FR3068121B1 - Echangeur de chaleur a reservoir de materiau a changement de phase comprenant une languette de maintien et d'obturation d'un tube de remplissage - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur (5) comprenant un faisceau d'échange thermique délimitant un circuit de circulation de fluide caloporteur, ledit faisceau d'échange thermique comprenant au moins un tube (51) de circulation dudit fluide caloporteur, l'échangeur de chaleur (5) comprenant au moins un réservoir de matériau à changement de phase (53) en contact thermique avec une face externe dudit au moins un tube (51), ledit réservoir (53) étant délimité par au moins une plaque de réservoir (530) traversée par au moins un orifice d'introduction de matériau à changement de phase (5303) et une surface opposée.
Description
Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur à réservoir de matériau à changement de phase comprenant une languette de maintien et d'obturation d'un tube de remplissage, et échangeur de chaleur correspondant 1. Domaine de l'invention
Le domaine de l'invention est celui des échangeurs thermiques, de type évaporateur notamment, pour véhicule automobile.
Plus précisément, l'invention se rapporte aux évaporateurs mettant en œuvre un matériau à changement de phase. 2. Art antérieur
Dans les véhicules automobiles, il est connu de mettre en œuvre un dispositif de climatisation permettant de réguler la température de l'habitacle du véhicule.
Plus précisément, ces dispositifs de climatisation mettent en œuvre un échangeur de chaleur, notamment un évaporateur, tel que celui représenté à la figure 1. Un tel évaporateur 1 comprend un faisceau d'échange thermique formé d'un empilement de tubes 10 et d'intercalaires 11, placés entre deux tubes 10 consécutifs et permettant un échange de chaleur entre un flux d'air passant à travers le faisceau (et plus précisément à travers les intercalaires) et un fluide caloporteur (tel un liquide frigorigène) circulant dans les tubes 10.
Pour les véhicules munis d'un système d'arrêt automatique du moteur lors des arrêts courts du véhicule notamment, une fonction a été développée et permet, lorsque le moteur du véhicule est à l'arrêt et n'entraîne plus le compresseur de mise en circulation du fluide caloporteur, de maintenir le refroidissement de l'habitacle du véhicule, améliorant ainsi le confort des passagers du véhicule automobile.
Pour ce faire, l'évaporateur 1 met en œuvre un réservoir de matériau à changement de phase 12 apte à stocker du froid lorsque le moteur du véhicule automobile est en marche pour ensuite le restituer à l'air traversant l'évaporateur 1 de sorte à le refroidir, pour une durée limitée, lorsque le moteur du véhicule est à l'arrêt.
Un échangeur de chaleur 1 de ce type, illustré partiellement sur la figure 2, comprend une plaque de réservoir 120 qui, après brasage avec une face externe d'un tube 10 du faisceau d'échange thermique, forme un réservoir 12 rempli de matériau à changement de phase.
On note que, de façon classique, le tube 10 est obtenu par brasage de deux plaques de tube 101,102 entre lesquelles est disposé un intercalaire interne 103 (figure 2).
Le réservoir 12 de matériau à changement de phase est ainsi en contact thermique avec une face externe du tube 10, le réservoir étant délimité par la plaque de réservoir 120 et une surface opposée correspondant à la face externe du tube 10.
Le réservoir de matériau à changement de phase comprend un tube de remplissage 121 permettant d'injecter un matériau à changement de phase à l'intérieur du réservoir 12.
Ce tube de remplissage 121 est obtenu par découpage d'un tube de grande longueur produit par extrusion. Il comprend, à une première extrémité, une ouverture d'introduction de matériau à changement de phase 1210 et à une deuxième extrémité une portion aplatie 1211 dont la terminaison 1212 est fermée par sertissage. Une paroi latérale de la portion aplatie 1211 du tube de remplissage 121, destinée à être appliquée contre la plaque de réservoir 120, est traversée par au moins un orifice de remplissage 1213 prévu pour coopérer avec au moins un orifice d'introduction 122 ménagé dans la plaque de réservoir 120. L'assemblage de l'échangeur de chaleur 1 est réalisé de la manière suivante.
Des plaques de tube 101, 102 sont accolées deux à deux pour former un empilement de tubes 10, un intercalaire interne 103 étant le cas échéant interposé entre les plaques de tube 101, 102 d'une paire constituant un tube 10. Des intercalaires 11 peuvent être insérés dans certains des espaces 13 situés entre les tubes 10. Certains de ces espaces 13 logent alternativement un réservoir 12 de matériaux à changement de phase 12.
Un tube de remplissage 121 est placé par un opérateur sur la plaque de réservoir 120 de chaque réservoir 12 de manière telle que ses orifices de remplissage 1213 communiquent avec les orifices d'introduction 122 de la plaque de réservoir 120 correspondante. Le tube de remplissage 121 est éventuellement maintenu solidaire de la plaque de réservoir 120 correspondante par sertissage.
