Brevet FR2211302A1 — publié le 19740719

La présente invention concerne les jonctions de métaux et plus particulièrement- un procédé et un appareil de jonction de deux feuilles métalliques. Elle concerne également le joint terminé. Elle est particulièrement utile pour la jonc- tion des bords de feuilles métalliques destinées à la formation #-dIun tube, telqu'un tube de foyer. Jusqu'à présent, les feuilles de métaux5 par exem- ple les feuilles d'aluminium, d-'acier, d'étain ou autres ont ete mixées par rivetage, par roulage et sertissage des bords ou par matage des métaux. le procédé de rivetage consiste à réaliser des ouvertures ou:: des trous dans les feuilles à réunir, dans la région du joint prévu, et à superposer ensuite les feuilles de façon que les ouvertures des parties superposées soient alignées 1?es rivets sont- -placés dans les ouvertures de manière que leurs Ztefes opposées maintiennent les feuilles les unes congre les autres et forment le joint terminé. L'un des inconvénients des rivets #réside-- dans le fait qu'une petite quantité demétal est perdue pendant le forage de l'ouverture ou du trou dans les geuil les, envue du logement du rivet.De plus, il arrive que les tê- tes opposés-de chaque rivet ne portent pas complètement contre les surfaces opposées du joint, sorte qu'il peut se produire des fuites de fluide dans les joints ou entre eux. le procédé de rivetage est coûteux du fait--de la dépense accrue représentée par les rivets et les outils spéciaux qui sont nécessaires pour leur manipulation. Dans le procédé de roulage et de sertissage", un bord de chacune des feuilles qui doivent être réunies est ra battu par roulagee de manier qu'il prenne la forme d'un U. les deux bords en forme de U sont accrochés ensuite l'un à l'autre. Le joint est serti, de sorte que les partie en forme de U portent l'une contre l'autre et constituent une jonction le long du joint, entre les deux feuilles métalliques. L'un des avantages de ce procédé réside dans le fait qu'il n'y a aucun métal perdu et qu'il permet la réalisation d'un joint sensiblement étanche aux fluides. Cependant, les opérations successives de roulage de chaque bord, de jonction des bords et de sertissage des joints sont relativement coateuses et ne peuvent être exécutées que par des machines compliquées et de prix élevé. Dans le procédé de "matage't, une ouverture est poinçonnée dans les deux feuilles qui doivent entre réunies et qui sont superposées de manière que la bavure qui comprend le métal en excès de l'ouverture de l'une des feuilles s'accroche à ltouverture dedel'autre. Un inconvénient propre à ce procédé réside dans le fait qu'il nécessite une ouverture sur les deux feuilles,de sorte que le joint n'est pas##étanche. la présente invention concerne un joint étanche aux fluides entre deux feuilles métalliques. Le procédé peut être mis en oeuvre en continu et Les deux feuilles de métal peuvent être avancées dans une machine qui forme pu1e termine le joint et d'où peut être enlevé le produit terminé. L'invention concerne un joint destiné à fixer mé caniquement plusieurs feuilles métalliques et qui peut entre pro duit par une opération continue sans perte de #tai. Le e joint entre les feuilles est étanche aux fluides. La présente invention concerne également un procédé et un appareil de jonction de métaux en feuilles destinés à la formation d'un joint d'étanchéité aux fluides pouvant entre produit par une opération continue. Le procédé selon ltinvention consiste essentiellement à découper des fentes sur les feuilles à réunir. Le métal en excès provenant d'un jeu de fentes de l'une des feuilles constitue un premier jeu d'ailes qui peut être ajusté dans les fentes de l'autre feuille. Le joint est serti ensuite de façon à enserrer les ailes issues des fentes de la première feuille entre les ailes de autre feuille et l'autre feuille efle-m#me, de manière à sertir le métal situé au voisinage des fentes de ladite autre feuille,dans les fentes de la première. L'une des caractéristiques de l'invention réside dans le fait que la jonction des deux feuilles peut s'effectuer par une opération continue, au cours de laquelle les fentes sont découpées à un premier stade, puis alignées au cours d'un second stade et serties à un troisième stade. Une autre caractéristique de l'invention concerne un appareil destiné à la formation des fentes dans les feuilles qui doivent entre réunies et qui aligne ensuite les fentes associe les ailes et serre leur jonction afin de former le joint terminé. Une jonction étanche aux fluides selon la présente invention peut entre réalisée entre deux feuilles métalliques par des joints espacés, réalisés selon l'invention et disposés à certains intervalles le long de cette jonction. