Brevet FR2306031A1 — publié le 19761029

La présente invention se rapporte à la fabrication de faisceaux radiants de construction lamellaire pour échangeurs de chaleur. Dans un échangeur à faisceau radiant de ce type, on dispose des tubes et des ailettes en couches alternées. Les tubes sont généralement de section plate et les ailettes sont façonnées, par exemple ondulées, de manière à ménager des passages pour l'air entre les faces plates des tubes adjacents. Les radiateurs à faisceaux radiants de construction lamellaire pour véhicules à moteur sont de plus en plus utilisés en raison du fait que leur construction nécessite peu de matière première. Généralement, les tubes sont fabriqués à partir de feuillard de laiton préalablement recouvert de soudure et de fondant et les ailettes sont formées à partir de feuillard de cuivre. Un procédé usuel de fabrication de faisceaux radiants de construction lamellaire à partir de tels éléments prévoit d'abord l'assemblage des tubes sur un gabarit horizontal, les tubes étant parallèles entre eux et espacés les uns des autres, et ensuite l'insertion une à une à la main des ailettes entre les tubes.L'assemblage ainsi obtenu est ensuite fixé dans une pince et transféré du gabarit dans un four dans lequel il est cuit à une température pour laquelle s'effectue la soudure aux interfaces de contact entre les tubes et les ailettes. Une fois refroidi l'assemblage soudé peut etre dégagé de la pince et constitue une unité terminée. Le procédé décrit ci-dessus est un procédé de production en petites séries qui nécessite un certain nombre d'opérations manuelles spécialisées. Par contre l'invention prévoit un procédé qui permet de fabriquer des faisceaux radiants de construction lamellaire pour échangeurs de chaleur de façon continue et qui peut etre mis en oeuvre automatiquement. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on forme de façon continue à un premier poste une pile d'éléments composés de tubes et d'ailettes alternant les uns avec les autres en faisant avancer en bloc la pile depuis ce poste, et en ce qu'on fixe ensemble les éléments de tronçons uniformes successifs de la pile à un second poste de manière que les tronçons quittent successivement le second poste en constituant des corps de faisceaux, distincts. L'invention prévoit aussi un appareil pol - la mise en oeuvre du procédé. Lu est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour introduire alternativement des tubes et des ailettes dans un premier poste d'empilage, des moyens pour faire avancer les éléments, que forment les tubes et les ailettes, à l'état empilé depuis le premier poste, et des moyens ménagés dans le second poste pour fixer ensemble les éléments de tronçons uniformes successifs de la pile, ceci de manière que les tronçons quittent successivement le second poste sous la forme de corps de faisceaux, distincts. Les éléments que renferment les tronçons uniformes successifs de la pile peuvent astre fixés à l'aide de pinces appliquées au second poste. Les tron çons que serrent les pinces sont ensuite transférés à un four pour effectuer la fixation terminale conformément à la pratique usuelle. Il est toutefois préférable d'effectuer la fixation finale au second poste, ou d'effectuer au moins une fixation temporaire en chauffant successivement les éléments alors que la pile avance à travers le second poste ceci pour effectuer leur liaison ou soudure au sein des tronçons uniformes de la pile. ll est clair que les tubes utilisés peuvent etre constitués par les tubes courants recouverts de soudure et de fondant mentionnés plus haut auquel cas la chaleur appliquée au second poste sera suffisante pour effectuer le soudage de l'ensemble. En variante, les tubes et ailettes peuvent ttre recouverts d'une matière adhésive durcissant à la chaleur, par exemple une résine époxy, gracie à laquelle ils peuvent étire reliés par application de chaleur au second poste. Lorsque lton utilise ni agents de soudure ou de liaison, la fixation ensemble des tubes et des ailettes peut etre effectuée par soudure électrique à un second poste. Différents moyens de soudure, de collage ou de soudure électrique des éléments disposés dans la pile sont discutés plus loin. De préférence des éléments factices, réfractaires au fixage, sont disposés à int ervalles réguliers dans la pile de manière à former les tronçons de pile uniformes. En variante, le chauffage des éléments peut wetre interrompu à des intervalles réguliers synchronisés avec l'avance de la pile à travers le second poste, de manière que seuls les éléments au sein de tronçons unfiormes successifs de la pile