Une plaque de réservoir 120 associée à un tube de remplissage 121 est placée dans chaque espace 13 souhaité entre deux tubes 10 consécutifs, et plaquée contre l'un de ces tubes 10 pour former un réservoir 12 de matériau à changement de phase.
Les éléments composant l'évaporateur sont maintenus les uns contre les autres au moyen d'un outillage prévu à cet effet avant d'être placés dans un four en vue de subir un brasage au cours duquel ils sont solidarisés les uns aux autres de manière étanche.
Les plaques de tube 101, 102 et plaques de réservoir 120 sont réalisées en métal cladé. Leur brasage ne nécessite donc pas l'ajout d'un métal d'apport, ces plaques en étant revêtues.
En revanche, dans la mesure où les tubes de remplissage 121 sont obtenus à partir d'un tube extrudé, ils sont constitués de métal non cladé. Le brasage d'un tube de remplissage 121 à la plaque de réservoir 120 correspondante requiert donc d'apporter du métal d'apport, par exemple sous la forme d'une pâte à braser qui permet d'une part d'assurer la liaison mécanique du tube de remplissage 121 à la plaque de réservoir 120 et d'autre part d'assurer que cette liaison soit en outre étanche.
Cet ajout de métal d'apport constitue une opération supplémentaire et précise pour l'opérateur en ayant la charge qui suppose de la maîtrise en termes de quantité et de localisation. Cette opération génère donc un surcoût de fabrication.
Le positionnement convenable d'un tube de remplissage 121 par rapport à la plaque de réservoir 120 correspondance nécessite également de la précision de la part de l'opérateur en ayant la charge.
Par ailleurs, il peut arriver, au cours du déplacement dans le four de l'ensemble de pièces pré-assemblé, qu'un déplacement relatif se produise entre le tube de remplissage et sa plaque de réservoir pouvant introduire un désalignement des orifices de remplissage 1213 et d'introduction 122 et par conséquent des difficultés à injecter ultérieurement le matériau à changement de phase dans le réservoir 12.
En outre, il peut arriver que la résistance mécanique de la liaison entre le tube de remplissage 121 et la plaque de réservoir 120 correspondante soit un peu juste de sorte qu'au cours du remplissage de matériau à changement de phase une dégradation de cette liaison puisse se produire induisant un risque de fuite de matériau à changement de phase. 3. Objectifs de l'invention L'invention a notamment pour objectif d'apporter une solution efficace à au moins certains de ces différents problèmes.
En particulier, selon au moins un mode de réalisation, un objectif de l'invention est de fournir une technique permettant d'optimiser la fabrication d'un échangeur de chaleur à réservoir de matériau à changement de phase.
Notamment, l'invention a pour objectif, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une telle technique qui permet de simplifier la fabrication d'un échangeur de chaleur à réservoir de matériau à changement de phase, et d'en réduire le coût.
Un autre objectif de l'invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une telle technique qui permet d'améliorer la liaison mécanique entre le tube de remplissage et la plaque de réservoir d'un réservoir de matériau à changement de phase.
Un autre objectif de l'invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une telle technique qui permet d'améliorer l'étanchéité de la liaison mécanique entre le tube de remplissage et la plaque de réservoir d'un réservoir de matériau à changement de phase. 4. Présentation de l'invention
Pour ceci, l'invention propose un procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur comprenant un faisceau d'échange thermique délimitant un circuit de circulation de fluide caloporteur, ledit faisceau d'échange thermique comprenant au moins un tube de circulation dudit fluide caloporteur, l'échangeur de chaleur comprenant au moins un réservoir de matériau à changement de phase en contact thermique avec une face externe dudit au moins un tube, ledit réservoir étant délimité par au moins une plaque de réservoir traversée par au moins un orifice d'introduction de matériau à changement de phase et une surface opposée, ledit réservoir comprenant un tube de remplissage comprenant une paroi latérale traversée par au moins un orifice de remplissage coopérant avec ledit au moins un orifice d'introduction de ladite plaque de réservoir, ladite plaque de réservoir comprenant une languette de maintien et d'obturation d'une extrémité dudit tube, ledit procédé comprenant : une étape d'emmanchement d'une extrémité dudit tube de remplissage le long de ladite languette ; une étape de mise en communication dudit au moins un orifice de remplissage dudit tube de remplissage avec ledit au moins un orifice d'introduction de ladite plaque de réservoir ; une étape de solidarisation dudit tube de remplissage à ladite plaque de réservoir par soudage.
Le principe de l'invention consiste donc à pré-assembler le tube de remplissage à la plaque de réservoir avant brasage en introduisant une languette solidaire de la plaque de réservoir dans une extrémité du tube de remplissage puis en mettant en communication les orifices d'introduction et de remplissage.
Le tube de remplissage constitue alors avec la plaque de réservoir un ensemble manipulable par un opérateur sans risque de déplacement du tube de remplissage par rapport à la plaque de réservoir pour garantir de conserver leur bon positionnement avant soudage.
Après soudage, notamment par brasage, la languette permet de renforcer la liaison mécanique entre le tube et la plaque de réservoir.