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'une partie d'un tube de foyer comportant une jonction constituée par des joints suivant un mode de réalisation avantageux de ltinvention;; les figures 2 et 3 sont des coupes des fentes découpées sur les feuilles qui doivent être réunies la figure 4 est une coupe semblable à celles des figures 2 et 3 et représente les feuilles alignées et prêtes à être serties la figure 5 est une coupe semblable à celle de la figure 4 et représente un mode de réalisation avantageux du joint terminé selon l'invention, la figure 5 étant une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure I les figures 6 et 7 sont des vues en plan du joint terminé, suivant les lignes 6-6 et 7-7 de la figure 5 la figure 8 est une élévation, en partie en coupe, d'un appareil destiné à la découpe des fentes sur les deux feuil- les qui doivent être réunies, suivant la ligne 8-8 de la figure 9 la figure 9 est une vue de face de l'appareil représenté sur la figure 8 la figure 10 représente schématiquement un appareil destiné à la formation du joint, suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, et son mode de fonctionnement ; et les figures 11, 12 et 13 sont des coupes du joint au cours des stades successifs du fonctionnement de l'appareil de la figure 10, suivant les lignes 11-11, 12-12 et 13-13 de la figure 10. La figure I représente un tube de foyer 20 comportant une jonction constituée par des joints suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention. le tuyau 20 peut être en une feuille d'étain, d'aluminium ou d'acier appropriée, etc. il comprend des parties superposées 21 et 22 qui forment ensemble une jonction du tuyau 20. les parties superposées sont quelquefois appelées les "feuilles" même lorsqu'elles font partie du meme morceau de matière. Comme on le voit particulièrement sur la figure 2, la #partie ou élément 21 comprend deux fentss 23 et 24 dont le métal en excès constitue des ailes 25 et 26. De même, comme on le voit sur la figure 3, l'élément 22 comporte des fentes 27 et 28 dont le métal en excès constitue les ailes 29 et 30. les ailes 25 et 26 forment un élément de métal continu, sensiblement en forme de U, entre les fentes 23 et 24. Chaque branche de l1U est une aile séparée 25, 26. De même, les ailes 29 et 30 forment un élément continu de métal entre les fentes 27 et 28. Elles constituent un élément on forme de gorge, comportant une partie plane 62 située sensiblement dans le même plan que la surface supérieure de la partie 22. Chaque branche de la gorge est une aile séparée 29, 30.La distance latérale entre les bords extrêmes des fentes 27 et 28 est supérieure à la distance latérale entre les bords extrêmes des fentes 23 et 24. Les ailes 29 et 30 son * isposées de manière à pouvoir passer dans les fentes 23 et 24, de sorte que les parties les plus hautes des ailes 29 et 30 sont disposées au-dessus du niveau de la surface 31 de la feuille 21. les fentes 23 et 24 et leurs ailes 25 et 26 correspondantes. sont disposées cote à côte à des positions relatives, sensiblement parallèles par rapport à la direction longitudinale de la jonction. Après la formation des fentes 23, 24, 27 et 28 sur les éléments 21 et 29, les ailes 29 et 30 sont ajustées dans les fentes 23 et 24 de façon à passer par celles-ci et de manière que leur partie la plus haute soit située au-dessus de la surface 31 de l'élément 21, comme on le voit sur la figure 4. Ensuite, et comme on le voit particulièrement sur la figure 5, la jonction est sertie de manière à courber les ailes 25, 26, 29 et 30 afin de serrer en sandwich-l'aile 29 entre l'aile 25 et la surface supérieure 31 de ltélément 32 de la partie 21 de la feuille de métal au voisinage de la fente 23, de serrer en sandwich l'aile 50 entre l'aile 26 et la surface supérieure 31 de l'élément 33 de la partie 21 de la feuille de métal au voisinage de la fente 24, de serrer en sandwich la partie 32 dans la fente 27, entre l'aile 29 et l'élément 34 de la partie 22 de la feuille de métal et de serrer