FR2933015A1 - Procede d'assemblage de pieces, les pieces et echangeur de chaleur - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé d'assemblage d'une première pièce (2a) et d'une deuxième pièce (2b), comprenant les étapes suivantes : - l'application d'un agent d'assemblage sur la première pièce (2a), - l'application des deux pièces (2a), (2b) l'une contre l'autre et - la migration de l'agent à travers la première pièce (2a) pour assembler les deux pièces (2a), (2b). L'assemblage des pièces (2a), (2b) peut se faire par brasage et l'agent d'assemblage peut être un flux de brasage dont la fonction est de faciliter la réaction de brasage.

Description

Procédé d'assemblage de pièces, les pièces et échangeur de chaleur L'invention concerne un procédé d'assemblage de deux pièces.

Un échangeur de chaleur dit "à lames" peut comporter des plaques métalliques (ou lames), fixées par paires les unes aux autres, chaque paire de plaques formant des canaux de passage pour un premier fluide, par exemple grâce à des nervures, embouties sur chaque plaque, venant en contact et ménageant entre elles lesdits canaux. Les paires de plaques peuvent être séparées par des intercalaires entre lesquels s'écoule un deuxième fluide. Les deux fluides échangent de la chaleur à travers les plaques.

Les plaques peuvent être fixées les unes aux autres par brasage. Le brasage est l'assemblage de deux pièces métalliques à l'aide d'un métal d'apport, dénommé brasure. La brasure, qui a une température de fusion inférieure à celle des métaux à assembler, est chauffée et forme en fondant un lien métallurgique avec le métal de chaque pièce; les deux pièces sont ainsi liées l'une à l'autre par l'intermédiaire de la brasure, qui forme un alliage avec le métal de chaque plaque. On obtient une fixation de qualité, tant au niveau de l'étanchéité aux fluides que de la résistance mécanique ou de la conduction thermique, qui sont des caractéristiques importantes pour un échangeur de chaleur.

Le brasage peut être mis en oeuvre, soit sous vide, soit "sous flux". Dans ce dernier cas, on applique sur les pièces à assembler un "flux de brasage" dont la fonction est de faciliter la réaction de brasage. Le flux de brasage est un produit qui permet d'enlever de la surface des pièces à assembler les impuretés qui pourraient nuire à la réaction de brasage, de protéger ces pièces de l'oxydation pendant toute la durée de l'opération de brasage ou encore de baisser la tension superficielle des métaux pour une meilleure réaction; il augmente donc la mouillabilité des métaux à assembler. Ainsi, en général, le flux de brasage comporte un agent réducteur qui élimine les oxydes qui peuvent se trouver à la surface du métal. Le flux peut se présenter sous forme d'aggloméré, de poudre, de pâte, de liquide ou de gaz.

Durant le procédé de brasage, les pièces à assembler sont chauffées. Le premier élément à agir est le flux de brasage. Puis la brasure fond et forme un lien entre les pièces à assembler.

Quand on brase l'ensemble des plaques d'un échangeur de chaleur, le flux est préalablement appliqué sur toute la surface des plaques. Une fois le procédé de brasage terminé, il peut rester des résidus de flux sur les plaques, notamment sur leurs portions de surfaces non fixées à une autre plaque. Comme les plaques forment entre elles des canaux de passage pour des fluides (à refroidir ou de refroidissement), ces résidus de flux peuvent être entraînés par les fluides et/ou réagir avec eux. En particulier, si un fluide est l'eau, il existe un fort risque de corrosion par réaction entre l'eau et le flux de brasage sur le métal (laquelle réaction est par exemple une réaction d'acidification); une telle corrosion entraîne une altération du métal qui peut avoir des conséquences aussi graves que le perçage d'une plaque et donc la fuite d'eau dans un canal qui ne lui est pas dédié, par exemple dans le canal de circulation des gaz d'alimentation du moteur ou des gaz d'échappement. La présence de résidus de flux peut aussi avoir pour conséquence la formation de dépôts, qui peuvent être entraînés par un fluide vers d'autres emplacements du circuit de fluide, par exemple vers des clapets ou des vannes de régulation du débit de fluide, entraînant des dysfonctionnements desdits clapets ou desdites vannes. Par ailleurs, la présence des résidus de flux dans les canaux de circulation du fluide peut avoir pour conséquence une diminution de l'efficacité des échanges thermiques.

L'invention vise à pallier ces inconvénients.

L'invention a été présentée en relation avec des problèmes liés au brasage des plaques d'un échangeur de chaleur d'un véhicule automobile et elle s'applique particulièrement bien à la résolution de ces problèmes, pour cette application particulière. L'invention s'applique néanmoins plus généralement à l'assemblage de pièces.

C'est ainsi que l'invention concerne un procédé d'assemblage d'une première pièce et d'une deuxième pièce, comprenant: - l'application d'un agent d'assemblage sur la première pièce, - l'application des deux pièces l'une contre l'autre et - la migration de l'agent à travers la première pièce pour assembler les 35 deux pièces.

Grâce à l'invention, il n'est pas nécessaire d'appliquer l'agent d'assemblage du côté de la première pièce à assembler à la deuxième pièce, puisque l'agent d'assemblage migre à travers la première pièce pour permettre l'assemblage des deux pièces. Ainsi, il n'y a pas de résidus du flux d'assemblage entre les pièces assemblées.

Selon une forme de réalisation préférée, l'assemblage des pièces se fait par brasage et l'agent d'assemblage est un flux de brasage.

Selon une forme de réalisation préférée, la première pièce étant assemblée à la deuxième pièce le long d'au moins une surface d'assemblage, l'agent d'assemblage débouche, après sa migration à travers la première pièce, au niveau de ladite surface d'assemblage. A cet effet, la première pièce comporte des moyens de passage de l'agent d'assemblage pour sa migration à travers elle au niveau des surfaces d'assemblage.