Selon une caractéristique possible, ladite étape de mise en communication dudit au moins un orifice de remplissage dudit tube de remplissage avec ledit au moins un orifice d'introduction de ladite plaque de réservoir comprend l'introduction d'une collerette formant saillie à la surface de ladite plaque de réservoir autour dudit au moins un orifice d'introduction à l'intérieur dudit au moins un orifice de remplissage.
Ceci permet d'améliorer le maintien du tube de remplissage et de la plaque de réservoir après pré-assemblage et de garantir de bon alignement des orifices d'introduction et de remplissage.
Selon une caractéristique possible, ladite étape d'emmanchement est suivie d'une étape de pliage de ladite languette jusqu'à ce que la paroi latérale dudit tube de remplissage soit en appui contre ladite plaque de réservoir.
Selon une caractéristique possible, lesdites étapes de pliage et de mise en communication ont lieu essentiellement concomitamment, ladite languette étant configurée pour amener, à l'issue de son pliage, ledit au moins un orifice de remplissage dudit tube de remplissage en communication avec ledit au moins un orifice d'introduction de ladite plaque de réservoir.
Selon une caractéristique possible, ladite étape de solidarisation par soudage est de type sans métal d'apport, ladite plaque de réservoir étant réalisée en métal cladé et ledit tube de remplissage en métal non cladé.
On évite ainsi la nécessité d'apporter du métal d'apport pour braser le tube de remplissage à la plaque de réservoir, celui dont est recouvert celle-ci permettant de braser le tube de remplissage. Ceci permet de simplifier la fabrication de l'échangeur.
Selon une caractéristique possible, ladite étape d'emmanchement consiste à introduire ladite languette à l'intérieur dudit tube de remplissage sur une longueur d'au moins un millimètre.
Selon une caractéristique possible, ladite étape de pliage consiste à rabattre ladite languette vers ladite plaque de réservoir essentiellement sur 180°, préférentiellement essentiellement sur 90°.
Selon une caractéristique possible, un procédé selon l'invention comprend une étape de mise en application de ladite plaque de réservoir contre la surface externe dudit tube dudit faisceau d'échange thermique, cette surface externe constituant ladite surface opposée.
Selon une caractéristique possible, un procédé selon l'invention comprend une étape d'obtention de ladite plaque de réservoir et de ladite languette par emboutissage d'une unique tôle.
La languette pourra constituer une extension de ladite plaque de réservoir formant saillie à sa périphérie.
Selon une caractéristique possible, ladite étape d'obtention comprend une phase de découpe de ladite languette dans ladite plaque de réservoir, ladite languette s'étendant dans un plan essentiellement parallèle à ladite plaque et décalée à l'extérieur de celle-ci.
La languette est alors formée dans la paroi de la plaque de réservoir ce qui permet de réduire la quantité de matière nécessaire. L'invention concerne également un échangeur de chaleur comprenant un faisceau d'échange thermique délimitant un circuit de circulation de fluide caloporteur, ledit faisceau d'échange thermique comprenant au moins un tube de circulation dudit fluide caloporteur, ledit échangeur de chaleur comprenant au moins un réservoir de matériau à changement de phase en contact thermique avec une face externe dudit au moins un tube, ledit réservoir étant délimité par au moins une plaque de réservoir traversée par au moins un orifice d'introduction de matériau à changement de phase et une surface opposée, ledit réservoir comprenant un tube de remplissage comprenant une paroi latérale en appui contre ladite plaque de réservoir, ladite paroi latérale étant traversée par au moins un orifice de remplissage coopérant avec ledit au moins un orifice d'introduction de ladite plaque de réservoir.
Selon l'invention, ladite plaque de réservoir comprend une languette de maintien et d'obturation dudit tube, ladite languette étant au moins en partie insérée à l'intérieur dudit tube de remplissage depuis une extrémité de celui-ci.
Selon une caractéristique possible, la longueur d'introduction de ladite languette dans ledit tube de remplissage est au moins égale à 1 millimètre.
Selon une caractéristique possible, ledit tube de remplissage comprend à une première extrémité un orifice de remplissage et à une deuxième extrémité une ouverture, ladite languette étant introduite à travers ladite ouverture.
Selon une caractéristique possible, ledit au moins un orifice de remplissage loge une collerette formant saillie à la surface de ladite plaque de réservoir autour dudit au moins un orifice d'introduction.
Selon une caractéristique possible, ladite languette est ménagée dans la masse de ladite plaque de réservoir.
Selon une caractéristique possible, ladite languette est repliée à l'intérieur dudit tube de remplissage et s'étend essentiellement parallèlement à ladite plaque de réservoir.