en sandwich la partie 33 de l'élément 21 entre l'aile 30 et la partie 35 de l'élément 22. Le joint résultant est représenté en élévation sur les figures 5 et 7. ll constitue un joint étanche entre les éléments 21 et 22 qui sont solidarisés sans perte de métal et sans dispositif de fixation supplémentaire. Comme on le voit particulièrement sur la figure 7, il est préférable que les fentes 23 et 24 soient légèrement plus longues que les fentes 27 et 28, de manière que les ailes 29 et 30 puissent être assemblées facilement dans les premières fentes. les figures 8 et 9 représentent le mécanisme de découpe destiné à la formation des fentes dans les éléments 21 et 22 du tube 20. Comme on le voit sur ces figures, une roue de découpe 40 tourillonne sur un bati 41 et tourne autour d'un axe 42. Une roue dentée 43, montée sur la roue 40, est menée par un dispositif d'entralnement approprié (non représenté) afin d'imprimer un mouvement de rotation autour de l'axe 42, dans la direction de la flèche 44, à la roue 40. Plusieurs premières têtes de coupe 45, montées sur la roue 40, sont de dimensions appropriées à la découpe des fentes 23, 24 et des ailes 25, 26 sur l'élément 21 (voir figure 2).Comme on le voit sur la figure 9, les têtes de coupe 45 sont sensiblement en forme de U et compo#tent chacune des bords de coupe minces aux extrémités des branches de l'U, destinés à la découpe des bords extrêmes des fentes 23 et 24. De même, des têtes de coupe 46 sont fixées à la roue 40 et Ont des dimensions approprices à la découpe des fentes 27, 28 et leurs ailes correspondantes 29, 50 sur l'élément 22 de la feuille. Tes têtes 46 ont chacune sensiblement la forme d'une gorge dont les bords de coupe situés aux extrémités découpent les bords extrêmes des rentes 27 et 28. Une cont-re-roue 47 tourillonne sur le bâti 41. Elle est destinée à tourner autour d'un axe 48, dans le sens d'une flèche 49. la contre-roue 47 comprend une partie 63 sensi blemcnt en forme de U renversé, disposée autour de sa circonfé- rente. la partie en forme de U 63 correspond aux tetes de coupe 45. Elle est destinée à loger et à former les ailes 25 et 26 avec le métal en excès provenant des fentes 23 et 24. Elle comprend deux gorges annulaires 64, 65r séparées par une partie cylindrique 66 en forme de gorge inversée disposée autour de la circonférence de la roue 47 et correspondant aux te tes de coupe 46 et destinée au logement et à la formation des ailes 29 et 30 sur le métal en excès provenant des fentes 27 et 28. Pendant le fonctionnement de l'appareil de découpe des figures 8 et 9, les éléments 21 et 22 des feuilles de mé- tal sont avances sirultanément dans la direction de la flèche 50. les bords des feuilles 21 et 22 butent contre un épaulement ou une partie cylindrique en relief, 67, de la roue 47, dont les bords fonctionnent de manière à aligner les feuilles pendant leur découpe. La roue de découpe 40 est menée dans la direction de la flèche 44, de façon à déplacer les feuilles 21 et 22 vers 11 avant et à imprimer un mouvement de rotation continu aux têtes 45 et 46 afin de poinçonner ou de découper les fentes correspondantes sur les éléments 21 et 22. les ailes sont recourbées sur le métal en excès provenant des fentes par les branches de chaque tête de découpe correspondante. En conséquence, des fentes et des aines corrc--#pondantes sont réalisées sur les éléments 21 et 22 comme on le voit sur les figures 2 et 3. les fentes et les ailes sont disposées le long de deux "pistes11 parallèles. L'lune des "pistes" comprend les fentes 24, 28 et les ailes 26, 30. autre piste ccrnprend les fentes 23, 27 et les ailes 25, 29 qui, toutes, se répètent de la façon représentée sur la figure 1. Il est possible de décrire en détail le fonctionnement continu de l'appareil d'avance, de découpe et de sertissage, en liaison avec les figures 10 à 13. Sur la partie gauche de la figure 10, une feuille de métal est roulée et reçoit la forme générale d'un tuyau 20. Ses bords sont superposés et espa cés légèrement (figure 11) de manière qu'ils puissent être introduits ultérieurement dans le mécanisme de découpe 51 qui est représenté et décrit en détail en liaison avec la figure 9. Plu- sieurs galets 52 disposés autour de la circonférence du tube 20 déterminent et maintiennent sa forme générale pendant ltopéra- tion de découpe. le mécanisme de découpe 51 est entravé dans la direction de