soient fixés ensemble.La séparation des tronçons individuels de la pile ou des corps de faisceaux radiants de la pile principale s'effectue soit aux emplacements d'éléments factices (par exemple des tubes non recouverts de soudure ou de liant, ou en un matériau ne se soudant pas avec les ailettes adjacentes de la pile) sont disposés dans la pile, ou aux emplacements où l'application de chaleur à la pile dans la seconde station a été interrompue (par exemple par masquage å l'aide d'un rideau réfractaire). L'empilage alterné des éléments est de préférence effectué en amenant alternativement les tubes et les éléments le long de deux axes perpendiculaires vers le premier poste, et en avançant la pile le long d'un troisième axe per pendiculaire, ctest-à-dire en endirection du second poste. A cet effet les moyens dtintroduction comprennent des moyens pour acheminer les ailettes longitudinalement vers le premier poste le long d'un premier axe et des moyens pour acheminer les tubes transversalement vers le premier poste le long d'un second axe orthogonal. De préférence, les ailettes sont introduites longitudinalement et l'une après l'autre dans le premier poste à l'aide de gaz comprimés. A cet effet, les moyens d'introduction des ailettes comprennent de préférence un conduit présentant des ajutages pour la formation de jetsde gaz agencés de manière à souffler individuellement les ailettes le long du conduit jusqulau premier poste, Des ailettes ondulées peuvent,en cours de formation, facilement avoir des longueurs différentes et il peut par conséquent être nécessaire de prévoir des moyens pour étirer ou redresser les ailettes pour leur conférer une longueur uniforme lorsqu'elles ont atteint le premier poste.De préférence, le premier poste, d'empilage, présente une ouverture allongée ménagée dans une table d'alimentation et des ouvertures pour former des jets de gaz sont disposées le long de l'ouverture allongée afin d'étirer les ailettes ondulées pour les amener à une longueur uniforme ceci en les soumettant à l'action de gaz comprimé. Les tubes peuvent avantageusement etre renfermés dans un magasin d'ot ils sont amenés individuellement au premier poste à l'aide d'un organe d'alimentation à mouvement de va-et-vient. Cet organe est de préférence constitué par une lame de mtme épaisseur que les tubes et qui fait glisser les tubes transversalement sur la table d'alimentation jusqutau premier poste. Dans une forme d'exécution préférée les tubes sont amenés au premier poste par paires, les éléments de chacune des paires étant parallèles entre eux, et ils sont introduits transversalement le long de leur axe respectif depuis les cités opposés du premier poste. A cette fin les moyens d'alimentation des tubes comprennent deux organes à mouvement de va-et-vient disposés de part et d'autre du premier poste afin d'introduire les tubes par paires dans le premier poste depuis deux magasms correspondants. De préférence l'avance de la pile s'effectue par pas en synchronisme avec les introductions successives de tubes et d'ailettes dans le premier poste. Un plongeur peut avantageusement etre disposé de manière à agir directement sur le ou les éléments mis en place à chaque deuxième opération d'introduction. Les éléments que viennent engager le plongeur sont de préférence les ailettes, qui sont successivement déplacées depuis le premier poste afin de livrer passage aux tubes suivants. Le plongeur agit en synchronisme avec l'actionnement des moyens d'alimentation de manière que la pile puisse etre regarnie continuellement au premier poste. Lorsqu'ils quittent le premier poste les éléments sont de préférence maintenus sous pression dans la pile pendant que celle-ci est avancée à travers le second poste. Deux paires de rouleaux de pinçage sont de préférence disposées en amont et en aval, respectivement, du second poste afin de supporter les éléments dans leur état empilé pendant que la pile avance à travers le second poste. Avantageusement, la première paire de rouleaux de pinçage est reliée à un mécanisme d'entrathement tendant à faire avancer la pile à llen- contre d'une résistance de force égale engendrée par la seconde paire de rouleaux de pinçage.Lors de chaque course du plongeur indiqué plus haut, lten- trafnement effectué par la première paire de rouleaux de pinçage est assisté de manière à surmonter la force de freinage appliquée par la seconde paire de rouleaux de pinçage. Inversement, l'effort requis par le plongeur pour faire avancer la pile est diminué par la servo-action de la première paire de rouleaux de pinçage. En conséquence, la pile est comprimée de façon constante