Selon une caractéristique possible, ledit réservoir de matériau à changement de phase est délimité par la plaque de réservoir accolée audit au moins un tube dudit faisceau d'échange thermique, la surface opposée étant formée par la face externe dudit au moins un premier tube. 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers, donnée à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 illustre une vue partielle d'un échangeur de chaleur selon l'art antérieur en perspective ; la figure 2 illustre une vue en coupe transversale d'un tube associé à un réservoir de matériau à changement de phase et à un intercalaire externe de l'échangeur de la figure 1 ; les figures 3 et 4 illustrent des vues de détail en perspective de la connexion entre le tube de remplissage et la plaque de réservoir d'un réservoir de matériau à changement de phase selon l'art antérieur ; la figure 5 illustre une vue partielle d'un échangeur de chaleur selon l'invention en perspective ; la figure 6 illustre une vue partielle en éclaté de l'échangeur de la figure 5 ; la figure 7 illustre une vue en coupe transversale d'un tube associé à un réservoir de matériau à changement de phase et à un intercalaire externe de l'échangeur de la figure 5 ; la figure 8 illustre une vue de détail de la languette d'une plaque de réservoir avant pliage selon l'invention ; les figures 9 à 14 illustrent des vues de détail de la liaison entre un tube de remplissage et une plaque de réservoir selon l'invention ; les figures 15 à 17 illustre une variante de plaque de réservoir à languette découpée ; la figure 18 illustre un exemple de procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur selon l'invention. 6. Description de modes de réalisation particuliers 6.1. Echangeur de chaleur
On présente en relation avec les figures 5 à 17 un évaporateur selon l'invention. L'exemple de réalisation décrit ci-après est un évaporateur conçu pour l'échange thermique entre un flux d'air et un fluide réfrigérant, notamment pour un dispositif de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile.
Il va de soi que l'invention couvre également un condenseur, un radiateur ou tout autre échangeur thermique, quel que soit le fluide qui le traverse. L'évaporateur 5 conforme à l'invention comprend classiquement un faisceau d'échange thermique formé d'un empilement de tubes 51 et d'intercalaires externes 52, à Persiennes ou non, placés entre deux tubes 51 consécutifs et permettant d'augmenter la surface d'échange thermique entre le flux d'air passant à travers le faisceau et le fluide caloporteur (tel un liquide frigorigène) circulant dans les tubes 51.
Un ou plusieurs intercalaires externes 52 sont chacun substitués par un réservoir de matériau à changement de phase 53 qui est apte à stocker du froid lorsque le moteur du véhicule automobile est en marche pour ensuite le restituer, pour une durée limitée, à l'air traversant l'évaporateur lorsque le moteur du véhicule est l'arrêt.
Un tel réservoir de matériau à changement de phase, formé d'une plaque de réservoir 530 au moins, sera décrit plus en détails par la suite.
Un tel faisceau est partiellement représenté sur la figure 5 sur laquelle sont représentés quatre tubes 51, deux intercalaires externes 52 et un réservoir de matériau à changement de phase 53.
On comprend bien évidemment que le faisceau d'échange thermique de l'évaporateur 5 peut être constitué d'une pluralité de tubes 51 empilés parallèlement avec des intercalaires externes 52 selon une direction d'empilement longitudinale.
La figure 6 illustre une vue partielle éclatée de l'évaporateur 5 de la figure 5.
Sur cette figure 6, la partie illustrée du faisceau de l'évaporateur 5 comprend : deux tubes 51 destinés à la circulation d'un fluide caloporteur ; une plaque de réservoir 530 disposée entre les deux tubes 51 et accolée à ces derniers, formant un réservoir 53 de stockage d'un matériau à changement de phase ; et deux intercalaires externes 52 pour le passage d'un flux d'air à refroidir au travers du faisceau d'échange thermique de l'évaporateur 1.
Comme illustré sur la figure 7, qui est une vue en coupe transversale d'un tube 51 sur lequel est assemblée une plaque de réservoir 530, chaque tube 51 comprend deux plaques de tube 510, 511 embouties et brasées l'une à l'autre entre lesquelles peut-être disposé un intercalaire interne 512 prenant la forme d'une tôle ondulée.
Plus précisément, les plaques 510, 511 sont embouties de sorte à former, après assemblage, deux conduits 513, 514 adjacents.
Les plaques 510, 511 et l'intercalaire interne 512 sont configurés pour être assemblés entre eux de façon étanche pour former une pluralité de canaux 515 dans chacun des conduits 512, 514, à l'intérieur desquels circule un fluide caloporteur, qui est ici un fluide réfrigérant.
Une plaque de réservoir 530 est configurée pour être assemblée de façon étanche sur une face externe du tube 51 de sorte à former un réservoir 53 de stockage d'un matériau à changement de phase.
Bien que ceci ne soit pas illustré sur la figure 7, puisqu'il s'agit d'une vue partielle de l'évaporateur 5, la plaque de réservoir 530 est accolée à un autre tube 51 situé au-dessus de la plaque de réservoir 530.
Dans ce mode de réalisation, le réservoir 53 est formé d'une plaque de réservoir 530 et d'une surface opposée, qui est ici constituée par une face externe d'un tube 51.
