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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR SOLDERING AN EXHAUST GAS HEAT EXCHANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/050195
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a method whereby a soldering joint is applied on one of the surfaces of a collector plate (2, 3) before inserting the ends of the tube to be assembled thereto, in the form of a flexible adhesive previously perforated to correspond to the holes (20) of the plate.

Inventors:
GRACIA BENJAMIN (ES)
LAUDIC HELENE (FR)
Application Number:
PCT/FR2000/000436
Publication Date:
August 31, 2000
Filing Date:
February 22, 2000
Export Citation:
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Assignee:
VALEO THERMIQUE MOTEUR SA (FR)
GRACIA BENJAMIN (ES)
LAUDIC HELENE (FR)
International Classes:
B23K1/00; F28D7/16; F28F9/18; (IPC1-7): B23K1/00
Foreign References:
US5622220A1997-04-22
US5110035A1992-05-05
US5150520A1992-09-29
Attorney, Agent or Firm:
Ruis, Alain (rue Louis-Lormand La Verrière, FR)
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Claims:
Revendications
1. Procédé pour assembler de manière étanche, par brasage, une plaque collectrice (2,3) délimitant une boite à fluide (13, 14) d'échangeur de chaleur et une multiplicité de tubes allongés parallèles (5)dontlesextrémitéstraversentdes trous respectifs (20) de ladite plaque collectrice pour permettre une communication de fluide entre l'intérieur des tubes et l'intérieur de la boite à fluide, procédé dans lequel on fait fondre une brasure pour assurer une liaison étanche périphériedechaquetrouetlasurfacela extérieure du tube correspondant, caractérisé en ce que la brasure est appliquée sur l'une au moins des faces de la plaque collectrice, avant insertion des extrémités des tubes, sous forme d'une. feuille adhésive souple (21) préalablement <BR> <BR> <BR> <BR> perforée (25) en correspondance des trous (20) de la plaque.
2. Procédé selon la. revendication 1, caractérisé en ce que le contour des perforations de la feuille de brasure coïncide sensiblement avec celui des trous de la plaque collectrice.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les perforations (25) de la feuille de brasure sont plus petites que les trous (20) de la plaque collectrice.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que <BR> <BR> <BR> <BR> les perforations de la feuille de brasure ont sensiblement la<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> même forme et le même centre que les trous de la plaque collectrice.
5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le contour d'une perforation de la feuille de brasure présente des points communs (rob, CD) avec celui du trou correspondant de la plaque collectrice, et se situe pour le reste à l'intérieur du contour du trou. <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P>6.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le contour de la perforation s'éloigne progressivement de celui du trou à partir d'un point commun (K, L).
7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le contour de la perforation s'éloigne brusquement., par un décrochement (AE, BG, CH, DF), de celui du trou à partir d'un point commun (A, B, C, D).
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le contour de la perforation, entre deux décrochements (AE, <BR> <BR> <BR> DF), reste à une distance sensiblement constante à l'inté rieur de celui du trou.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à chaque perforation (25) de la feuille de brasure est associé un collet (26) formé par découpe et déformation lafeuille(21)ets'étendantde <BR> <BR> <BR> sensiblement dans la direction longitudinale du tube à partir de celleci.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on part d'une feuille de brasure (21) présentant une face adhésive (22) et munie d'une pellicule protectrice (23) au moins sur oadite face adhésive, et qu'on <BR> <BR> <BR> découpe la feuille pour l'adapter à la forme de la plaque collectrice et pour réaliser les perforations (25), avant de retirer la pellicule protectrice et d'appliquer la feuille sur la plaque collectrice.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la feuille est munie d'une seconde pellicule protectrice (24) <BR> <BR> <BR> à l'opposé de ladite face adhesive, cu'cn retire après aapli cation de la feuille et avant fusion de la brasure.
12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on met les tubes en place en les faisant passer à travers les trous de ladite plaque collectrice recouverte par la feuille. <BR> <BR> <BR> <P>13. Procédé selon l'une des revendications précédentes,<BR> <BR> <BR> <BR> caractérisé en ce aue La brasure est 2 base de nickel.
Description:
Procédé de brasaae d'un échangeur de chaleur de aaz d'échap- pement <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> L'invention concerne un procédé pour assembler de manière étanche, par brasage, une plaque collectrice délimitant une boite à fluide'd'échangeur de chaleur et une multiplicité de aubes allongés parallèles dont les extrémités traversen-des trous respectifs de ladite plaque collectrice pour permettre <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> defluideentrel'intérieurdestubesetunecommunication <BR> l'intérieur de la brîte à fluide, procédè dans lequel on fait fondre une brasure pour liaisonétancheune entre la périphérie de chaque trou et la surface extérieure du tube correspondant.

