Brevet FR2215277A1 — publié le 19740823

La présente intention concerne un procédé de fabrication d'échangeur thermique, et le dispositif pour sa mise en oeuvre. L'invention est relative aux échangeurs thermiques dans lesquels une certaine quantité de chaleur est otéè au fluide les traversant et diffusée dans le milieu -extérieur. A cet effet, le fluide circulant dans un ou plusieurs tubes constituant l'échangeur, leur cède de la chaleur par convection, les memes tubes la cédant au milieu extérieur par rayonnement. L'aptitude à oter des calories au fluide étant fonction de la surface de rayonnement, celle-ci est souvent augmentée, sans augmentation de dimension du diffuseur, en soudant des fils métalliques sur les tubes de l'échangeur, les tubes de l'échangeur cèdent de la chaleur par conduction aux fils précités, qui la dissipent par rayonnement dans l'atmosphère. fel est notamment le cas des condenseurs utilisés dans les appareils générateurs de froid, dans lesquels le fluide circule dans un serpentin. Pour la fabrication de ce type d'échangeur, les fils sont dressés et coupés à la longueur voulue, puis placés et soudés sur le serpentin pour former deux nappes parallèles. Un tel procédé présente des difficdtés pour la distribution des fils et leur positioenement avant le soudage. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Suivant le procédé qu'elle concerne, la totatité des deux nappes est réalisée par l'enroulement en continu d'un fil unique. A cet effet le fil est enroulé suivant une hélice circulaire, puis déformé par traction dans deux directions diamétralement opposéss et perpendiculairement à l'axe de 1' enroulement pour former deux nappes de fils parallèles, restant liées entre elles au niveau des points de traction, après quoi le serpentin est glissé entre les deux nappes précitées, puis est soudé au fil en chaque point de croisement avec une des nappes. Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend un mandrin cylindrique recevant l'enroulement hélicoïdal, des moyens permettant de déformer l'enroulement hélicoïdal par traction sur celui-ci dans deux directions diamétralement opposées et perpendiculairement à l'axe de l'enroulement, et des moyens permettant le soudage des nappes et du serpentin, après introduction de celui-ci entre les deux nappes parallèles de fils. De préférence, le mandrin cylindrique est rétractile pour permettre une libération facile de l'enroulement. Dans une forme préférée d'exécution, les moyens permettant de déformer l'enroulement hélicoïdal sont constitués par deux peignes disposés dans l'alignement l'un de l'autre dlns un plan diamétral de 1'enroulement, chacun de ces deux peignes étant muni dents permettant d'accrocher chaque spire en deux points diamétralement opposés. De plus, le mandrin cylindrique est muni de deux gorges longitudinales, diamétralement opposées, permettant le passage des dents des deux peignes pour accrocher toutes les spires de l'enroulement hélicoïdal. De préférence, les moyens de soudage sont électriques, les électrodes étant constituées par des plots en cuivre, placés, en contact direct avec le fil, en chaque point de croisement du serpentin avec les nappes constituées par le fil et l'amenée de courant se faisant par des molettes roulant sur les plots transversalement aux fils. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution du dispositif de mise en oeuvre de ce procédé, Figure -1 est une vue de dessus du serpentin soudé entre les deux nappes de fils Figure 2 est une vue en perspective du mandrin sur lequel se fait l'enroulement hélicoïdal Figures 3 et 4 sont des vues de dessus de l'ensemble de bobinage et de l'ensemble de traction Figure 5 est une vue, en coupe de l'ensemble de soudage suivant un plan longitudinal d'une spire Figure 6 est une vue en coupe de l'ensemble de soudage suivant un plan transversal des nappes. Ce procédé comprend plusieurs opérations successives Tout d'abord l'enroulement du fil sur un mandrin cylindrique, puis, après dégagement du mandrin, l'étirage de l'hélice circulaire précédemment obtenue afin de former deux nappes parallèles ; après