Brevet FR2425285A1 — publié le 19791207

L'invention concerne un élément convecteur de chaleur, pourvu d'un canal à travers lequel peut être conduit un fluide transmetteur de chaleur, généralement de liteau chaude, la surface extérieure du canal, destinée à émettre de la chaleur par convection étant accrue dans ce but au moyen de plaques, bandes, nervures, ailettes, et analogues, qui sont soudées sur sa face extérieure. L'invention concerne particulièrement un élément convecteur de ce type, dans lequel le canal est formé par un tuyau de tale aplati pourvu sur chaque coté de bandes recourbées en forme d1ondu- lations ou de cannelures, qui sont soudées sur la surface plane du tuyau en vue d'accroÇtre la surface extérieure emetricede chaleur par convection. Ltétape la plus critique et la plus longue du traitement dans la fabrication de ces éléments convecteurs est celle du formage de flans de tôle en ondes ou cannelures pour former les éléments à surface extérieur convectrice accrue. L'invention a pour but de réaliser un procédé et une installation pour la fabrication automatique en continu de tels éléments convecteurs de toutes longueurs désirées avec débit élevé. Dans ce but, le procédé conforme à ltinvention est caractérisé en ce qu'une ébauche de départ en forme de bande, d'une hauteur égale à l'amplitude du type d'ondulation désiré, est repliée, alternativement vers le haut et vers le-bas, par éloignement et rapprochement d'un plan de référence, de telle manière que, après chaque déplacement de courbure vers le haut vers le bas, on immobilise la dernière portion de bande recourbée vers le haut ou vers le bas dans son état sans qu'elle puisse etre influencée par l'ope'ration de formage suivante. De cette manière, il est possible de donner à une bande ébauche, avec une cadence de fabrication élevée, une forme ondulée d'amplitude désirée en courbant la bande exclusivement dans les parties de sommet et de creux d'ondes, de sorte que sont évitées les sollicitations mécaniques du matériau qui sont inévitables dans une opération de courbure réalisée par emboutissage. En outre, il n'est pas nécessaire d'utiliser des machoires de pliage avec schéma de déplacement compli que'. Suivant une autre caractéristique de l'invention, pour la fabrication complètement automatique d'éléments convecteurs d'un type déterminé, on fabrique ensemble en continu deux bandes ondulées qu'on fixe l'une à cote de l'autre sur une bande de métal plane dans laquelle sont découpés des éléments d'une longueur désirée, et ces éléments sont pliés dans leur longueur en un tuyau plat qui est fermé le long des bords longitudinaux libres de la bande de métal. L'invention a également pour objet une installation pour l'application du procédé ci-dessus, et pour donner à une bande de tôle une forme ondulée, installation caractérisée par une machine qui comporte au moins deux poinçons déterminant la forme d'ondes, qui sont déplaçables dans la direction perpendiculaire à un plan de référence, et un dispositif de serrage pouvant agir par intermittence sur les bandes de tôle planes, déplaçable également perpendiculairement au plan de référence, tandis que les poinçons et le dispositif de serrage sont déplaçables parallèlement au plan de référence, relativement l'un à l'autre. Pendant que la dernière ondulation formée est immobilisée entre les deux poinçons disposés l'un à coté de l'autre, le dispositif de serrage peut# libérer la bande qui est avancée dans la machine, la distance entre les poinçons et le dispositif de serrage étant ainsi augmentée. Le dispositif de serrage saisit alors la bande de tôle à nouveau et la position des poinçons est réglee de telle manière que la portion de l'ondulation dernièrement formée qui est tournée vers le dispositif de serrage soit recouverte par un poinçon, après quoi le dispositif de serrage, tandis que, simultanément, la distance entre poinçons et dispositif de serrage est réduite, exécute un déplacement perpendiculairement au plan de référence et courbe ainsi une nouvelle ondulation dans la bande de tôle avancée. Pour la modification périodique de la distance entre poinçons et dispositif de serrage, une