Ainsi, le matériau à changement de phase stocké dans le réservoir 53 est en contact direct avec la face externe du tube 51, ce qui facilite et améliore les échanges thermiques entre le fluide caloporteur circulant dans le tube 51 et le matériau à changement de phase stocké dans le réservoir 53.
Dans la portion du faisceau d'échange thermique illustré sur la figure 6, chaque tube 51 comprend deux faces externes destinées à être orientées vers une plaque de réservoir 530 et un intercalaire externe 52 respectivement.
Chaque tube 51 comprend, en outre, deux faces internes en regard l'une de l'autre, et opposées aux faces externes, entre lesquelles est disposé l'intercalaire interne 512.
La plaque de réservoir 530 présente une face ouverte dont la périphérie, ou le pourtour, 5301 est destinée à venir en contact avec la face externe du tube 51.
La face de la plaque de réservoir 530 opposée à la face ouverte, présente une pluralité de bossages 5309 qui sont distribués sur l'ensemble de la plaque de réservoir 530.
Les bossages 5309 de la plaque de réservoir 530 accouplée à un premier tube 51 sont tangents ou affleurants à la face externe d'un deuxième tube 51 adjacent. Des passages d'air sont ainsi délimités à l'extérieur du réservoir 53 de matériau à changement de phase pour qu'un flux d'air puisse circuler entre la plaque de réservoir 530 et la face externe du deuxième tube 51 adjacent du faisceau d'échange thermique de l'évaporateur 5. Ceci permet d'optimiser les échanges thermiques entre l'évaporateur 5 et l'air qui le traverse.
Le réservoir 53 comprend classiquement un tube de remplissage 8. Ce tube de remplissage 8 comprend à une première extrémité 80 une ouverture de remplissage 81. La première extrémité 80 est prolongée par une deuxième extrémité 82 aplatie.
La deuxième extrémité aplatie 82 comprend une paroi latérale 83 destinée à être appliquée contre la plaque de réservoir 530. Cette paroi latérale 83 est traversée par au moins un, en l'occurrence deux, orifices de remplissage 84. La deuxième extrémité aplatie 82 se termine par une ouverture 85.
La plaque de réservoir 530 est traversée par au moins un, en l'occurrence deux, orifices d'introduction 5303. Elle comprend une languette 5302 d'obturation et de maintien de la deuxième extrémité 82 du tube de remplissage 80, en l'occurrence de son ouverture 85.
Lorsque l'évaporateur est assemblé, la languette 5302 se trouve au moins en partie logée à l'intérieur de la deuxième extrémité 82 du tube de remplissage 8 depuis l'ouverture 85 de celle-ci. Le ou les orifices de remplissage 84 du tube de remplissage 8 communiquent alors avec le ou les orifice d'introduction 5303 de la plaque de réservoir, le nombre d'orifices de remplissage étant égal au nombre d'orifice d'introduction.
La languette 5302 est formée dans la masse de la plaque de réservoir 530. En d'autres termes, la languette et la plaque de réservoir ne forment qu'une unique pièce.
La languette s'étend essentiellement dans le prolongement du ou des orifices d'introduction 5303.
La languette 5302 constitue une extension de la plaque de réservoir 530. Elle forme saillie à sa périphérie et est repliée en partie essentiellement perpendiculairement au plan de la plaque de réservoir puis essentiellement parallèlement à ce plan vers l'intérieur de la plaque de réservoir et de manière éloignée de celui-ci pour s'introduire dans la deuxième extrémité 82 du tube de remplissage par l'ouverture 85.
Les dimensions de la languette 5302 sont choisies de manière telle que : le tube de remplissage 8 puisse être emmanché le long de celle-ci en y introduisant l'extrémité de la languette 5302 à partir de l'ouverture 85, lorsque la paroi latérale 83 du tube de remplissage 8 est en applique contre la plaque de réservoir 530, le ou les orifices de remplissage 84 communiquent avec le ou les orifice d'introduction 5303, et qu'après brasage de l'ensemble, la jonction entre le tube de remplissage 8 et la plaque de réservoir 530 soit étanche.
La languette 5302 obture alors l'ouverture 85 de l'extrémité du tube de remplissage et maintien celui-ci en position.
La plaque de réservoir 530 comprend une réservation 5305 en renfoncement pour loger l'extrémité aplatie 82 du tube de remplissage 8 de sorte que lorsque le tube de remplissage 8 est solidarisé à la plaque de réservoir 530, sa paroi latérale 86 tournée vers l'extérieur de la plaque de réservoir 530 soit essentiellement affleurante avec la paroi extérieure de celle-ci.
Dans la variante illustrée aux figures 15 à 17, la languette 5302 ne forme pas saillie à la périphérie de la plaque de réservoir 530. Elle s'étend dans un plan essentiellement parallèle au plan de la plaque de réservoir et de manière décalée vers l'extérieur de celle-ci, et résulte d'une découpe ménagée dans la plaque de réservoir 530 induisant la formation d'une lumière 5304 dans la plaque de réservoir 530. Dans ce cas, la languette n'est pas constituée d'un surcroît de matière à la périphérie de la plaque de réservoir 530. Elle est au contraire constituée à partir d'une partie de la paroi de la plaque de réservoir 530. Cette mise en œuvre permet donc de réduire la quantité de matière employée pour réaliser une plaque de réservoir et sa languette, et ainsi de réduire le coût de matière nécessaire à la fabrication de l'évaporateur.
