Elle concerne plus particulièrement un dispositif pour protéger les parois en aluminium d'un échangeur de chaleur contre la corrosion par un milieu agressif auquel ces parois sont exposées.

Par le terme"parois", on entend ici couvrir différents canaux de circulation qui incluent, de manière non limitative, les tubes et les boites collectrices de l'échangeur, ainsi que ses tubulures de raccordement.

Le terme"aluminium"entend couvrir aussi bien l'aluminium en tant que tel, que différents alliages de celui-ci.

De tels échangeurs de chaleur sont composés habituellement d'un faisceau de tubes raccordés à une ou plusieurs boîtes collectrices définissant un volume destiné à tre parcouru par un fluide caloporteur, le plus souvent un liquide, qui peut tre ou devenir corrosif.

Ces échangeurs sont parcourus habituellement par des liquides qui peuvent tre acides, neutres ou basiques, c'est-à-dire dont le pH est généralement compris entre 2 et 10.

Ceci est le cas notamment des échangeurs de chaleur en alliage léger utilisés dans les véhicules automobiles. Ces échangeurs de chaleur comprennent, de manière non limitative, les radiateurs de refroidissement du moteur, les radiateurs ou aérothermes destinés au chauffage de l'habitacle et, de manière plus générale, tout échangeur de chaleur dans lequel circule un liquide qui peut tre ou devenir corrosif.

Les conséquences d'une telle corrosion sont particulièrement dommageables lorsque les parois de l'échangeur sont particulièrement fines, comme c'est le cas notamment pour certains tubes de l'échangeur.

Il en résulte alors des risques de fuites qui peuvent compromettre le fonctionnement du moteur du véhicule ou présenter un danger à l'égard des occupants du véhicule.

Différentes solutions ont déjà été proposées pour résoudre ce problème et protéger les parois, notamment les tubes, en aluminium contre la corrosion.

Jusqu'à présent, pour protéger les tubes en aluminium contre la corrosion, il faut co-laminer, sur une bande en aluminium, une bande de protection capable de protéger l'aluminium, puis former des tubes avant de les braser.

Ceci nécessite d'appliquer une autre couche d'un alliage adéquat, à savoir un alliage de brasure, sur l'autre face de la bande en aluminium, c'est-à-dire sur la face opposée à celle portant la bande de protection.

Une telle protection est rendue possible en modifiant le potentiel électrochimique de la bande de protection en deçà du potentiel électrochimique de l'aluminium, de manière à conférer une protection cathodique. Ceci s'effectue en général par des apports de zinc ou d'alliages zinc-aluminium ou magnésium- aluminium ou zinc-aluminium-magnésium qui abaissent (c'est-à- dire rendent plus électronégatifs) d'environ 30 à 200 milli- volts le potentiel de l'alliage d'aluminium de la bande de protection.

Cette solution connue nécessite un co-laminage, ce qui complique les procédés de fabrication et augmente l'épaisseur des parois des tubes. De plus, cette solution exige une compatibilité entre la matière de la bande de protection et celle de l'alliage de brasure.

Une autre solution connue consiste à déposer du zinc par projection à chaud directement sur la bande d'aluminium, qui sera ensuite conformée pour réaliser un tube.

Une autre solution connue, applicable aux échangeurs non brasés, consiste à co-extruder l'aluminium pour former des canaux ayant un alliage intérieur qui se corrodera préférentiellement.

On connaît encore une autre solution qui consiste à mettre une cartouche de produits à base de silicate, soit dans l'échangeur de chaleur lui-mme, soit dans le circuit dont fait partie l'échangeur. Cette cartouche peut ainsi tre placée soit dans le radiateur de refroidissement du moteur, soit dans le circuit de refroidissement lui-mme.

Toutes ces solutions connues présentent des inconvénients.

C'est le cas notamment des solutions dans lesquelles on applique un alliage, formant protection, sur les parois en aluminium. En effet, ces alliages qui se corrodent (par destination) ont très souvent une épaisseur choisie égale à 10% de celle de la paroi en aluminium. Or, dans le cas où la paroi en aluminium est fine, cet alliage ne représente pas une réserve de protection suffisante. Ceci est notamment le cas de milieux contenant de fortes quantités de chlorures (80 à 1000 ppm), de cuivre (1 à 30 ppm) en milieu neutre ou, à plus forte raison, en milieu acide (pH 2 à 6,5), voire alcalin (pH 7,5 à 11).