Un tel procédé est utilisé en particulier pour l'assemblage <BR> <BR> <BR> d'un échangeur ==.rr-.ale'-rdestinéàl'échange de chaleur entre les gaz écnappemert d'un véhicule, circulant à l'extérieur des tubes, er un fluide de refroidissement circulant à l'intérieur des-cubes, échange de chaleur qui permet d'utiliser une partie de l'énergie calorifique des gaz d'échappement pour le chauffage de l'habitacle du véhicule.

Dans ce type d'échangeurs, pour résister au caractère corrosif des gas d'échappement, les pièces sont en acier inoxydable et la brasure est base de nickel.

Diverses techniques sont utilisées pour appliquer cette <BR> <BR> <BR> brasure. L'une d'elles consiste à déposer à la seringue des gouttes de brasure à l'état de pâte sur la plaque collectri- ce, après mise en place des tubes et au voisinage de ceux-ci.

D'autres techniques consistent à tremper les extrémités des tubes assemblées en faisceau dans un liquide contenant la brasure, ou à projeter au pistolet la brasure à l'état de poudre sur les extrémités des tubes du faisceau, ou sur la plaque collectrice avant mise en place des tubes.

Toutes ces techniques nécessitent des manipulations complexes et parfois délicates er. ne permettent pas une bonne maîtrise quantitédebrasureappliquéeainsiqu'unebonnedela <BR> <BR> <BR> étanchéité entre les tubes et la plaque collectrice.<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P>Le but de l'invention es-c de remédier à ces inconvénients.

L'invention vise notamment un procédé du genre défini en introduction, et prévoit que la brasure est appliquée sur l'une desfacesdelaplaquecollectrice,moins avant extrémitésdestubes,sousformed'unefeuilleinsertiondes <BR> <BR> <BR> adhésive souple préalablement perforée en correspondance des trous de la plaque.

De telles feuilles adhésives de brasure, notamment à base de nickel, sont couramment disponibles dans le commerce, par exemple sous forme de rubans munis de pellicules protectri- ces, et pourassemblerdespiècesprésentantutilisées <BR> <BR> <BR> des surfaces respectives conrinues qui sont. appliquées l'une<BR> <BR> <BR> <BR> contre l'autre avec interposition de la feuille de brasure.

Des del'invention,complémen-optionnelles taires ou alternatives, sont énoncées ci-après : contourdesperforationsdelafeuilledebrasure-Le coincide sensiblem. err avec-elu des rrous de la plaque collectrice. perforationsdelafeuilledebrasuresontpluspetites-Les que les trous de la plaque collectrice.

-Les perforations de la feuille de brasure ont sensiblement <BR> <BR> <BR> a même forme et le mène centre que les trous de la plaque collectrice. <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P>-Lecontourd'uneperforationdelafeuilledebrasure présente des points communs avec celui du trou correspondant de la plaque collectrice, et se situe pour le reste à l'intérieur du contour du trou.

-Le contour de la perforation s'éloigne progressivement de celui du trou à partir d'un point commun.

-Le contour de la perforation s'éloigne brusquement, par un décrochement, de celui du trou à partir d'un point commun. contourdelaperforation,entredeuxdécrochements,-Le reste à une distance sensiblement constants à l'intérieur de celui du trou. <BR> <BR> <P>-n chaque perforation de la feuille de brasure est associé un collet formé par découpe et déformation conjointes de la feuille et s'étendant sensiblement dans la direction lcngitu- dinale du tube à partir de celle-ci. partd'unefeuilledebrasureprésentantuneface-On adhésive et munie d'une pellicule protectrice au moins sur ladite face adhésive, et on découpe la feuille pour l'adapter à la forme de la plaque collectrice et pour réaliser les perforations, avant de retirer la pellicule protectrice et d'appliquer surlaplaquecollectrice.feuille feuilleestmunied'unesecondepelliculeprotectriceà-La l'opposé de ladite face adhésive, qu'on retire après appli- cation de la feuille ei avant fusion de la brasure.

-On met les tubes en place en les faisant passer a travers les trous de ladite plaque collectrice recouverte par la feuille. brasureestàbasedenickel.-La <BR> <BR> -La plaque collectrice et les cabes sont en acier inoxyda- ble.

Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés.

La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un échangeur de chaleur selon l'invention pour la récupération de chaleur des gaz d'échappement d'un véhicule automobile.

La figure 2 est une vue en élévation d'une plaque collectrice de 1'échangeurde chaleur de la figure 1.

La figure 3 est une vue partielle en coupe transversale d'une feuille de brasure destinée à être appliquée sur la plaaue de la figure 2, après perforation et avant enlèvement des pellicules protectrices.

Les figures 4 à 7 montrent différentes formes possibles pour les perforations de la feuille de brasure, et leur disposi- tion par rapport aux trous de la plaque collectrice.

La figure 8 est une vue partielle de la plaque collectrice et de la feuille de brasure, en coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure 7.