Ainsi, il n'y a pas de résidus de l'agent d'assemblage hors de cette surface d'assemblage. Par l'expression "au niveau de ladite surface d'assemblage", on comprend que l'agent migre le long de cette surface d'assemblage, mais pas nécessairement tout du long de cette surface; l'agent peut migrer sur une série discrète de surfaces contenues dans la surface d'assemblage ou le long de l'intégralité de cette surface; en tout état de cause, elle ne migre pas en dehors de cette surface.

Selon une forme de réalisation préférée, la première pièce comprenant au moins une première face et une deuxième face, qui est destinée à être assemblée à la deuxième pièce, et des moyens, par exemple des orifices, de passage de l'agent d'assemblage de la première face vers la deuxième face, l'agent d'assemblage est appliqué sur la première face.

Selon une forme de réalisation préférée, la première face de la première pièce étant assemblée à une troisième pièce, l'agent d'assemblage migre pour partie seulement depuis la première face vers la deuxième face.

Selon une forme de réalisation préférée, une fois les pièces fixées, la première face est destinée à être en contact avec un premier fluide et la deuxième face est destinée à être en contact avec un deuxième fluide.

Selon une forme de réalisation préférée dans ce cas, les pièces sont des plaques agencées pour former des canaux de circulation de fluides dans un échangeur de chaleur. L'invention concerne encore une pièce destinée à être assemblée à une deuxième pièce avec un agent d'assemblage appliqué sur elle, ladite pièce comprenant des moyens de passage de l'agent d'assemblage pour sa migration à travers elle pour son assemblage à la deuxième pièce. 10 Une telle pièce permet la mise en oeuvre du procédé présenté ci-dessus et en procure donc les avantages.

Selon une forme de réalisation préférée, la pièce comprenant au moins 15 une première face et une deuxième face, qui est destinée à être assemblée à la deuxième pièce, et des moyens, par exemple des orifices, de passage de l'agent d'assemblage de la première face vers la deuxième face.

Selon une forme de réalisation préférée, la pièce étant destinée à être 20 assemblée à la deuxième pièce le long d'au moins une surface d'assemblage, dans laquelle les moyens de passage de l'agent d'assemblage débouchent sur la surface d'assemblage.

Selon une forme de réalisation préférée, la pièce comportant des surfaces 25 d'assemblage à la deuxième pièce symétriques les unes par rapport aux autres par rapport à un axe, la deuxième pièce étant similaire à la première pièce et destinée à lui être assemblée en vis-à-vis, les moyens de passage de l'agent d'assemblage sont répartis de manière asymétrique par rapport audit axe.

30 Selon une forme de réalisation préférée, la pièce est une plaque d'un échangeur de chaleur, comportant des surfaces de fixation par brasage à une autre plaque, au niveau desquelles sont ménagés des orifices de passage d'un flux de brasage.

35 Selon une forme de réalisation, la plaque est une plaque plane d'un échangeur de chaleur dit à lames planes. La plaque peut comporter des nervures embouties, de fixation à une autre plaque plane, des orifices étant percés dans la5 plaque au niveau des nervures, dans leur zone de contact avec une autre plaque plane.

Selon une forme de réalisation, la plaque est une plaque conformée d'un échangeur de chaleur dit à lames entuilées. La plaque peut comporter un bord relevé et des sillons emboutis, de fixation à une autre plaque conformée, des orifices étant percés dans la plaque au niveau du bord et des sillons, dans leurs zones de contact avec une autre plaque conformée.

L'invention concerne encore un échangeur de chaleur, comportant une pluralité de plaques telles que celle présentée ci-dessus.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante des formes de réalisation préférées du procédé et de l'échangeur de l'invention, en 15 référence aux planches de dessins annexées, sur lesquelles: - la figure 1 représente une vue en coupe d'un échangeur de chaleur à lames conforme à une première forme de réalisation de l'invention; - la figure 2 représente une vue en perspective d'une plaque plane de l'échangeur de chaleur de la figure 1; 20 - la figure 3 représente une vue en coupe, dans le plan III-III de la figure 2, d'une plaque du type de celle de la figure 2 en vis-à-vis avec une plaque à laquelle elle est destinée à être brasée; - la figure 4a représente une vue schématique partielle de dessus de la plaque de la figure 2; 25 - la figure 4b représente une vue schématique partielle en coupe, correspondant à la vue de la figure 4a, au niveau d'orifices, des plaques de la figure 3, - la figure 5a représente une autre vue schématique partielle de dessus de la plaque de la figure 2; 30 - la figure 5b représente une vue schématique partielle en coupe, correspondant à la vue de la figure 5a, au niveau d'orifices, des plaques de la figure 3; - la figure 6 représente une vue élargie de la zone Z de la plaque de la figure 2; 35 - la figure 7 représente une vue en coupe d'un échangeur de chaleur à lames conforme à une deuxième forme de réalisation de l'invention; - la figure 8 représente une vue de dessus d'une première forme de lame pouvant être utilisée dans un échangeur du type de celui de la figure 7; - la figure 9 représente une vue de dessus d'une deuxième forme de lame pouvant être utilisée dans un échangeur du type de celui de la figure 7 et - la figure 10 représente une vue en coupe schématique d'une zone de contact entre quatre plaques successives de l'échangeur de la figure 7.

En référence à la figure 1, un échangeur de chaleur 1 selon une première forme de réalisation comporte des plaques 2 sensiblement planes, que nous nommerons par la suite, par souci de simplification, plaques planes 2; l'homme de métier parle usuellement, pour de telles plaques planes 2, de lames 2; pour cette raison, les échangeurs de ce type sont dénommés échangeurs à lames planes. Les plaques planes 2 sont assemblées par paires, les plaques 2 de chaque paire ménageant entre elles un canal 3 de circulation d'un fluide, ici un liquide de refroidissement, par exemple de l'eau glycolée. Les paires de plaques 2 sont séparées les unes des autres par des intercalaires 4, qui sont en l'espèce des plaques ondulées 4; les intercalaires 4 s'étendent entre deux plaques planes 2 (de deux paires différentes) et ménagent un canal 5 de circulation pour un fluide, ici un gaz à refroidir, par exemple de l'air. L'échangeur de chaleur 1 est donc ici un refroidisseur d'air de suralimentation pour un véhicule automobile. Les plaques ondulées intercalaires 4 imposent à l'air circulant entre elles un écoulement turbulent, facilitant les échanges thermiques avec le liquide de refroidissement qui s'écoule dans les canaux 3 ménagés entre les plaques planes 2. La structure générale et le fonctionnement d'un tel échangeur de chaleur sont bien connus de l'homme du métier et ne nécessitent donc pas d'être décrits plus en détails. Les plaques pourront par exemple être dans un alliage type 3003.