tandis que le plongeur ne rencontre qu'une faible résistance pour faire avancer la pile. Il importe que le plongeur n'applique pas une trop grande force aux ailettes au premier poste, étant donné que ceci pourrait endommager les éléments. De préférence, au moins une paire de rouleaux d'aplanissement est disposée entre les premier et second postes afin d'aligner les éléments contenus dans la pile. Les moyens de chauffage mentionnés plus haut qui sont ménagés dans le second poste peuvent par exemple comprendre des jets d'air chaud, des jets de flammes ou un dispositif de chauffage rayonnant tel qu'un agencement de radiateurs infrarouges afin d'effectuer soit la soudure soit le collage à l'aide d'un adhésif durcissant à la chaleur. En variante, les moyens ménagés au second poste pel.- nt comprendre un appareil de soudage par exemple à arc au plasma ou à ultrasons. Dans chaque cas la chaleur est appliquée à la pile le long d'une ligne transversale à la direction dans laquelle la pile est avancée à travers le second poste.La fixation peut etre effectuée à intervalles le long de cette ligne de sorte que les éléments sont "agrafés" ensemble, en vue d'une fixation finale effectuée lors d'une opération séparée, par exemple par cuisson. De préférence toutefois la chaleur est appliquée de façon continue le long de la ligne ctest-i- dire sur toute la largeur de la pile de manière qu'une nouvelle opération de fixation ne soit pas nécessaire et que des corps d'échangeur terminés quittent le second poste en se séparant de la pile soit aux emplacements des tubes factices soit aux endroits où l'application de chaleur a été interrompue. Dans les dessins schématiques annexés, donnés à titre d'exemple la figure 1 est une vue en élévation latérale d'un appareil selon l'invention pour fabriquer des unités terminées; la figure 2 est une vue en plan du meme appareil; la figure 3 est une vue en coupe de l'appareil selon la ligne Alil de la figure 1; et les figures 4 à 6 représentent des détails de la figure 3, illustrant le poste d'empilement au cours de différentes étapes dans le fonctionnement de 1' appareiL L'appareil représenté aux dessins est destiné à produire des faisceaux radiants terminés pour échangeurs de chaleur à partir de tubes de section plate recouverte de soudure et de fondant, et d'ailettesondulées. Les ailettes sont introduites longitudinalement dans le poste d'empilement à partir d'une trémie 1 en les soufflant séparément le long d'un passage 2 renfermant une porte à commande pneumatique 3 pour déterminer la cadence d'introduction. Les tubes sont disposés en deux piles dans deux magasins verticaux 4 et 4a (non représentés à la figure 1) disposés de part et d'autre du poste d'empilage. Le tube inférieur de chacun des magasins est déposé par gravité sur la surface d'une table d'alimentation fendue 5. Chaque tube est introduit transversalement dans le poste d'empilage par l'une de deux lames d'alimentation 6 et 6a, qui sont mues simultanément en sens opposés à l'aide de vérins pneumatiques 7 et 7a Ainsi, deux tubes sont introduits simultanément dans le poste d'empilage à chaque opération d'introduction de tubes. Une barre plongeuse 8 est montée directement au-dessus du poste d'empilage de manière à pouvoir se déplacer dans un plan vertical sous la commande d'un vérin pneumatique 9. La face active de la barre plongeuse 8 présente une nervure centrale longitudinale 10 qui, en fin de course vers le bas, pénètre dans l'espace délimité par la table fendue 5 de manière à constituer une butée d'espacement pour les tubes amenés depuis les cotés opposés du poste d'empilage (voir figure 5). Une paire de rouleaux d'aplanissement 11 et lla sont disposés immédiatement au-dessous de la table d'alimentation 5 et du poste d'empilage, ces rouleaux étant montés tournants sur le châssis principal (non représenté) de l'appareil. Une paire de rouleaux de pinçage 12 et 12a est montée directement audessous des rouleaux 11 et lla, chacun de ces rouleaux 12 et 12a étant spongieux de manière à saisir élastiquement entre eux les éléments de la pile; ces rouleaux sont également montés tournants sur le chassies principal. Les rouleaux de pinçage 12 et 12a sont reliés à un moteur électrique 13 de manière à wetre entrafnés dans la direction qu'il faut pour faire avancer la pile.A quelque distance au-dessous de la première paire de rouleaux de pinçage est prévue une seconde paire de rouleaux semblables, 14 et 14a, qui sont freinés par un dispositif de freinage réglable 15. Un assemblage 16 d'éléments de chauffage infrarouge est monté entre les deux paires de rouleaux de pinçage 12, 12a