la flèche 44 afin de découper les fentes sur les éléments correspondants 21 et 22, de façon décrite précédemment. le tube 20 est avancé ensuite jusqu'à la partie suivante dans laquelle les éléments 21 et 22 sont superposés, comme on le voit particulièrement sur la figure 12. Cette partie de 1 appareil comprend une barre d'espacement 53 comportant des ailes opposées 54 et 55, de sorte que le bord de l'élément 22 peut être logé contre l'aile 55 et le bord de l'élément 21 contre ltaile 54, de façon à entre superposés. Des galets 56 disposés autour de la périphérie du tube 20 réduisent légèrement son diamètre afin de superposer les éléments 22 et 21. le tube 20 continue à se déplacer dans la direction de la flèche 57, au-delà de l'extrémité aval de la barre d'espacement 53, jusqu'à une troisième région dans laquelle les éléments superposés 21 et 22 sont associés et prennent la position de la figure 4, de sorte que les ailes 29 et 30 sont logées dans les fentes 23 et 24. Des galets 58 sont disposés autour de la périphérie du tube 20 et le maintiennent dans la forme voulue. Ils permettent une introduction appropriée des ailes 29 et 30 dans les fentes 23 et 24. les galets de compression 59 et 60 appliqués sur les surfaces opposées de l'assemblage des éléments 21 et 22, sertissent les ailes de façon à former le joint représenté sur les figures 5-7. De plus, les régions des éléments 21 et 22 situées entre les fentes sont pressées les unes contre les autres par les galets afin de compléter le joint étanche.De préférence, le galet 59 tourillonne sur le bâti 41 et comprend un bord strié ou moleté. le galet 60 peut être monté sur un support 61 disposé le long du tube 30 et qui, lui-meme5 est monté sur le bâti 41. les galets de compression 59 et 60 portent contre le joint afin de sertir les ailes de la façon décrite précédemment et de manière à produire le joint terminé qu'on voit sur les figures 5-7. le tube 20, lorsqu'il est terminé, continue à se déplacer vers l'avant dans la direction de la partie droite de la figure 10. L'une des caractéristiques de l'invention réside dans le fait que la jonction produite par le joint selon la présente invention ne permet sensiblement aucune fuite de fluide. Dans un exemple de jonction continue d'un tube de foyer, les joints réalisés selon la présente #invention étaient d'une longueur d'environ 8 mm et ils étaient espacés, le long de la jonction des extrémités réunies du tube, d'une distance de 19 mm. La jonction mécanique rigide produite par les éléments métalliques contigus du joint selon la présente invention constituait une jonction sensiblement étanche aux fluides pour le tube, Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait que le procédé et l'appareil destinés à la formation des joints permettent la formation de jonctions ou joints entre les éléments de métaux en feuilles d'épaisseurs diverses.Par exemple, des jonctions ont été réalisées à l'aide de la présente invention avec des éléments de métaux en feuilles relativement épaisses aussi bien qu'avec des métaux en feuilles relativement minces. Jusqu'à présent, il n'a pas été possible de fixer des métaux relativement minces, tels que des métaux d'une épaisseur dtenviron 0,5 mm, par un procédé autre qu'un soudage ou un brasage du joint. En particulier, il nta pas été possible de réaliser des jonctions permettant la fixation de plaques d'étain minces d'une épaisseur de 0,5 mm par sertissage, roulage ou même rivetage. La présente invention donne la possibilité d'utiliser le rnême type de jonction pour des métaux en feuilles d'épaisseurs variées, même pour des métaux qui ne pouvaient être fixés autrefois que par soudage. I1 appareil selon l'invention peut fonctionner d'une manière continue pour la formation de jonctions destinées à maintenir ensemble des éléments de métaux en feuilles. Bien que la présente invention ait été décrite en liaison avec la production d'éléments tubulaires, il va de soi qu'elle peut stap- pliquer également à la formation d'un joint ou d'une jonction entre deux éléments plans. Dans ce cas, il suffit de les disposer dans les roues de découpe correspondantes et d'avancer les plaques dans lesquelles les fentes sont découpées par les roues dans un mécanisme de galets, afin de sertir les feuilles réunies de la façon décrite plus haut. L'appareil selon l'invention, destiné à la formation d'un joint ou d'une