En référence à la figure 2, chaque plaque plane 2 est de forme globalement rectangulaire; elle s'étend selon un axe principal A, parallèle à la direction des longueurs du rectangle dont elle a la forme et formant médiane des largeurs de ce rectangle. La plaque 2 est emboutie pour former des nervures 6 qui, par contact avec des nervures correspondantes 6 d'une autre plaque 2, forment des parois du canal 3 de circulation du liquide de refroidissement; le canal 3 a en l'espèce globalement la forme d'un serpentin, formé par des portions de canal rectilignes parallèles aux longueurs du rectangle dont la plaque a la forme, raccordées par des portions formant demi-tour aux extrémités. La plaque 2 comporte, à l'une de ses extrémités, deux alésages 7a, 7b, respectivement d'entrée et de sortie de liquide dans le canal 3 de circulation d'eau glycolée ménagé par la plaque 2.

Les nervures 6 de la plaque 2 sont symétriques entre elles par rapport à l'axe principal A de la plaque 2. Ainsi, les canaux 3 peuvent être formés entre deux plaques identiques 2, l'une étant retournée autour de son axe principal A pour être mise face à face avec l'autre, pour que leurs nervures 6 entrent en contact. Les plaques 2 sont fixées l'une à l'autre le long des nervures 6, qui forment donc des surfaces de fixation.

On a représenté sur la figure 3 une première plaque 2a et une deuxième plaque 2b agencées pour former une paire de plaques; sur la figure 3, elles sont en vis-à-vis l'une de l'autre mais non encore en contact l'une avec l'autre. Il s'agit de deux plaques 2a, 2b identiques entre elles et aux autres plaques 2 des paires de plaques 2 de l'échangeur 1; de ce fait, les différents éléments de ces plaques 2a, 2b (notamment leurs nervures 6, leur axe principal A, etc.) sont désignés par les mêmes références. Par ailleurs, dans la suite de la description, les références 2a, 2b et 2 seront utilisées indifféremment, s'agissant en fait de références pour des plaques identiques.

Du fait de la symétrie des nervures 6 de chaque plaque 2a, 2b par rapport à son axe principal A, les nervures 6 des deux plaques 2a, 2b sont en vis-à-vis les unes des autres lorsque les deux plaques 2a, 2b sont mises face à face. Les plaques 2a, 2b sont fixées l'une à l'autre le long de leurs nervures 6. Les surfaces 10' des plaques 2a, 2b situées de part et d'autre des nervures 6 forment, avec les nervures 6, lorsque les nervures 6 sont en contact et fixées les unes aux autres, le canal 3 de circulation du liquide de refroidissement.

Les nervures 6 des plaques 2a, 2b sont percées d'orifices 8, notamment représentés aux figures 4 et 5, permettant la migration de l'agent d'assemblage des plaques 2a, 2b entre elles. En l'espèce, les plaques 2a, 2b sont agencées pour être brasées, le long notamment de leurs rainures 6 (plus exactement, le long des surfaces supérieures de leurs rainures 6, la position supérieure correspondant à la position supérieure sur la figure 2).

Il s'agit d'un brasage dit "à flux", c'est-à-dire avec application préalable d'un flux de brasage, pour permettre le mouillage et le décapage des métaux à assembler, comme expliqué plus haut dans l'introduction de la description. L'agent d'assemblage est un flux de brasage.

Chaque plaque 2a, 2b comporte une première face 9 et une deuxième face 10, de part et d'autre de l'épaisseur de la plaque 2a, 2b. Par convention, les nervures 6 étant en saillie d'un côté de chaque plaque 2a, 2b, on désignera, dans la suite de la description, par première face 9, la face s'étendant du côté opposé au côté où les nervures 6 sont en saillie, par deuxième face 10, la face s'étendant du côté où les nervures 6 sont en saillie. Les plaques 2a, 2b étant assemblées le long de leurs nervures 6, ce sont donc leurs deuxièmes faces respectives 10 qui sont fixées l'une à l'autre (et qui sont en vis-à-vis sur la figure 2).

Les orifices 8 sont percés à travers chaque plaque 2a, 2b et débouchent de part et d'autre de la plaque 2a, 2b, c'est-à-dire qu'ils débouchent sur chaque face 9, 10 de la plaque 2a, 2b. Chaque orifice 8 forme ainsi un canal de passage du flux de brasage depuis la première face 9 vers la deuxième face 10. Les orifices 8 ne sont percés qu'au niveau des nervures 6. Les orifices 8 sont par ailleurs répartis sur les plaques 2a, 2b de telle sorte que, lorsque les plaques 2a, 2b sont appliquées l'une contre l'autre, les orifices 8 d'une plaque 2a, 2b ne soient pas en face d'orifices 8 de l'autre plaque 2b, 2a; la répartition des orifices 8 sera détaillée plus loin.

Le procédé d'assemblage de deux plaques 2a, 2b est mis en oeuvre de la manière suivante.

Un métal d'apport (brasure) est appliqué sur les plaques 2a, 2b, sur leur deuxième face 10, de manière connue. On pourra, par exemple, utilisé un métal d'apport de type 4045 ou 4343. En l'espèce, le métal d'apport est présent sous forme de laminé dans la plaque 2a, 2b: à cet effet, lorsqu'elle est emboutie, la plaque 2a, 2b est emboutie avec une feuille du métal d'apport, qui forme ainsi directement la couche la plus externe (du côté de la deuxième face 10) du laminé de la plaque 2a, 2b. En l'occurrence, de la brasure est également présente, en l'espèce sous forme de laminé, sur la première face 9 de chaque plaque 2a, 2b, pour la fixation des intercalaires 4 aux plaques planes 2a, 2b.