Une réponse à ce problème est d'augmenter l'épaisseur de cet alliage sacrificiel jusqu'à 20 ou 30% de l'épaisseur de la paroi en aluminium. Cette solution se traduit par une augmentation de l'épaisseur globale de la paroi, sans garantir que cette épaisseur sera suffisante pour conférer la protection nécessaire.

Une autre réponse possible semble tre de modifier la teneur en élément sacrificiel, mais là encore ceci n'est pas bien maîtrisé puisque les pourcentages, par exemple de zinc, varient de 0,8% à 5%, voire 15%. Avec de tels pourcentages, se posent des problèmes de diffusion du zinc dans le cas d'échangeurs brasés et également de recyclabilité de ces alliages.

De plus, l'abaissement du potentiel de cette couche augmente particulièrement sa vitesse de dissolution, dès qu'elle contient des fissures, des éraflures ou autres endommagements permettant au liquide corrosif d'entrer en contact direct.

Par ailleurs, dans le cas de cartouches à base de produits de silicate, qui sont des inhibiteurs de la corrosion d'aluminium, la protection n'est plus assurée dans les milieux acides car le silicate est instable et précipite sous forme de silice inerte.

L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients ci-dessus en proposant un dispositif efficace pour protéger les parois en aluminium d'un échangeur de chaleur contre la corrosion par un milieu agressif.

Elle vise en particulier à procurer un tel dispositif qui évite le recours à un alliage anticorrosion appliqué, par exemple co- laminé, sur les parois de tubes en aluminium.

Elle vise encore à procurer un tel dispositif de protection qui soit compatible avec tous types d'échangeurs de chaleur, qu'il s'agisse d'échangeurs de chaleur brasés, ou d'échangeurs de chaleur obtenus par assemblage mécanique.

L'invention propose à cet effet un dispositif de protection du type défini précédemment, lequel comprend au moins une réserve sacrificielle renouvelable formée d'éléments aptes à abaisser au moins localement le potentiel électrochimique de l'aluminium des parois de l'échangeur de chaleur.

Cette réserve est, de préférence, entièrement immergée dans le milieu agressif, en sorte que la totalité de la réserve peut tre consommée.

A titre d'exemple, ces éléments peuvent comprendre du zinc et/ou du magnésium.

Dans une forme de réalisation, la réserve sacrificielle est contenue dans l'échangeur de chaleur. Cet échangeur de chaleur peut tre constitué, par exemple, par un radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile.

Dans une autre forme de réalisation, la réserve sacrificielle est contenue dans un circuit de fluide qui comprend l'échangeur de chaleur. Il peut s'agir, par exemple, du circuit de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile.

Cette réserve sacrificielle renouvelable est destinée à fournir un apport en éléments, par exemple de zinc et/ou de magnésium, en une quantité bien supérieure à la quantité théorique nécessaire à la protection, en sorte que ces éléments soient sacrifiés, c'est-à-dire disparaissent progressivement.

Par lé terme"renouvelable", on entend désigner ici une réserve apte à tre rechargée en éléments sacrificiels.

Comme ces éléments sont présents en une quantité largement suffisante, la protection sera toujours assurée, sans risque d'épuisement des éléments constitutifs de la réserve.

Les éléments en question comprennent avantageusement du zinc et/ou du magnésium. Dans ce cas, il pourra s'agir notamment d'alliages de zinc, d'alliages de magnésium ou encore d'alliages de zinc et de magnésium.

La réserve sacrificielle peut tre présente sous différentes formes.

Elle peut notamment tre présente sous la forme d'éléments discrets, en particulier sous la forme d'une poudre, de granulés, de grenaille, etc.

Elle peut également se présenter sous la forme d'éléments continus, en particulier sous la forme de plaques ou d'inserts, ayant une épaisseur de 0,1 à 30 mm.

Les éléments de la réserve sacrificielle sont avantageusement contenus dans un réceptacle perméable au milieu agressif. Comme réceptacle, on envisage en particulier un sachet ou une cartouche, avantageusement en acier inoxydable et/ou en matière plastique, comportant des ouvertures de passage pour le milieu agressif.