solution constructive simple consiste en ce que les poinçons sont montés de manière à pouvoir se déplacer verticalement dans un chariot qui est lui-meme déplaçable en va-etvient horizontalement par rapport au dispositif de serrage déplaçable vers le haut et vers le bas. Les poinçons servent non seulement à réaliser, lors de la courbure des ondes, l'immobilisation de la dernière onde formée, mais, en outre, ils doivent évacuer hors de la zone de courbure la portion terminée de la bande ondulée. De préférence, il est en conséquence prévu plus de deux poinçons, à savoir trois ou quatre, qui sont déplaçables sélectivement. La description ci-après se rapporte a' un exemple de réalisation d'une machine d'application du procédé de fabrication d'éléments convecteur, donné à titre non limitatif, avec référence~aux dessins annexés, dans lesquels : les figures la à If montrent les étapes successives d'un cycle de pliage d'une bande de métal en forme ondulée ou cannelée ; la figure 2 est une vue en élévation latérale du dispositif de pliage ge la figure 3 est une vue latérale en direction de la flèche III-III de la figure 2 la figure 4 est une vue en élévation en direction de la flèche IV IV de la figure 2 avec certains éléments enlevés ; les figures Sa à 5c montrent certaines phases intermédiaires dans la fabrication d'un élément convecteur, et les figures 6a et 6b sont respectivement une vue en élévation latérale et une vue en plan schématiques d'une installation pour la fabrication de 1 t élément convecteur de la figure 5c. Bien qu'en principe n'importe#quelle forme d'onde soit possible, seule sera décrit ci-apres le formage d'une bande de métal en forme de cannelures. La figure montre schématiquement les cinq étapes de chaque cycle de formage. Dans ces figures sont indiqués un plan horizontal de référence H, quatre poinçons de courbure A, B, C et D, un dispositif de serrage dont les mâchoires 1 et 2 peuvent entre à volonté éloignées ou rapprochées l'une de l'autre, et une bande de métal 3 qui, dans les figures, est déjà pourvue, dans la portion de gauche, de cannelures 3'. La description du cycle part de la situation dans laquelle les poinçons A, B, C, D et le dispositif de serrage 1, 2 sont dans la position indiquée dans la figure la, avec le dispositif de serrage-au niveau du plan horizontal H. Dans la situation représentée dans la figure lb, le système de poinçons A, B, C, D est déplacé dans son ensemble vers la gauche, en entra#nant avec lui les ondes formées 3'. Pour permettre ce déplacement de la bande de métal, les mâchoires 1 et 2 du dispositif de serrage sont ouvertes. Les mâchoires 1 et 2 sont alors rapprochées et serrées sur la bande 3. Les poinçons A et B sont tirés vers le haut et les poinçons C et D sont tirés vers le bas de manière à retirer tous les poinçons des ondulations déjå formées 3'. Les poinçons A, B, C, D sont ramenés en arrière vers la droite sur une distance qui est le double de la distance S d'espacement des cannelures. Les poinçons A, B et C sont alors enfonces dans la bande perpendiculairement au plan horizontal H, tandis que le poinçon D reste encore dans sa position rétractée. Cette situation est représentée dans la figure lc. A ce moment, les mâchoires de serrage 1 et 2, qui maintiennent solidement la bande de métal 3, sont déplacées vers le haut sur une distance h par rapport au plan horizontal H, et le poinçon D est également déplacé vers le haut, de telle sorte que la portion de bande indiquée par la référence 3" dans la figure lc est entraînée vers le haut en étant appliquée contre la surface libre de droite du poinçon B. Cette situation est représentée dans la figure ld. Lors du déplacement vers le haut des mâchoires 1, 2 et du poinçon D, 1' ensemble des poinçons A, B, C et D est ramené vers la droite en direction des mâchoires jusqu'à la position finale représentée dans la figure ld. Ensuite le dispositif de serrage 1, 2 est actionné de manière à libérer la bande 3. Les poinçons A, B, C et D sont déplacés vers la gauche avec les ondulations formées comme le montre la figure le. Les machoires 1, 2 sont alors rapprochées et serrées à nouveau sur #la bande 3 et