Pour la fixation de la première plaque 2a à la deuxième plaque 2b, le flux de brasage est appliqué sur les premières faces 9 des plaques 2a, 2b et uniquement sur ces premières faces 9. Les deux plaques 2a, 2b sont appliquées l'une contre l'autre et sont chauffées à une première température. Le flux de brasage, dont la température de fusion est inférieure à celle du métal d'apport (la première température étant comprise entre elles), est le premier élément à fondre.

Lorsqu'il se trouve à l'état fondu, le flux de brasage migre en partie depuis la première face 9 de chaque plaque 2a, 2b vers la deuxième face 10 de la plaque 2a, 2b, au travers des orifices 8 prévus à cet effet. Une partie du flux de brasage se retrouve ainsi à l'interface entre les deuxièmes faces 10 de la première plaque 2a et de la deuxième plaque 2b, au niveau des orifices 8 par lesquels il a migré.

Par capillarité (ou tout autre phénomène tel que gravité ou migration vers les points chauds), le flux de brasage se répand, autour de chaque orifice 8, dans cette interface, exerçant son action sur la brasure présente sur les plaques 2a, 2b. Ainsi, le flux n'est présent et n'exerce son action que dans la zone où il a migré, c'est-à-dire la zone de fixation (les nervures 6 de fixation) des plaques 2a, 2b entre elles. Les portions 10' de la deuxième surface 10 des plaques 2a, 2b ne sont ainsi pas contaminées par le flux de brasage.

Les plaques 2a, 2b sont chauffées à une deuxième température, supérieure à la première température (et à la température de fusion de la brasure), pour faire fondre la brasure et permettre la réaction de brasage le long des surfaces (les nervures 6) de fixation des plaques 2a, 2b.

De la sorte, les plaques 2a, 2b sont fixées l'une à l'autre le long de leurs nervures 6.

Les portions de surfaces 10' des deuxièmes faces 10 des plaques 2a, 2b situées autour des nervures 6, c'est-à-dire les portions de surfaces 10' délimitant les canaux 3 avec les nervures 6, n'ont pas été en contact avec le flux de brasage, puisque ce dernier n'a pu migrer au travers des plaques 2a, 21) que par les orifices 8, qui sont localisés au niveau des nervures 6. Ces portions de surfaces 10' ne sont donc pas polluées par des résidus de flux de brasage, ce qui résout les problèmes, présentés en introduction, liés à une éventuelle présence résiduelle de flux de brasage dans une zone dans laquelle un fluide est destiné à s'écouler.

Dans le cas présenté, on a choisi de n'appliquer du flux de brasage que sur la première face 9 des plaques 2a, 2b car cette face 9 est destinée à être en contact avec de l'air, tandis que la deuxième face 10 est destinée à être en contact avec de l'eau. Bien entendu, le choix de la face sur laquelle est appliqué le flux de brasage amené à migrer vers l'autre face dépend de l'application et des contraintes de l'homme du métier dans cette application donnée.

Le procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur tel que celui de la figure 1 est le suivant. Du flux de brasage est appliqué sur la première face 9 de chaque plaque plane 2, ainsi que sur des surfaces des intercalaires 4. Les plaques planes 2 sont appliquées, par paires, les unes contre les autres face à face, tandis que les plaques intercalaires 4 sont appliquées sur les premières surfaces 9 des plaques planes 2. Lorsque l'ensemble est chauffé, une partie du flux de brasage appliqué sur les premières faces 9 des plaques planes 2 migre vers les deuxièmes faces 10 correspondantes pour leur brasage aux autres plaques planes 2, tandis que le reste du flux de brasage permet le brasage des plaques planes 2 aux intercalaires 4. Le brasage de tous les éléments de l'échangeur 1 est obtenu en une seule étape, c'est-à-dire que tous les éléments de l'échangeur 1 sont brasés en même temps les uns aux autres. Grâce au brasage, les liaisons entre les plaques 2 remplissent des fonctions d'étanchéité, de résistance mécanique et de conduction thermique.

La répartition des orifices 8 de passage du flux de brasage va maintenant être détaillée.

On voit sur la figure 4a deux nervures 6 symétriques par rapport à l'axe principal A (ou grand axe A) d'une plaque plane 2. Les orifices 8 de ces nervures 6 sont répartis de manière à ne pas être symétriques entre eux mais décalés, par exemple en quinconce, les uns par rapport aux autres dans une direction parallèle à l'axe principal A.

On désigne par la référence A' le petit axe de la plaque plane 2. On rappelle que l'axe principal A de la plaque A est l'axe s'étendant dans la direction de la grande dimension de la plaque 2; en présence d'une plaque rectangulaire 2, il s'agit donc de l'axe parallèle aux longueurs du rectangle dont la plaque 2 a la forme et passant par le centre de ce rectangle. Le petit axe A' est un axe perpendiculaire à l'axe principal A, parallèle aux largeurs du rectangle dont la plaque 2 a la forme et passant par le centre de ce rectangle.

En l'espèce, les orifices 8 successifs d'une nervure 6 sont espacés les uns des autres par un pas "p". Les orifices 8 d'une nervure 6 sont ici décalés par rapport aux orifices 8 de la nervure 6 qui lui est symétrique par rapport à l'axe principale A d'une distance égale à la moitié du pas, c'est-à-dire p/2. Une autre valeur peut être prévue. L'avantage d'un décalage égal à la moitié du pas est une répartition d'ensemble plus uniforme des orifices 8 sur la plaque 2.

On note que, plus les orifices 8 sont rapprochés, plus la répartition du flux de brasage peut être dense à l'interface entre deux plaques.

