically illustrates a metal strip serving for the formation of the heat exchanger tube, FIG. 4a not being representative of the dimensions of the strip for the formation of the heat exchanger tube,
  • FIG. 4b schematically represents a partial sectional view of an exchanger tube in which an internal spacer is shown in dashed lines;
  • Figure 4c schematically illustrates the metal strip of Figure 4a embossed.
  • a heat exchanger 3 conventionally comprises a bundle of heat exchanger tubes 1 (FIG. 1) in which a first fluid circulates, via collectors 5 having orifices 2 for receiving the ends of these tubes 1.
  • the heat exchanger 3 is of substantially parallelepipedal shape, a longitudinal axis L is defined along the length of the heat exchanger 3, and a transverse axis T is defined according to the width of the heat exchanger 3.
  • the tubes 1 of the heat exchanger can be separated from each other by external spacers 9, for example corrugated in the direction of the axis L. These external spacers 9 are traversed by a second fluid for a heat exchange with the first fluid .
  • the disturbance generated by the presence of external spacers 9, facilitates the heat exchange between the two fluids.
  • One of the objectives of the method is to obtain a tube 1 of heat exchanger (Figure 2) of height h t , length L t and width l t .
  • the height h t of the tube 1 is for example between 1.0 mm and 2.0 mm; preferably between 1.2mm and 1.6mm.
  • the dimensions of the tube 1 shown in Figure 2 are not to scale.
  • the tube 1 is formed by the folding of a metal strip 11.
  • the tube 1 has an outer wall 13 and an inner wall 15.
  • the tube 1 has a cross section substantially "B" with a first large face 43 and a second large face 44 parallel, joined together by two small curved faces.
  • the tube 1 also has an internal partition 19 located substantially in the middle of the large faces 43, 44 parallel.
  • Said internal partition 19 is derived from the first large face 43 and is facing a projection 50 located on the inner wall 15 of the second major face 44.
  • the internal partition 19 forms the central bar of the "B" and divides the tube 1 in two fluid circulation channels 17a, 17b which form the two loops of the "B".
  • the internal partition 19 forms a spacer between the first 43 large face and the second 44 large face.
  • the internal partition 19 has a height h c .
  • the internal partition 19 is for example made by opposite edges 11a, 11b of the metal strip 11 bent substantially at 90 °. Said opposite edges 11a, 11b folded back against each other to jointly form the partition 19.
  • the outer walls 13 opposite edges 11a, 11b are in contact. Said opposite edges 11a, 11b respectively have an end 12a, 12b. Said ends 12a, 12b are facing the inner wall of the projection 50 of the second major face 44 at a junction zone 22.
  • Said projection 50 has a height h s , said height h s being defined as the protrusion of the projection 50 inside the tube 1.
  • Said height h s is for example between 30 ⁇ to 200 ⁇ , preferably 50 ⁇ to ⁇ , preferably 50 ⁇ at 70 ⁇ .
  • the height h s of the projection 50 is preferably chosen so that once the tube 1 folds, the ends 12a, 12b are in contact with the projection 50.
  • the ends 12a, 12b and the inner wall 15 of the protrusion 50 are separated by a distance. Said distance being less than ⁇ , that is to say the brazing limit.
  • the ends 12a, 12b and the inner wall 15 of the projection 50 can be brazed easily. We thus find a good mechanical resistance. Referring now to FIG. 3 illustrating the steps of carrying out a heat exchanger tube, and Figures 4a, 4b, 4c and 2 illustrating some of these steps.
  • the method may comprise a preliminary step of sizing the tube 1.
  • This tube 1 is made from a metal strip 11.
  • the metal strip 11 is preferably made of aluminum or aluminum alloy.
  • the strip 11 is shown schematically and illustratively in FIG. 4a. For ease of understanding, the figures are not to scale.