jonction, ne nécessite que peu d'entretien et peut fonctionner d'une manière continue, de sorte que les opérations de dépannage et de nettoyage sont réduites. Aucun dispositif de fixation supplémentaire, par exemple des rivets, n'est utilisé pour compléter le join#t,de sorte qu'il permet des économies. il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. RE CATIOlrS 1. Appareil destiné à réunir deux éléments d'un métal en feuille, caractérisé en ce qu'il comprend un premier dispositif découpant une première fente sur un premier élément et formant à l'aide du métal en excès de la première fente une première aile qui est en saillie sur une première surface du premier élément, un second dispositif découpant une seconde fente dans un secon#élément du métal en feuille et formant à l'aide du métal en excès de ladite seconde fente une seconde aile qui est en saillie sur ladite première surface du second élément, un organe disposant les premier et second éléments de manière que ladite première surface du second élément soit contiguë à une surface opposée à ladite première surface du premier élément et de manière que la seconde aile passe par la première fente, un mécanisme sertissant les première et seconde ailes de façon à serrer la seconde aile entre la première et une partie de ladite première surface du premier élément, lesdits premier et second éléments de métal en feuille étant par exemple les bords opposés dtune feuille de métal roulée en forme de tube, 11 appareil produisant une jonction entre lesdits premier et second éléments afin de fermer un tube. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de sertissage serre une partie du premier élément de métal en feuille entre la seconde aile et une partie de ladite première surface du second élément. 3. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier dispositif comprend un premier organe de coupe destiné à découper le premier élément de métal en feuille et à courber la première aile par rapport au plan dudit premier élément afin de former la première fente, le second dispositif comprenant un second organe de coupe destiné à découper le second élément et à recourber la seconde aile sur le plan de ce dernier afin de former la seconde fente. 4. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le premier organe de coupe comprend une première paire de lames de coupe, disposée à peu près parallèlement, de façon à découper deux premières ailes et fentes, ladite première paire de lames de coupe étant disposée de façon à former les deux premières ailes entre les fentes individuelles de la première paire, le second organe de coupe comprenant une seconde paire de lames disposée à peu près parallèlement afin de former deux secondes ailes et fentes, les deux secondes lames de coupe étant disposées de manière à former les deux secondes ailes entre les fentes individuelles de la seconde paire, un dispositif de mise en position plaçant les premier et second éléments de métal en feuille de manière que les ailes individuelles de la seconde paire passent par les fentes individuelles de la première paire, la totalité des paires d'ailes et de fentes étant disposées le long de deux "pistes parallèles. 5. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le premier organe de coupe comprend une première roue sur laquelle sont montées plusieurs premières paires de lames, le second organe de coupe comprenant une seconde roue sur laquelle sont montées plusieurs secondes paires de lames, un mécanisme d'entraînement imprimant un mouvement de rotation aux- dites première et seconde roues et déplaçant lesdits premier et second éléments de métal en feuille en vue de la formation de plusieurs paires de premières et secondes fentes et ailes sur lesdits premier et second éléments de métal en feuille, le dispositif de mise en position plaçant lesdites premières et secondes paires de fentes de manière que chacune des secondes paires d'ailes passe par des fentes desdites premières paires le mécanisme de sertissage serrant les premières et secondespaires d'ailes de façon à serrer chaque aile de l'une des secondes paires entre les ailes de l'une des premières et une partie correspondante d'une première surface du premier élément de façon à former un joint réunissant lesdits premier et second éléments de métal en feuille. 6. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le mécanisme de sertissage serre une partie correspondante du premier élément de métal en feuille entre les ailes individuelles des secondes paires et une partie correspon dante de ladite première surface du second élément de métal en feuille. 7. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et second éléments de métal en feuille sont les bords opposés d'une feuille de métal roulée en forme de tube, de sorte que l'appareil forme un joint entre lesdits premier et second éléments de métal en feuille afin de fermer ledit tube. 8. Appareil destiné à réunir deux éléments de métal en feuille, caractérisé en ce qu'il comprend un premier dispositif découpant une première fente sur un premier élément et formant avec le métal en excès de ladite première fente une première aile qui est en saillie sur une première surface du premier élément, un second dispositif découpant une seconde fente dans un second élément de métal en feuille et formant avec le métal en excès de la seconde fente une seconde aile en saillie sur ladite première surface du second élément, le premier dispositif comprenant un premier organe de coupe destiné à découper le premier élément et à courber la première aile par rapport à son plan afin de former ladite première fente, le second dispositif comprenant un second organe de coupe destiné à découper le second élément et à courber la seconde aile par rapport à son plan afin de former ladite seconde fente, le premier organe de coupe comprenant deux premières lames disposées à peu près parallèlement afin de former deux premières ailes et fentes, les deux premières lames étant disposées de façon à former les deux premières ailes entre les fentes individuelles de la première paire, le second organe de coupe comprenant une seconde paire de lames disposées à peu près parallèlement afin de former deux secondes ailes et fentes, les lames de coupe de la seconde paire étant disposées de façon à former la seconde paire d'ailes entre les fentes individuelles de ladite seconde paire, les éléments des paires d'ailes et de fentes étant disposés le long de deux "pistes" parallèles, un dispositif de mise en position plaçant lesdits premier et second éléments de métal en feuille de manière que ladite première surface du second élément soit contiguë à une surface opposée à ladite première surface du premier élément et de manière que les ailes individuelles de la seconde paire passent par les fentes individuelles de ladite première paire, un mécanisme de sertissage serrant les première et seconde ailes de façon à fixer ladite seconde aile entre la première et une partie de ladite première surface du premier élément et serrant de plus une partie du premier élément entre la seconde aile et une partie de ladite première surface du se cond élément. 9. Appareil suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le premier organe de coupe comprend une première roue sur laquelle sont montées plusieurs desdites premières paires de lames, le second organe de coupe comprenant une seconde roue sur laquelle sont montées plusieurs desdites secondes paires de lames, un mécanisme dSentraSnement imprimant un mouvement de rotation auxdites première et seconde roues et déplaçant les dittremier et second éléments de métal en feuille de façon à former plusieurs paires de premières et secondes fentes et ailes sur les premier et second éléments de métal en feuille correspondants, le dispositif de mise en position plaçant lesdites paires de premières et secondes fentes de manière que chacune des secondes paires d'ailes passe par des fentes desdites premières paires, le mécanisme de sertissage serrant les premières et secondes paires d'ailes de façon à fixer chaque aile d'une des secondespaires entre des ailes de l'une des premières paires et une partie correspondante de ladite première surface du premier élément afin de former un joint réunissant lesdits premier et second éléments de métal en feuille. 10. Appareil suivant la revendication 8, caractérisé de plus en ce que le mécanisme de sertissage serre une partie correspondante du premier élément de métal en feuille entre des ailes individuelles desdites secondes paires et une partie correspondante de ladite première surface du second élément de métal en feuille. 11. Appareil suivant l'une des revendications 4 et 8, caractérisé en ce que les paires de lames de coupe sont disposées sensiblement côte à côte.