On voit sur la figure 4b une vue en coupe des première et deuxième plaques planes 2a, 2b de la figure 3, la coupe étant faite au niveau d'orifices 8. Les différentes parties des plaques 2a, 2b de la figure 4b (nervures 6, axe principal A) sont alignées avec les parties correspondantes de la plaque 2 de la figure 4a, pour en faciliter la compréhension. Du fait de la répartition des orifices 8 et notamment de l'asymétrie des orifices 8 appartenant à des nervures 6 symétriques entre elles, les orifices 8 de la première plaque 2a ne sont pas en face d'orifices de la deuxième plaque 2b, et vice-versa, lorsque ces plaques 2a, 2b sont mises face à face. Autrement dit, chaque orifice 8 d'une plaque 2a, 2b est nécessairement en face d'une partie pleine de la plaque 2 lui faisant face, c'est-à-dire d'une partie non percée de cette plaque 2. En effet, pour mettre les plaques 2a, 2b face à face pour leur fixation, l'une des deux plaques 2a, 2b est pivotée de 180° autour de son grand axe A. En raison de la symétrie des nervures 6 et de l'asymétrie des orifices 8 de ces nervures 6 par rapport au grand axe A, la conséquence de ce pivotement est que les nervures 6 des deux plaques 2a, 2b se retrouvent face à face et viennent en butée, tandis que les orifices 8 de ces nervures 6 ne sont pas face à face.

On voit sur la figure 5a une autre vue de la plaque de la figure 4a, sur laquelle apparaît la nervure centrale 6' de la plaque 2, ainsi que les nervures 6 de la figure 4a. La nervure centrale 6' est la nervure dont l'axe est colinéaire avec l'axe principal de la plaque 2. Si une telle nervure centrale 6' comportait une unique rangée d'orifices 8, ces orifices 8 se retrouveraient en face les uns des autres lorsque deux plaques 2 seraient mises face à face, puisque, comme expliqué ci-dessus, l'application des deux plaques 2a, 2b face à face implique le pivotement de l'une des deux autour de son axe principal A.

C'est pourquoi la nervure centrale 6' présente une largeur qui est sensiblement égale au double de la largeur des autres nervures 6 et comporte deux rangées d'orifices 8. Les orifices 8 d'une rangée sont décalés par rapport aux orifices de l'autre rangée pour, une fois deux plaques identiques 2 appliquées face à face, ne pas s'étendre les uns face aux autres. En l'espèce, les orifices 8 successifs d'une rangée étant espacés les uns des autres d'une distance (d'un pas) "p", les orifices 8 d'une rangée sont décalés par rapport aux orifices 8 de l'autre rangée d'une distance p/2.

La figure 5b est une vue en coupe des plaques planes 2a, 2b de la figure 3 au niveau d'orifices 8; les parties des plaques 2a, 2b de la figure 5b, (nervures 6, 6', axe principal A) sont alignées avec les parties correspondantes de la plaque 2 de la figure 5a pour une meilleure lisibilité de ces figures. On voit sur la figure 5b que, du fait de leur répartition sur les nervures centrales 6' des plaques 2a, 2b, les orifices 8 des première et deuxième plaques 2a, 2b ne sont pas face à face lorsque les plaques 2a, 2b sont mises face à face. Au contraire, les orifices 8 d'une plaque 2a, 2b se trouvent face à des portions pleines de la plaque opposée 2b, 2a.

Grâce à la répartition des orifices 8 sur les différentes nervures 6, 6', leur évitant de se trouver face à face, la migration du flux de brasage de la première face 9 des plaques 2a, 2b vers leur deuxième face 10 est optimisée pour assurer une meilleure répartition de ce flux sur les nervures 6, 6'. En effet, si des orifices 8 se trouvaient face à face, le flux de brasage passerait d'un orifice à l'autre et migrerait difficilement dans l'interface entre les deux plaques 2a, 2b. Au contraire, dans le cas présent, le flux de brasage qui migre au travers d'un orifice 8 débouche sur une surface pleine de la plaque opposée 2 et est donc amené à se répartir à l'interface entre les deux plaques 2a, 2b.

On a présenté la répartition des orifices en relation avec des plaques 2 mises face à face par pivotement autour de leur grand axe A. Bien entendu, les plaques pourraient être mises face à face par pivotement autour de leur petit axe A', ou par pivotement à la fois autour de leur petit axe A' et de leur grand axe A. Les relations de symétrie des nervures 6 et d'asymétrie des orifices 8 sont alors adaptées en conséquence. En particulier, il peut être nécessaire, outre l'asymétrie par rapport au grand axe A, de prévoir une asymétrie ou un désaxage des orifices 8 par rapport au petit axe A' de la plaque 2; par désaxage des orifices 8, on comprend que le petit axe A' de la plaque 2 ne coupe aucun orifice 8. Quoiqu'il en soit, la répartition des orifices 8 est déterminée de manière géométrique, en fonction des pivotements à effectuer, et de la disposition des nervures 6; la définition de cette répartition en fonction de la géométrie de la plaque 2 et de la nature du pivotement éventuellement à effectuer pour sa fixation à une plaque identique (ou pas) est accessible à l'homme du métier.

En référence à la figure 6, la plaque plane 2 comporte par ailleurs des saillies bombées embouties dans ses surfaces 10' s'étendant entre les nervures 6; l'homme du métier parle généralement, concernant de telles saillies, de pics ou picots. Il s'agit de portions de surfaces bombées, de base circulaire.

Il y a deux types de picots. Des picots 11 dits de "turbulation" ou de turbulence et des picots 11' dits d'entretoisement.

Les picots de turbulence 11 sont des picots dont la fonction est de générer des turbulences dans l'écoulement entre les plaques 2. Ces picots de turbulence 11 ne sont pas répartis de manière symétrique par rapport à l'axe principal A de la plaque 2. Leur hauteur (c'est-à-dire leur dimension perpendiculaire à la surface 10' hors de laquelle ils sont en saillie) est généralement inférieure à la hauteur des nervures 6. Ces picots de turbulence 11 ne sont donc pas agencés pour entrer en contact avec les picots de turbulence 11 d'une plaque avec laquelle la plaque 2 est brasée et ne sont donc pas brasés avec d'autres picots 11 lorsque les plaques sont assemblées. Leur fonction est de réduire localement la section de passage du fluide, afin de changer de type d'écoulement (qui par exemple de laminaire devient turbulent) pour améliorer le coefficient d'échanges thermiques.