  • the strip 11 is for example of generally rectangular shape and comprises a first wall said outer wall 13 and a second so-called inner wall wall 15 parallel to the outer wall 13 and opposite thereto.
  • the terms “internal” and “external” are defined with respect to the inside and outside of the folded tube 1.
  • the strip 11 (FIG. 4a) has a length L b , a width l and a thickness e t ,.
  • the thickness e b is for example between 0.15 mm and 0.35 mm, preferably between 0.20 mm and 0.30 mm, preferably between 0.20 and 0.27 mm.
  • the band 11 has edges 11a, 11b opposite longitudinal.
  • the borders 11a, 11b respectively have an end 12a and 12b.
  • the width l b of the strip 11 is chosen so that, once folded, the edges 11a,
  • the ends 12a, 12b are facing the inner wall 15 of the second large face 44 of the tube 1 without touching it.
  • the height h c of the internal partition 19 is defined so that the ends 12a, 12b are separated from the inner wall 15 of the second major face 44 by a gap h e ( Figure 4b).
  • This gap h e allows to arrange an infill possible internal 7, shown in dash, of thickness e; in the tube 1.
  • the value of the difference h e substantially corresponds to the thickness e; of the inner spacer 7.
  • This thickness e is between 30 ⁇ to 200 ⁇ , preferably 50 ⁇ to ⁇ , preferably 50 ⁇ to 70 ⁇ m.
  • the gap h e is no longer necessary. It must therefore be filled so that the tube 1 has good mechanical strength. For this, it is planned to deform the band 11.
  • First portions 31a, 31b, represented in dotted line, and a second portion 32 are defined as a function of the cross section that is to be given to the tube 1. In our example, we want to obtain a cross section in the form of "B" .
  • the second portion 32 is located at the junction zone 22 between the ends 12a, 12b, and the inner wall 15 of the tube 1.
  • the zone 22 of junction is defined substantially at the center of the width l of the strip 11, and the first two portions 31a, 31b are on either side of the junction zone 22.
  • step 101 the outer wall 13 of the tube 1 is stamped.
  • the outer wall 13 of the portion 32 is stamped (FIG. 4c).
  • a first wheel is engaged on the outer wall 13 of the strip 11.
  • a projection 50 is thus formed at the junction zone 22.
  • the height h s of the projection 50 is chosen so that the projection 50 is in contact with the ends 12a, 12b once the band 11 has been folded.
  • the height h s of the projection 50 is equal to the gap h e , that is to say between 30 ⁇ and 200 ⁇ .
  • the height h s of the projection 50 is smaller than the distance h e.
  • the height h s of the projection 50 is chosen so that the distance between the projection 50 and the ends 12a, 12b is less than ⁇ , that is to say the brazing limit, once the band 11 folded.
  • the height h s of the projection 50 is equal to ⁇ .
  • the height h s of the projection 50 is between 50 ⁇ at 70 ⁇ .
  • the difference between the distance h e and the height h s of the projection 50 is less than or equal to ⁇ , that is to say at the brazing limit.
  • the metal strip 11 is folded to form the two circulation channels 17a, 17b (FIG. 2) by joining the opposite edges 11a, 11b at the junction zone 22.
  • the opposite edges 11a, 11b substantially at 90 ° and to bend two portions of the strip 11 which will form the two small curved faces of the tube 1.
  • the optional inner spacer 7 can be inserted during folding, before the complete flap of the strip 11.
  • the distance between the ends 12a, 12b and the inner wall 15 of the projection 50 must be less than ⁇ to allow brazing. This distance is less than ⁇ (that is to say at the limit age arm).
  • the folded strip 11 has the height h t , the width l t , and the length L B.
  • the general shape of the llpliée band, and consequently of the tube 1, is not affected by the projection 50.
  • the tube 1 can therefore easily be inserted into the orifices 2 of the collectors 5 of the heat exchanger 3.
  • the metal strip 11 of length L b is cut to the desired length L t of tube 1 before any insertion of the internal spacer (s) 7 is possible.