elles sont ramenées vers le bas sur la distance R jusqu'à ce que ces mâchoires se trouvent à nouveau dans le plan horizontal H, Le système de poinçons A, B, C, D est alors déplacé vers la droite jusqu'a' la position représentée dans la figure If qui correspond a' la position de la figure la, sauf qu'une nouvelle ondulation a été ajoutée aux ondulations 3'. De cette manière, il est possible d'atteindre une cadence de fabrication élevée, de l'ordre de 80 ondulations par minute dans la fabrication d'une bande cannelée. Une machine de pliage pour l'application du procédé schématisé dans la figure 1 est représentée dans les figures 2, 3 et 4 dans lesquelles la figure 2 est une vue en élévation latérale du dispositif, dans laquelle les mâchoires 1, 2 et les poinçons A à D sont dans des positions correspondant à celles représentées dans les figures la et If. Comme le montrent les figures 3 et 4, la machine comprend deux jeux de poinçons A, B, C, D et deux dispositifs de serrage à mâchoires 1, 2. Il est ainsi possible de réaliser simultanément le formage de deux bandes 3, dans un but qui sera expliqué dans la suite. La description qui suit se rapporte à l'entratnement d'un jeu de poinçons et dtun dispositif de serrage 1, 2 correspondant. Dans les figures 2 à 4, est représentée une plaque de bâti státionnaire 4. Sur cette plaque sont disposés deux guidages verticaux 5 (figure 3) entre lesquels les mâchoires 1 et 2 sont dépla çables vers le haut et vers le-bas. Dans chaque jeu de mâchoires 1, 2, la mâchoire inférieure 2 est reliée à un coulisseau 6 dans lequel est ancré un axe de pivotement 7. La mâchoire supérieure 1 de chaque jeu est pivotable autour de l'axe 7. Ce pivotement de la mâchoire supérieure 1 par rapport à la mâchoire inférieure 2 est commandé par une barre de poussée-8, qui est reliée à un plongeur hydraulique 9 pourvu d'une amenée de fluide 10.Lors de la sortie d'extension du plongeur 9, la barre 8 pousse vers le haut ltextrémité de droite de la mâchoire 1, de sorte que son extrémité de gauche se déplace vers le bas en direction de la mâchoire i#rieure 2 en vue de réaliser le blocage par serrage# de la bande de métal 3. Le déplacement d'ensemble des mâchoires 1 et 2 vers le haut et vers le bas s'effectue par le fait que le coulisseau 6 est déplacé vers le haut et vers le bas entre les guidages verticaux 5, au moyen de plateaux de came 11 et 111. La forme de ces plateaux n'est pas décrite ici car ce schéma de déplacement des mâchoires est bien connu dans la technique. Le plateau à came 11 supérieur et le plateau à came 11' inférieur , coopèrent pour actionner des déplacements positifs du coulisseau 6 vers le haut et vers le bas. Les poinçons A et B doivent, conformément aux schémas la à If pouvoir être déplacés vers le haut et vers le bas par rapport au plan horizontal H (figure 2). De même les poinçons C et D. Cependant les poinçons A et B peuvent être déplacés simultanément vers le haut et vers le bas, tandis que les poinçons C et D doivent pouvoir être déplacés indépendamment l'un de l'autre. Enfin le système de poinçons A, B, C et D doit entre déplaçable horizontalement en va-etvient, comme indiqué par les flèches P dans la figure 2. En commun avec ce déplacement horizontal, les poinçons sont montés pour coulisser verticalement dans un coulisseau 12 pourvu d'un canal 13. Dans la figure 4 les poinçons A sont représentés dans le canal 13. Les autres poinçons se trouvent à l'arrière plan derrière la figure. Le coulisseau 12 est monté coulissant horizontalement sur la plaque de b#i 4, au moyen de paliers lisses 14. Ce déplacement horizontal est assuré par un plateau à came 15, qui, comme le plateau à came supérieur 11 du coulisseau 6, est calé sur un arbre dtentrat- nement 16. Ce plateau à came 15 présente une configuration de bande telle qu'à l'instant désiré il pousse le bloc 12 horizontalement en direction des flèches P. A travers un évidement vertical 18 du coulisseau 12, s'étend un support de poinçon 19 sur lequel sont montés rigidement les poinçons A et B. Ce support l9 est fixé dans un bloc 20 dans lequel est monté un galet suiveur 21 pour un plateau à came 22. La zone de pourtour du