Brevet FR2269388A1 — publié le 19751128

L'invention est relative à un procédé et à une machine pour fabriquer des rubans de tôle hélicordaux à partir de feuillards, en particulier des promoteurs de turbulence pour échangeurs de chaleur. Comme on le sait, il est utile de loger des promoteurs de turbulence dans les tubes d'échangeurs de chaleur pour améliorer la transmission de la chaleur. A cet effet, on utilise souvent des rubans de tôle helicoidaux qui sont fixés à l'intérieur des tubes ou qui flottent librement dans le fluide qui parcourt les tubes. On peut fabriquer des rubans de tale helicoidaux, en longueurs déterminées,à l'aide d'une pince qui se déplace sur un chariot et qui tourne en fonction du pas de hélice à former. Il est difficile ainsi d'obtenir un pas uniforme et les diverses hélices qui sont fabriquées de cette manière ont des dimensions longitudinales limitées. On connaît aussi, pour vriller des rubans de matière, une machine qui comporte un support dans lequel peut tourner, autour de son axe longitudinal, un boitier qui possède une ouverture de passage orientée axialement, ouverture dans laquelle est formée une fente dont la largeur est adaptée au diamètre du ruban de matière. Dans ce cas également, la formation de l'hélice exige de la machine de formage un mouvement de rotation. L'invention a pour but de créer un procédé et une machine, destinés à fabriquer de façon simple un ruban de tôle hélicoidal, qui permettent de fabriquer sans fin de tels rubans hélicoïdaux et qui offrent la possibilité d'introduire automatiquement, dans les tubes d'un échangeur de chaleur placé en aval, les rubans de tôle hélicoïdaux ainsi fabriqués. De plus, on doit avoir la possibilité d'adapter aisément le procédé ou la machine à des pas d'hélices différents. La fabrication dun ruban de tôle hélicoïdal dépend essentiellement du rapport entre la largeur du feuillard et le pas choisi. Plus le pas est petit, plus importants sont l'allongement nécessaire dans les zones marginales du feuillard et le tassement au centre de celui-ci. Selon l'invention, le but susindiqué est atteint essentiellement grâce au fait qu'un feuillard à former est avancé par passage sous pression entre deux galets opposés, est conduit à- une filière de formage en étant entouré par un guide à languettes fermé de tous côtés et est ainsi refoulé à travers la f-ilière. A la différence du procédé utilisé jusqu'ici, le feuillard est ainsi refoulé, selon l'invention, à travers unefilière de formage fixe. Il en résulte des avantages essentiels en ce qui concerne les pas d'hélice à réaliser et la filière qui est requise à cet effet. L'opération de poussée en avant influe de façon si favorable sur l'opération de formage du feuillard qu'une hélice droite peut être fabriquée en continu selon un pas déterminé à l'avance. L'invention est relative aussi à une machine à fabriquer des rubans de tôle hélicoïdaux du genre susindiqué. Selon l'invention, cette machine est caractérisée par le fait qu'elle comprend un guide pour au moins un feuillard à former; des galets de poussée en avant attaquant le feuillard respectivement par dessus et par dessous; des moyens d'entraînement pour ces galets de poussée un guide à languettes, fermé de tous côtés, pour le feuillard; et unefilière de formage pour le ou chaque feuillard. Dans ce cas,il est avantageux que la longueur de la filière environ ait une valeur comprise entre 18% et 100%/du pas linéaire du ru- ban de tôle hélicoïdal. Les filières peuvent être fabriquées à l'aide de procédés connus en eux-mêmes. Entarticulier, la filière possède, pour le feuillard, un canal vrillé réalisé sur une fraiseuse à copier, par étincelage ou par érosion en filets. Selon un perfectionnement de l'invention, la filière de formage est agencée filière à rouleaux, ce qui diminue les frottements et rend superflueune lubrification supplémentaire. Une filière à rouleaux conforme à l'invention comprend avantageusement une chape de filière dans laquelle est emmanché un tube de filière, muni d'alvéoles, et des rouleaux rotatifs disposés par paires dans ces alvéoles en fonction du pas à donner à l'hélice. Le tube de filière a un diamètre intérieur qui correspond au diamètre extérieur du ruban de tôle hélicoïdal. Il y a intérêt prévoir une multiplicité d'alvéoles