  • a step 104 can be secured to the ends 12a, 12b, or any intermediate (s) internal (s) 7 and the inner wall 15 of the tube 1 by brazing together.
  • this method makes it possible to easily adapt the shape of a tube 1 of heat exchanger, according to whether it is intended to contain or not an inner spacer 7.
  • This method makes it possible to confer good mechanical strength on the tube 1 without having to change the height hc of the internal partition and without changing the general shape of the tube 1.

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Description

Tube d'échangeur thermique, échangeur thermique et procédé d'obtention correspondant
L'invention concerne un procédé d'obtention d'un tube d'échangeur thermique, notamment pour véhicules automobiles, un tube d'échangeur thermique et un échangeur thermique comprenant un faisceau de tels tubes d'échangeur thermique.
Généralement, les échangeurs thermiques comportent un faisceau de tubes d'échangeur thermique parallèles et deux collecteurs présentant des orifices dans lesquels sont raccordés les extrémités correspondantes des tubes d'échangeur thermique, par brasage. Les collecteurs sont munis respectivement d'une entrée et d'une sortie pour un fluide, par exemple un fluide de refroidissement, parcourant l'échangeur thermique. Le fluide pénètre donc dans les tubes d'échangeur thermique par l'intermédiaire des collecteurs. Plusieurs technologies sont utilisées pour fabriquer ces tubes, nous considérons ici les tubes d'échangeur thermique réalisés à partir de la technologie par pliage.
Généralement, de tels tubes d'échangeur thermique sont obtenus à partir d'une bobine de feuille métallique qui, par suite de son déroulement en bande, est progressivement mise en forme à la section transversale souhaitée par des outillages spécifiques de pliage. Au terme du pliage, les bordures longitudinales de la feuille sont jointes afin de créer un ou plusieurs logements dans le tube d'échangeur thermique. Le tube d'échangeur thermique peut ensuite être découpé à la longueur voulue, en tronçons correspondant aux tubes d'échangeur thermique finaux.
Les tubes peuvent par exemple avoir une section transversale en « B », avec deux grandes faces parallèles sensiblement planes reliées par deux petites faces incurvées.
Un paramètre à prendre en compte lors du dimensionnement des tubes d'échangeur thermique est la sollicitation mécanique en service. En effet, les tubes d'échangeur thermique sont soumis notamment à la pression du circuit dont ils font partie. Une solution pour augmenter la résistance mécanique du tube d'échangeur thermique est de former une entretoise entre les deux grandes faces parallèles. On peut, par exemple, replier la bande métallique sur elle-même en joignant deux bordures opposées afin de former une cloison interne. La cloison interne sépare le tube en deux canaux de circulation de fluide. La cloison interne vient en butée sur une face plane en regard commune aux deux canaux.
Un autre paramètre à prendre en compte lors du dimensionnement des tubes est l'efficacité de l'échange thermique souhaité.
Pour améliorer l'efficacité de l'échange thermique, on peut par exemple agencer un intercalaire interne à l'intérieur des tubes. Cet intercalaire interne, par exemple de forme ondulée, perturbe l'écoulement du fluide dans les tubes en augmentant la surface d'échange. Cet intercalaire interne est aussi utilisé pour modifier la pression interne des tubes. Pour agencer l'intercalaire interne dans le tube d'échangeur thermique, on peut par exemple, prévoir de laisser un écart entre la cloison interne et la face plane en regard. L'intercalaire interne parcourt ainsi les deux canaux du tube.
Cependant, le constructeur peut souhaiter utiliser deux intercalaires internes, c'est-à-dire un par canal de circulation, ou ne pas utiliser d'intercalaire interne. Dans ce cas, l'écart entre la cloison interne et la face plane en regard n'est pas comblé, et le tube perd en résistance mécanique.