L'échangeur de chaleur représenté sur la figure 1 comprend, de manière connue en soi, un boîtier central de forme cylindrique de révolution composé d'une paroi périphérique cylindrique 1 et de deux parois d'extrémité circulaires 2,3 formant plaques collectrices. Des tubulures d'entrée et de sortie 4,5 pour le fluide de refroidissement du moteur du véhicule sont aménagées sur la. paroi 1, en des positions diamétralement opposées, l'une au voisinage de la plaque 2 et l'autre au voisinage de la plaque 3. Des trous circulaires répartis sur la surface des plaques 2 et 3 reçoivent les extrémités de tubes 6 allongés parallèlement à l'axe A du boîtier. Deux coupelles annulaires 7,8, de révolution autour de l'axe A, coiffent respectivement les extrémités du boîtier et se terminent, à l'opposé de celui-ci, par des tubulures axiales 9,10 qui sont brasées respectivement à des brides 11,12 destinées à la fixation de l'échangeur de chaleur sur le véhicule. Les parois 1-3, les tubes 6, les coupelles 7,8 et les brides 11,12 sont mutuellement assemblés par brasage de manière étanche aux fluides. Les gaz d'échappement

pénètrent par la tubulure 9 dans la boîte collectrice 13 délimitée par la plaque 2 et la coupelle 7, cheminent à l'intérieur des tubes 6 pour atteindre la boite collectrice 14 délimitée par la plaque 3 et la coupelle 8, et sortent par la tubulure 10. Le fluide de refroidissement pénètre par la tubulure 4 à l'intérieur du boîtier 1-3, où il chemine en balayant la surface extérieure des tubes de manière à recueillir la chaleur des gaz qui circulent à l'intérieur ceux-ci, puis sort par la tubulure 5. La circulation de chaque fluide peut également s'effectuer en sens inverse de celui qui vient d'être décrit. Les plaques collectrices 2,3, les tubes 6, les coupelles 7,8 et les brides 10,12, en contact avec les gaz d'échappement, sont en acier inoxydable.

Les plaques collectrices circulaires 2,3 sont identiques entre elles et les trous circulaires 20 pour le passage des tubes sont régulièrement répartis sur leur surface, par exemple selon un réseau à mailles carrées, comme montré sur la figure 2.

La figure 3 est une vue partielle en coupe d'une pastille stratifiée souple découpée aux dimensions de la plaque 2,3, comprenant une feuille 21 de brasure à base de nickel, recouverte sur l'une 22 de ses faces d'une couche d'adhésif et d'une pellicule protectrice 23, et sur sa face opposée d'une pellicule protectrice 24. La figure 3 montre l'une des perforations 25 ménagée dans la pastille stratifiée 21-24, en correspondance des trous 20. Les perforation 25 peuvent être réalisées par poinçonnage, en même temps que la découpe du contour de la pastille. Avant d'appliquer la feuille 21 sur la plaque 2,3, il reste à retirer la pellicule 23 pour exposer l'adhésif. La pellicule 24 est ensuite retirée, avant passage au four de brasage.

Les figures 4 à 6 montrent quatre formes possibles pour des perforations 25 associées à des trous 20 circulaires devant recevoir des tubes à section elle aussi circulaire.

Sur la figure 4, la perforation 25 est circulaire et de même diamètre que le trou 20, son contour venant entièrement en coïncidence avec celui du trou.

Sur la figure 5, le contour de la perforation comprend deux arcs AB et CD, diamétralement opposés entre eux, d'un cercle coïncidant avec le contour du trou 20, et deux arcs EF et GH, diamétralement opposés entre eux, d'un cercle de plus petit diamètre que le précédent et de même centre O, les extrémités des arcs du second cercle étant reliées à celles des arcs du premier cercle par des segments sensiblement radiaux formant échelons SE, BG, CE et DF.

Sur la figure 6, le contour de la perforation 25 a la forme d'une ellipse dont le grand diamètre KL coïncide avec un diamètre du trou 20. Le contour 25 s'éloigne donc progressi- vement vers l'intérieur de celui du trou 20 depuis chacune des extrémités KL de son grand diamètre jusqu'à chacune des extrémités MN de son petit diamètre.

En variante, comme montré sur les figures 7 et 8, à chaque trou 20 de la plaque 2,3 peut être associé un collet 26 formé, en même temps que la perforation 25, par découpe et déformation de la feuille 21. Le collet 26 s'étend sensible- ment perpendiculairement au plan de la plaque collectrice 2, 3, c'est-a-dire parallèlement à l'axe du tube.

Les formes de perforations illustrées sur les figures 5 et 6, qui ne sont que des exemples des multiples formes possibles, éventuellement adaptées à des trous et à des tubes non circu- laires, permettent d'optimiser le contact entre la brasure et les tubes tout en évitant de déchirer la feuille de brasure lors de l'introduction des tubes. Le collet des figures 7 et 8 a la même fonction.

Dans une variante non illustrée, le contour de la perforation est situé entièrement à l'intérieur du contour du trou, la distance entre ceux-ci pouvant être sensiblement uniforme, par exeniple dans le cas d'une perforation et d'un trou circulaires et concentriques, ou au contraire variable.