Il est envisageable aussi que les éléments de la réserve sacrificielle soient contenus dans un logement de l'échangeur de chaleur, qui est exposé au milieu agressif.

Dans une autre forme de réalisation, les éléments de la réserve sacrificielle sont contenus dans une peinture appliquée contre une paroi interne de l'échangeur de chaleur. Une telle peinture contiendra avantageusement plus de 80% en poids d'extraits secs des éléments, en particulier de zinc et/ou de magnésium.

Selon un mode de réalisation, la réserve sacrificielle est placée en un endroit choisi de l'échangeur de chaleur. Elle peut tre contenue dans un réservoir, en particulier dans une boîte collectrice, de l'échangeur de chaleur. Elle peut aussi tre contenue dans une tubulure de l'échangeur de chaleur.

Selon un autre mode de réalisation, la réserve sacrificielle est contenue dans un circuit de fluide qui comprend l'échangeur de chaleur.

Le dispositif de l'invention offre différents avantages par rapport aux solutions connues de l'art antérieur.

L'un de ces avantages est de ne pas engendrer de problème quelconque lors de la fabrication d'échangeurs de chaleur nécessitant une opération de brasage et/ou d'assemblage mécanique.

Un autre avantage est lié au fait que, plus le milieu sera agressif, notamment lors d'un pH acide ou alcalin, plus la réserve sacrificielle se corrodera et apportera des ions des éléments, par exemple de zinc et/ou de magnésium, à la surface de l'aluminium, là où il faut la protéger.

Sans vouloir se lier à une théorie particulière, la présence de la réserve sacrificielle fait que cette dernière se corrode en premier lieu en apportant des ions des éléments, par exemple de zinc et/ou de magnésium, à la surface de la paroi en aluminium, là où il faut la protéger.

Un autre avantage de l'invention est que tous les ions qui forment des micro-cathodes sur l'aluminium, donc qui accélèrent sa vitesse de corrosion, notamment sous forme de piqûres, seront piégés par la réserve sacrificielle, car celle-ci possède un potentiel beaucoup plus électronégatif que les alliages décrits précédemment, utilisés comme bande de protection sur les tubes en aluminium. Les ions qui forment des micro-cathodes sont, de façon non limitative, le fer, le cuivre, l'étain, l'argent, etc.

Sous un autre aspect, l'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant un dispositif de protection tel que défini ci-dessus. Elle concerne aussi un circuit de fluide comprenant un échangeur de chaleur et un dispositif de protection tel que défini ci-dessus.

Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 représente une boîte collectrice d'échangeur de chaleur munie d'une tubulure dans laquelle est placé un dispositif de protection selon l'invention ; - la Figure 2 représente une partie d'une boîte collectrice d'échangeur de chaleur comportant un dispositif selon l'invention réalisé sous la forme d'un insert ou d'une cartouche ; - la Figure 3 est une vue en coupe d'une boîte collectrice d'échangeur de chaleur dans laquelle est placé un insert ou une cartouche de protection ; et - la Figure 4 est une vue en coupe d'une boîte collectrice d'échangeur de chaleur comportant un dispositif de protection selon l'invention, réalisé sous la forme d'une peinture appliquée sur la paroi interne de la boîte collectrice.

On se réfère d'abord à la Figure 1 qui montre une boîte collectrice 10 d'un échangeur de chaleur, en particulier de véhicule automobile, à laquelle se raccorde une tubulure 12 destinée à l'entrée ou la sortie d'un liquide caloporteur.

A titre d'exemple, la boîte collectrice 10 peut faire partie d'un radiateur de refroidissement d'un moteur de véhicule automobile, qui est parcouru par le liquide de refroidissement du moteur. Ce radiateur fait partie d'un circuit de fluide, ici un circuit de refroidissement, qui est parcouru par le fluide de refroidissement précité.

Pour prévenir tout risque de corrosion, on prévoit, à l'intérieur de la tubulure 12, une réserve sacrificielle 14 réalisée ici sous la forme d'un insert tubulaire appliqué contre la paroi interne de la tubulure 12. Compte tenu de son emplacement, l'insert est complètement baigné par le fluide de refroidissement.