Si l'écart entre la cloison interne et la face en regard est supérieur à la limite de brasage, c'est-à-dire à ΙΟΟμιη, une solution consiste à augmenter la hauteur de la cloison interne afin de combler cet écart. Des inconvénients de cette méthode est qu'elle est longue et nécessite un outillage spécifique. Le procédé présenté par la suite remédie au moins partiellement à ces inconvénients en mettant en place une solution simple et peu coûteuse permettant de réduire l'écart entre la cloison interne et la face plane en regard du tube, sans avoir à adapter la hauteur de la cloison interne. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'obtention d'un tube d'échangeur thermique présentant deux canaux de circulation de fluide séparés par une cloison interne formée par jonction de bordures opposées d'une bande métallique, lesdites bordures opposées présentant respectivement une extrémité en regard d'une paroi interne du tube au niveau d'une zone de jonction, comprenant les étapes suivantes :
• on emboutit localement la bande métallique pour obtenir une saillie au niveau de la zone de jonction,
• on plie la bande métallique pour former ledit tube d'échangeur thermique avec deux canaux de circulation de fluide en joignant les extrémités des bordures opposées au niveau de la paroi interne emboutie de façon à ce que la saillie soit dirigée vers l'intérieur du tube d'échangeur thermique.
Selon un autre aspect du procédé, on positionne la saillie en contact avec les extrémités des bordures opposées.
Selon un autre aspect du procédé, lors d'une étape supplémentaire :
• on dimensionne la bande métallique de façon à créer un écart entre les extrémités des bordures opposées et la paroi interne du tube au niveau de la zone de jonction, et dans lequel
• on emboutit la bande métallique pour obtenir une saillie présentant une hauteur inférieure ou égale à l'écart
Selon un autre aspect du procédé, l'écart est compris entre 30μιη et 200μιη, de préférence entre 50μιη et 70μιη.
Selon un autre aspect du procédé, si la hauteur de la saillie est inférieure à l'écart, on choisit la hauteur de la saillie afin que la distance entre la saillie et les extrémités soit inférieure à ΙΟΟμιη. Selon un autre aspect du procédé, on brase ensemble les extrémités et la saillie.
L'invention a aussi pour objet un tube d'échangeur thermique présentant deux canaux de circulation de fluide séparés par une cloison interne (formée par jonction de bordures opposées d'une bande métallique, lesdites bordures opposées présentant respectivement une extrémité en regard d'une paroi interne du tube au niveau d'une zone de jonction, la paroi interne présentant une saillie dirigée vers l'intérieur du tube au niveau de la zone de jonction. Selon un autre aspect du tube, la paroi interne de la saillie est en contact avec les extrémités.
Selon un autre aspect du tube, l'épaisseur de la bande métallique est comprise entre 0,15mm et 0,35mm, de préférence entre 0,20mm et 0,27mm. L'invention a aussi pour objet un échangeur thermique, notamment pour véhicule automobile, comprenant un faisceau de tubes d'échangeur thermique.
L'invention a pour principal avantage qu'elle permet d'adapter la forme d'un tube d'échangeur thermique pour combler l'espace entre la cloison interne et la face en regard du tube sans avoir à modifier la hauteur de sa cloison interne. Le procédé décrit est simple et peu coûteux et permet au tube de garder une bonne résistance mécanique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 représente de façon partielle et schématique un échangeur thermique,
- la figure 2 représente une vue en perspective du tube d'échangeur thermique obtenu grâce au procédé décrit ci-après, - la figure 3 représente un organigramme illustrant les étapes du procédé de fabrication du tube d'échangeur thermique,
- la figure 4a illustre de façon schématique une bande métallique servant pour la formation du tube d'échangeur thermique, la figure 4a n'étant pas représentative des dimensions de la bande pour la formation du tube d'échangeur thermique,
- la figure 4b représente de façon schématique une vue partielle en coupe d'un tube d'échangeur dans lequel un intercalaire interne est représenté en tirets,
- la figure 4c illustre de façon schématique la bande métallique de la figure 4a emboutie.