Les picots d'entretoisement 1l' sont des picots dont la fonction est de maintenir l'écart entre deux plaques 2a, 2b brasées l'une à l'autre et de rigidifier l'ensemble. Les picots d'entretoisement Il' d'une plaque 2a, 2b sont brasés à des picots d'entretoisement 11' correspondants de l'autre plaque 2a, 2b. A cet effet, les picots d'entretoisement 11' sont répartis de manière symétrique par rapport au grand axe A des plaques 2a, 2b. Leur hauteur est égale à celle des nervures 6, de telle sorte que lorsque les deux plaques 2a, 2b sont appliquées face à face l'une contre l'autre, les picots d'entretoisement 11' viennent en butée les uns sur les autres, par paires. Pour améliorer leur contact, les picots 11' présentent une surface d'extrémité libre aplatie; les picots 11' sont ainsi en contact les uns avec les autres le long de surfaces planes. Les picots d'entretoisement 11' forment, après brasage, une liaison rigide entre les 2 plaques et permettent un renforcement mécanique du canal 3 de circulation eau, améliorant notamment sa tenue à la pression.

De même que les nervures 6, 6', les picots d'entretoisement 11' sont percés d'orifices (non représentés) de passage du flux de brasage. De même que précédemment, pour éviter que des orifices se retrouvent face à face, les orifices sont répartis sur les picots 11' de manière asymétrique. Ainsi, par exemple, seuls les picots 11' de la partie droite d'une plaque 2a, 2b (par rapport à son axe principal A) sont percés d'orifices; ainsi, une fois une première plaque 2a retournée pour être mise face à une deuxième plaque 2b à laquelle elle doit être brasée, les picots percés 11' de la partie droite de la première plaque 2a se retrouvent face à des picots non percés 11' de la partie gauche de la deuxième plaque 2b.

Un échangeur de chaleur 12 selon une deuxième forme de réalisation est décrit en référence aux figures 7 à 10 Il s'agit d'un échangeur dit à lames entuilées, c'est-à-dire un échangeur 12 comportant des plaques 13 qui ne sont pas planes mais conformées pour remplir une double fonction, de formation de canaux de circulation des fluides à refroidir et de refroidissement, ainsi que de formation du carter de l'échangeur 12.

On voit sur la partie gauche de la figure 7 que le bord 14 des plaques 13 est relevé pour former un carter externe, par contact de ces bords relevés 14 entre eux. Dans leur partie centrale, les plaques 13 comportent des sillons emboutis 15 dont la forme est agencée pour former des canaux de circulation de fluides entre les plaques 13.

Les figures 8 et 9 présentent deux formes différentes de plaques 13', 13" pouvant être utilisées dans un échangeur 12 à lames entuilées.

La plaque 13' de la figure 8 comporte des sillons 15' en forme de V. Elle comporte par ailleurs un bord relevé 14' agencé pour former, avec les bords des autres plaques identiques empilées avec elle, le carter de l'échangeur 12. La plaque 13' comporte par ailleurs, du côté gauche (sur la figure 8), un alésage 16a d'entrée d'eau et un alésage 16b de sortie d'eau, du côté droit, un alésage 16c d'entrée d'air et un alésage 16d de sortie d'air. Un échangeur 12 est formé par un empilement de telles plaques 13' les unes sur les autres, les orientations des sillons 15' des plaques 13' étant alternées dans un sens et dans l'autre d'une plaque à l'autre; autrement dit, l'échangeur 12 comporte des plaques 13' d'un premier type, non représentées, dont les sillons 15' sont en forme de V orientés vers la gauche comme sur la figure 8, et des plaques 13' d'un second type, dont les sillons 15' sont en forme de V orientés vers la droite, ces plaques étant empilées les unes sur les autres, avec alternance de plaques du premier type et de plaques du second type. Les sillons 15' entrent en contact les uns avec les autres de manière ponctuelle et créent un volume d'écoulement tourmenté et irrégulier qui génère des turbulences dans l'écoulement des fluides, améliorant le coefficient d'échanges thermiques; quand on dit que les sillons 15' entrent en contact de manière ponctuelle, on comprend qu'ils viennent en contact selon des portions de surfaces discrètes, c'est-à-dire qu'ils ne viennent pas en contact le long d'une surface continue des sillons 15' mais sur des portions de surfaces discrètes de ces sillons 15'. Chaque plaque 13' est agencée pour que des fluides différents s'écoulent de part et d'autre d'elle. C'est pour cette raison que chaque plaque 13' est percée de quatre alésages 16a-16d d'entrée ou de sortie; les alésages fonctionnent par paires (16a, 16b), (16c, 16d), chaque paire d'alésages (16a, 16b), (16c, 16d) permettant l'entrée et la sortie d'un fluide (ici, soit l'eau, soit de l'huile, respectivement) d'un côté de la plaque 13'.

La plaque 13" de la figure 9 comporte des sillons 15" obliques rectilignes parallèles les uns aux autres. Elle comporte par ailleurs un bord relevé 14" agencé pour former, avec les bords des autres plaques identiques empilées avec elle, le carter de l'échangeur 12. La plaque comporte par ailleurs un alésage 17a d'entrée d'eau et un alésage 17b de sortie d'eau, un alésage 17c d'entrée d'huile et un alésage 17d de sortie d'huile. De même que précédemment, un échangeur 12 est formé par un empilement de plaques 13" d'un premier type et d'un second type, les orientations des sillons obliques 15" des plaques 13' étant alternées dans un sens et dans l'autre d'un type de plaque à l'autre, formant ainsi, une fois en contact avec les sillons 15" d'une autre plaque 13", un volume perturbé pour l'écoulement du fluide. Toujours de même que précédemment, chaque plaque 13' est agencée pour que des fluides différents s'écoulent de part et d'autre d'elle, chaque paire d'alésages (17a, 17b), (17c, 17d) permettant l'écoulement d'un fluide d'un côté de la plaque 13" considérée.