Cet insert est formé d'une réserve sacrificielle renouvelable constituée d'éléments aptes à abaisser au moins localement le potentiel électrochimique de l'aluminium des parois de l'échangeur de chaleur. A titre d'exemple, cet insert peut tre formé de zinc et/ou de magnésium. Il peut s'agir en particulier d'un alliage de zinc, d'un alliage de magnésium ou encore d'un alliage de zinc et de magnésium.

On se réfère maintenant à la Figure 2 qui montre une boîte collectrice 10 de configuration allongée, dans laquelle est placée une autre réserve sacrificielle 16 selon l'invention.

Cette réserve 16 peut tre réalisée sous la forme d'un insert appliqué contre la paroi interne de la boîte collectrice, ou encore sous la forme d'une cartouche remplie d'éléments discrets, par exemple de granulés.

Dans le cas d'éléments de zinc et/ou de magnésium, on peut utiliser soit un insert en zinc et/ou magnésium, soit une cartouche remplie de granulés de zinc et/ou de magnésium.

On se réfère maintenant à la Figure 3 qui montre une autre boite collectrice 10, à section en forme générale de U, d'un échangeur de chaleur. A l'intérieur de la boîte collectrice, est placée une réserve sacrificielle 18 selon l'invention. Dans l'exemple, cette réserve est réalisée sous la forme d'un insert ou d'une cartouche contenant des éléments discrets, en particulier des granulés. Comme dans le cas de la Figure 2, l'insert peut tre notamment à base de zinc et/ou d'aluminium, et la cartouche contenir notamment des granulés de zinc et/ou d'aluminium.

On se réfère maintenant à la Figure 4 qui montre une autre boîte collectrice 10 d'échangeur de chaleur, également à section en forme générale de U.

A l'intérieur de la paroi en U, est appliquée une peinture 20 contenant de préférence plus de 80% d'extraits secs d'éléments de réserve sacrificielle, par exemple d'éléments de zinc et/ou de magnésium.

Dans le cas d'une cartouche comme montrée aux Figures 2 et 3, celle-ci sera réalisée en un matériau inoxydable, par exemple en acier inoxydable et/ou en matière plastique, et comportera des ouvertures de passage pour le milieu agressif.

Il doit tre entendu qu'au lieu d'utiliser une cartouche, on peut utiliser toute autre forme de réceptacle, par exemple un sachet, offrant des ouvertures de passage pour le milieu agressif.

Egalement, la réserve sacrificielle peut tre placée en tout autre endroit de l'échangeur de chaleur, par exemple dans des réservoirs, des excroissances ou autres logements que peut définir un échangeur de chaleur.

En variante, la réserve sacrificielle peut tre placée dans un circuit comprenant l'échangeur de chaleur.

Quel que soit son emplacement, la réserve sacrificielle est apte à tre complètement immergée dans le milieu agressif.

L'invention sera maintenant décrite en référence aux tests comparatifs suivants.

Des tests comparatifs ont été menés sur une boucle d'essai dans laquelle était inséré un échangeur de chaleur en alliage d'aluminium comportant des canaux (notamment des tubes) à paroi mince. Ces essais comparatifs ont été réalisés avec et sans le dispositif de l'invention.

Dans la boucle d'essai, circulait un liquide caloporteur à une température d'environ 90°C, contenant environ 200 mg par litre (200 ppm) d'ions chlorure, 1 ppm d'ions cuivre et suffisamment d'ions ferrite de manière à abaisser le pH à environ 3.

On a utilisé un dispositif de protection selon l'invention sous la forme de granulés d'environ 3 à 5 mm de longueur et de 1,5 à 3 mm de largeur contenus dans un sachet en acier inoxydable ayant des mailles d'environ 1 mm d'ouverture.

Ce sachet a été placé en un endroit approprié de l'échangeur de chaleur, de préférence dans une boîte collectrice.

Le test a été réalisé pendant 500 heures. A l'expiration de ce temps d'essai, aucun percement de l'échangeur de chaleur n'a été constaté. L'inspection de l'échangeur a permis de mettre en évidence des attaques dont la profondeur était inférieure au micromètre, donc non susceptibles de compromettre le bon fonctionnement de l'échangeur de chaleur.

Le mme test, réalisé avec un échangeur de chaleur dépourvu du dispositif de l'invention, a dû tre arrté après 100 heures environ en raison de fuites par percement.