Dans ces figures, les éléments sensiblement identiques portent les mêmes références.
Comme cela est partiellement illustré sur la figure 1, un échangeur thermique 3 comprend classiquement un faisceau de tubes 1 d'échangeur thermique (figure 1) dans lesquels circule un premier fluide, par l'intermédiaire de collecteurs 5 présentant des orifices 2 pour recevoir les extrémités de ces tubes 1.
L' échangeur thermique 3 est de forme sensiblement parallélépipédique, un axe longitudinal L est défini selon la longueur de l'échangeur thermique 3, et un axe transversal T est défini selon la largeur de l'échangeur thermique 3.
Les tubes 1 d'échangeur thermique peuvent être séparés les uns des autres par des intercalaires externes 9, par exemple ondulés dans la direction de l'axe L. Ces intercalaires externes 9 sont traversés par un deuxième fluide pour un échange thermique avec le premier fluide.
La perturbation générée par la présence de intercalaires externes 9, permet de faciliter les échanges thermiques entre les deux fluides.
Un des objectifs du procédé est d'obtenir un tube 1 d'échangeur thermique (figure 2) de hauteur ht, de longueur Lt et de largeur lt. La hauteur ht du tube 1 est par exemple comprise entre 1,0mm et 2,0mm; de préférence entre 1,2mm et 1,6mm. Les dimensions du tube 1 représenté sur la figure 2 ne sont pas à l'échelle. Le tube 1 est formé par le pliage d'une bande 11 métallique. Le tube 1 présente une paroi externe 13 et une paroi interne 15. Le tube 1 présente une section transversale sensiblement en « B » avec une première grande face 43 et une deuxième grande face 44 parallèles, réunies entres elles par deux petites faces incurvées. Le tube 1 présente aussi une cloison interne 19 située sensiblement au milieu des grandes faces 43, 44 parallèles. Ladite cloison interne 19 est issue de la première grande face 43 et est en regard d'une saillie 50 située sur la paroi interne 15 de la deuxième grande face 44. La cloison interne 19 forme la barre centrale du « B » et divise le tube 1 en deux canaux 17a, 17b de circulation de fluide qui forment les deux boucles du « B ». La cloison interne 19 forme entretoise entre la première 43 grande face et la deuxième 44 grande face. La cloison interne 19 présente une hauteur hc.
La cloison interne 19 est par exemple réalisée par des bordures opposées lia, 11b de la bande métallique 11 repliées sensiblement à 90°. Lesdites bordures opposées lia, 11b repliées sont adossées l'une contre l'autre pour former conjointement la cloison 19. Les parois externes 13 des bordures opposées lia, 11b sont en contact. Lesdites bordures opposées lia, 11b présentent respectivement une extrémité 12a, 12b. Lesdites extrémités 12a, 12b sont en regard de la paroi interne de la saillie 50 de la deuxième grande face 44 au niveau d'une zone 22 de jonction.
Ladite saillie 50 a une hauteur hs, ladite hauteur hs étant définie comme le dépassement de la saillie 50 à l'intérieur du tube 1. Ladite hauteur hs est par exemple comprise entre 30μιη à 200μιη, de préférence 50μιη à ΙΟΟμιη, de préférence 50μιη à 70μιη.
La hauteur hs de la saillie 50 est choisie de préférence afin qu'une fois le tube 1 plié, les extrémités 12a, 12b soient en contact avec la saillie 50. En alternative, les extrémités 12a, 12b et la paroi interne 15 de la saillie 50 sont séparées par une distance. Ladite distance étant inférieure à ΙΟΟμιη, c'est-à-dire la limite de brasage. Les extrémités 12a, 12b et la paroi interne 15 de la saillie 50 peuvent être brasées facilement. On retrouve ainsi une bonne résistance mécanique. On se réfère maintenant à la figure 3 illustrant les étapes de la réalisation d'un tube d'échangeur thermique, ainsi qu'aux figures 4a, 4b, 4c et 2 illustrant certaines de ces étapes.