plateau à came 22 est enfermée entre deux joues 23 du bloc 20, de telle sorte que, lors des déplacements horizontaux du coulisseau 12 suivant la flèche P, le bloc 20 soit entratné et entrasse avec lui le plateaux came 22.Il est clair que, si le plateau à came 22 est monté sur le même arbre d'entralnement 16 que les plateaux à came 11 et 15, le plateau 22 doit se déplacer horizontalement sur l1arbre- 16. Comme l'arbre 16 doit pouvoir entraîner en rotation ce plateau 22, ce dernier est monté sur l'arbre par une liaison du type rainure et clavette. Les poinçons C et D doivent pouvoir être déplacés verticalement indépendamment l'un de l'autre. C'est pourquoi chacun est monté sur un support propre 24 et 25 respectivement. Ces supports s T éten- dent à travers un évidement vertical 26 prévu dans le coulisseau 12. Le support 24 du poinçon C est fixé sur un bloc 27 avec un galet suiveur 28 pour un plateau à came 29. Le support 25 pour le poinçon D est fixé sur un bloc 30 avec galet suiveur 31 pour le plateau à came 32. Les plateaux à came 29 et 32 sont enfermés avec leur zone de pourtour, de la même manière que le plateau 22, de telle sorte qu'ils soient déplacés en même temps que le coulisseau 12 horizontale suivant ment/la flèche P. Leur montage sur l'arbre d'entrainement 33 peut donc être identique au montage du plateau 22 sur l'arbre 16. Par un choix judicieux de la configuration et de la position angulaire des plateaux de came, peut etre réalisé le schéma de déplace- ment des poinçons A, B, C, D et des mâchoires I et 2 de la manière représentée aux figures la à If, Tandis que le coulisseau 6 des mâchoires 1, 2 est maintenu entre les plateaux à came 11 et 11' de telle sorte que son déplacement vertical soit guidé positivement aussi bien vers le haut que vers le bas, les plateaux à came 22 ainsi que 29 et 32 provoquent le déplacement des blocs correspondants 20 ainsi que 27, 30, dans une seule direction, Pour le déplacement dans l'autre direction, et pour assurer que les galets suiveurs 21, 28 et 31 restent toujours appliqués contre la came correspondante, on peut utiliser la gravité ou prévoir des moyens connus en soi, tels que cylindres hydrauliques ou pneumatiques, ou encore, comme représenté dans la figure 2, un ressort de traction 36. Avec la machine conforme aux figures 2 à 4, il est possible de procéder au formage simultané de deux bandes de métal 3 confor mément au schéma de travail de la figure 1. Ces bandes de métal ondulées sont de signe es dans la figure 5 par la référence 40. Elles peuvent etre fixées sur une plaque de base 41, par exemple par soudage par points ou a' cordon. La plaque peut ensuite, comme représenté dans la figure 5b être courbée en direction longitudinale suivant la ligne de pliage 42, et finalement comme le montre la figure 5c, être fermée, sur ses bords inférieurs rapprochés, par un cordon de soudage.Le résultat est un élément convecteur pourvu d'un canal central longitudinal en forme de tuyau aplati 43, à travers lequel, suivant la flèche H, peut etre introduit un fluide d'apport de chaleur qui échauffe les bandes ondulées 40 qui rayonnent leur chaleur par convection dans Dans la figure 6 est schématisée une installation permettant la fabrication automatique, à cadence élevée, d'éléments convecteurs du type représenté dans la figure 5c. La bande de métal 41 à partir de laquelle doit être forme' le canal d'arrivée d'eau 43 ( figure 5c) est déroulée d'un treuil 44. Dans une première station de formage 45 sont formées les zones de bord 41l #(figure 5a). Une bande de métal destinée à former la bande ondulée 40, d'une largeur double de la largeur finale, est déroulée d'un treuil 46 et est partagée, dans une machine à refendre 47, dans le sens de sa longueur, en deux parties égales 3, 3. Ces deux bandes 3 sont introduites ltune près de l'autre dans la machine 48, qui donne aux bandes la forme ondulée, et qui peut être du type repré- senté dans les figures 2 a' 4. les bandes 3' (40) sont appliquées contre la face inférieure de la bande de métal 41, et l'ensemble est introduit dans une machine a souder 49.Le produit intermédiaire qui sort de cette machine a une configuration