et 14, 14a au voisinage de la première paire, ces éléments étant montés sur le chassis le long d'une ligne et sur toute la largeur de la pile, au proche voisinage de celle-ci. L'assemblage 16 de chauffage est disposé au, et constitue le, second poste de ltappareil, ce poste étant le poste de fixation. La séquence des opérations de l'appareil est la suivante: L'appareil est d'abord chargé d'une pile formée par une alternance de tubes et d'ailettes à travers l'espace délimité entre les deux moitiés de la table fendue 5 et entre les paires successives de rouleaux 11, lla; 12, 12a; et 14, 14a. La trémie 1 est chargée d'ailettes et les deux magasins 4 et 4a sont chargés chacun d'un nombre déterminé de tubes, séparés par des tubes factices pour les raisons indiquées plus haut. L'assemblage 16 d'éléments chauffants infrarouges est ensuite enclenché et une fois que la température de soudure est atteinte l'appareil est mis en marche. Les ailettes et les tubes sont amenés alternativement dans le poste d'empilage. Lors de l'amenée de chaque ailette la barre plongeuse 8 la déplace de la position représentée à la figure 4 à la position représentée à la figure 5. Lorsque la barre plongeuse 8 se trouve encore dans la position représentée à la figure 5, deux tubes sont glissés transversalement sur la table 5 pour ètre placés sur l'ailette qui vient d'être déplacée et en venant buter contre les faces opposées de la nervure d'espacement 10 de la barre plongeuse 8 (figure 6). Ensuite, la barre plongeuse 8 est relevée afin de préparer l'introduction de l'ailette suivante sur les tubes espacés, lesquels demeurent disposés approximativement au niveau de la surface de la table 5. Pour tenir compte des difficultés provoquées par les changements de longueurs des ailettes ondulées pouvant résulter de la force exercée lors de l'amenée, des jets d'air à grande vitesse sont prévus dans les bords de la table 5 et sont orientés de manière à étirer ou redresser chaque ailette de manière qu'elles présentent toutes une même longueur lorsqu'elles sont déplacées par la barre plongeuse 8 dans ltespace délimité entre ces bords. Le déplacement imprimé par la barre plongeuse 8 est transmis à toute la pile de sorte que celle-ci est avancée pas à pas depuis le poste d'empilage, la pile étant d'abord alignée entre les rouleaux 11 et lla puis ensuite comprimée entre les deux paires de rouleaux de pinçage 12, 12a et 14 et 14a. 1'entrabement assuré par le moteur 13 par l'intermédiaire du rouleau 12a est équilibré par la résistance de freinage appliqué par le dispositif de freinage 15 coopérant avec le rouleau 14a. Ainsi la pile n'avance qu'en réponse à l'actionnement de la barre plongeuse 8 et se trouve toujours soumise à une compression constante. C'est en étant ainsi comprimée que la pile passe à travers la zone de chauffage rectiligne constituée par l'assemblage 16. La température engendrée est telle qu'elle provoque le soudage des éléments de la pile. En quittant le second poste l'ensemble se refroidit avant de passer entre les rouleaux de pinçage 14, 14a Les faisceaux radiants se séparent ensuite de la pile aux endroits où la soudure a été interrompue par la présence des tubes factices. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de faisceaux radiants de construction lamellaire pour échangeurs de chaleur, caractérisé en ce qu'on forme de façon continue à un premier poste une pile d'éléments composés de tubes et d'ailettes alternant les uns avec les autres en faisant avancer en bloc la pile depuis ce poste, et en ce quton fixe ensemble les éléments de tronçons uniformes successifs de la pile à un second poste de manière que les tronçons quittent successivement le second poste en constituant des corps de faisceaux, distincts. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments sont chauffés successivement alors que la pile avance à travers le second poste afin d'assurer leur fixation par collage ou soudage au sein des tronçons uniformes de la pile. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on insère à intervalles réguliers dans la pile des éléments factices, réfractaires à la fixation, de manière à déterminer les tronçons uniformes de la pile. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on interrompt le chauffage à intervalles réguliers synchronisés avec l'avance de la pile à travers le second poste. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tubes et les ailettes sont introduits dans le premier poste le long de deux axes perpendiculaires l'un à l'autre, et en ce que la pile est avancée le long d'un troisième axe perpendiculaire. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les tubes sont introduits par paires dans le premier poste, les tubes de chaque paire étant parallèles entre eux et introduits transversalement le long de leur axe respectif depuis des côtés opposés du premier poste. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les ailettes sont introduites longitudinalement et séparément dans le premier poste par soufflage à l'aide de gaz comprimé. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on fait avancer la pile par pas en synchronisme avec les introductions successives des tubes et des ailettes dans le premier poste. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments sont maintenus compressés les uns contre les autres dans la pile alors que celle-ci avance à travers le second poste. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tubes sont garnis d'une soudure dure et d'un fondant. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tubes sont garnis d'une matière adhésive durcissant à la chaleur. 12. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour introduire alternativement des tubes et des ailettes dans un premier poste d'empilage, des moyens pour faire avancer les éléments, que forment les tubes et les ailettes, à rétat empilé depuis le premier poste, et des moyens ménagés dans le second poste pour fixer ensemble les éléments de tronçons uniformes successifs de la pile, ceci de manière que les tronçons quittent successivement le second poste sous la forme de corps de faisceaux, distincts. 13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens d'introduction comprennent des moyens pour introduire les ailettes dans le premier poste longitudinalement le long d'un premier axe et des moyens pour introduire les tubes dans le premier poste transversalement le long d'un second axe perpendiculaire au premier axe. 14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens d'introduction des ailettes comprennent une conduite présentant des ajutages pour former des jets de gaz destinés à souffler séparément les ailettes le long de la conduite pour les introduire dans le premier poste. 15. Appareil selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que les moyens d'introduction des tubes comprennent deux organes à mouvement de va-et-vient disposés de part et d'autre du premier poste pour introduire les tubes par paires dans le premier poste depuis deux magasins correspondants. 16. Appareil selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que les moyens pour faire avancer la pile comprennent un plongeur agencé pour agir directement sur les éléments alternés arrivant dans le premier poste en synchronisme avec le fonctionnement des moyens d'introduction. 17. Appareil selon rune des revendications 12 à 16, caractérisé en ce que le premier poste, d'empilage, est constitué par une ouverture allongée ménagée dans une table d'alimentation et en ce que des ajutages pour des jets de gaz sont disposés le long de l'ouverture allongée afin d'étirer ou redresser des ailettes ondulées pour qu'elles aient une longueur uniforme ceci en effectuant un soufflage avec du gaz comprimé. 18. Appareil selon l'une des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que au moins une paire de rouleaux d'alignement sont disposés entre les premier et second postes afin d'aligner les éléments renfermés dans la pile. 19. Appareil selon l'une des revendications 12 à 18, caractérisé en ce que deux paires de rouleaux de pinçage sont disposés respectivement en aval et en amont du second poste pour supporter les éléments dans leur état empilé pendant que la pile avance à travers le second poste. 20. Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que la première paire de rouleaux de pinçage est reliée à un dispositif d'entraffiement tendant à faire avancer la pile à l'encontre d'une résistance de force égale engendrée par la seconde paire de rouleaux de pinçage. 21. Appareil selon l'une des revendications 12 à 20, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent des moyens pour chauffer successivement les éléments à une température déterminée alors que la pile avance à travers le second poste. 22. Appareil selon la revendication 21, caractérisé en ce que les moyens de chauffage comprennent un radiateur ménagé dans le second poste pour appliquer de la chaleur sur toute la largeur de la pile. 23. Appareil selon l'une des revendications 21 et 22, caractérisé en ce qu'un rideau réfractaire est disposé dans le second poste, de manière à pouvoir ventre interposé entre les moyens de chauffage et la pile à intervalles lors de l'avance de la pile à travers le second poste.