On décrit en référence à la figure 3, le procédé d'obtention d'un tel tube 1 d'échangeur thermique.
Le procédé peut comprendre une étape 100 préliminaire de dimensionnement du tube 1.
On réalise ledit tube 1 à partir d'une bande 11 métallique. La bande 11 métallique est de préférence en aluminium ou en alliage d'aluminium. La bande 11 est représentée de façon schématique et illustrative sur la figure 4a. Pour faciliter la compréhension, les figures ne sont pas à l'échelle.
La bande 11 est par exemple de forme générale rectangulaire et comprend une première paroi dite paroi externe 13 et une deuxième paroi dite paroi interne 15 parallèle à la paroi externe 13 et opposée à celle-ci. Les termes « interne » et « externe » sont définis par rapport à l'intérieur et à l'extérieur du tube 1 plié. Ainsi, une fois la bande 11 pliée, la paroi externe 13 de la bande 11 forme la paroi externe 13 du tube 1 d'échangeur thermique ainsi formé, et la paroi interne 15 de la bande 11 forme la paroi interne 15 du tube 1 d'échangeur thermique ainsi formé (voir figure 2).
La bande 11 (figure 4a) présente une longueur Lb, une largeur l et une épaisseur et,. L'épaisseur eb est par exemple comprise entre 0,15mm et 0,35mm, de préférence entre 0,20mm et 0,30mm, de préférence entre 0,20 et 0,27mm.
La bande 11 présente des bordures lia, 11b longitudinales opposées. Les bordures lia, 11b présentent respectivement une extrémité 12a et 12b.
On choisit la largeur lb de la bande 11 afin qu'une fois pliée, les bordures lia,
11b soient adossées l'une contre l'autre pour former conjointement la cloison interne 19. Les extrémités 12a, 12b sont en regard de la paroi interne 15 de la deuxième grande face 44 du tube 1 sans la toucher. La hauteur hc de la cloison interne 19 est définie afin que les extrémités 12a, 12b soient séparées de la paroi interne 15 de la deuxième grande face 44 par un écart he (figure 4b). Cet écart he permet d'agencer un éventuel intercalaire interne 7, représenté en tiret, d'épaisseur e; dans le tube 1. La valeur de l'écart he correspond sensiblement à l'épaisseur e; de l'intercalaire interne 7. Cette épaisseur e; est comprise entre 30μιη à 200μιη, de préférence 50μιη à ΙΟΟμιη, de préférence 50μιη à 70μm.
Lorsqu'on souhaite utiliser un intercalaire interne 7 par canal 17a, 17b, ou qu'on ne souhaite pas utiliser d'intercalaires internes 7, l'écart he n'est plus nécessaire. Il faut donc le combler pour que le tube 1 ait une bonne résistance mécanique. Pour cela, on prévoit de déformer la bande 11.
On peut délimiter plusieurs portions sur la bande 11 afin de déterminer où se situera la déformation (figure 4a).
Des premières portions 31a, 31b, représentées en pointillé, et une seconde portion 32 sont définies en fonction de la section transversale que l'on veut donner au tube 1. Dans notre exemple, on veut obtenir une section transversale en forme de « B ».
On situe la seconde portion 32 au niveau de la zone 22 de jonction entre les extrémités 12a, 12b, et la paroi interne 15 du tube 1. Selon l'exemple illustré on définit la zone 22 de jonction sensiblement au centre de la largeur l de la bande 11, et les deux premières portions 31a, 31b se trouvent de part et d'autre de la zone 22 de jonction.
On prévoit de déformer la bande au niveau de la seconde portion 32 de la bande
11.