analogue à celle représentée dans la figure Sa, mais en position renversée, clest-à- dire avec les bandes métalliques 41 vers le haut et les deux bandes ondulées 40 sur la face inférieure. L'ensemble conforme à la figure Sa est maintenant introduit dans un dispositif de coupe 50 et est partagé en longueurs désirées, qui sont alors pliées dans undispositif à cylindres 51 suivant la ligne de pliage 42 pour obtenir la configuration de la figure 5c. Dans une station suivante, 52, les canaux d'eau sont fermés a leur extrémité inférieure, par exemple par un cordon de soudage à la roulette. Les éléments convecteurs termines sont alors déposés sur un dispositif d'évacuation 53. Du fait que les bandes ondulées 41 se trouvent sur le cté inférieur de la plaque métallique 41, il est possible dans le dispositif à cylindres de pliage 51 de courber les deux moitiés le long d'une ligne de pliage 42. On utilise pour cela le train habituel de jeux de cylindres de laminage qui sont disposés sous un angle de plus en plus aigu l'un par rapport à l'autre et qui agissent sur la bande de chaque caté de la ligne de-pliage 42, de sorte que le produit final peut s'appuyer sur les rouleaux jusqu'à sa livraison sur la table de dépôt 53, sans nécessiter d'organe de maintien spécial. Etant donné que la machine 48 dans laquelle sont réalisées les bandes ondulées 40 fonctionne, suivant le procédé de la figure 1 et de la forme de réalisation suivant les figures 2 à 4, de manière pas à pas, il est nécessaire d'entra#ner le dispositif de laminage 51, qui suit le dispositif de coupe 50, avec une vitesse plus grande que celle de la machine à former les ondulations 48. De cette manière, on est assuré que, pendant que la machine 48 fonctionne pas à pas, le dispositif de pliage 51 et le dispositif de soudage à la roulette 52 peuvent fonctionner en continu. - R E V E N D I C A T -I O N S - 1. Procédé pour la fabrication d'une bande recourbée en forme d'ondulations ou de cannelures, en particulier pour accrottre la surface extérieure émettrice de chaleur d'un élément convecteur, caractérisé en ce que le matériau de départ de bande est alternativement replié vers le haut et vers le bas sur une hauteur égale à l'amplitude du type d'ondulations prévu , par éloignement et rapprochement d'un plan de référence, en s'opposant, après chaque déplacement vers le haut ou vers le bas, â ce que la dernière portion de bande repliée soit déformée davantage hors de son état prévu. 2. Procédé pour la fabrication d'un élément convecteur en forme de tuyau aplati en tôle, avec des bandes courbées en forme d'ondes ou- de cannelures suivant le procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise en continu deux bandes ondulées qu'on fixe l'une près de l'autre sur une bande métallique de base, on découpe l'ensemble en longueurs désirées et on replie les bandes pour former un tuyau aplati qu'on ferme en soudant les bords longi tudinaux; 3.Installation pour l'application du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée par une première machine pour donner à des bandes métalliques une forme ondulée ou à cannelures,- comprenant au moins deux poinçons déterminant la forme des ondulations, qui sont déplaçables en une direction perpendiculairement à un plan de référence, et un dispositif de serrage à mâchoires agissant par intermittence sur la bande plane, déplaçable dans une direction perpendiculaire au plan de référence. 4. Installatio#n suivant la revendication 3, caractérisée en ce que, pour le changement périodique de la distance relative entre les poinçons et le dispositif de serrage,- les poinçons sont montes à coulissement vertical dans un chariot également coulissant qui peut etre déplacé horizontalement en va-et-vient par rapport au dispositif de serrage déplaçable vers le haut et vers le bas. 5. Installation suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisée en ce qu'elle comporte quatre poinçons qui sont déplaçables sélectivement. 6. élément convecteur conforme à celui obtenu par appli cation du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2. 7. Bande de métal ondulée obtenu par le procédé suivant la revendication 1.