La languette 5302 est introduite à l'intérieur du tube de remplissage 8 sur une distance d'au moins un millimètre. Elle forme essentiellement un « L » avec une première aile 5302i sensiblement parallèle au plan de la plaque de réservoir 530 et introduite au moins en partie dans le tube de remplissage 8, et une deuxième aile 53022 essentiellement perpendiculaire à la première 5302!. Ces deux ailes sont reliées par une zone de pliage 5306.
La languette 5302 permet d'obturer l'ouverture 85 à la deuxième extrémité 82 du tube de remplissage 8 et de maintenir celui-ci en position plus solidement et d'éviter ainsi la désolidarisation du tube de remplissage 8 et de la plaque de réservoir 530 et l'apparition de fuite à leur jonction.
Les plaques de tube 510, 511, les plaques de réservoir 530, les intercalaires extérieurs 53 et les tubes de remplissage 8 sont réalisés en métal, par exemple en alliage d'aluminium ou autre.
Ces éléments, hormis les tubes de remplissage 8, sont réalisés en métal cladé. En d'autre terme, il sont revêtus d'un métal d'apport nécessaire à leur assemblage par brasage.
Les tubes de remplissage 8 sont préférentiellement réalisés en métal non cladé. Ceci est en particulier le cas lorsqu'ils sont produits au moins en partie par extrusion.
Après remplissage d'un réservoir de matériau à changement de phase, l'ouverture de remplissage 81 est obturée au moyen d'un bouchon 9.
Ainsi que cela va ressortir plus clairement de la description qui va suivre d'un procédé de fabrication d'un évaporateur selon l'invention, tous les éléments qui composent l'évaporateur sont solidarisés entre eux de manière étanche par brasage. 6.2. Procédé de fabrication
La fabrication d'un évaporateur selon l'invention comprend bien évidemment une étape préalable 190 de recueil de l'ensemble des éléments le composant, notamment plaques de tube 510, 511, intercalaires internes 512, intercalaires externes 52, plaques de réservoir 530, tubes de remplissage 8.
Une plaque de réservoir 530 et sa languette 5302 sont obtenues par l'emboutissage d'une même tôle en métal cladé de sorte qu'elles forment une unique pièce mono-bloque.
Après emboutissage, la languette forme préférentiellement avec le plan principal de la plaque de réservoir un angle essentiellement égal à 90°. Elle pourrait néanmoins former avec celui-ci un angle de 180° ou moins, voire un angle inférieur à 90°.
La languette 5302 comprend une zone de pliage, par exemple un trait de pliage plus faible mécaniquement 5306, pour faciliter son pliage comme il ressortira plus clairement par la suite.
Cette zone de pliage 5306 est ménagée à une distance de la surface d'appui 5307 de la plaque de réservoir 530 contre laquelle vient en appui la paroi latérale 83 du tube de remplissage 8. Cette distance est choisie de manière telle que lorsque la languette est repliée essentiellement parallèlement à la plaque de réservoir 530 et se situe à l'intérieur de l'extrémité du tube de remplissage 8, la paroi latérale 83 de celui-ci soit en contact avec la surface d'appui 5307.
Dans le mode de réalisation dans lequel la languette ne forme pas saillie à la périphérie de la plaque de réservoir, mais résulte d'une découpe de la paroi de celle-ci, cette phase de découpe de la languette peut être réalisée au cours de l'emboutissage.
La plaque de réservoir comprend une collerette 5308 autour de chaque orifice d'introduction 5303 qui forme saillie à la surface de la surface d'appui 5307.
Un tube de remplissage 8 est obtenu à partir d'un tube métallique produit « au kilomètre » par extrusion. Le procédé d'extrusion ne permet pas de travailler des métaux cladés. Les tubes de remplissage sont donc réalisés en métal non cladé. Il résulte de la découpe d'un tronçon de tube et de l'aplatissement d'une de leur extrémité par exemple par emboutissage. L'obtention des plaques de tubes 510, 511, des intercalaires internes 512 et externes 52, et plaques de réservoir est classique et n'est pas décrite plus en détail ici.
Un tube de remplissage 8 est pré-assemblé à chaque plaque de réservoir 530 (étape 191).
Un tel pré assemblage comprend : une étape 1910 d'emmanchement de la deuxième extrémité 83 du tube de remplissage 8 le long de la languette 5302 en y introduisant la languette par l'ouverture 85 sur au moins un millimètre ; une étape 1912 de mise en communication du ou des orifices de remplissage 84 du tube de remplissage 8 avec le ou les orifices d'introduction 5303 de la plaque de réservoir 530.