quoi le serpentin servant de passage au fluide est introduit entre ces deux nappes, puis est soudé à ces deux nappes. Le dispositif de mise en oeuvre du procédé comprend donc un ensemble de bobinage, un ensemble d'étirage et un ensemble de soudage. L'ensemble de bobinage, tel qu'il est présenté aux figures 3 et 4, comprend principalement un moteur électrique a apte à entraîner en rotation un mandrin cylindrique 3 sur lequel s'effectue l'enroulement. Le fil 1 utilisé pour le bobinage est stocké sous forme de rouleaux, l'étirage que subit postérieurement lthélice circulaire tenant lieu de dressage pour le fil. Ge fil 1 après avoir été calé sur le mandrin 3 est amené sur celui-ci par un guide fil 4 se déplaçant parallèlement à l'axe longitudinal du mandrin 3, le mouvement circulaire du mandrin 3 combiné au mouvement de translation du guide-fil 4 permettant d'obtenir un enroulement suivant une hélice circulaire. La vitesse de translation du guide-fil 4 détermine le pas de l' enroulement hélicoïdal et par conséquent l'écartement des nappes de fils. Le mandrin cylindrique 3, présenté à la figure 2, possède certaines particularités : il est rétractile, c'està-dire composé de deux pièces 5 et 6 formant sensiblement un cylindre par assemblage, aptes à se rétracter pour permettre de le retirer de l'enroulement hélicoïdal.Ce mandrin 3 comporte, en outre, deux gorges 7 et 8 longitudinales qui, diamétralement opposées et situées entre les deux demicylindres 5 et 6, permettent de saisir toutes les spires de l' enroulement en vue de 1' étirage de celui-ci. Lorsque l'enroule- ment hélicoïdal est terminé le fil est coupé au niveau de la dernière spire, après quoi le mandrin > est déplacé, suivant son axe, sous l'action d'un cylindre à air comprimé 9, et amené à 'ensemble d'étirage 10. Tous les éléments de l'ensemble d'étirage 10 travaillent dans un plan horizontal. Cet ensemble comprend deux #eignes 11, disposés dans l'alignement l'un de llautre dans un plan diamétral du mandrin 3, les extrémités de ces peignes étant munies de doigts recourbés, aptes à saisir chaque spire en deux points diamétralement opposés. Ces peignes 11 sont susceptibles de se déplacer sous l'action de vérins 12, dont l'axe de déplacement est perpendiculaire à l'axe du mandrin 3. Le mandrin 3 set amené au niveau de l'ensemble d'étirage 10, avec ses deux gorges 7 et 8 dans le plan horizontal d'étirage, puis les peignes 11 sont avancés sous l'action des vérins 12, les doigts des peignes Il pénètrent dans les gorges 2 et 8 du mandrin 5 et accrochent les spires. Le mandrin 3 est alors rétracté et dégagé de l'enroulement, après quoi les deux peignes Il sont écartés l'un de l'autre sous l'action des vérins 12, étirant le fil 1 au-delà de sa limite d'élasticité et transformant l'enroulement hélicoïdal en deux nappes parallèles 14 de fil, liées entre elles aux points de traction. Tandis que s'effectue l'étirage, le mandrin 3 est ramené au poste de bobinage et, comme il est montré à la figure 3, un nouvel enroulement est commencé. Le serpentin 15 est alors amené et positionné manuellement entre les nappes 14. il est ensuite procédé au soudage des nappes 14 sur le serpentin 15. L'ensemble d'étirage étant sans un plan horizontal, l'ensemble de soudage est situé au mee niveau, dans un plan vertical, permettant au soudage d'entre effectué dès la fin de l'étirage, les nappes 14 étant maintenues dans le plan horizontal d'étirage par les peignes 11. Le soudage est effectué électriqueeent sous l'action d'une différence de potentiel alternative appliquée, aux points de croisements du serpentin avec chaque nappe. Comme iohtré aux figures 5 et 6, un plot 22 en cuivre tenant lie d'électrode est placé, en contact direct avec le fil, à chaque croisement d'un tube condenseur 12 evec une spire 16. le soudage des deux nappes de fil 14 avec le tube 17 auxpointsde croisement 18 et 19 s'effectue sous l'action d'une différence de potentiel alternative appliquée aux points de croisements 18 et 19 par l'inter médiaire de leurs plots ç respectifs. les plots 22 sont alimentés en courant par des molettes 20 et 22, chacune dtant