De tels échangeurs de chaleur 12 à lames entuilées sont bien connus de l'homme du métier. Il n'est donc pas nécessaire de décrire leur structure de manière plus détaillée. Un tel échangeur de chaleur est illustré, par exemple, dans le document EP 0 623 798. Seules les spécificités seront détaillées.

De même que pour la première forme de réalisation présentée plus haut (échangeur à lames planes), les plaques 13', 13" d'un échangeur à lames entuilées sont percées d'orifices, non représentés, permettant le passage du flux de brasage d'une face des lames vers l'autre.

Plus précisément, si l'échangeur est formé d'un empilement de lames 13', 13" d'un premier type et d'un second type, seules les lames 13', 13" d'un type particulier, par exemple les lames 13', 13" du premier type, sont percées d'orifices de passage du flux de brasage; on rappelle que les lames 13', 13" du premier type et les lames du second type 13', 13" sont des lames 13', 13" dont la forme des sillons 15', 15" est différente, typiquement des sillons avec des segments obliques inversés (il peut notamment s'agir de sillons rectilignes ou en forme de V).

On a représenté sur la figure 10 une vue en coupe d'une partie d'un empilement de plaques 13a d'un premier type (qui apparaissent grisées) et de plaques 13b d'un deuxième type (qui apparaissent hachurées); on voit en l'occurrence deux plaques 13a du premier type et deux plaques 13b du deuxième type. Seules les plaques 13a du premier type sont percées d'orifices 18 de passage du flux de brasage, en l'espèce au niveau de sillons 15.

Un premier fluide, par exemple de l'huile, circule entre les surfaces inférieures des plaques 13a du premier type et les surfaces supérieures des plaques 13b du deuxième type (les notions inférieure et supérieure correspondent aux positions inférieure et supérieure sur la figure 10 et ne préjugent pas de l'orientation des plaques dans l'échangeur). Un second fluide, par exemple de l'eau, circule entre les surfaces supérieures des plaques 13a du premier type et les surfaces inférieures des plaques 13b du deuxième type.

Pour la fabrication de l'échangeur 12, du flux de brasage est appliqué uniquement sur les faces inférieures des plaques 13a du premier type. Au cours du procédé de brasage, une partie de ce flux migre depuis les faces inférieures des plaques 13a du premier type vers les faces supérieures des plaques 13a du premier type, au niveau des orifices 18. Le flux de brasage peut ainsi migrer dans l'interface entre les plaques 13a du premier type et les plaques 13b du deuxième type. Ainsi, il n'y a des résidus de flux de brasage que sur les surfaces inférieures des plaques 13a du premier type, c'est-à-dire du côté de l'air, tandis qu'il n'y en a pas sur les surfaces supérieures des plaques 13a du premier type, c'est-à-dire du côté de l'eau (le flux n'ayant migré qu'au niveau des zones de fixation aux plaques 13b du second type).

Des orifices 18 de passage du flux de brasage peuvent être percés dans toutes les zones des plaques 13a du premier type susceptibles d'être en contact avec des zones des plaques 13b du second type. En particulier, des orifices 18 sont percés au travers des bords relevés 14 des plaques 13a et au sommet des sillons 15, au niveau des zones de contact avec des sillons des plaques 13b du second type. A cet effet, les sillons 15 sont de préférence agencés pour présenter des surfaces supérieures et inférieures aplaties, ce qui augmente la surface de contact et donc la surface dans laquelle peuvent être ménagés les orifices 18. Seule une plaque sur deux étant percée, il n'y a pas, dans cette forme de réalisation, de problème de symétrie pour les orifices 18.

On note que, dans le cas d'un empilement de plaques d'un premier type 13a et d'un deuxième type 13b, chaque plaque du premier type 13a est fixée de part et d'autre à une plaque du deuxième type 13b, le flux de brasage n'étant appliqué que d'un côté. Il s'agit en fait d'une variante du cas, évoqué pour la première forme de réalisation de l'échangeur de l'invention, dans lequel la première pièce est fixée à une deuxième et à une troisième pièce; dans le cas présent, les deuxième et troisième pièces sont identiques et consistent en une plaque du deuxième type 13b. Les plaques du deuxième type 13b sont ainsi fixées à celles du premier type 13a du côté d'application du flux de brasage pour leur surface supérieure et du côté de migration du flux de brasage pour leur surface inférieure.

L'invention a été présentée en relation avec un procédé de brasage dans lequel le flux de brasage est amené à migrer à travers une première pièce pour sa fixation à une deuxième pièce; le flux de brasage est un agent d'assemblage au sens générique du terme, dont la fonction est en l'occurrence de faciliter l'action d'un agent de fixation (la brasure). Le principe de l'invention s'étend à d'autres agents d'assemblage. Il peut notamment s'agir directement d'un agent de fixation (un métal d'apport, une colle, ou autre) qui migre au-travers de la première pièce pour sa fixation à la deuxième pièce.

L'invention a été présentée en relation avec un refroidisseur d'air de suralimentation dans lequel l'air de suralimentation est refroidi par un liquide de refroidissement. Bien entendu, l'invention s'applique plus généralement à tout échangeur de chaleur, quels que soient les fluides refroidis et de refroidissement.

Comme énoncé plus haut, l'invention s'applique d'ailleurs plus généralement à l'assemblage de deux pièces.

Concernant les applications aux échangeurs de chaleur, les fluides refroidis et/ou de refroidissement peuvent notamment être de l'air, des gaz, de l'eau ou de l'huile, toutes les combinaisons possibles entre ces liquides pouvant être envisagées. Pour l'application de l'agent d'assemblage, l'homme du métier choisit la face en contact avec le fluide pour lequel la présence de l'agent est la moins problématique. Ce choix dépend de l'application considérée.