dans lesquels on insère au choix les rouleaux appropriés, selon le pas à donner à l'hélice, ce qui permet d'adapter facilement la même filière à différents pas. La filière à rouleaux possède avantageusement une fente é- troite d'entrée pour le feuillard. Une filière à rouleaux conforme à l'invention, qui est particulièrement avantageuse, est caractérisée par le fait qu'une chape de filière est maintenue dans un porte-filière à l'aide d'un étrier de serrage et que des supports de rouleaux sont montés dans la chape de filière avec une inclinaison réglable. De préférence, les supports de rouleaux ont la forme de disques et sont munis chacun d'un doigt de réglage. L'axe longitudinal du doigt de réglage peut former, avec les axes longitudinaux des rouleaux d'un support de rouleaux, un angle fixe, de préférence égal à 450 environ. Ainsi réalisée, une filière conforme à l'invention peut être fabriquée de manière plus simple et plus économique. Grâce à la possibilité ainsi donnée de régler la position angulaire des supports de rouleaux, il est possible de déterminer chaque fois le meilleur décalage angulaire des rouleaux en fonction de la déformabilité de la matière du feuillard et du pas de l'hélice. Les rouleaux qui sont disposés très près l'un de l'autre permettent de former des bandes de matière assez minces, avec des pas relativement faibles.Grâce à l'agencement des supports de rouleaux, il est possible d'utiliser les diamètres de rouleaux et les distances entre rouleaux les plus petits possibles et par conséquent de mener les opérations de formage même avec des bandes très minces. Selon un perfectionnement de la machine conforme à l'invention, plusieurs guides et filières de#formage sont disposés mutuellement, les uns à côté et/ou au-dessus des autres, selon un dessin géométrique correspondant à la grille des tubes d'un échangeur dekha- leur tubulaire. Il est ainsi possible de faire passer directement dans lestubes de cet échangeur de chaleur les rubans de tôle hé licoïdaux fabriqués en continu. A l'aide de dispositifs de découpage appropriés, connus en eux-mêmes, on peut alors sectionner les rubans de tôle hélicoïdaux après leur insertion dans les tubes de l'échangeur de chaleur. Puis, l'échangeur garni est éloigné, un nouvel échangeur est mis en place pour recevoir les promoteurs de turbulence et ainsi de suite. Pour empêcher les rubans de tôle hélicoïdaux de se déformer dans le trajet qu'ils suivent,de la machine qui les forme à l'échangeur où ils sont insérés, des rails de guidage ou grilles de guidage font avantageusement suite aux filières de formage. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description suivante des divers modes de réalisation qui sont représentés schématiquement aux dessins annexés. La fig.1 de ces dessins montre, en coupe verticale, unefnachine conforme à l'invention. La fig.2 est une coupe verticale de la même machine, selon la ligne I-I de la fig.1. La fig.3 montre en perspective une filière à rouleaux. La fig.4 montre, de face, la filière à rouleaux de la fig.3. La fig.5 montre, en coupe, une filière à rouleaux établie selon une variante. La fig.6 montre la filière à rouleaux de la fig.5, vue selon la flèche A de cette dernière figure. La fig.7 représente un support de rouleaux. La fig.8 enfin montre la chape de filière selon les fig.5 et 6. Dans la machine servant à mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention, telle qu'elle est représentée aux fig.1 et 2, un bâti 1 porte, à l'intérieur d'un capot 2, deux galets 3 et 4 qui sont entrainés par l#ntermédiaire d'un pignon supérieur 5 et d'un pignon inférieur 6, ces deux pignons étant en prise. Selon le mode de réalisation représenté, l'entraînement se fait à l'aide d'une manivelle 7 sur l'arbre de laquelle est calé le pignon 6. Il va de soi que la manivelle 7 peut être remplacée par un moteur. La hauteur de l'intervalle entre le galet supérieur 3 et le galet inférieur 4 est réglable. On utilise à cet effet des ressorts 12 qui exercent une pression d'application sur le palier du galet supérieur 3, en s'appuyant sur des vis de réglage. Ainsi qu'il ressort particulièrement bien de la fig.2, un feuillard Il à déformer est introduit dans la machine par la gauche de cette figure. Pour éviter au feuillard 11 de se déformer par