Dans le cas d'une languette périphérique pliable, l'étape d'emmanchement est suivie d'une étape 1911 de pliage de la languette 5302 le long du trait de pliage 5306 sur environ 90° jusqu'à ce que la paroi latérale 83 tube de remplissage 8 soit en appui contre la plaque de réservoir 530, en l'occurrence sa surface 5307. La deuxième extrémité aplatie 82 du tube de remplissage se trouve alors dans la réservation 5305.
Les étapes de pliage et de mise en communication ont lieu essentiellement concomitamment, la languette étant configurée pour amener, à l'issue de son pliage, le ou les orifices de remplissage du tube de remplissage en communication avec le ou les orifices d'introduction de la plaque de réservoir. L'étape de mise en communication du ou des orifices de remplissage 84 du tube de remplissage 8 avec le ou les orifices d'introduction de la plaque de réservoir 530 comprend l'introduction de la collerette 5308 correspondante à l'intérieur de l'orifice de remplissage 84 correspondant.
Le tube de remplissage 8 est ainsi maintenu en position sur la plaque de réservoir du fait de la mise en œuvre de la languette et des collerettes. La présence des collerettes améliore le pré-assemblage et en particulier assure le maintien d'un bon alignement entre orifice(s) de remplissage et orifice(s) d'introduction. Elles pourraient toutefois ne pas être mises en œuvre dans une version simplifiée.
Le pré-assemblage d'un tube de remplissage à une plaque de réservoir permet d'obtenir un sous-ensemble homogène et manipulable par un opérateur sans risque de déplacement relatif du tube de remplissage par rapport à la plaque de réservoir.
On procède ensuite au pré-assemblage de l'ensemble de l'évaporateur (étape 192).
Ce pré-assemblage consiste à empiler une pluralité de tubes 51 les uns contre les autres, chaque tube étant constitué de l'empilement de deux plaques de tube 510, 511 avec le cas échéant interposition d'un intercalaire interne 512. Certains des espaces entre tubes 51 consécutifs sont comblés avec un intercalaire externe 52 ou avec une plaque de réservoir. Cet ensemble est maintenu pré-assemblé au moyen d'un outillage prévu à cet effet qui permet de maintenir les différents composants de l'évaporateur légèrement comprimés les uns contre les autres.
Cet ensemble pré-assemblé est ensuite introduit dans un four à l'intérieur duquel est mis en œuvre une étape 193 de brasage sans métal d'apport. A l'issu de ce brasage, les différents composants de l'évaporateur, y compris les tubes de remplissage et les plaques de réservoir, sont solidarisés les uns aux autres de manière étanche et l'évaporateur est extrait du four.
Le métal d'apport de la languette 5302 permet d'assurer le brasage du tube sur la languette et d'obturer de manière étanche l'ouverture 85. La plaque de réservoir et sa languette étant cladées sur leurs deux faces, ce brasage du tube de remplissage sur la languette est obtenu sur ses deux faces. Le métal d'apport de la plaque de réservoir 530 permet d'assurer le brasage du tube sur la plaque de réservoir et d'obturer de manière étanche le contours des orifices de remplissage 84 et des orifices d'introductions 5303 pour assurer une liaison étanche du tube de remplissage sur la plaque de réservoir.
La mise en œuvre de la languette permet d'obturer de manière efficace l'ouverture 85 à la deuxième extrémité 82 du tube de remplissage et de renforcer la résistance mécanique de la liaison entre le tube de remplissage et la plaque de réservoir.
Le procédé comprend ensuite préférentiellement de manière classique une étape 194 d'épreuve qui consiste à vérifier l'étanchéité de l'évaporateur.
Le procédé comprend ensuite une étape 195 de remplissage du ou des réservoirs de matériau à changement de phase 53. Cette étape consiste à injecter, par exemple par tirage sous vide, un matériau à changement de phase à l'intérieur de chaque réservoir 53 via le tube de remplissage 8 correspondant. Ce matériau s'écoule dans chaque tube de remplissage depuis son ouverture de remplissage 81 et s'écoule à travers les orifices de remplissage et d'introduction jusqu'à se répandre dans les réservoirs 53. Chaque réservoir 53 est ensuite fermé au moyen d'un bouchon 9 obturant l'ouverture de remplissage 81 au cours d'une étape 196 d'obturation.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur (5) comprenant un faisceau d'échange thermique délimitant un circuit de circulation de fluide caloporteur, ledit faisceau d'échange thermique comprenant au moins un tube (51) de circulation dudit fluide caloporteur, l'échangeur de chaleur (5) comprenant au moins un réservoir de matériau à changement de phase (53) en contact thermique avec une face externe dudit au moins un tube (51), ledit réservoir (53) étant délimité par au moins une plaque de réservoir (530) traversée par au moins un orifice d'introduction de matériau à changement de phase (5303) et une surface opposée, ledit réservoir (53) comprenant un tube de remplissage (8) comprenant une paroi latérale (83) traversée par au moins un orifice de remplissage (84) coopérant avec ledit au moins un orifice d'introduction (5303) de ladite plaque de réservoir (530), ladite plaque de réservoir (530) comprenant une languette (5302) de maintien et d'obturation d'une extrémité dudit tube de remplissage (8), ledit procédé comprenant : une étape (1910) d'emmanchement d'une extrémité (82) dudit tube de remplissage (8) le long de ladite languette (5302) ; une étape (1912) de mise en communication dudit au moins un orifice de remplissage (84) dudit tube de remplissage (8) avec ledit au moins un orifice d'introduction (5303) de ladite plaque de réservoir (530) ; une étape (193) de solidarisation dudit tube de remplissage (8) à ladite plaque de réservoir (530) par soudage.