Lors de l'étape 101 (figure 3), on emboutit la paroi externe 13 du tube 1. Selon l'exemple décrit, on emboutit la paroi externe 13 de la portion 32 (figure 4c). Une première molette est enclenchée sur la paroi externe 13 de la bande 11. Une saillie 50 est ainsi réalisée au niveau de la zone 22 de jonction.
Selon une première variante, on choisit la hauteur hs de la saillie 50 afin que ladite saillie 50 soit en contact avec les extrémités 12a, 12b une fois la bande 11 pliée. Dans ce cas la hauteur hs de la saillie 50 est égale à l'écart he, c'est-à-dire comprise entre 30μιη et 200μιη.
Selon une deuxième variante, la hauteur hs de la saillie 50 est inférieure à l'écart he Dans ce cas on choisit la hauteur hs de la saillie 50, afin que la distance entre la saillie 50 et les extrémités 12a, 12b soit inférieure à ΙΟΟμιη, c'est à dire la limite de brasage, une fois la bande 11 pliée.
A titre d'exemple, si l'écart he est égal à 200μιη, la hauteur hs de la saillie 50 est égale à ΙΟΟμιη.
De préférence la hauteur hs de la saillie 50 est comprise entre 50μιη à 70μιη.
Dans tous les cas, la différence entre l'écart he et la hauteur hs de la saillie 50 est inférieur ou égal à ΙΟΟμιη, c'est-à-dire à la limite de brasage.
On peut prévoir en plus de cette étape d'emboutissage localisé, avec un emboutissage global de la bande 11 métallique. Dans ce cas, on utilise des secondes molettes afin de réaliser des bossages sur l'ensemble de la bande 11. Les bossages ainsi formés perturberont l'écoulement du fluide dans les canaux 17a, 17b de circulation de fluide et amélioreront les échanges thermiques.
Lors d'une étape 102, on plie la bande métallique 11 pour former les deux canaux de circulation 17a, 17b (figure 2) en joignant les bordures opposées lia, 11b au niveau de la zone 22 de jonction. On peut par exemple, plier les bordures opposées lia, 11b sensiblement à 90° et courber deux portions de la bande 11 qui formeront les deux petites faces incurvées du tube 1.
On peut ensuite envisager d'insérer un ou des intercalaires internes 7 dans chaque canal 17a, 17b du tube 1 plié.
Enfin, on rabat les bordures opposées lia, 11b de façon à les adosser l'une contre l'autre. On ferme ainsi le tube 1 et on forme ainsi la cloison interne 19 du tube 1 d'échangeur thermique.
L'éventuel intercalaire interne 7 peut donc être insérer en cours de pliage, avant le rabat complet de la bande 11.
Si la hauteur hs de la saillie 50 est égale à l'écart he, alors les extrémités 12a, 12b sont en contact avec la paroi interne 15 de la saillie 50.
Si la hauteur hs de la saillie 50 est inférieure à l'écart he, la distance entre les extrémités 12a, 12b et la paroi interne 15 de la saillie 50 doit être inférieure à ΙΟΟμιη pour permettre le brasage. Cette distance est inférieure à ΙΟΟμιη (c'est-à-dire à la limite de bras âge).
La bande 11 pliée présente la hauteur ht, la largeur lt, et la longueur LB. La forme générale de la bande llpliée, et conséquemment du tube 1, n'est pas affectée par la saillie 50. Le tube 1 pourra donc facilement être inséré dans les orifices 2 des collecteurs 5 de l'échangeur thermique 3.
Une fois le pliage achevé, on peut lors d'une étape 103, couper la bande 11 de longueur L dans laquelle le ou les intercalaires internes 7 sont éventuellement agencés, en tubes 1 d'échangeur thermique de longueur Lt.
Selon une variante, la bande métallique 11 de longueur Lb est coupée à la longueur Lt de tube 1 souhaitée avant l'insertion éventuelle du ou des intercalaires internes 7.