flexion, la machine comprend un guide à languettes avant 8 et un guide à languettes arrière 9 qui entourent le feuillard Il de tous les côtés. Les deux galets 3 et 4 pressent le feuillard Il sur ses deux faces et ltentrai-nent-vers une filière de formage 10, par un mouvement de gauche à droite selon la fig.2. Cette filière de formage 10 est solidarisée avec le capot 2 ou le châssis 1 de la machine. Le feuillard Il est refoulé à travers cette filière 10.Celle-ci est munie d'un canal vrillé tel/qu'en quittant la filière 10, le feuillard ait acquis la forme helicoidale souhaitée. On peut prévoir un jeu de filières interchangeables 10 pour permettre d'adapter de façon simple/machine à des pas dwhé- lice différents. Au lieu d'une filière 10 munie d'un canal vrillé de forme invariable et déterminée à l'avance, on peut utiliser des filières à rouleaux 13 dont un mode de réalisation est montré aux fig.3 et 4. Dans ce cas, un tube de filière 15 est emmanché à la presse dans la chape de filière 14. Le tube 15 possède une fente dtintro- duction 16 pour le feuillard 11. La chape de filière 14 est munie d'alvéoles 19 formant des supports dans lesquels sont montés des rouleaux 17, selon le pas d'hélice que l'on veut imposer au feuillard. Comme il ressort de la fig.4, les rouleaux 17 forment des angles différents avec l'horizontale de sorte qu'ils constituent de proche en proche un canal vrillé à travers lequel est refoulé le feuillard 11.Entre rouleaux 17 de chaque paire, la distance n'est que de très peu (de O,lmm selon le mode de réalisation représenté) supérieure à l'épaisseur du feuillard 11. Grâce aux décalages angulaires successifs des paires de rouleaux 17, à travers lesquelles est refoulé le feuillard 11, celui-ci prend la forme d'un ruban hélicoïdal régulier de tôle, selon le pas voulu, comme on le voit schématiquement à la droite de la fig.2 et de la fig.3. La fig.5 montre une filière à rouleaux réglable, conforme à un autre mode de réalisation de l'invention. Des supports de rou 24 leaux/sont insérés, selon une inclinaison qui peut être réglée librement à l'intérieur de limites déterminées, dans une chape 23 qui est logée dans un porte-filière 21. Les supports de rouleaux 24 sont serrés dans la chape 23 à l'aide d'un étrier 22 et de vis 28, à tige en partie cylindrique et en partie filetée, qui sont engagées dans le porte-filière 21. Des fiches 27 servent à centrer la chape 23 par rapport au porte-filière 21. La fig.5 montre un feuillard à former 11 qui est introduit dans la filière à rouleaux par un guide à languettes 9. La fig.6 montre la filière à rouleaux conforme à l'invention, telle qu'elle est représentée à la fig.5, vue selon la flèche A de cette figure. Il ressort de la fig.7 que les supports de rouleaux 24 possèdent des doigts de réglage 25 qui sont de préférence toujours orientés selon un angle constant (45 de préférence) par rapport à l'axe longitudinal des rouleaux. Comme il ressort de la fig .6, la position des doigts de réglage 25 détermine le pas de l'hélice; en faisant tourner les supports de rouleaux 24, par rapport à la chape 23, on peut donc régler ce pas à la valeur voulue. La chape 23,montrée en détail à la fig.8, possède une rainure 26 qui détermine en substance le pas de l'hélice. A l'intérieur des rainures 26, il est encore possible d'ajuster la position des divers supports de rouleaux 24. Grâce à la faculté ainsi donnée de régler la position des supports de rouleaux 24, il est possible de déterminer chaque fois le meilleur décalage angulaire des rouleaux en fonction de la déformabilité de la matière du feuillard 11 et du pas de l'hélice. Pour garnir un échangeur de chaleur en même temps avec huit, dix ou tout autre nombre de promoteurs de turbulence hélicoïdaux, on peut disposer côte à côte plusieurs machines semblables à celle des fig.1 et 2 ou on peut disposer sur une même machine plusieurs paires de galets 3,4, plusieurs guides à languettes 8 et 9 et plusieurs filières de formage 10 ou 13, selon un dessin géométrique donné. Ce dessin correspond à celui de la "grilles des tubes de l'échangeur de chaleur à garnir. Pour empêcher les rubans de tôle hélicoïdaux de se déformer par flexion en quittant la machine conforme à l'invention, on peut faire suivre la filière 10 par un rail de guidage 20, comme le montre la fig.2. Au cas susindiqué où plusieurs machines conformes à l'invention seraient disposées côte à côte selon un dessin géométrique approprié, le rail de guidage 20 pourrait être remplacé par une grille de guidage (non représentée). Avec la machine conforme à l'invention, on peut former sans lubrifiant, de façon continue et sans fin, un ou plusieurs feuillards ou rubans métalliques minces pour en faire une hélice de pas constant, et ceci à grande vitesse. L'opération de formage peut être interrompue en n'importe quelle position et reprise ensuite directement. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés. Elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui sont à la portée des spécialistes, en ce qui concerne notamment l'entraînement des galets 3 et 4, le réglage de leur pression d'appui et l'agencement des guides à languettes 8 et 9 et de la filière deformage 10. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour fabriquer des rubans de tôle hélicoïdaux à partir de feuillards, en particulier des promoteurs de turbulence pour échangeurs de chaleur, caractérisé par le fait qu'un feuillard à former est avancé par passage sous pression entre deux galets opposés, est conduit à une filière de ormage en étant entouré par un guide à languettes fermé de tous côtés, et est ainsi refoulé à travers la filière. 2 - Machine à fabriquer des rubans de tôle hélicoïdaux à partir de feuillards, en particulier des promoteurs de turbulence pour échangeurs de chaleur, de préférence pour la mise en oeuvre du procédé conforme à la revendication 1, caractérisée(lay le fait qu'elle comprend un guide pour au moins un feuillard/à former; des galets de poussée en avant ('3,4) attaquant le feuillard (11) respectivement par dessus et par dessous; des moyens d'entraînement (5,6,7) pour ces galets de poussée (3,4); un guide à languettes (8,9), fermé de tous côtés, pour le feuillard (11); et une filière de formage (10) pour le ou chaque feuillard (11). 3 - Machine selon la revendication 2, caractérisée par le fait que la longueur de la filière (10) a une valeur comprise entre 18% et 100% environ du pas linéaire du ruban de tôle hélicoïdal. 4 - Machine selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée par le fait que la filière (10) possède, pour le feuillard (11), un canal vrillé réalisé sur une fraiseuse à copier. 5 - Machine selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée par le fait que la filière (10) possède, pour le feuillard (11), un canal vrillé réalisé par étincelage. 6 - Machine selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée par le fait que la filière (10) possède, pourle feuillard (11), un canal vrillé réalisé par érosion en filets. 7 - Machine selon ltune des revendications 2 et 3, caractérisée par le fait que la filière de formage (10) est agencéeen filière à rouleaux (13). 8 - Machine selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la filière à rouleaux (13) comprend une chape de filière (14 > dans laquelle est emmanché un tube de filière (15),muni d'alvéoles (19), et is rouleaux rotatifs (17) disposés par paires dans ces alvéoles (19) en fonction du pas à donner à l'hélice. 9 - Machine selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'une chape de filière (23) est maintenue dans un porte-filière (21) à l'aide d'un étrier de serrage (22) et que des supports de rouleaux (24) sont montés dans la chape de filière (23) avec une inclinaison réglable. 10 - Machine selon la revendication 9, caractérisée par le fait que les supports de rouleaux (24) ont la forme de disques et sont munis chacun d'un doigt de réglage (25). Il - Machine selon la revendication 10, caractérisée par le fait que l'axe longitudinal du doigt de réglage (25) forme, avec les axes longitudinaux des rouleaux d'un support de rouleaux (24), un angle fixe, de préférence égal à 450 environ. 12 - Machine selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisée par le fait que plusieurs guides et filières de formage (10 ou 13) sont disposés mutuellement selon un dessin géométrique correspondant à la grille des tubes d'un échangeur de chaleur tubulaire. 13 - Machine selon la revendication 12, caractérisée par le fait que des rails de guidage (20) ou grilles de guidage font suite aux filières de formage.