- 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ladite étape (1912) de mise en communication dudit au moins un orifice de remplissage (84) dudit tube de remplissage (8) avec ledit au moins un orifice d’introduction (5303) de ladite plaque de réservoir (530) comprend l'introduction, à l'intérieur dudit au moins un orifice de remplissage (84), d'une collerette (5308) formant saillie à la surface (5307) de ladite plaque de réservoir (530) autour dudit au moins un orifice d'introduction (5303).
- 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel ladite étape (1910) d'emmanchement est suivie d'une étape (1911) de pliage de ladite languette (5302) jusqu'à ce que la paroi latérale (83) dudit tube de remplissage (8) soit en appui contre ladite plaque de réservoir (530).
- 4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel lesdites étapes de pliage (1911) et de mise en communication (1912) ont lieu essentiellement concomitamment, ladite languette (5302) étant configurée pour amener, à l'issue de son pliage, ledit au moins un orifice de remplissage (84) dudit tube de remplissage (8) en communication avec ledit au moins un orifice d'introduction (5303) de ladite plaque de réservoir (530).
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel ladite étape (193) de solidarisation par soudage est de type sans métal d'apport, ladite plaque de réservoir (530) étant réalisée en métal cladé et ledit tube de remplissage (8) en métal non cladé.
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel ladite étape (1910) d'emmanchement consiste à introduire ladite languette (5302) à l'intérieur dudit tube de remplissage (8) sur une longueur d'au moins un millimètre.
- 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 dans lequel ladite étape (1911) de pliage consiste à rabattre ladite languette (5302) vers ladite plaque de réservoir (530) essentiellement sur 180°, préférentiellement essentiellement sur 90°.
- 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 comprenant une étape de mise en application de ladite plaque de réservoir (530) associée audit tube de remplissage (8) contre la surface externe dudit tube (51) dudit faisceau d'échange thermique, cette surface externe constituant ladite surface opposée.
- 9. Echangeur de chaleur (5) comprenant un faisceau d'échange thermique délimitant un circuit de circulation de fluide caloporteur, ledit faisceau d'échange thermique comprenant au moins un tube (51) de circulation dudit fluide caloporteur, ledit échangeur de chaleur (5) comprenant au moins un réservoir de matériau à changement de phase (53) en contact thermique avec une face externe dudit au moins un tube (51), ledit réservoir (53) étant délimité par au moins une plaque de réservoir (530) traversée par au moins un orifice d'introduction de matériau à changement de phase (5303) et une surface opposée, ledit réservoir (53) comprenant un tube de remplissage (8) comprenant une paroi latérale (53) en appui contre ladite plaque de réservoir (530), ladite paroi latérale (83) étant traversée par au moins un orifice de remplissage (84) coopérant avec ledit au moins un orifice d'introduction (5303) de ladite plaque de réservoir (530), caractérisé en ce que ladite plaque de réservoir (530) comprend une languette (5302) de maintien et d'obturation dudit tube de remplissage (8), ladite languette (5302) étant au moins en partie insérée à l'intérieur dudit tube de remplissage (8) depuis une extrémité (82) de celui-ci.
- 10. Echangeur de chaleur (5) selon la revendication 9 dans lequel la longueur d'introduction de ladite languette (5302) dans ledit tube de remplissage (8) est au moins égale à 1 millimètre.
- 11. Echangeur de chaleur (5) selon la revendication 9 ou 10 dans lequel ledit tube de remplissage (8) comprend à une première extrémité (80) un orifice de remplissage (81) et à une deuxième extrémité (82) une ouverture (85), ladite languette (5302) étant introduite à travers ladite ouverture (85).
- 12. Echangeur de chaleur (5) selon l'une quelconque des revendications 9 à 11 dans lequel ledit au moins un orifice de remplissage (84) loge une collerette (5308) formant saillie à la surface (5307) de ladite plaque de réservoir (530) autour dudit au moins un orifice d'introduction (5303).
- 13. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 9 à 12 dans lequel ladite languette (5302) est repliée à l'intérieur dudit tube de remplissage (8) et s'étend essentiellement parallèlement à ladite plaque de réservoir (530).
- 14. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications 9 à 13 dans lequel ledit réservoir de matériau à changement de phase (53) est délimité par la plaque de réservoir (530) accolée audit au moins un tube (51) dudit faisceau d'échange thermique, la surface opposée étant formée par la face externe dudit au moins un premier tube (51).
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