reliée à un secondaire de transformateur. Comme il est montré à la figure 6, il correspond à chaque tube condenseur 21 du serpentin 15 deux molettes 20 et 22 aptes à se déplacer Xe long de ce tube 17 et à souder les deux nappes 14 de fil en leurs points de croisement respectifs avec le tube 17 par appui des molettes sur les plots 23. les plots 23 étant proches les uns des autres, forment une surface sensiblement plane sur laquelle les molettes peuvent rouler sans risque de détérioration et sans déplacer les spires. la vitesse de soudage peut être réglée de façon que la fin de l'opération de soudage corresponde à la fin d'une nouvelle opération de bobinage, permettant de procéder aussltoPt à un nouvel étirage. li ressort de ce qui précède qu'un tel procédé apporte une grande amélioration par rapport ila technique existante, en évitant les opérations de dressage et de coupage du fil, ce qui réduit le nombre des opérations à effectuer et permet donc un gain de temps important. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas au seul mode de mise en oeuvre du procédé, décrit ci-dessus à titre d'exemple non limitatif; elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation, quels que soient notamment les moyens d'étirage et de soudage. REVENDICATI0NS n - Procédé de fabrication d'échangeurs thermiques du type de ceux constitués par un serpentin sur lequel sont soudés des fils formant deux nappes parallèles, caractérisé en ce que la totalité des deux nappes est réalisée par l'enrou- lement en continu d'un fil unique. 2. - Procédé de fabrication d'échangeurs thermiques, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fil est enroulé suivant une hélice circulaire, puis déformé par traction dans deux directions diamétralement opposées et perpendiculairement à l'axe de l'enroulement pour former deux nappes de fils parallèles, restant liées entre elles au niveau des points de traction, après quoi le serpentin est glissé entre les deux nappes précitées, puis est soudé au fil en chaque point de croisement avec une des nappes. 3. - Procédé de fabrication d'échangeursthermiques selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pas de l'enroulement hélicoïdal est le pas de l'habillage, constitué par les deux nappes, dans son état définitif. 4. - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un mandrin cylindrique recevant l'enroulement hélicoïdal, des moyens permettant déformer 1'enroulement hélicoïdal par traction sur celui-ci dans deux directions diamétralement opposées et perpendiculairement à T'axe de 1' enroulement, et des moyens permettant le soudage des nappes et du serpentin, après introduction de celui-ci entre les deux nappes parallèles de fils. 5. - Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 4, caractéFisé en ce que le mandrin cylindrique est rétractile pour permettre une libération facile de 1' enroulement. 6. - Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens permettant de déformer l'enroulement hélicoïdal sont constitués par deux peignes disposés dans l'alignement l'un de l'autre dans un plan diamétral de l'enroulement, chacun de ces deux peignes étant muni de dents permettant d'accrocher chaque spire en deux points diamétralement opposés. 7. - Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le mandrin cylindrique est muni de deux gorges longitudinales, diamétralement opposées, permettant le passage des dents des deux peignes pour accrocher toutes les spires de l'enroulement hélicoïdal. 8. - Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de soudage sont électriques, les électrodes étant constituées par des plots en cuivre, placés, en contact direct avec le fil, en chaque point de croisement du serpentin avec les-nappes constituées par le fil et l'amenée de courant se faisant par des molettes roulant sur les plots transversalement aux fils. 9. - Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les faces des plots, sur lesquelles les molettes prennent appui, sont planes et presque jointives, évitant le ressaut des molettes à chaque passage sur une spire, ainsi que le déplacement des spires par les molettes.