Enfin, lors d'une étape 104 on peut solidariser les extrémités 12a, 12b, le ou les éventuel(s) intercalaire(s) interne(s) 7 et la paroi interne 15 du tube 1 en les brasant ensemble.
On comprend donc que ce procédé permet d'adapter facilement la forme d'un tube 1 d'échangeur thermique, selon qu'il est destiné à contenir ou non un intercalaire interne 7. Ce procédé permet de conférer une bonne résistance mécanique au tube 1 sans avoir à changer la hauteur hc de la cloison interne et sans changer la forme générale du tube 1.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'obtention d'un tube (1) d'échangeur thermique présentant deux canaux de circulation de fluide (17a, 17b) séparés par une cloison interne (19) formée par jonction de bordures opposées (lia, 11b) d'une bande métallique (11), lesdites bordures opposées (lia, 11b) présentant respectivement une extrémité (12a, 12b) en regard d'une paroi interne (15) du tube (1) au niveau d'une zone (22) de jonction, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
• on emboutit localement la bande métallique (11) pour obtenir une saillie (50) au niveau de la zone (22) de jonction,
• on plie la bande métallique (11) pour former ledit tube (1) d'échangeur thermique avec deux canaux de circulation de fluide (17a, 17b) en joignant les extrémités (12a, 12b) des bordures opposées (lia, 11b) au niveau de la paroi interne (15) emboutie de façon à ce que la saillie (50) soit dirigée vers l'intérieur du tube 1 d'échangeur thermique.
2. Procédé d'obtention d'un tube (1) d'échangeur thermique selon la revendication 1, dans lequel lors de l'étape de pliage, on positionne la saillie (50) en contact avec les extrémités (12a, 12b) des bordures opposées (lia, 11b).
3. Procédé d'obtention d'un tube (1) d'échangeur thermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend :
· une étape préliminaire lors de laquelle on dimensionne la bande métallique de façon à créer un écart he entre les extrémités (12a, 12b) des bordures opposées (lia, 11b) et la paroi interne (15) du tube (1) au niveau de la zone (22) de jonction, et dans lequel
• on emboutit la bande 11 métallique pour obtenir une saillie (50) présentant une hauteur hs inférieure ou égale à l'écart he
4. Procédé d'obtention d'un tube (1) d'échangeur thermique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'écart he est compris entre 30μιη et 200μιη, de préférence entre 50μιη et 70μιη.
5. Procédé d'obtention d'un tube (1) d'échangeur thermique selon les revendications 3 ou 4, caractérisé en que ce si la hauteur hs de la saillie (50) est inférieure à l'écart he, on choisit la hauteur hs de la saillie (50) afin que la distance entre la saillie (50) et les extrémités (12a, 12b) soit inférieure à ΙΟΟμιη.
6. Procédé d'obtention d'un tube (1) d'échangeur thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on brase ensemble les faces d'extrémité (12a, 12b) et la saillie (50)
7. Tube (1) d'échangeur thermique présentant deux canaux de circulation de fluide (17a, 17b) séparés par une cloison interne (19) formée par jonction de bordures opposées (lia, 11b) d'une bande métallique (11), lesdites bordures opposées (lia, 11b) présentant respectivement une extrémité (12a, 12b) en regard d'une paroi interne (15) du tube au niveau d'une zone (22) de jonction, caractérisé en ce que la paroi interne (15) présente une saillie (50) dirigée vers l'intérieur du tube (1) au niveau de la zone (22) de jonction.
8. Tube (1) d'échangeur thermique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la paroi interne (15) de la saillie (50) est en contact avec les extrémités (12a, 12b).
9. Tube (1) d'échangeur thermique selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'épaisseur de la bande 11 métallique est comprise entre 0,15mm et 0,35mm, de préférence entre 0,20mm et 0,27mm.
10. Échangeur thermique, notamment pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un faisceau de tubes (1) d'échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications 7 à 9.
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