Dans les formes de réalisation présentées, une première pièce doit être fixée à une deuxième pièce et à une troisième pièce, respectivement par ses deuxième et première faces; l'agent d'assemblage est appliqué sur la première face pour la fixation à la troisième pièce, une partie de l'agent d'assemblage migrant au travers de la première pièce vers sa deuxième face pour sa fixation à la deuxième pièce. Conformément à une autre forme de réalisation, la première pièce peut n'être fixée qu'à une deuxième pièce, l'agent d'assemblage étant appliqué sur la première face de la première pièce uniquement en vue de sa migration vers la deuxième face pour sa fixation à la deuxième pièce.

Dans le cas où la première pièce doit être fixée à une deuxième et une troisième pièce, le flux peut être appliqué, sur la première face de la première pièce, soit sur l'intégralité de la surface de cette face, soit sur une partie seulement. Ainsi, à supposer que la première pièce soit fixée de part et d'autre aux deuxième et troisième pièces le long de zones de fixation correspondantes, le flux de brasage peut n'être appliqué sur la première face de la première pièce que sur sa zone de fixation à la troisième pièce, le flux migrant depuis cette zone de fixation à la troisième pièce vers la zone de fixation à la deuxième pièce. Cette migration se fait au-travers de la première pièce; elle peut se faire perpendiculairement aux première et deuxième faces (si elles sont parallèles et que leurs zones de fixation sont au droit l'une de l'autre) ou suivre une trajectoire plus complexe si les zones de fixation ne sont pas au droit l'une de l'autre.

Le fait d'appliquer l'agent d'assemblage sur toute la surface de la première face de la pièce présente l'avantage de la simplicité, car il est plus simple d'appliquer un agent de manière non pas localisée mais répartie uniformément. Si la présence de résidus de l'agent d'assemblage sur la première face, sur ses portions de surface non utilisées par exemple pour sa fixation à une troisième pièce, n'est pas problématique pour le fluide en contact avec elle, le procédé est mise en oeuvre simplement et efficacement; l'agent est appliqué sur toute la première face et migre pour partie vers la deuxième face uniquement au niveau des orifices de passage, qui sont localisés sur les zones de fixation, à la deuxième pièce, de cette deuxième surface; ainsi, il n'y a pas de résidus de flux sur les autres portions de la deuxième surface mais seulement sur les portions de la première surface, pour lesquelles cela n'est pas problématique.

Claims (13)

1. Revendications1- Procédé d'assemblage d'une première pièce (2a, 13a) et d'une deuxième pièce (2b, 13b), comprenant: - l'application d'un agent d'assemblage sur la première pièce (2a, 13a), - l'application des deux pièces (2a, 13a), (2b, 13b) l'une contre l'autre et - la migration de l'agent à travers la première pièce (2a, 13a) pour assembler les deux pièces (2a, 13a), (2b, 13b).
2. 2- Procédé d'assemblage selon la revendication 1, dans lequel l'assemblage des pièces (2a, 13a), (2b, 13b) se fait par brasage et l'agent d'assemblage est un flux de brasage.
3. 3- Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel, la première pièce (2a, 13a) étant assemblée à la deuxième pièce (2b, 13b) le long d'au moins une surface (6, 6', 14, 15) d'assemblage, l'agent d'assemblage débouche, après sa migration à travers la première pièce (2a, 13a), au niveau de ladite surface d'assemblage (6, 6', 14, 15).
4. 4- Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel, la première pièce (2a, 13a) comprenant au moins une première face (9) et une deuxième face (10), qui est destinée à être assemblée à la deuxième pièce (2b, 13b), et des moyens (8, 18), par exemple des orifices (8, 18), de passage de l'agent d'assemblage de la première face (2a, l3a) vers la deuxième face (2b, 13b), l'agent d'assemblage est appliqué sur la première face (2a, 13a).
5. 5- Procédé d'assemblage selon la revendication 4 dans lequel, la première face (9) de la première pièce (2a, 13a) étant assemblée à une troisième pièce (4, 13b), l'agent d'assemblage migre pour partie seulement depuis la première face (9) vers la deuxième face (10).
6. 6- Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel, une fois les pièces (2a, 13a), (2b, 13b) fixées, la première face (9) est destinée à être en contact avec un premier fluide et la deuxième face (10) est destinée à être en contact avec un deuxième fluide.
7. 7- Procédé d'assemblage selon la revendication 6, dans lequel les pièces sont des plaques (2, 13) agencées pour former des canaux (3) de circulation de fluides dans un échangeur de chaleur (1, 12).
8. 8- Pièce destinée à être assemblée par brasage à une deuxième pièce avec un agent d'assemblage appliqué sur elle, ladite pièce comprenant des moyens (8, 18) de passage de l'agent d'assemblage pour sa migration à travers elle pour son assemblage à la deuxième pièce.
9. 9- Pièce selon la revendication 8, comprenant au moins une première face (9) et une deuxième face (10), qui est destinée à être assemblée à la deuxième pièce (2b, 13b), et des moyens (8, 18), par exemple des orifices (8, 18), de passage de l'agent d'assemblage de la première face (2a, 13a) vers la deuxième face (2b, 13b).
10. 10- Pièce selon l'une des revendications 8 ou 9, destinée à être assemblée à la deuxième pièce (2b, 13b) le long d'au moins une surface (6, 6', 14, 15) d'assemblage, dans laquelle les moyens (8, 18) de passage de l'agent d'assemblage débouchent sur la surface d'assemblage (6, 6', 14, 15).
11. 11- Pièce selon la revendication 10 dans laquelle, la pièce comportant des surfaces (6, 6') d'assemblage à la deuxième pièce symétriques les unes par rapport aux autres par rapport à un axe (A), la deuxième pièce étant similaire à la première pièce et destinée à lui être assemblée en vis-à-vis, les moyens (8, 18) de passage de l'agent d'assemblage sont répartis de manière asymétrique par rapport audit axe (A).
12. 12- Pièce selon l'une des revendications 8 à 11, qui est une plaque (2,
13. 13) d'un échangeur de chaleur, comportant des surfaces (6, 6', 14, 15) de fixation par brasage à une autre plaque, au niveau desquelles sont ménagés des orifices (8, 18) de passage d'un flux de brasage. 13- Echangeur de chaleur, comportant une pluralité de plaques telles que celle de la revendication 12.